高分辨磁共振血管壁成像技術顱內應用

孫明娟 劉四斌

長江大學第二臨床醫學院放射科，湖北省荊州市 434000

國內產生高死亡率和高殘疾的疾病主要是缺血性卒中，腦血管疾病作為導致卒中的主要原因之一應引起足夠的重視[1]。研究表明血管壁病變往往早于管腔改變，然而數字減影血管造影(Digital subtraction angiography，DSA)、CT血管成像(Computed tomography angiography，CTA)、MR血管成像(Magnetic resonance ngiography，MRA)等傳統管腔顯像技術，僅對管腔狹窄程度判斷，缺乏對早期管壁改變的顯示。高分辨率核磁共振管壁成像技術( High resolution magnetic resonance vessel wall image，HRMR-VWI)可以清晰顯示病灶結構并分析病變特征，對腦血管疾病的預測和早期治療有極大幫助。

1 成像技術

一般大腦中動脈(Middle cerebral artery, MCA)和基底動脈(Basial artery,BA) 血管壁厚度為0.2～0.3mm，目前體素較難顯示。但病變管壁常增厚而易于顯像[2]。顱內腦實質結構復雜，血管走形曲折且不在同一個平面上，加大成像難度。因此達到顱內血管壁成像質量必須考慮以下因素。

1.1 高信噪比和空間分辨率 高噪聲比(Signal to noise，SNR)和空間分辨率是清晰顯示管壁病灶的必備條件。大部分顱內血管顯影都是在3.0T MRI上進行掃描，隨著場強增加，超高場(7.0T)MRI FOV可達到視野250×250×190mm3，能進行大范圍各向同性血管壁成像，顯示更多willis環分支血管重建細節。尸檢研究表明7.0T MRI對斑塊的亞結構顯示有所幫助，對辨別纖維性和疏松性鈣成分的陽性預測值較高，這些優點使7.0T可識別斑塊早期病變細節。目前7.0T MRI掃描正處于探索階段[3]。

1.2 多組織加權成像 使用“亮血技術”，利用預置飽和帶，使流動的血液呈高信號，與靜止斑塊形成對比。常用于管腔狹窄段定位及狹窄程度測量，但迂曲血管處血流呈渦流，血流信號易流失，對管腔狹窄程度的判斷欠準確，通常利用MRA進行觀察。

1.3 多平面2D和3D采集 通過多平面2D技術觀察血管，能夠顯示局部病變細節，易于區別斑塊低信號纖維帽以及高信號的斑塊內出血。然而當評估走形迂曲的顱內血管，2D序列易產生部分容積效應。相比2D序列，3D序列通過采集各向同性的數據，血管壁信噪比提高58%，利于病變血管的多方位重建，具有大范圍采集血管壁的優勢。但3D序列掃描時間較長，增加了移動偽影概率。3D 全腦血管壁心血管磁共振成像(3D whole-brain vessel wall cardiovascular magnetic resonance imaging，3D IVW CMR)可7min內完成全腦容積覆蓋和各向同性0.5 mm空間分辨率掃描[4]。

1.4 血液抑制和腦脊液抑制 血液和腦脊液抑制通過自旋回波成像、預置飽和脈沖或基于雙反轉恢復的序列實現。血液信號被抑制，管壁內膜病變凸顯，易于觀察病變細節。但顱內血管走形曲折，其血流較慢，血液抑制效果欠佳，可能導致管壁偽增厚。變延遲進動定制激發 (Delays alternating with nutation for tailored excitation, DANTE)技術利用連續低翻轉角度激發脈沖，將血液和腦脊液的流動信號歸零，但其對腦脊液抑制的同時也會造成管壁SNR下降。Cogswell P等[5]研究使用TSE序列40°～120°聯合Dante翻轉角8° 可以達到腦脊液抑制和SNR的最佳顯示。

2 顱內血管壁臨床應用

2.1 顱內動脈粥樣硬化性斑塊 目前對顱內血管研究已從管腔狹窄程度轉向對斑塊特征及血管炎癥變化作為評估斑塊易損性及預測缺血性卒中的標志。粥樣硬化斑塊主要從斑塊特征、斑塊強化模式、斑塊內出血幾個方面對斑塊穩定性進行分析。

2.1.1 斑塊特征：動脈粥樣硬化病理顯示斑塊中心為壞死脂質，上覆蓋血小板和纖維帽構成的血栓物質，表面為結締組織。由于顱內管壁病變組織取樣困難，HRMR-VWI可有效評估顱內管壁病變。尸檢結果對比發現易損斑塊成分在誘發缺血性腦卒中上起關鍵作用，其病理證實動脈粥樣硬化斑塊脂質核心可以預測斑塊易損性，較大脂核易破損[6]。有國外學者在7TMRI上發現顱內管壁病變可作為動脈粥樣硬化的一種直接MRI標記物[7]。 斑塊貼壁的形態可作為動脈栓塞預測因子。Fang Wu等人發現不規則纖維帽更易脫落形成血栓[8]。血管構型不同形成動脈硬化斑塊的可能性也有差異。斑塊所處位置對于其穩定性也有較大影響，Ameli R等人研究表明位于基底動脈側壁的斑塊常導致橋腦外側梗死[9]。 HRMR-VWI上血管重構模式有正性和負性重構。斑塊呈偏心性生長導致血管向外擴張稱正性重構。斑塊也可表現為負性重構即斑塊向管壁內生長，導致管腔狹窄，狹窄處周圍血流動力學改變，破壞斑塊表面和損傷管壁表皮細胞，容易導致纖維帽脫落形成血栓，造成缺血性中風。

2.1.2 斑塊強化：HRMR-VWI上斑塊強化是斑塊不穩定和進展的標志。多數研究顯示癥狀性和非癥狀性斑塊增強掃描都會出現強化，因此可以認為斑塊強化為炎癥間接標記物，與中風事件密切相關。目前將斑塊強化分為三個等級，0級即無強化，描述為與周圍正常動脈血管壁比較信號相似或降低，1級強化則描述為信號強度大于無強化，而比垂體漏斗信號強度低，2級強化則為信號強度高于垂體漏斗強化區信號。Alexander等人試圖排除主觀因素對強化進行定量測量，以便對斑塊增強前后圖像達成統一共識[10]。

2.1.3 斑塊內出血：斑塊內出血也可作為斑塊不穩定和進展的直接標志。新血管被認為是斑塊不穩定性及生長的重要因素，由于新生血管未成熟，其結構及功能異常。且斑塊處血流動力學改變，更易導致新生血管破裂出血[11]。

2.2 中樞神經系統動脈炎 中樞神經系統動脈炎(Central nervous system arteritis，PACNS)是一種主要累及中樞神經系統的血管炎癥疾病，其病理表現主要破壞動脈中膜，導致顱內低灌注，而最終引發缺血性卒中。HRMR-VWI上表現為多條血管短節段管壁增厚，管腔狹窄、閉塞，增強掃描環形強化，與動脈粥樣硬化管壁偏心性強化區別。HRMR-VWI對于診斷血管炎活動性有較大幫助，病理顯示周圍炎細胞浸潤，影像表現為活動性血管炎病變增強。由于取樣錯誤PACNS診斷較困難，即使顱內活檢也有較高假陰性率。Zeiler S等人研究發現淺層動脈并不能反映大動脈病變狀態，指出HRMR-VWI可以用來定位炎癥血管并確定其活檢靶點，提高準確率[12]。對于顱內小動脈取樣方便，活檢仍作為判斷疾病的重要工具。因此，HRMR-VWI可作為大動脈診斷血管炎的有效輔助手段。

2.3 可逆性腦血管收縮綜合征 可逆性腦血管收縮綜合征(Reversible cerebral vasoconstriction syndrome，RCVS)和PACNS的臨床治療截然不同，RCVS用鈣通道阻滯劑治療，而PACNS用類固醇和免疫抑制劑治療，因此早期鑒別采取合適的治療方案對臨床非常重要。高分辨率血管壁MRI對比增強可鑒別兩者。RCVS是一種動脈張力調節障礙，病理表現為痙攣血管細胞間重疊增加，導致管腔狹窄60%的管壁厚度增加近500%。HRMR-VWI表現為僅管壁增厚但無強化。而PACNS影像表現為管壁增厚且強化。有研究進一步對兩者進行病程隨訪，發現兩者壁型隨時間改變。與PACNS長期穩定性管壁病變對比，RCVS表現為短時期內管壁狹窄逆轉，并且PACNS影像特征表現涉及多支血管散在分布，而RCVS管壁影像表現累計所有病變血管[13]。此外如果RCVS病變涉及血管炎，增強顯示此處有亦強化。因此鑒別RCVS和PACNS應結合臨床其他特征。

2.4 動脈瘤 動脈瘤影像表現為病變管腔局限性膨出。HRMR-VWI增強掃描對于臨床判斷急性破損動脈瘤危險性具有重要意義，方便醫生對于高破裂風險動脈瘤進行早干預。炎細胞浸入導致動脈瘤不穩定性增加，急性破損動脈瘤病理表現管壁有大量巨噬細胞和淋巴細胞浸潤，而未破損動脈瘤內炎細胞較少存在，多項研究證明管壁炎癥可能加速動脈瘤破裂。壁強化作為不穩定動脈瘤的生物標志物已得到廣泛認可，對于未強化的瘤體可能預測一種穩定、未破損狀態[14]。但也有研究顯示部分病例穩定的瘤體也有強化，說明增強掃描對動脈瘤有高敏感性但缺乏特異性，該研究進一步將瘤體強化模式細分為四級(無強化、局灶性強化、薄壁強化和厚壁強化)，并發現三級強化對診斷瘤體穩定性具有高特異性[15]。

2.5 Moyamoya病 Moyamoya病是單側或雙側頸內動脈末端血管進行性狹窄、閉塞并產生豐富側支循環的慢性腦血管病。Moyamoya病是導致兒童及青少年短暫性腦缺血發作(TIA)的重要原因。DSA雖然作為診斷Moyamoya病的金標準，但因其為有創檢查，且需要造影劑，較難避免有創檢查的危險性，VWI作為一種無創檢查可顯示更多診斷信息。

病理組織學認為Moyamoya病為血管中膜變薄，未見炎細胞浸潤[16]。然而隨后研究顯示，與動脈粥樣硬化偏心性強化相比，Moyamoya病影像特征表現為大腦中動脈收縮和頸內動脈末端向心性強化，管壁增厚少見，管壁呈負性重構。動脈粥樣硬化管壁增強提示病變存在炎癥反應或新生血管，癥狀性煙霧病患者較高的增強表現同樣反應病變處活躍的血管生成。有研究發現煙霧病室壁強化等級可以預測急性缺血性梗死，顱內管壁強化特征可以作為評估其穩定性的重要標志[17-18]。

2.6 動脈夾層 動脈夾層是血管內膜與管壁分離，血液從中流過，形成動脈內假腔的血管疾病。由于內膜損傷常導致局部形成血栓，不穩定性血栓脫落阻塞遠端血管，或局部管腔變窄等原因導致腦組織血供不足，引發缺血性卒中。HRMR-VWI作為非侵入性手段診斷夾層，可顯示出重要的解剖細節，對疾病的早期發現及治療提供指導性意見。典型的影像表現包括剝離瓣、雙腔征、壁內血腫和動脈瘤樣擴張[19]。有研究發現80%病例在急性期發現動脈瘤樣擴張，亞急性早期動脈瘤樣擴張影像表現則達到100%，得出HRMR-VWI上微小壁內血腫和動脈瘤擴張為動脈夾層早期影像表現[20]。

3 總結及展望

在腦血管疾病應用中，HRMR-VWI可以彌補傳統血管造影技術僅顯示管腔的不足。作為非侵入性診斷工具，其血液及腦脊液抑制技術可以顯示增厚動脈管壁及病變管壁表面結構，為早期診斷管壁異常提供技術支持，在顱內動脈疾病診斷、鑒別診斷及腦卒中預測方面具有重要意義。

但該領域仍有許多問題等待解決。對于病灶特征診斷并沒有統一規范，如動脈粥樣硬化斑塊對管壁增強程度、血管重構指數等描述只是主觀判斷。各廠商、研究人員對于病灶掃描參數設置及各種特征測量的描述并沒有統一標準，仍需進一步規范化操作和診斷。病灶測量指標與急性缺血性腦卒中的發生、發展及嚴重程度有怎樣定量的相關性，這些問題都仍需我們繼續探索。此外，血管壁成像掃描時間較長以及血液及腦脊液抑制技術對于迂曲血管血流緩慢處容易造成管壁假性增厚也給該技術的普遍應用造成了局限性。因此，HRMR-VWI技術仍需要科研人員進一步探索，相信伴隨技術進步，HRMR-VWI將會為顱內疾病引發腦卒中預測研究提供更多有效信息，做到早發現、早治療，提高患者存活率。