基于多模態(tài)MRI對顱內動脈粥樣硬化的斑塊特征、血流動力學、側支循環(huán)及臨床療效評估的應用進展

陳 禹，沈龍山,2,3，程 雯，陳劉成，王震寰

1蚌埠醫(yī)學院第二附屬醫(yī)院放射科，安徽 蚌埠 233040；2數(shù)字醫(yī)學與智慧健康安徽普通高校重點實驗室（蚌埠醫(yī)學院），蚌埠醫(yī)學院臨床應用解剖研究所，安徽 蚌埠 233004；蚌埠醫(yī)學院3醫(yī)學影像學院，6人體解剖教研室，安徽 蚌埠 233030；4蚌埠學院文學與教育學院，安徽 蚌埠 233000；5蚌埠醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院放射科，安徽蚌埠233004

顱內動脈粥樣硬化疾?。↖CAD）是指腦血管動脈粥樣硬化，它是引起缺血性腦卒中的重要病因［1-2］，多見于黑人、亞洲人和西班牙人［3］，其導致的急性缺血性腦卒中具有高發(fā)病率、高致死率，并產(chǎn)生高額的醫(yī)療費用，對患者及其家庭有著嚴重的影響。及時做出精準的診斷可以有效提高患者生活質量。以往的研究主要圍繞管腔狹窄的程度展開，然而僅僅依靠斑塊導致的管腔狹窄程度來評估顱內動脈粥樣硬化疾病是否會導致急性缺血性腦卒中的發(fā)生存在局限性。近年來，隨著影像技術的更新迭代，磁共振血管壁成像采用“黑血”技術，能夠精確的識別斑塊的脂質核、纖維帽、出血、鈣化、炎癥等不穩(wěn)定特征［4-6］，動態(tài)磁敏感灌注成像能夠識別低灌注的腦組織區(qū)域，血管造影則能獲取側支代償情況，這些指標在臨床實踐中對評估卒中風險提供了診斷價值。本文將展開分析多模態(tài)MRI評估顱內動脈粥樣硬化（ICAS）斑塊穩(wěn)定性、血流動力學和側支代償情況綜合分析導致卒中的風險因素以及評估藥物及手術治療ICAS斑塊療效等方面的應用進行綜述。

1 高分辨率磁共振血管壁成像（HRMR-VWI）在ICAD中的突破性

腦部血管在影像學領域有很多檢查方法，但是傳統(tǒng)的成像技術都是通過顯示管腔內血流情況進行診斷，無法顯示血管壁內情況，因而不能直接反映病變的特征。HRMR-VWI可以在亞毫米水平評估動脈管壁的情況［7-9］。運用3.0高分辨MRI技術不僅能對顱內動脈管腔的狹窄程度進行準確評估，還能夠清晰地顯示斑塊的位置、形態(tài)和性質，并能夠對斑塊內部的結構和病理成分進行更為詳細的研究，從而對斑塊的穩(wěn)定性進行較為準確地判斷，預測發(fā)生腦卒中事件的危險程度［10-11］。

1.1 HRMR-VWI對斑塊表面不規(guī)則性與分布位置的評估

如果斑塊表面是不規(guī)則的、凹陷的，常常提示該斑塊的纖維帽會出現(xiàn)潰瘍，進而導致斑塊的破裂，從而增加引起血栓栓塞的風險。有研究認為斑塊表面的不規(guī)則性是導致斑塊不穩(wěn)定性的因素之一［12-13］。動脈粥樣硬化斑塊的位置分布情況被許多國內外學者認為是發(fā)生急性缺血性腦卒中的危險因素之一，在臨床工作中具有十分重要的指導意義［14］。腦部血管分為前循環(huán)及后循環(huán)，而Willis環(huán)中的雙側后交通動脈連通著前-后循環(huán)，其中ICAS最常累及的血管多位于前循環(huán)的大腦中動脈（MCA）的M1段、后循環(huán)的基底動脈近段以及血管分叉或路徑變化處［15-16］。有國外研究顯示，在前循環(huán)系統(tǒng)中，斑塊多位于MCA的腹側壁和下壁，其背側壁是斑塊最少累及的部位；在后循環(huán)系統(tǒng)中，斑塊多位于基底動脈（BA）的背側壁和左右兩側壁［17］。有研究使用HRMRVWI技術證實了MCA斑塊位置與皮下梗死相關，位于MCA上壁的斑塊相較于MCA下壁的斑塊導致缺血性事件發(fā)生的風險更高，可以觀察到癥狀組患者的MCA斑塊在進展過程中更容易使穿支動脈的開口處堵塞，造成下游的低灌注進而導致急性缺血性卒中的發(fā)生［18］。有關癥狀性BA斑塊位置的研究顯示，位于BA外側壁的斑塊相較于BA前壁和后壁的斑塊更容易導致橋腦外側梗死事件的發(fā)生，這可能是由于腦橋外側支開口于此處［19］。我們可以根據(jù)顱內不同動脈其斑塊分布位置的特點來指導介入手術。當不穩(wěn)定性斑塊的位置分布于穿支動脈開口處時，那么行顱內血管成形術和支架植入術則可能導致不穩(wěn)定性斑塊的脫落或動脈粥樣硬化物質堵塞穿支血管開口處，從而引發(fā)新的梗死事件，這就是“雪犁現(xiàn)象”［20］。在磁共振血管壁成像的技術幫助下，我們可以觀察到顱內斑塊的形態(tài)、分布位置以及穩(wěn)定性，掌握斑塊相對于穿支動脈開口的位置關系，從而能有效的減少血管內介入手術發(fā)生并發(fā)癥的風險，更好的改善患者的預后情況。

1.2 HRMR-VWI對斑塊內異常高信號的評估

斑塊內新近出血（IPH）在磁共振血管壁成像上的表現(xiàn)為T1WI上的高信號（信號值高于臨近腦灰質或肌肉組織信號的150%），導致IPH的原因是由于斑塊內新生血管的破裂，而IPH又進一步導致斑塊的體積增大、壁的壓力增加，使得斑塊變得不穩(wěn)定，最終可能會增加缺血性卒中事件發(fā)生的風險［21］。國外許多學者認為可以將IPH作為不穩(wěn)定性斑塊的特征表現(xiàn)，通過對癥狀組和無癥狀組的MCA狹窄病例中IPH的陽性率差異是否有統(tǒng)計學意義進行了一系列的研究，發(fā)現(xiàn)IPH與缺血性卒中事件的發(fā)生關系密切［21-24］。鑒別于斑塊內脂肪成分，T1WI和T2WI均呈高信號，壓制序列上高信號區(qū)域呈低信號，這種情況十分少見。顱內動脈粥樣硬化斑塊IPH與急性缺血性腦卒中發(fā)生風險的增加之間的關聯(lián)性是從冠狀動脈和頸外動脈粥樣硬化疾病的相關研究中推斷得出的［25-26］。

1.3 HRMR-VWI對斑塊強化的評估

國外研究表明，僅僅依靠斑塊狹窄程度和癥狀對發(fā)生缺血性事件風險進行分層是不準確的，有些患者盡管只存在亞臨界狹窄，但是仍然會發(fā)生缺血性卒中，于是這些學者通過磁共振血管壁成像技術發(fā)現(xiàn)斑塊的異常強化與缺血性卒中事件的發(fā)生密切相關［27-29］。責任斑塊通常在磁共振血管壁成像上表現(xiàn)為明顯強化。國外研究表明，由于新生血管形成和血管炎癥導致斑塊強化，而且顱內動脈粥樣硬化斑塊強化比顱外動脈及冠狀動脈斑塊強化更具有臨床及科研意義［29］。有學者證明了斑塊與垂體柄的對比度超過0.53時是責任斑塊的獨立預測因子，其敏感度達到78%，特異性為62%，且斑塊強化程度越高，其與缺血性事件發(fā)生之間存在因果關系的可能性就越大［30-31］。Gupta等［32］研究表明，有59%的責任斑塊是強化的，僅有23%的非責任斑塊是強化的，這些研究都是以垂體的強化程度作為對比指標，從而定性的去分析斑塊是否強化，最終證實了斑塊強化與責任血管供血區(qū)域發(fā)生腦缺血卒中事件明顯相關。另有學者定量研究斑塊的強化程度，使用“斑塊強化率”這一定義對斑塊強化這一影像學特征進行了定量研究，從而發(fā)現(xiàn)斑塊強化率能夠很好的評估BA斑塊是否為責任斑塊（OR=9.476，95%CI:1.256～71.464，P=0.029）［33］。近期一項研究發(fā)現(xiàn)顱內動脈狹窄的患者其斑塊強化程度隨著時間的推移而變化，在缺血性事件發(fā)生數(shù)月后斑塊仍可強化［34］。

1.4 HRMR-VWI對血管重構模式的評估

血管重構是血管受到血液動力學的作用結構發(fā)生適應性變化的過程，對于血管重構的研究源自于冠心病患者的冠狀動脈發(fā)生的適應性變化。動脈的兩種重構模式最早是通過對冠狀動脈的研究所提出的，分為正性重構和負性重構［35］。正性重構是指血管外彈力膜面積大于病變部位近端和遠端血管外彈力膜面積；如果血管外彈力膜面積小于病變部位近端和遠端血管外彈力膜面積，則成為負性重構［36］。臨床醫(yī)生常本能地認為正性重構管腔大，從而不易導致組織缺血，負性重構管腔小易導致缺血發(fā)生。但是很多梗死患者行數(shù)字減影血管造影或磁共振血管造影檢查，并未發(fā)現(xiàn)有明顯的大血管腔狹窄，其中病理機制值得深入研究。正是由于正性重構的存在，傳統(tǒng)的影像學檢查方法僅僅依靠斑塊導致的血管狹窄嚴重程度評估缺血性卒中事件的風險是不全面的、不夠客觀的，常常導致低估了急性缺血性腦卒中發(fā)生的風險。有研究證實了MCA處的正性重構與最狹窄處管腔的血流動力學指標相關，如最狹窄處管腔的高壁剪切應力和跨狹窄處剪切應力比值的增大［37］。因此僅僅靠狹窄程度去預測患者發(fā)生急性缺血性腦卒中是不夠全面的，應該進一步研究哪些因素影響正性重構。

2 HRMR-VWI聯(lián)合全腦灌注在ICAD中的應用

目前，ICAS導致腦卒中的機制很多，這些機制通常不是單獨發(fā)揮作用的，而是通過相互交織、共同作用，最終決定缺血性事件的發(fā)生。在ICAS患者中，腦循環(huán)的灌注狀態(tài)越低與缺血性腦卒中的發(fā)生發(fā)展關系越密切。腦血管儲備從定義上說就是指急性腦損害后中樞對生理改變的反應，即腦組織能夠代償?shù)脱?、低氧、低血壓和貧血等生理應激的能力，因此腦血管儲備對腦血管的評價具有重要作用。Juttukonda等［38］的研究證實了腦血管儲備延遲時間的增加的患者發(fā)生缺血性卒中事件的風險更高，因為這些患者的動脈血流達到正常腦血管儲備的時間更長，因此新發(fā)腦梗死的風險更高。利用動態(tài)磁敏感灌注成像可以繪制信號強度—時間曲線，再結合后處理軟件不同的數(shù)學算法計算，進行了圖像重建獲得的灌注參數(shù)能夠反應組織灌注改變和腦組織梗死。有研究發(fā)現(xiàn)，當某區(qū)域的腦組織其Tmax閾值大于6 s，則該區(qū)域腦組織發(fā)生梗死的風險上升［39］。有學者通過多因素Logistic回歸分析發(fā)現(xiàn)基于時間閾值Tmax大于4 s的低灌注體積是前循環(huán)癥狀性ICAD患者缺血性卒中復發(fā)相關的獨立危險因素［40］。因此不能僅僅只從斑塊這一因素去分析發(fā)生缺血性卒中的機制，應該結合腦灌注才能更好地預測卒中的發(fā)生。

3 多模態(tài)MRI在ICAD中的應用

卒中風險僅部分由斑塊導致的管腔狹窄解釋，一些頸動脈重度狹窄的患者，直接從頸動脈狹窄處血流是明顯下降的，但是患者并未表現(xiàn)出不適，原因就是顱內血管存在側支循環(huán)，可以從對側頸動脈或椎動脈代償供血，從而滿足機體需求。臨床中存在著很多一側顱內動脈血管重度狹窄的患者，通過經(jīng)時間飛躍磁共振血管造影的幫助，可以發(fā)現(xiàn)這些患者中的大多數(shù)存在著側支代償增加的情況，從而導致這些患者發(fā)生卒中的風險在一定程度上降低。Liu等［41］發(fā)現(xiàn)一些斑塊的影像學特征，如斑塊偏心率和斑塊長度可以在一定程度上判斷腦循環(huán)的低灌注狀態(tài)，一些短暫性腦缺血發(fā)作的患者將會發(fā)生腦梗死的不可逆轉，而這種腦梗死的不可逆轉正是因腦循環(huán)的低灌注狀態(tài)所導致的。利用多模態(tài)磁共振來研究腦卒中發(fā)生及復發(fā)的危險因素，掌握病患個體的具體病因，對于臨床工作中制定具有針對性的治療方案有重要意義。

4 HRMR-VWI在臨床治療方面的應用

目前在臨床上對于ICAS斑塊的治療方案主要有兩種，分別是他汀類藥物治療和血管內介入治療。很多國內外指南對于療效的評估是通過傳統(tǒng)影像學檢查技術對顱內血管的管腔狹窄程度是否得到改善以及臨床癥狀是否減輕來判斷的。而HRMR-VWI是能夠實現(xiàn)顱內動脈斑塊的可視化，相較于其他檢查方法，無疑占據(jù)了極大的優(yōu)勢。利用HRMR-VWI能夠有效地識別ICAS斑塊特征有助于臨床制定合適的治療方案，從而有效地預防缺血性事件的發(fā)生。

有研究發(fā)現(xiàn)他汀類藥物可改變ICAS斑塊的內部成分結構，并減小斑塊的體積、改善管腔的狹窄程度及降低責任斑塊在HRMR-VWI上的信號強度，這些指標的變化都可以表明他汀類藥物能夠有效地穩(wěn)定癥狀性斑塊，降低缺血性卒中事件的發(fā)生［42］。但是也有部分（35%）患者在接受他汀類藥物治療后ICAS斑塊特征未見明顯改善甚至ICAS斑塊體積反而增大，管腔狹窄程度更加嚴重。國外一項縱向研究證實，使用高劑量的他汀類藥物的使用，有可能將不穩(wěn)定的具有脂質核心的斑塊轉變?yōu)楦€(wěn)定的鈣化斑塊，從而降低缺血性事件發(fā)生的風險［43］。因此，利用HRMR-VWI檢測患者顱內斑塊的形態(tài)、分布、強化程度及路徑變化等，可以提供他汀類藥物療效的客觀信息。

有學者發(fā)現(xiàn)抗炎治療能將強化的斑塊在一定程度上變得更加穩(wěn)定，針對白介素1β抗炎治療可以使斑塊變得更加穩(wěn)定，明顯降低了缺血性事件發(fā)生的風險［8］。

目前在臨床工作中，血管內介入治療技術已經(jīng)逐漸成為治療責任斑塊的重要方法［43-44］。有研究證實了血管內介入治療能夠有效降低斑塊負荷及改善血管狹窄程度，為臨床工作中ICAS斑塊血管內介入治療的應用提供了更多的證據(jù)支持［45］。另有研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過機械性血栓切除術的“中風”患者，HRMR-VWI顯示其患側動脈管壁局部有一定程度的強化［46］，這種強化可能反映了血栓形成及切除對血管內皮細胞產(chǎn)生了損傷。因此，在臨床上發(fā)現(xiàn)異常強化的管壁，不能簡單地將其定義為不穩(wěn)定性斑塊，應充分結合病史進行分析。

5 小結與展望

ICAS斑塊是導致患者發(fā)生急性缺血性腦卒中的重要因素，基于快速發(fā)展的先進的磁共振軟硬件技術及其成熟的臨床應用，特別是利用HRMR-VWI結合動態(tài)磁敏感灌注成像能夠有效且準確地分析斑塊的影像學特征、易損性及血流動力學損傷，對于急性缺血性腦卒中個體化、定量化診斷提供更充分和可靠依據(jù)，進一步完善對腦卒中風險的綜合量化評估，為個體化、針對性尋求最佳的干預及治療方案帶來可能，能更有效的降低腦卒中的發(fā)病率、致殘率、復發(fā)率及死亡率。

以往的大多數(shù)研究只關注出現(xiàn)癥狀的患者、只針對斑塊影像學特征去探索或只針對血流動力學去研究，對于一些存在高危險因素斑塊的無癥狀患者研究較少，更未將斑塊的影像學特征與血流灌注進行定量及定性的分析?；谙冗M的HRMR-VWI技術的開發(fā)和應用，大樣本、多中心、系統(tǒng)化的血管斑塊影像學形態(tài)特征結合血流動力學、管壁壓力及彈性等功能信息的臨床研究，是重要的方向和趨勢，以為臨床醫(yī)師提供患者的危險分層、個體化治療方案及預后指導，實現(xiàn)更精準的一站式評估腦血管的功能和風險。