3D ASL聯合3D T1高分辨黑血管壁成像技術對煙霧病導致TIA的診斷應用

杜亞強,李亞光,韓 康,許 慧,閆子佳,母建奎,雷立存*

(1.河北醫科大學第四醫院 體檢部,河北 石家莊050011;2.河北醫科大學第一醫院 放射與核醫學科,河北 石家莊050031)

煙霧病(Moyamoya Disease,MMD)導致的短暫性腦缺血發作(Transient Ischemic Attack,TIA)臨床診斷目前主要依靠磁共振成像平掃和三維時間飛躍法MR血管造影[1-2],但是這兩種檢查不能反映腦血流灌注和血管斑塊的情況,對臨床指導下一步治療提供的價值有限。數字減影血管造影(Digital Subtraction Angiograph,DSA)是診斷煙霧病的金標準,然而DSA具有侵入性,特別是對于兒童MMD患者,常需要全身麻醉才能完成該項檢查。三維動脈自旋標記成像(3D Arterial Spin Labeling imaging,3D ASL)是一種通過MRI獲取血流信息的非侵入性成像技術,已被用于測量各種中樞神經系統疾病的腦血流量,反映患者顱內的血流灌注情況[3-7]。顱內3D T1高分辨黑血管壁成像技術(3D T1 Black Blood imaging,3D T1BB)可以區分顱內動脈血管壁的血栓是穩定斑塊還是易損斑塊[1]。本研究擬采用3D ASL[2]聯合3D T1BB技術對煙霧病導致TIA的患者進行檢查,探討兩種技術聯合應用對煙霧病導致TIA的診斷應用價值。

1 對象與方法

1.1 研究對象選取河北醫科大學第一醫院2021年7月到2022年10月神經內科收治的疑似煙霧病導致TIA的患者172例,男82例,女90例,年齡范圍為45～79歲,平均年齡58.6歲。采用DSA診斷煙霧病的獨立標準[8],至少應符合以下標準:(1) 頸內動脈終末段(TICA) 和(或)大腦前動脈(ACA) 起始段和(或)大腦中動脈(MCA)起始段嚴重狹窄或閉塞;(2)動脈期在閉塞動脈周圍有異常血管網;(3)上述病變應該是雙側的。TIA診斷依據短暫性腦缺血發作的中國專家共識更新版(2011年)版本[9]。排除標準:不包括腦動脈粥樣硬化,自身免疫性疾病,腦膜炎,腦瘤,唐氏綜合征,頭部創傷,由部分放射治療引起的類似的腦血管疾病。本研究為回顧性研究,經過河北醫科大學第一醫院倫理委員會批準,免除受試者知情同意。

1.2 方法對所有患者進行常規序列掃描,掃描設備及其參數:SIEMENS PRISMA 3.0T磁共振儀,20通道頭部線圈,先對患者行MRI平掃,序列包括T1WI,T2WI,FLAIR,3D-TOF。用TOF重建動脈血管圖像確定斑塊位置,對斑塊行3D-T1黑血動脈管壁成像技術,MRI平掃:T1WI的TR 150 ms,TE2.49 ms,層厚 5.0 mm;T2WI的TR 7500 ms,TE81 ms,層厚 5.0 mm;MRA的TR 21 ms,TE 3.43 ms,層厚 0.7 mm;FLAIR的TR 7500 ms,TE 81 ms,層厚 5.0 mm;3D T1高分辨黑血動脈管壁成像:采用3D-T1WI,掃描范圍為局部狹窄病變,TR 600 ms,TE 20 ms,矩陣256×256,視野22 cm,層厚0.9 mm,層數60,掃描時間268 s,MRA掃描參數:TR21 ms,TE3.43 ms,FOV20×20 cm,層厚0.7 mm。3D ASL的TR 4632 ms,TE 11 ms,標記后延遲時間1980 ms層厚4 mm,掃描時間260 s。DSA檢查使用西門子 Artiszee 平板血管造影機對對照組患者進行常規腦血管造影(DSA),采用 Seldliger 技術對腦血管疾病患者股動脈進行穿刺,使用高壓注射器選擇非離子型造影劑流率2～5 ml/s,總量6～8 ml,壓力200～300 Pa,在患者雙側椎動脈,和兩側頸內、外動脈進行造影,分別獲取患者正、水平側位和25～30°湯氏位腦血管的影像。

1.3 圖像分析所有圖像傳到西門子圖像工作站,3D T1高分辨黑血管壁成像圖像進行多平面重建。高分辨率MRI圖像顯示血管內外壁清晰或大部分顯示圖像清晰,則進行下一次觀察,否則將患者排除在納入組之外;血管狹窄模式的診斷標準定義如下:高分辨率MRI圖像顯示病變血管如果管壁為環狀均勻狹窄,則定義為向心狹窄,如果管壁一邊形成斑塊則定義為偏心狹窄;如果病變部位的血管腔看不見或幾乎不可見,則定義閉塞;其中血管狹窄的定義是與鄰近的正常管腔相比,其直徑減小。判斷穩定斑塊和易損斑塊的標準是增強后是否有強化。由兩位神經放射學的醫生進行以下指標的觀察并做好記錄,觀察不一致時由第三名醫生加入進行判斷。觀察ASL健側和患側的腦灌注是否有差異。

2 結果

2.13D T1BB顯示172例患者中有MCA血管344根,其中發現有穩定斑塊82根(23.84%),易損斑塊262根(76.16%),斑塊特征為斑塊呈向心性狹窄,易損斑塊增強掃描可見明顯強化,見圖1。

圖1 患者影像學檢查圖像(女性,64歲,主因頭暈3天入院,A為DSA圖,顯示雙側大腦中動脈閉塞,診斷為煙霧病;B為3D ASL灌注腦血流量圖,顯示左側基底節區灌注明顯降低;C為3D T1 BB平掃圖像,顯示左側大腦中脈向心性狹窄斑塊;D為3D T1 BB增強掃描圖像,顯示斑塊明顯強化,診斷為易損斑塊)

2.2以DSA為金標準,3D ASL診斷真陽性為105例,真陰性19例,假陽性7例,假陰性41例,3D T1BB診斷真陽性為112例,真陰性21例,假陽性5例,假陰性34例,3D ASL聯合3D T1BB診斷真陽性139例,真陰性18例,假陽性8例,假陰性7例,3D ASL聯合3D T1BB診斷煙霧病導致TIA的敏感度、特異度和準確度分別為95.21%、69.23%、91.28%,其敏感度和準確度均高于單獨應用3D ASL和3D T1BB(P<0.01),3種診斷方法的特異度比較,差異無統計學意義(P>0.05)。3D ASL聯合3D T1BB診斷方法曲線下面積為0.822,高于分別兩項單獨診斷的曲線下面積(3D ASL,AUC=0.725;3D T1BB,AUC=0.787)(表1,圖2)。

表1 3種不同診斷方法診斷效能比較(n,%)

圖2 3種不同診斷方法的診斷效能ROC曲線

3 討論

煙霧病東亞地區的發病率較高,尤其在日本[6]為最高[10-11]。腦組織灌注是腦組織器官、毛細血管進行氧合作用和物質交換的基礎,只有這樣才能維持正常組織器官的功能和活動,當腦組織發生TIA時,首先發生的就是腦灌注不足[12-16]。在臨床上進行磁共振平掃時不能反映腦組織的灌注情況,CT增強存在過敏反應的危險,動脈自旋標記不需要使用對比劑就可以反映顱內血液的灌注情況,動脈自旋標記(ASL)以動脈血內水質子為內源性示蹤劑,并用翻轉或飽和RF脈沖對其進行標記,待其流入成像層面,采集被標記的圖像信息及不被標記的圖像信息并使之相減,進而獲得腦血流灌注圖像,對這種差異進行測量成像,是一種真正的非侵入性的磁共振腦灌注成像技術[17-20]。

3D ASL具有較高的信噪比,能夠反映腦組織的血流灌注的變化,能夠發現MR平掃發現不了的腦血流量降低。腦血流量的降低與血管本身是否存在狹窄以及狹窄的程度有關系,如果目標血管的狹窄程度越大,說明該血管的舒張功能降低導致血流灌注降低[21]。但是有的研究認為,血管的狹窄程度與血流灌注并不呈正比[22],其主要的病理變化是由于長期慢性的狹窄,造成側支循環的建立,如果側支循環的代償作用,可不會造成腦血流量的變化,或者由于側支循環建立良好也可能導致腦血流量的增加[23-25]。本研究采用3D T1BB可以發現血管壁是否存在穩定斑塊和易損斑塊,3D T1BB技術作為傳統血管成像的補充和參數的優化,可以全面評價血管管壁,幫助鑒別管腔狹窄原因具有較好的發展前景[22]。3D T1BB技術的實現需要滿足以下要求:①圖像采用高分辨率,高分辨率包括高空間分辨率和高信噪比,大腦中動脈和基底動脈管壁正常厚度為 0.2～0.3 mm,約為管腔直徑的1/10;②采用T1加權;③多平面的3D采集,能夠進行多平面重建和最小信號投影;④能夠抑制不必要的血液流動信號,從而準確識別血管腔-壁交界。在同等條件下,3T比1.5T磁共振具有更高的信噪比。本研究采用3T磁共振掃描,均獲得滿意的圖像。

顱內血管斑塊的主要成分有脂質、血栓及其血小板和纖維蛋白、細胞物質和結締組織基質等,顱內血管斑塊的進展主要與斑塊內脂質的聚集、纖維帽的形成及斑塊內出血密切相關。本研究通過3D T1BB技術能夠了解管腔狹窄和管壁斑塊的情況,通過3D ASL反應顱內腦血流量的變化,二者相互結合診斷煙霧病合并TIA的敏感度、準確度都高于MR平掃。本研究發現煙霧病斑塊在3D T1BB技術中大多數表現為向心性管壁增厚,這與其他研究發現一致[26]。

目前隨著MR軟硬件的不斷發展,作為傳統管腔成像技術的補充和優化,3D T1 BB技術已逐漸成熟,如成像空間發展到3D技術,使血流抑制效果不斷改善,同時加大目標血管空間覆蓋率、對管壁斑塊的檢出、斑塊的定量分析以及對鄰近管腔結構的顯示更加精確化[26-30]。

本研究聯合3D ASL和3D T1BB技術,不僅能夠反映腦組織血流灌注情況,同時可以發現血管壁斑塊的性質,二者聯合應用的敏感度、準確度均高于單獨應用3D ASL和3D T1 BB。本研究發現煙霧病導致的TIA會導致腦血流量下降,煙霧病斑塊大多數表現為向心性管壁增厚,聯合應用3D ASL和3D T1BB技術對煙霧病具有較高的診斷價值。