颅内动脉瘤的影像学诊断研究进展

孙 敏,罗彩华

颅内动脉瘤(intracranial aneurysms,IAN)是造成自发性蛛网膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage,SAH)首位病因,SAH有50%～70%为IAN破裂所致[1],每年发生破裂而致SAH的危险是1%～2%,病死率高达50%[2]。IAN的影像学诊断进展很快,如数字减影血管造影(digital subtraction angiography,DSA)、X线计算机断层血管造影(CT angiography,CTA)、磁共振血管造影(MR angiography,MRA)的应用,使得IAN诊断的手段有更多的选择,准确度也不断提高。以CTA为例,Liang等[3,4]报道,CTA检出IAN的敏感性为77%～97%,特异性为100%,检出动脉瘤的最小直径为2 mm。能够正确认识以上几种血管成像技术在IAN的诊断、治疗及疗效评价中的优缺点,提高IAN的诊治水平。

1 颅内动脉瘤的概述

IAN的定义为:脑动脉的局部异常扩张,同时伴有管壁变薄[5]。按形态可分为囊形、夹层、蛇形以及IAN伴或不伴有血栓形成,其中以囊形最为常见。IAN破裂的概率主要取决于IAN的大小和部位[6]。IAN好发于血管薄弱分叉处,如Willis环大动脉分叉部,其中以颈内动脉颅内段多见,其次为前交通动脉、大脑中动脉、大脑前动脉及后交通动脉。

2 影像学表现

2.1 IAN的DSA影像学特点 DSA是影像增强技术、电视技术和计算机技术相结合的产物,它是将造影前后获得的数字图像进行数字剪影,在剪影图像中消除骨骼和软组织结构,使低浓度的造影剂所充盈的血管在剪影中显影出来有较高的图像对比度。DSA从应用于临床以来,一直以其优秀的图像质量和稳定的诊断作为脑血管疾病检查的金标准[7,8]。有传统2D-DSA和3D-DSA,2D-DSA具有良好的空间分辨率,可以显示直径0.5 mm的脑血管,但难以避免由于血管重叠及血管迂曲、反折等因素影响动脉瘤的诊断[9]。3D-DSA是将旋转球管技术和 2DDSA相结合,再融合先进的图像后处理技术。常用的后处理技术有容积重建(volume rendering,VR)和最大密度投影(maximum intensity projection,MIP)。可对影像做任意角度的旋转,能清晰显示IAN的形态、大小,与周围血管的空间毗邻关系。3D-DSA可发现与血管重叠的小动脉瘤及其与载瘤动脉的关系,并能准确的判断有无破裂[10]。Abe等[11]认为,3D-DSA不仅可以获得高质量图像,还可以提高工作效率,减少曝光时间。

DSA的优点:①空间分辨率高,可显示直径很小的脑血管穿支动脉,3D-DSA能显示直径2 mm以下的小血管图像,如选择性插管时直径200μm以下的小血管及病灶也能很好显示,可清晰的显示各级脑血管分支的大小、位置、形态及变异,能较准确的测量瘤体的直径、瘤颈的宽度,为选择相应的治疗方案,提供重要的信息。3D-DSA三维成像功能不仅能以高分辨率清晰地脑血管解剖结构,还可通过减少曝光次数来减少放射剂量。②可显示血流动力学情况。脑动脉造影为选择性颈内动脉及椎动脉造影,可动态、清楚地显示动脉、静脉、血管变异及血管狭窄等情况,还可同期进行压颈试验或球囊闭塞实验,以明确与动脉瘤治疗有关的血流动力学的变化。③在检查的同时,对IAN进行治疗,这也是DSA独有的优势。

DSA的缺点:①有创伤性检查,需行股动脉置管,体内应用肝素等抗凝药物及对比剂的应用,容易诱发再出血及血管痉挛,约0.9%～2.3%的患者可能发生神经系统并发症,如缺血性脑卒中和易造成动脉瘤破裂,也可加重和诱发脑血管痉挛的发生,约0.3%的患者会出现永久性神经功能缺损[12],约0.6%的患者会出现严重内科并发症,如腹股沟血肿、外周血管血栓形成、一过性低血压和动静脉瘘等,而且操作复杂,对操作医生的要求高。②对有血栓形成的IAN,显影不清或不显影。③对SAH急性期的患者,可因血管痉挛致载瘤动脉及IAN充盈欠佳,血管走行重叠、成角及投射角度不当等原因,致使部分漏诊及误诊。④导管也有损伤动脉内膜,造成血栓脱落等风险。⑤不能同时显示双侧颈内动脉、椎基底动脉系统、Wills环。

2.2 IAN的CTA影像学特点 CTA是在静脉内注射造影剂后进行头颅薄层扫描,将影像资料输入计算机,用特殊的软件包括VR、MIP、多平面重建(multiplanner-reconstruction,M PR)等进行三维影像重建,特异性地显示脑血管结构。随着科技的发展,多层螺旋CT的空间分辨率、密度分辨率及时间分辨率均有了质的飞跃,使CTA对颅内动脉瘤的诊断有了明显提高,一般而言对颅内动脉瘤的诊断敏感度可达67%～100%,特异度50%～100%[13]。国内有报道采用GE Lightspeed pro16层螺旋CT行3D-CTA检查出最小的IAN为1.1 mm[14],而Phillips公司256层智能CT能达到各向同性,即像素三维几乎相等[15],3D-CTA与3D-DSA比较,目前多数文献显示,两者差异无统计学意义。

CTA的优点:①快速、安全,无脑血管造影检查的并发症,它可在平扫发现蛛网膜下腔出血后立即进行,扫描及后处理的时间短,能够快速明确诊断,通过肘前静脉注入对比剂,几乎无创伤,不会造成严重不适反应,一般不诱发颅内出血。②利用M PR、VR、MIP等后处理技术,清晰的显示颅内动脉的立体轮廓及动脉瘤的全貌和特征表现,即动脉瘤位置、大小、形状、方向以及瘤颈和载瘤动脉之间的解剖关系,也可显示动脉瘤周围复杂的血管关系及穿支血管的位置,可以从不同角度了解IAN的结构,近来发展的螺旋CT减影技术及应用伪彩色成像技术使具有不同值的组织以不同颜色显示,在很大程度上解决了靠近颅骨血管的显示问题,可显示颅底骨性结构和IAN的关系,并为手术设计手术入路提供重要信息[16]。③对载瘤动脉钙化及瘤体内的血栓能很好地显示,并可通过CT内镜技术了解血管内部的情况,为下一步治疗带来方便。④显影不受局部血流状态的影响,如涡流、钙化、血栓形成等。⑤能同时显示双侧颈内动脉、椎基底动脉系统、Wills环,进行双侧血管对比。

CTA的缺点:①空间分辨率不如DSA。这主要是由部分容积效应和噪声所致[17]。对一些重要的小穿支动脉显示欠佳,如脉络膜前动脉、丘脑穿动脉等。②只能观察血管解剖结构而不能全面反映血流动力学情况(如优势供血、侧支循环等),不能动态反映血流情况。③目前临床多采用一次性静脉给药,延迟时间难以精确控制,难以克服血管痉挛和静脉期的干扰,及获得静脉期图像不理想。④动脉瘤颈部细长的动脉瘤血液或对比剂难以进入瘤体致动脉瘤显影欠佳。⑤检查后后处理相对复杂,重建处理需较长时间,对技术人员的要求较高。

2.3 IAN的MRA影像特点 MRA真正实现无创脑血管造影。MRA是利用磁共振成像技术中流动血液的流动效应与周围静止组织的自然对比来显示血管,其基本原理是流动相关增强效应和相位改变效应,基于两种效应形成的技术及时间飞跃法(TOF)和相位比较法(PC),脑动脉一般较细且迂曲,宜用TOF-MRA技术[18]。PC-MRA法在临床应用不多,TOF-MRA利用血管内血流速度和形态成像,与其他利用对比剂填充管腔的成像法不同[19]。对比增强MRA也是磁共振血管造影的一种方法,利用对比剂充盈血管形成的稳定的磁共振信号来反映血管形态学方面的信息。由于其时间较短,在显示IAN上不如TOF法MRA清晰。前两种方法无需注射对比剂,图像质量主要与磁场强度、血液流速、操作者技术等有关,后一种技术需要向血管内注射顺磁性对比剂。后处理方法有VR、MIP。

MRA的优点:①无创性、无辐射危害、无脑血管造影检查并发症。②可以不同角度显示IAN的形态、大小及与载瘤动脉之间的关系,为进一步治疗提供信息。③病变显示不受颅骨伪影影响,可以清楚显示脑实质情况。④介入栓塞术后,复查安全,且有良好的成像质量[20]。⑤可以用于血液流动速度的测量。

MRA的缺点:①空间分辨率较低,分辨率不如DSA,立体形态描述不如CTA。易受血肿、水肿以及脑软化灶信号影响。不易发现动脉末端的病变,不能完全满足手术前显示动脉瘤颈和动脉瘤与载瘤动脉关系的要求[21]。②成像时间相对较长,SAH患者躁动伪影影像图像质量。③对血流速度、流量有限或以湍流为主的IAN不敏感;对走行于扫描层面而非垂直的血管、扭曲、分叉的血管因饱和作用造成信号丢失,局部狭窄或扩张的血管及大的动脉瘤,因为湍流或涡流,使血管显示差或出现夸大效应。④体内有金属异物患者不能实行检查。⑤不能显示IAN的钙化。

3 小 结

血管成像技术的发展,为IAN的诊断提供了强大的技术支持,但这需要建立在熟练及规范操作的基础之上。DSA以其高特异性、高敏感性和高准确性仍是目前公认的脑血管疾病诊断、术前评估和评价其他血管影像学技术的“金标准”。但因其有创、耗时长、费用高、操作复杂等因素不易广泛使用。近年来出现的无创血管成像技术的发展,弥补了DSA的不足。急诊或门诊患者可先行CT平扫检查,若证实有自发性SAH或颅内血肿并怀疑脑血管疾病,特别是IAN者应立即行CTA或MRA检查。因CTA对IAN的病因诊断准确性高,操作简单、快捷,经济,安全性、敏感性高,尤其对于急症、病情危重、不能耐受DSA检查的、高龄伴心肺功能差等患者可作为首选检查方法。但在个体诊断细节上,如对IAN破口的位置、周围血流动力学的改变、有无血栓、钙化等情况,CTA仍无法替代DSA,两种检查联合应用,可更精确地描述IAN的病理状态,当有介入治疗指征CTA或MRA显示欠佳者,DSA检查仍是必要的。MRA无辐射,且无需对比剂,对于临床疑诊为IAN患者可作为一种筛选方法。总之,DSA、CTA、MRA在诊断颅内动脉瘤的诊断中各具有优势和不足,应结合患者的病情和临床实际合理选用各项检查。

[1] 宋继谒.病理学[M].北京:科学出版社,1999:28-50.

[2] Wardlaw JM,White PM.The detection and management of unruptured intractanial aneurysms[J].Brain,2000,123:205-221.

[3] Liang EY,Chan M,Hisang HK,et al.Detection and assessment of intracranial aneurysms:Value of CT angiography with shaded-surface display[J].AJNY,1995,165:1497-1502.

[4] Ogawa T,Okudera T,Noguchi K,et al.Cerebral aneurysms:Evaluation with three-dimension CT angiograp hy[J].AJNR,1996,17:454-477.

[5] Bonneville F,Sourour N,Biondi A.Intracranial aneurysms:An overview[J].Neuroimaging Clin North Am,2006,16(3):371-382.

[6] Wiebers DO,Whisnant JP,Huston J.Unruptured intracranial aneurysms:Natural history,clinical outcome,and risksof surgical and endovascular treatment[J].Eur J Radiol,2005,53(3):454-462.

[7] Anzalone N,Scotti R,Iadanza A.MR angiography of the carotid arteries and intracranial circulation:Ad vantages of a high relaxivity contrast agent[J].Neuroradiology,2006,48(Supp 1):9-17.

[8] McKinney AM,Palmer CS,Truwit CL,et al.Detection of aneurysms by 64-section multidetector CT angiography in patients acutely suspected of having an intracranial aneurysm and comparison with digital subtraction and 3D rotational angiography[J].AJNR Am J Neuroradiol,2008,29(3):594-602.

[9] Okuyama T,Saito K,Hirano A,et al.Improvement of MRA and 3D-CTA dose away with the need for cerebral angiograp hy in many cerebral aneurysm operation[J].No Shinkei Geka,1998,26(7):607-612.

[10] Sugahara T,Korogi Y,Nak ashima K,et al.Compararison of 2D and 3D digital subtraction angiography in evaluation of intracranial aneurysms[J].AJNR Am J Neuroradiol,2002(9):1545-1552.

[11] Abe T,Hirohata M,Tanaka N,et al.Clinical benefits of rotational 3D angiography in endovascular treatment of ruptured cerebral aneurysm[J].AJNR,2002,23(4):686-688.

[12] Leffers AM,Wagner A.Neurologic complications of cerebral angiography.A retrospective study of complication rate and patient risk factors[J].Acta Radiol,2000,41(3):204-210.

[13] White PM,Teasdale EM,Wardlaw JM,et al.Intracranial aneurysms:CT angiography and MR angiography for detection prospective blinded comparison in alarge patient cohort[J].Radiology,2001,219:739-749.

[14] 陈伟建,杨运均,王士勇,等.颅内动脉瘤破裂急性期三维CT血管造影的临床应用价值[J].中华急诊医学杂志,2006,15(11):996-1001.

[15] 高勇安.64排螺旋CT在神经系统疾病诊断中的优势分析[J].中国脑血管病杂志,2005,2(11):492-498.

[16] 朱玉淼,黄砚玲,李松柏,等.多层面螺旋CT血液铸形技术诊断脑动脉瘤的临床应用价值[J].中华放射学杂志,2002,36(8):754-759.

[17] Feng H,Tan H,Kiya K,et al.Three-dimensional CT angiography and surgical correlation in the evaluation of intracranial aneurysms[J].Chin Med J,2002,115:1146-1149.

[18] Choi CG,Lee DH,Lee JH,et al.Detection of intracranial atherosclerotic steno-occlusive disease with 3D time-of-flight magnetic resonance angiography with sensitivity encoding at 3T[J].AJNR,2007,28(3):439-446.

[19] Oelerich M,Lentschig MC,Zunker P,et al.Intracranial vascular stenosis and occlusion:Comparison of 3D time-of-flight and 3D p hase contrast MR angiography[J].Neuroradiology,1998,40(9):567-573.

[20] Brunereau L,Cottier JP,Sonier CB,et al.Prospective evaluation of time-of-fligh MR angiography in the follow-up of intracranial saccular aneurysms treated with Guglielmi detachable coils[J].J Comput Assist Tomogr,1999,23(2):216-223.

[21] Anzalone N,Triulzi F,Scotti G.Acute subachnoid hemorrhage:3D time of-flight MRangiography versus intra-arterial digial angiography[J].Neuroradiology,1995,37(2):257.