高分辨率血管壁MRI对烟雾病与脑动脉粥样硬化的鉴别诊断

唐小平　TANG Xiaoping王志强　WANG Zhiqiang龚良庚　GONG Lianggeng肖新兰　XIAO Xinlan

作者单位南昌大学第二附属医院磁共振室　江西南昌　330006



高分辨率血管壁MRI对烟雾病与脑动脉粥样硬化的鉴别诊断

唐小平TANG Xiaoping
王志强WANG Zhiqiang
龚良庚GONG Lianggeng
肖新兰XIAO Xinlan

作者单位
南昌大学第二附属医院磁共振室江西南昌330006

【摘要】目的 脑动脉粥样硬化（ICAD）和烟雾病（MMD）是大脑中动脉闭塞的常见病因，尽管两者血管壁有不同的病理变化，但某些情况下常规血管成像鉴别ICAD 和MMD仍较困难，本研究比较高分辨率血管壁MRI（HR-MRI）对MMD与ICAD血管壁成像的结果，探讨HR-MRI对MMD与ICAD的鉴别诊断价值。资料与方法 42例MMD及107例ICAD患者行HR-MRI检查，比较两组大脑中动脉（MCA）狭窄段血管壁外径及外缘面积、狭窄类型（偏心或向心性）、管壁信号强度（均匀或不均匀）及狭窄段周围侧支血管，两组血管外径及面积比较采用受试者操作特征（ROC）曲线分析。结果 MMD组MCA狭窄段血管壁外径及外缘面积[（1.77±0.42）mm、（2.71±1.62）mm2]均小于ICAD组[（3.02±0.31）mm、（7.25±1.49）mm2]，差异均有统计学意义（ROC曲线下面积分别为0.982、0.963，P<0.001）。MMD组38例管腔向心性狭窄，ICAD组96例偏心性狭窄；MMD组39例管壁信号一致，ICAD组91例信号不一致；MCA狭窄段周围侧支血管形成在MMD组（88.1%）比ICAD组（9.3%）更常见；两组差异均有统计学意义（χ2=87.89、78.60、86.62，P<0.001）。结论 与ICAD相比，HR-MRI显示MMD狭窄段管腔外径更小，向心性狭窄，管壁信号均匀及周围侧支血管增多，在MMD与ICAD的鉴别诊断中有很好的应用价值，为颅内动脉狭窄的病因学诊断提供新思路。

【关键词】脑底异常血管网病；颅内动脉硬化；磁共振血管造影术；扩散加权成像；诊断，鉴别

Department of MRI, the Second Affiliated Hospital of Nanchang University, Nanchang 330006, China

Address Correspondence to: XIAO Xinlan

E-mail: jx_xiaoxinlan@sina.com

江西省自然科学基金项目（20132BAB205018）。

R743.1；R445.2

修回日期：2015-10-21

中国医学影像学杂志

2016年 第24卷 第2期：86-90

烟雾病（moyamoya disease，MMD）是一种病因不明的慢性进展性颅底血管狭窄性疾病，以脑底部和软脑膜新生异常血管网形成为特点[1]。MMD的诊断是基于血管造影表现的特征，但在某些情况下，如年轻患者伴动脉粥样硬化危险因素，双侧大脑中动脉（middle cerebral artery，MCA）高度狭窄或闭塞的脑动脉粥样硬化（intracranial atherosclerotic disease，ICAD），或仅表现为单侧MCA闭塞的MMD[2-3]，常规血管造影发现典型MMD特征，不易区分MMD与ICAD（类MMD）。既往研究采用高分辨率血管壁MRI（high resolution magnetic resonance imaging，HR-MRI）鉴别颅内血管狭窄的病因[4]，本研究拟比较HR-MRI对MMD和ICAD血管壁成像结果，探讨HR-MRI对MMD与ICAD的鉴别诊断价值。

1　资料与方法

1.1研究对象选择2011年7月－2015年5月于南昌大学第二附属医院就诊的症状性MCA狭窄患者，纳入标准：磁共振血管成像（magnetic resonance angiography，MRA）显示MCA狭窄或闭塞，且伴有相应的神经功能缺失的临床症状。共纳入149例患者，其中MMD 组42例，ICAD组107例。MMD患者均符合2012年日本MMD的诊断及治疗指南[3]：数字减影血管造影（digital subtract angiography，DSA）或MRA显示颈内动脉（internal carotid artery，ICA）末端狭窄或闭塞，和（或）大脑前动脉（anterior cerebral artery，ACA）和（或）MCA起始段狭窄或闭塞；脑底部出现异常血管网（在1个扫描层面发现脑底部有2个以上明显的流空血管影，即可提示存在异常血管网）；排除动脉粥样硬化危险因素。ICAD组：有2个或2个以上脑血管危险因素，包括年龄（男性>50岁，女性>60岁）、高血压、糖尿病、高脂血症、肥胖、吸烟。MCA狭窄程度分5级[5]：正常、轻度狭窄（狭窄率<50%）、中度狭窄（狭窄率为50%～69%）、重度狭窄（狭窄率为70%～99%并可见MCA远端血管影）及闭塞。排除标准：心血管栓塞；颈内动脉狭窄（狭窄率>50%）；无动脉粥样硬化血管病变，如夹层、血管炎或大动脉炎；自身免疫性疾病；脑膜炎；颅内新生物；唐氏综合征；神经纤维瘤病；颅脑创伤；病因不明；颅脑放射治疗后；其他：镰刀型红细胞病、结节性硬化症等；图像质量较差者。所有症状性MCA狭窄患者的一般资料见表1。所有患者行HR-MRI检查前均完成临床评估，均了解研究内容并签署知情同意书。

1.2仪器与方法采用GE Signa HDxT 3.0T MR仪，首先对MCA狭窄患者行扩散加权成像（DWI）及三维时间飞跃法MRA（3D-TOF-MRA）序列扫描，然后在MRA原始图像上获得MCA狭窄层面，用高分辨率T2WI和四反转恢复（quadruple inversion-recovery，QIR）序列在所得MCA最狭窄层面上垂直定位，获得垂直于MCA狭窄处切面图像，显示MCA管壁、管腔及狭窄段周围血管的情况。扫描参数：DWI：TR 5600 ms，TE Minimum，视野24 cm×24 cm，层厚5.0 mm，层间距1.5 mm，b值取1000 s/mm2，采集次数1，扫描时间50 s。3D-TOF-MRA：TE Minimum，TR 19 ms，层厚1.4 mm，层间距0，视野24 cm，矩阵384×256，翻转角8°，带宽31 kHz，采集次数4。高分辨率T2：TE 53 ms，TR 2800 ms，层厚3.0 mm，层间距0，视野12 cm，矩阵512×256，回波链24，带宽41 kHz，采集次数4。高分辨率QIR：TE Minimum，TR 800 ms，层厚3.0 mm，层间距0，视野12 cm，矩阵512×256，回波链12，带宽31 kHz，采集次数4。

1.3HR-MRI分析所有图像均由2名主治医师以上职称的神经影像医师采用盲法分析，为了评估组内一致性，2个月后由同一名医师再次评价。评价内容：MCA狭窄段管腔外径及面积、狭窄类型（偏心或向心性）、管壁信号强度（均匀或不均匀）及狭窄段周围侧支血管。判断标准：①血管狭窄段管壁均匀环形增厚，为向心性狭窄；反之为偏心性狭窄。②狭窄处血管壁信号强度一致，为信号均匀；狭窄处血管壁出现高低混杂信号，为信号不均匀。③血管壁外径及外缘面积手动勾画测量，矢状位高分辨率T2WI上选择狭窄程度最重的部位进行测量，狭窄血管壁边界认为是血管壁和脑膜或脑脊液之间的分界，血管壁外径取2名观察者测量的平均值。④狭窄段周围侧支血管：在1个扫描层面上发现MCA狭窄段周围有2个以上明显的流空血管影，提示存在侧支循环。⑤将MCA狭窄部分进行定位，MCA的M1段划分为近段、中段和远段。对狭窄分段定位进行评估，2名观察者意见不一致时协商解决。

1.4统计学方法采用SPSS 20.0软件，两组狭窄段血管外径及外缘面积比较采用ROC曲线分析，确定最佳临界值；计数资料比较采用χ2检验，观察者间和观察者内的一致性评价采用Kappa检验，Kappa>0.75表示一致性较好，Kappa为0.40～0.75表示一致性一般，P<0.05表示差异有统计学意义。

2　结果

2.1HR-MRI表现ICAD组及MMD组狭窄段分布见表1。MMD组与ICAD组管腔偏心性狭窄、管壁不均匀信号、MCA狭窄段周围侧支血管形成方面比较，差异均有统计学意义（χ2=87.89、78.60、86.62，P<0.001）；MMD组MCA狭窄段管腔外径及外缘面积均小于ICAD组，差异有统计学意义（P<0.001），见表1及图1、2。MCA狭窄段外径及外缘面积对MMD和ICAD的诊断效能见表2。

表1 MMD组与ICAD组患者的临床资料及HR-MRI结果比较

图1　女，31岁，MMD。DSA示右侧MCA主干近段狭窄伴烟雾血管形成（箭，A）；MRA示右侧ICA主干纤细，MCA主干近段高度狭窄，狭窄段周围多发细小血管影（箭，B）；HR-MRI矢状位T1WI（C）及T2WI（D）示右侧MCA主干近段管腔向心性狭窄、管壁信号均匀（箭）、周围血管增多（箭头）

图2　男，54岁，ICAD。MRA示右侧MCA主干近段节段性狭窄（箭），远端分支稀疏（A）；HR-MRI矢状位T1WI（B）及T2WI（C）示右侧MCA主干近段管腔偏心性狭窄、管壁信号不均匀、周围无血管增多（箭）；HR-MRI 矢状位T1WI示右侧MCA相对正常近心端管腔（箭，D）

表2　MCA狭窄段外径及外缘面积对MMD和ICAD的诊断效能

2.2一致性评价狭窄类型和狭窄段周围侧支血管组间重复性较好（Kappa=0.763、0.760，P<0.001），信号强度组间重复性一般（Kappa=0.712，P<0.001）。狭窄类型和狭窄段周围侧支血管和信号强度组内重复性较好（Kappa=0.912、0.916、0.921，P<0.001）。

3　讨论

MMD是亚洲年轻人继ICAD之后引起MCA狭窄或闭塞的一个因素[6]。本研究显示，MMD患者发病年龄较ICAD小，MMD与ICAD的首发临床症状均以脑缺血为主，与既往研究[1,3,7]结果一致。CT血管成像、MRA及DSA等传统血管检查主要集中在血管腔，不能全面、可靠地显示血管壁结构，有时鉴别MMD与ICAD较困难。HR-MRI在显示颅内动脉管壁结构并鉴别动脉狭窄的病因方面具有重要意义[7]。本研究显示，与ICAD组相应病变部位比较，MMD组MCA狭窄段管腔外径及面积小，呈向心性狭窄，管壁信号均匀，周围侧支血管增多；而ICAD组狭窄段管腔外径及面积更大，呈偏心性狭窄，管壁信号混杂，且MCA狭窄段周围侧支血管比MMD组少见。

随着症状性ICAD血管壁增厚或斑块体积增大，正性重构（血管壁向外膨胀性生长）会减轻斑块体积造成的狭窄效应，引起血管腔代偿性扩张、血管外径及面积增大[8]。MMD通常表现为血管管腔外径及面积较小。Takagi等[9]的一项尸体解剖组织病理学研究将MMD组的MCA平均厚度与无MMD组比较，结果显示MMD组MCA管腔外径更小。Kaku等[10]采用MRI三维稳态分析MMD患者的血管，结果发现MMD组ICA和MCA主干外径明显小于对照组或ICAD组，提示血管缩窄性改变是MMD的一种重要病理现象。本研究显示，ICAD组MCA狭窄段管腔偏心性狭窄和管壁信号不均匀，与上述ICA和冠状动脉研究一致，并与近期采用HR-MRI研究MCA粥样硬化狭窄分析[11-12]结果一致。MCA狭窄段不同的信号强度可能反映MMD和ICAD的组织病理学差异。动脉粥样硬化的动脉壁特点是纤维包膜、脂质沉积、炎症钙化、中心坏死、出血或其他异常[13]，上述改变均可以导致HR-MRI上管壁信号不均匀。本研究中，MCA斑块内T1、T2压脂高信号，提示斑块内出血改变[14-15]。MMD组MCA狭窄段管腔向心性狭窄、管壁信号均匀。MMD组织病理学检查提示受累动脉细小、内皮细胞增生、内膜明显增厚，内弹力层均匀增厚而致使动脉管腔向心性狭窄或闭塞。中膜平滑肌层萎缩、薄弱与部分消失。光镜下显示内弹力板破坏重的部位平滑肌层完全消失、内膜增厚，且动脉壁内无明显脂质沉积，血管外膜无明显病理改变[3]，可能是MMD受累动脉管壁信号均匀所致。

本研究中，MMD组MCA狭窄段周围侧支血管增多，提示烟雾血管形成。MMD病程中脑血管新生和侧支循环形成贯穿始终。随着MMD的进展，ICA末端由狭窄至闭塞，并向其近端扩展，脑血流动力学紊乱加重和剪切力增加促进了侧支循环的出现与开放。这些烟雾状血管网起自颈内动脉或基底动脉末端闭塞段近侧，主要来自豆纹动脉、脉络膜前动脉，在基底节和内囊部位形成广泛的血管网进入MCA供血区[3]。ICAD组MCA狭窄段周围血管较少，这与其狭窄或闭塞后侧支循环开放有关，其侧支循环血管可以来自硬膜内、硬膜及硬膜外血管，分为原发性侧支循环（Willis环）和继发性侧支循环（皮质软脑膜支吻合、脑外代偿等），故ICAD组MCA狭窄段周围较少出现细小血管。

本研究中，11例ICAD患者MCA表现为向心性狭窄且外缘管径减小，这部分ICAD患者表现为负性重构（血管外径向内缩窄性生长）加重管腔狭窄。4例MMD患者表现为管腔偏心性狭窄，3例管壁信号不均匀。Yamashita等[16]的MMD组织病理学研究报道主要动脉的内膜偏心性增厚，因此存在一种可能性，即部分早期MMD患者表现为偏心性狭窄，最后发展成向心性狭窄。烟雾状血管是过度生长和扩张的深穿支，易发生血管壁纤维蛋白沉积、弹力层断裂、中膜变薄、微动脉瘤形成等不同的病理变化，从而继发血栓形成或出血，导致HR-MRI上管壁信号混杂。因此，由本研究可见，MMD与ICAD在狭窄段血管外径、狭窄类型、信号强度及狭窄段周围侧支血管方面存在重叠，提示有时单独依靠HR-MRI对MMD与ICAD的鉴别诊断有一定的难度。Ryoo等[4]研究显示，不管MMD症状表现如何，MMD患者HR-MRI表现为双侧ICA远端及MCA近端管壁向心性强化。而多数ICAD患者中，症状性ICAD表现为MCA狭窄段和ICA远端偏心性局灶性强化，无症状性ICAD血管壁一般不强化。这种影像学表现差异有助于两者的鉴别诊断。MMD的血管壁强化机制可能与内皮细胞及血管平滑肌细胞增殖有关，ICAD的血管壁或斑块的强化机制可能与新生血管形成和炎症因子沉积有关。

本研究的局限性为：①缺乏组织病理学与HRMRI结果的相互关系，未来需纵向前瞻性研究包括组织病理学分析；②本研究未对MMD和继发于ICAD的烟雾综合征进行HR-MRI比较，但所有的ICAD患者均有MCA中重度狭窄，部分患者表现为ICA末端狭窄或烟雾血管形成，因为烟雾综合征继发于ICAD，是ICAD的高级形式，而不是另外一种疾病，本研究可能有助于区分MMD和继发于ICAD的烟雾综合征；③研究对象的纳入非连续性，可能存在选择性偏倚。

总之，HR-MRI显示，MMD较症状性ICAD狭窄段管腔外径及外缘面积更小，向心性狭窄或闭塞，管壁信号均匀及狭窄段周围侧支血管增多。这种独特的影像学表现有助于对MMD病理机制的理解以及其与ICAD的鉴别，为颅内动脉狭窄的病因学诊断提供了新思路。

参考文献

[1]Fujimura M, Tominaga T. Diagnosis of moyamoya disease: international standard and regional differences. Neurol Med Chir (Tokyo), 2015, 55(3): 189-193.

[2]张亚男, 薛静, 高培毅. 单侧烟雾病大脑中动脉供血区血管情况与灌注状态的相关性研究. 医学影像学杂志, 2014, 24(10): 1669-1672, 1673.

[3]Research Committee on the Pathology and Treatment of Spontaneous Occlusion of the Circle of Willis, Health Labour Sciences Research Grant for Research on Measures for Infractable Diseases. Guidelines for diagnosis and treatment of moyamoya disease (spontaneous occlusion of the circle of Willis). Neurol Med Chir (Tokyo), 2012, 52(5): 245-266.

[4]Ryoo S, Cha J, Kim SJ, et al. High-resolution magnetic resonance wall imaging findings of Moyamoya disease. Stroke, 2014, 45(8): 2457-2460.

[5]Kwon SU, Cho YJ, Koo JS, et al. Cilostazol prevents the progression of the symptomatic intracranial arterial stenosis: the multicenter double-blind placebo-controlled trial of cilostazol in symptomatic intracranial arterial stenosis. Stroke, 2005, 36(4): 782-786.

[6]Kim YJ, Lee DH, Kwon JY, et al. High resolution MRI difference between moyamoya disease and intracranial atherosclerosis. European Journal of Neurology, 2013, 20(9): 1311-1318.

[7]Turan TN, Rumboldt Z, Granholm AC, et al. Intracranial atherosclerosis: correlation between in-vivo 3T high resolution MRI and pathology. Atherosclerosis, 2014, 237(2): 460-463.

[8]Shi MC, Wang SC, Zhou H, et al. Compensatory remodeling in symptomatic middle cerebral artery atherosclerotic stenosis: a high-resolution MRI and microemboli monitoring study. Neurol Res, 2012, 34(2): 153-158.

[9]Takagi Y, Kikuta K, Nozaki K, et al. Histological features of middle cerebral arteries from patients treated for Moyamoya disease. Neurol Med Chir (Tokyo), 2007, 47(1): 1-4.

[10]Kaku Y, Morioka M, Ohmori Y, et al. Outer-diameter narrowing of the internal carotid and middle cerebral arteries in moyamoya disease detected on 3D constructive interference in steady-state MR image: is arterial constrictive remodeling a major pathogenesis? Acta Neurochir (Wien), 2012, 154(12): 2151-2157.

[11]Chistiakov DA, Orekhov AN, Bobryshev YV. Contribution of neovascularization and intraplaque haemorrhage to atherosclerotic plaque progression and instability. Acta Physiol (Oxf), 2015, 213(3): 539-553.

[12]Yuan M, Liu ZQ, Wang ZQ, et al. High-resolution MR imaging of the arterial wall in moyamoya disease. Neurosci Lett, 2015, 584(1): 77-82.

[13]Ross R. Atherosclerosis is an inflammatory disease. Am Heart J, 1999, 138(5, Supplement): S419-S420.

[14]Xu WH, Li ML, Gao S, et al. Middle cerebral artery intraplaque hemorrhage: prevalence and clinical relevance. Ann Neurol, 2012, 71(2): 195-198.

[15]Chen XY, Wong KS, Lam WW, et al. High signal on T1 sequence of magnetic resonance imaging confirmed to be intraplaque haemorrhage by histology in middle cerebral artery. Int J Stroke, 2014, 9(4): E19.

[16]Yamashita M, Oka K, Tanaka K. Histopathology of the brain vascular network in moyamoya disease. Stroke, 1983, 14(1): 50-58.

（本文编辑张春辉）

Chinese Journal of Medical Imaging 2016 Volume 24(2): 86-90

Differentiation Between Moyamoya Disease and Intracranial Atherosclerosis by Using High Resolution MRI

【Abstract】Purpose Intracranial atherosclerotic disease (ICAD) and moyamoya disease (MMD) are two common causes of middle cerebral artery (MCA) occlusion. Although they have different vascular wall pathologies, it seems difficult to differentiate MMD from ICAD in some situations by using conventional vessel imaging techniques. This study aims to compare the vessel wall imaging findings of MMD and ICAD on high resolution magnetic resonance imaging (HR-MRI) so as to explore the differential diagnostic value of HR-MRI in MMD and ICAD. Materials and Methods Forty-two patients with MMD and 107 patients with ICAD were recruited and underwent HR-MRI examination. The size and diameter of the outer stenotic vessel wall of MCA, stenotic type (concentricity or eccentricity), signal intensity (homogeneous or heterogeneous) and stenotic segment collateralization were compared between the two groups. The outer diameter and area of the stenotic vessel wall were analyzed with a receiver operating characteristic (ROC) curve. Results The MMD group displayed a smaller outer diameter and area in the stenotic portion than ICAD group [(1.77±0.42) mm, (2.71±1.62) mm2for MMD vs. (3.02±0.31) mm, (7.25±1.49) mm2]for ICAD; the area under curve of the ROC was 0.982 and 0.963 respectively, P<0.001). The MMD group had 38 cases with concentric lesions and the ICAD group had 96 cases with eccentric lesions; 39 cases in the MMD group showed homogeneous signal intensity and 91 cases in the ICAD group were heterogeneous; and focal MCA stenotic segment collateralization in diseased areas was more frequently seen in the MMD group (88.1% in MMD vs. 9.3% in ICAD); all the differences were significant (χ2=87.89, 78.60 and 86.62, P<0.001). Conclusion The HR-MRI findings show that MMD is associated with smaller diameter of outer stenotic segment wall, homogeneous signal intensity, and concentric occlusive lesions with more stenotic segment collateralization, compared with symptomatic ICAD, which proves that HR-MRI is useful in differentiating MMD from ICAD and provides a new approach for intracranial artery stenosis etiological diagnosis.

【Key words】Moyamoya disease; Intracranial arteriosclerosis; Magnetic resonance angiography; Diffusion weighted imaging; Diagnosis, differential

收稿日期：2015-08-10

中图分类号

基金项目

通讯作者肖新兰

Doi：10.3969/j.issn.1005-5185.2016.02.002