颈动脉粥样硬化斑块MR 研究进展

高 晓 曹立荣 纪盛章

天津市第四中心医院放射科,天津300140

脑梗死是目前全球主要的死亡和致残原因[1],严重影响人类的生存和生活质量。颈动脉粥样硬化是缺血性脑血管疾病的重要危险因素,20%～30%缺血性脑血管病是由颈动脉粥样硬化引起的[2-3],而颈动脉粥样硬化斑块的稳定性取决于斑块的组成成分[4-5],因此对斑块的形态和功能进行综合准确的评价已经成为临床工作的迫切需求。随着影像技术的进步,高分辨磁共振(magnetic resonance imaging,MRI)管壁成像作为一种无创的检测手段,已经成为研究斑块的形态及组成成分的热点。

颈动脉高分辨MRI管壁成像需要高空间分辨力、良好的组织对比、较好地抑制运动伪影和血流信号。高分辨MRI,尤其是高场强MRI广泛应用,“黑血”与“亮血”技术的结合、2D 与3D 技术的互补,能够较好地呈现颈动脉粥样硬化斑块的形态与成分[6-9],指导临床对斑块的治疗干预,对疗效的无创随访观察,甚至斑块的转归提供理论基础。

1 颈动脉粥样硬化斑块的组织学特征及分型

颈动脉粥样硬化主要发生在颈总动脉分叉处,从早期内膜下大量泡沫细胞进展为平滑肌细胞、淋巴细胞及细胞外基质等增生、聚集,纤维帽形成,玻璃样变坏死,胆固醇结晶和钙盐沉积,从而继发斑块破裂、出血、钙化及血栓形成等病理过程。1995年美国心脏病学会(Amercian Heart Association,AHA)对动脉粥样硬化进行了病理分型:Ⅰ型,早期病变,存在泡沫细胞；Ⅱ型,脂纹,含脂滴的泡沫细胞层；Ⅲ型,粥瘤前病变,含细胞外脂滴；Ⅳ型,粥瘤,独立的大块细胞外脂核；V 型,纤维粥瘤；Ⅵ型,复杂斑块,表面溃疡,或斑块内出血及血栓形成；Ⅶ型,钙化斑块；Ⅷ型,无脂核的纤维斑块。CAI等[10]通过MR 与病理对照,总结了颈动脉斑块MR 成像特点,并进行了分型:Ⅰ～Ⅱ型:管壁接近正常,无钙化；Ⅲ型:弥漫内膜增厚或小的偏心性斑块,无钙化；Ⅳ～Ⅴ型:有纤维帽及脂质坏死核心的斑块,伴或不伴钙化；Ⅵ型:复杂斑块,表面可有溃疡、出血或血栓形成；W:钙化斑块；Ⅷ:无脂核的纤维斑块。其中Ⅳ～Ⅴ、Ⅵ型斑块为易损斑块,并得到广泛认可[11-15]。

2 MRI对斑块组成成分的研究

多项离体及活体研究表明MRI对颈内动脉斑块具有较好地定性分析能力[6-8]。通常,完整的纤维帽在TOF 上呈带状低信号,在T1WI及T2WI上呈等/高信号；坏死的脂核在TOF 上呈等信号,在T1WI呈等/高信号,在T2WI呈低信号；出血信号随着时间的不同而有变化,新鲜出血在TOF 上呈高信号,T1WI序列上呈高信号,T2WI序列上呈等/略高信号,陈旧出血在各序列均为低信号；钙化在各序列上均呈低信号。有研究发现,MRI对纤维帽的定量分析与病理有很好的相关性(最大纤维帽厚度:r=0.78,P ＜0.001；长度:r=0.73,P ＜0.001；面积:r=0.73,P＜0.001)。同样,MRI对脂质坏死核心面积、体积百分比的定量测量也与病理有很强 的 相 关 性(r=0.84,P ＜0.001；r=0.87,P＜0.001)[8]。YUAN 等[16]研究将斑块表面的纤维帽分为3类:(1)完整而厚的纤维帽(Ⅰ级)；(2)完整而薄的纤维帽(Ⅱ级)；(3)破裂的纤维帽(Ⅲ级)。该研究同时发现,薄而连续或破裂的纤维帽患者发生短暂性脑缺血发作(transient ischemic attack,TIA)或卒中的可能性是厚纤维帽的23倍,因此MRI对纤维帽特征的描述对随后缺血性脑血管事件的风险能提供更多的预测价值。大的脂质坏死核心亦是造成斑块不稳定的另一重要因素。脂质坏死核心预测缺血性事件的危险比3.00(95%CI:1.51～5.95)。颈动脉斑块MRI对缺血性脑血管病的预测值敏感性为0.80(95%CI:0.66～0.90),特异性为0.63(95%CI:0.57～0.68)[17]。另有多项研究表明,MRI增强扫描能够更好地区分纤维帽与脂质坏死核心[18-21]。增强扫描后斑块内纤维组织的信号较增强前提高29%,与脂质坏死核心的信号比可达到增强前的2倍[22],有助于更好地区分纤维帽和脂质坏死核心,并能得到更准确的定量测量结果。多项研究证实斑块内出血可刺激炎症反应,导致斑块失稳和破裂[23-26],且斑块内出血也是促进斑块生长的重要因素[27-28]。在一项对颈动脉斑块内出血的Meta分析中,IPH 的存在与脑血管事件的危险比为5.69,总年化事件发生率为17.71%[29]。钙化对斑块的稳定性尚存在争议。钙化的位置可能影响斑块的稳定性[30-31]。生物力学研究模型显示,薄纤维帽内的钙化可使其最大剪切力增加47.5%,而钙化在远离纤维帽的位置,剪切力则不增加[32]。斑块内炎症和新生血管在斑块的发生、发展、破裂方面起着极其重要的作用[33-34]。动态增强扫描(dynamic contrastenhanced,DCE)可以量化斑块内新生血管和炎症,体积转移系数(KTrans)与斑块内新生血管和炎症有很强的相关性[35],该技术具有高度的可重复性和可靠性[36]。斑块增强是斑块新生血管和炎症的标志,也与症状性事件密切相关。DCE MRI序列上的增强的斑块与同侧脑缺血事件显著相关,而与狭窄程度无关[37-38]。大量研究表明,对比增强MRI在管壁形态和斑块内部成分的定性和定量分析方面的精确性和可重复性非常好[18,39-40]。

3 颈动脉粥样硬化MRI前瞻性研究

颈动脉斑块是否可以成为预测心脑血管事件的指标已逐渐成为研究的焦点[41-43]。一项探讨颈动脉斑块与系统性心血管主要终点(致命和非致命性心肌梗死、缺血性脑卒中、急性冠脉综合征住院和症状驱动的再血管化)关系的前瞻性研究中,在中位随访35.1个月时,颈动脉斑块中高脂含量(HR:1.57；P=0.002)和薄/破裂纤维帽(HR:4.31；P=0.003)与主要终点密切相关。斑块内出血的患病率很低(8%),与主要终点(HR:3.00；P=0.053)关系不大。高钙化含量(HR:0.66；P=0.20)、斑块负担度量和临床危险因素与主要终点没有显著相关。调整临床危险因素、斑块负担或随机化治疗分配后,颈动脉斑块特征与主要终点之间的关系变化不大[44]。HAMADA 等[45]研究也证实了不稳定的颈动脉斑块应作为全身炎症的临床表现型及预测冠心病的新颖、可靠的标志物。一项51例首发脑梗死与38例再发脑梗死患者颈动脉斑块的对比研究表明,再发脑梗死患者平均管腔面积(wall area,WA)/管壁厚度(wall thickness,WT)、管 腔 百 分 比(percentage wall volume,PWV)均明显高于首发患者,斑块内钙化发生率(44.7%vs 23.5%,P=0.035)、坏死脂质核体积[(179.14±254.81)mm2vs(71.65±111.15)mm2,P=0.027]、斑块内出血纤维帽的破裂比例(15.8%vs 3.9%)均高于首发患者[46]。在有症状的缺血性脑卒中患者中,颈动脉斑块中的炎性细胞(尤其巨噬细胞CD68)的数量比无症状患者多,且相关分析显示脑非腔隙性梗死的数量与巨噬细胞实体之间存在显著相关性(P＜0.001),而与腔隙性梗死无相关性(P=0.1934)[47]。最新研究表明Willis环的不完整性与颈动脉斑块内出血呈明显相关[48]。

颈动脉斑块的高分辨MR 成像展示了检测易损斑块的重要前景[49],然而,由于MR检查费用昂贵、较多的禁忌证、检查时间长等缺点显著的限制了其临床实践中的应用。因此,出现了一些新技术或原有技术的改进,如新的T1WI序列-快速采集梯度回波和并行成像技术进一步缩短了扫描时间。靶向造影剂和MRI技术的优化等无创血管成像技术的进展将为今后斑块的研究提供更多的信息。