高分辨磁共振血管壁成像技术在烟雾病中的研究进展

陈 锐 徐浩文

郑州大学第一附属医院神经介入科，河南 郑州 450052

烟雾病(moyamoya disease，MMD)是一种以颈内动脉末端或大脑前动脉、大脑中动脉起始段进行性狭窄直至闭塞，颅底异常血管网形成为特征的慢性脑血管疾病，病变通常累及双侧[1-4]。流行病学调查研究显示烟雾病患者遍布全球，但亚洲地区患者较多，尤其多发于韩国、日本、中国等东亚地区[5-8]，一般女性患者多于男性，男女性别比例约1∶2，其发病年龄有两个高峰，主要集中在5岁左右的儿童和40岁左右的中年人[9]。烟雾病患者的临床症状主要有脑缺血、脑出血及癫痫等。儿童患者最常见的临床症状是脑缺血[10]，成年患者中约50%以上会出现颅内出血症状，主要原因是代偿的烟雾状血管或其合并的微小动脉瘤破裂出血[11-12]。烟雾病患者的神经功能障碍与脑缺血或颅内出血部位等相关[13]。

影像学检查是目前诊断烟雾病的主要方法，其中数字减影血管造影术是最准确、可靠的诊断方法，但该检查为一种有创检查，有时可能出现并发症，且其只能反映颅内动脉血管腔的狭窄而不能反映颅内动脉血管壁的病理变化。近年来，高分辨磁共振技术已经得到飞快发展，其是一种非侵入性的先进成像技术，已成为传统成像技术的有用辅助工具[14-15]。既往研究显示，高分辨磁共振技术已经成熟应用于颈外动脉粥样硬化斑块的分析中，而且取得病理学结果的对照证实[16-18]。本文对高分辨磁共振成像技术在烟雾病中的临床应用研究进展做一综述，了解烟雾病在高分辨磁共振影像学表现上的新发现，进一步指导临床诊断及治疗。

1 高分辨磁共振成像技术

高分辨磁共振技术采用3.0T高场强磁共振扫描设备及多通道头部线圈，显著提高了图像空间分辨率和信噪比，提高了图像质量[19]。高分辨磁共振的颅内血管壁成像已达到<1 mm的分辨率(0.2～0.9 mm)。高分辨磁共振血管壁成像由快速自旋回波或黑血技术的T1加权像、T2加权像、质子密度像(PdWI)、对比增强T1加权像等序列构成，静脉注入造影剂后对比分析血管壁的强化程度，在颅内动脉血管壁的研究中起到至关重要的作用[20]。不同的磁共振序列作用不同，T1加权像和T2加权像在分析及识别血管壁斑块内性质方面更具优势，常用于分析病因；而PdWI的信噪比高，使管壁和管腔形成很高的对比，可以用于测量斑块相关指标，更适合进行量化分析。

高分辨磁共振包括2D和3D成像，2D扫描序列一般用于扫描一段较平直的颅内动脉，如大脑中动脉、基底动脉等，其能够垂直于病变血管方向成像并扫描多个层面，而3D扫描序列可广泛扫描颅内血管，并且可以根据临床需要重建出感兴趣血管的冠状位、矢状位及轴位等图像[21]。对烟雾病患者进行高分辨磁共振血管壁成像时，一般选取主要病变血管为感兴趣血管，如双侧大脑中动脉，但因大脑中动脉在颅内位置较深，3D成像技术提供的图像质量一般，所以常选用2D成像提供更高质量的图像。

2 烟雾病的病理和血管重构

烟雾病受累动脉壁的基本病理改变为血管内膜纤维细胞性增厚，管腔狭窄，甚至闭塞，内弹力层高度屈曲、蛇行、断裂；中膜平滑肌层萎缩变薄；外膜改变不明显[22-24]。大脑中动脉的血管壁由内膜，中膜和外膜构成。烟雾病血管内膜增厚主要是平滑肌细胞增殖和细胞外基质大量堆积。MASUDA等[25]研究发现，烟雾病增厚的动脉内膜主要由平滑肌细胞组成，其表层有巨噬细胞和T淋巴细胞散在分布，偶尔和纤维蛋白血栓形成相关，平滑肌细胞增殖细胞核抗原(PCNA)阳性，并认为炎症因素在动脉内膜的平滑肌细胞增殖中起作用。烟雾病动脉中膜变薄可能与平滑肌细胞向内膜迁移、空泡变性、细胞凋亡等有关。TAKEKAWA等[26]通过烟雾病患者的尸体解剖研究发现，烟雾病患者的大脑中动脉的中膜层中平滑肌细胞的含量较正常人少。HOUKIN等[27]研究发现，在烟雾病动脉中膜平滑肌中存在凋亡过程，而内膜的平滑肌则不存在凋亡过程。

动脉有两种重构(Glagov现象)形式：一种重构指数>1.05，称之为正性重构(positive remodeling，PR)，另一种重构指数<0.95，称为负性重构(negative remodeling，NR)，其重构指数是指狭窄部分血管的管腔面积除以临近正常血管的管腔面积[28-29]。近年来对大脑中动脉粥样硬化性狭窄患者的高分辨磁共振研究发现，症状性患者的大脑中动脉多为正性重构，而无症状患者的大脑中动脉更多见负性重构，可能与正性重构患者的斑块不稳定、易脱落有关[30-32]。KAKU等[33]利用三维稳态进动结构相干序列MRI测量烟雾病和颅内动脉粥样硬化性狭窄患者的大脑中动脉血管外径，结果显示烟雾病患者的血管外径明显小于颅内动脉粥样硬化性狭窄患者(烟雾病1.61～2.01 mm，动脉粥样硬化3.03～3.31 mm)。因此，烟雾病患者的大脑中动脉血管外径较正常人明显缩小，根据重构指数的公式可以推断出烟雾病患者的血管重构指数应<0.95，为负性重构。

3 烟雾病的高分辨磁共振表现

AOKI等[34]认为，与放射性动脉炎患者相比，烟雾病患者未观察到颈内动脉末端管壁增强后延迟期的强化。RYOO等[35]研究表明，无论症状或分期如何，烟雾病高分辨磁共振血管壁成像的特点是大脑中动脉管壁缩小，双侧颈内动脉远端和大脑中动脉显示为向心性均匀强化，并认为这种强化与烟雾病动脉内膜的病理性肥厚相关。KIM等[36]分别对烟雾病患者和颅内动脉粥样硬化患者的大脑中动脉血管壁进行了高分辨磁共振研究，结果发现，与颅内动脉粥样硬化患者相比，烟雾病患者的管壁呈均匀向心性缩窄，无强化，且伴丰富的侧支循环血管腔。也有研究[37]显示，烟雾病最常见的是无增强后延迟期管壁强化和偏心性的管壁增厚，但当在烟雾病中观察到管壁增强(13%)时，其表现为向心性均匀强化。烟雾病的高分辨磁共振表现有如此大差异的原因在很大程度上仍然是未知的。有人提出了这种混合结果的可能解释，如亚洲人与非亚裔人群的不同遗传背景以及病理生理机制。其他可能性包括不同的选择标准，成像方案，以及观察者之间的差异等。但这显然仍然需要进一步的研究来进一步明确。

4 烟雾病颅内血管壁增强的病理机制

烟雾病颅内血管壁增强的病理生理机制仍然模糊不清。以前的研究表明[38-39]，颅内血管壁增强反映了疾病活动。有关颅内动脉瘤的高分辨磁共振研究中表明[40]，颅内动脉瘤壁的强化程度与动脉瘤的状态有关，在不稳定(破裂、症状或经历形态学改变)的颅内动脉瘤中更容易发现周围动脉瘤壁的强化，而在稳定(偶发性和非动态)动脉瘤中瘤壁的强化较少见。动脉粥样硬化病变的对比度增强多发生于血管壁广泛或局灶性炎症的情况下[41]，这可能反映了巨噬细胞浸润和新生血管的增加[42]。也有研究证实，高分辨磁共振成像中的血管壁强化与炎症细胞侵袭，新血管形成和血管滋养管的存在有关。当没有炎症的组织学迹象时，不会发生强化[43]。此外，在颅外血管中，炎症状态被认为与同心、周壁增厚和病理证实有关[34]。因此，增强程度被认为与炎症活动水平密切相关[44]，可能是由于新血管形成和内皮通透性增加所致[45]。

烟雾病患者的病理改变中包括动脉壁弹性内膜纤维性增厚，内膜纤维性增厚的原因是内膜增生。来自平滑肌细胞或内皮细胞的增殖导致内膜增生，内膜的增生和其后形成的血管内血栓可能导致血管闭塞进而引起缺血症状[46]。CHMELOVA等[23]发现，受烟雾病影响的动脉内皮中血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)和VEGF受体高于正常人，而VEGF和VEGF受体可能是血管生成的调节因子，其中包括烟雾病异常血管网的形成，表明烟雾病患者的血管壁中存在活跃的血管生成过程。因此，烟雾病患者血管壁的增强可能反映了新生血管的增殖过程或病变的活动过程。

5 高分辨的强化级别与急性缺血性梗死的关系

既往研究认为，颅内动脉粥样硬化斑块的对比增强与近期缺血事件的可能性有关[47]，可作为其稳定性的标志。也有研究表明，在缺血性脑卒中后4周内观察到供血区域的血管动脉粥样硬化斑块的强化，且强化的程度与缺血性脑卒中和血管壁影像学评估之间的时间密切相关[48]。类比颅内动脉粥样硬化患者的研究结果，WANG等报道[49]，烟雾样血管病患者颅内血管壁的明显强化与其急性缺血性梗死独立相关，且认为其颅内血管壁强化的程度可以提供额外的信息来预测烟雾样血管病患者的缺血性脑卒中风险。MURAOKA等[50]认为烟雾样血管病变患者的动脉血管壁有无强化与颅内动脉狭窄的进展密切相关，颅内血管壁的明显强化与颅内动脉狭窄进展相关，缺乏强化与颅内动脉狭窄的稳定性相关。烟雾病继发急性梗死患者的血管壁增强病灶数几乎是无梗死患者的2倍。此外，有症状患者血管壁的增强也更明显，所以烟雾病患者颅内血管壁的明显强化与其缺血性脑卒中有关，且与颅内动脉狭窄的进展有关。

6 局限性

关于烟雾病的高分辨磁共振研究仍存在许多局限性。首先，高分辨成像技术本质上是“黑血”技术[51]，其依赖于流动空隙的存在以在血管腔和血管之间产生对比。如果血流速度缓慢就可导致流动空隙的损失，更重要的是，可使血管壁易出现增强，这就有可能产生假阳性异常。其次，有关血管壁成像评估的大多数现有文献来自颅外动脉，而颅内血管的病理研究从活体患者获取动脉标本非常困难。最后，烟雾病本身就是一种动态变化的疾病，而高分辨磁共振正是一种可以随访颅内血管壁结构变化的有效检查方法，但由于高分辨磁共振价格较高且检查所用时间长，患者随访时多不愿配合检查，故关于烟雾病患者的高分辨磁共振的随访研究较少。

7 结论

烟雾病的高分辨磁共振表现为烟雾病更深入的研究提供了极大帮助。近年来，高分辨磁共振技术已经足够成熟，可以在临床上成功实施，并且已经成为常规颅内血管成像的有用辅助工具，其在疾病发生发展过程中提供新信息的能力极大程度上提高了鉴别诊断脑血管疾病的能力，在临床上具有重要意义。尽管高分辨磁共振技术的应用仍处于起步阶段，但它具有很大的未来研究潜力，并且可以将其应用范围扩展到更广泛的区域。