高分辨力磁共振血管壁成像在颅内血管炎性疾病中的研究进展

陈奕楚， 李欢， 李思睿， 曾俊杰 综述 徐海波 审校

及时、准确的诊断对颅内血管病变十分重要，误诊或治疗不当都会加剧疾病进展。颅脑血管的成像方法很多，包括DSA、CTA和MRA等。DSA是目前诊断血管疾病的金标准，CTA在血管狭窄评估中具有较高的诊断准确性，MRA则是很好的筛查工具[1]。高分辨力磁共振血管壁成像(high-resolution magnetic resonance vessel wall imaging，HR-VWI)可以清晰显示血管壁及其周围结构，在以血管壁改变为主的颅内血管炎性病变中意义重大。血管壁成像(vessel wall imaging ，VWI)技术因具有极好的空间分辨力和软组织对比度，且无辐射危害[2]，在动脉粥样硬化疾病中得到广泛的临床应用。

HR-VWI技术

1.简介

颅内动脉管径狭窄和走行迂曲是VWI技术面临的主要挑战，如大脑中动脉直径为3～5 mm，管壁厚度为0.5～0.7 mm，此类中小动脉亟需一种既能显示正常的颅内血管壁，又能将其与病变区分开来的成像技术，HR-VWI技术应运而生。

采用VWI评估颅内动脉，重要的是运用血液及管壁邻近的脑脊液抑制技术，避免血液与血管壁产生的伪影影响。黑血序列可抑制管腔内流动的血液信号，以黑血序列为基础的多对比序列(如增强前后的T1WI、T2WI、质子密度加权成像)是目前临床VWI的主要技术[3]。T1WI和T2WI一般显示血管壁的基本特征，如形态和信号强度。质子密度加权成像可用于划分外侧动脉壁，但对血管壁内的组成成分的表征欠佳。T1WI增强扫描可显示血管壁及其强化程度，从而提示疾病活动[1]。黑血技术中双重反转恢复(double inversion-recovery，DIR)技术一度被认为是MRI黑血技术的标准方法，然而DIR和四重反转恢复技术(quadruple inversion-recovery，QIR)耗时较长，且无法完全抑制慢速血流或非层流的复杂血流信号，不适用于临床实践。大多数已发表文献多采用二维黑血技术，但三维体积各向同性涡轮自旋回波采集(three-dimensional volumetric isotropic turbo spin echo acquisition,3D-VISTA)序列才是目前最广泛使用和研究的技术。3D-VISTA序列成像时间短，且图像质量佳，受到越来越多研究者的青睐。该技术的体素大小能达到0.4～0.5 mm3，可以满足准确评估三级分支血管的需求，而二维VWI技术仅能评估二级分支动脉。三维采集能够提高平面分辨力，增加颅脑覆盖范围，并可在多个平面各向同性扫描，从而更精准地显示脑动脉的管壁结构。

2.应用概况

HR-VWI首次应用于髂动脉粥样硬化病变的评估[4]，此后逐渐被引入作为颈动脉成像的新兴检查技术。VWI技术可准确的分析管腔的狭窄程度，早期研究主要着眼于斑块组成成分与MR信号之间的关联。斑块组成、形态尤其是纤维帽的形态、斑块内出血、富含脂质的坏死核心、斑块内新生血管、溃疡和裂隙均可在HR-VWI中显示，这些表征是未来极具潜力的脑血管事件的影像标志物[5]。VWI能区分稳定斑块和易损斑块，并提示易损斑块的HR-VWI特征可能与患者症状加重，继发血栓形成和栓塞的可能性增加有关[6]。头颈动脉VWI的斑块信号、形态特征成为该领域的研究热点。HR-VWI被证明在早期大动脉血管炎的检查和随访中具有重大价值[7]，影响其成像质量的主要因素包括分辨力、扫描时间及血管狭窄程度[8]。

随着技术的逐渐成熟，VWI越来越多地应用于颅内血管性病变的评估，包括脑血管炎、动脉瘤、动脉夹层和烟雾病等。

颅内血管炎

1.病理分型

中枢神经系统(CNS)血管炎涵盖广泛的脑血管疾病，表现为各种炎性改变和破坏性特征。CNS血管炎分为原发性和继发性。当血管炎仅局限于CNS而不涉及其他系统时，称为原发性中枢神经系统血管炎(primary angiitis of the central nervous system，PACNS)。当CNS血管炎发生于全身性炎症或感染过程中时，被称为继发性中枢神经系统血管炎(secondary vasculitis，SV)[9]。PACNS是一种罕见疾病，病变局限于脑和脊髓，其发病率(2.4/106)目前仅见北美地区的一项报道[10]。目前，PACNS主流的研究方向在于颅内血管壁炎性表现的HR-MRI表征，以及与可逆性脑血管收缩综合征(reversible cerebral vasoconstriction syndrome，RCVS)的鉴别诊断。

PACNS的病理类型包括肉芽肿性血管炎、淋巴细胞性血管炎、坏死性血管炎、β淀粉样蛋白相关性脑血管炎(Aβ-related angitis,ABRA)[11]，其中肉芽肿性血管炎最常见。不同病理类型导致的血管本身宏观改变并不完全相同，因此HR-VWI尚不能完全区分不同病理类型PACNS。血管炎主要表现为管壁本身结构的破坏和透壁炎症的变化，如内弹力层的中断、管腔变窄等。Yang等[12]分析颅内动脉的解剖结构与HR-MRI表征的相关性研究发现，颅内动脉具有与相似管径的颅外血管结构上的不同特征，即颅内动脉较颈内动脉具有较薄的中层、较少的弹性组织外膜，该研究结果可能有助于解释血管病变的潜在机制。

2.生物分子学研究进展

颅内血管炎的生物分子学相关研究较少，可能与病因尚未明确及精确模型的构建困难有关。超小型超顺磁性氧化铁粒子(ultrasmall superparamagnetic iron oxide，USPIO) 是一种新型氧化铁纳米磁共振对比剂，由于炎症细胞(单核细胞、巨噬细胞和小胶质细胞)摄入USPIO的水平较高，现已被确定为血管病变进展的结构成分和生物介质[13]，且被广泛应用于颅内动脉瘤性炎症、动脉粥样硬化血管壁的MRI研究中。Millon等[14]在猪颈内动脉粥样硬化模型中，运用USPIO标记局部血管炎症导致的血管壁渗透性发现，血管壁炎症参与斑块形成及进展。

HR-VWI在颅内血管炎中的诊断价值

PACNS、颅内血管粥样硬化性疾病(intracranial atherosclerosis disease，ICAD)及RCVS的血管病变在三维时间飞跃的MRA中具有相同的影像表现，即中型颅内动脉局灶性狭窄[14,15]。DSA对CNS血管炎的敏感度为27%～90%，而特异度低至30%[9]。颅内血管炎在CT或MRI上的表现均不具特异性，多数可存在不同程度的缺血灶或梗死灶。目前诊断颅内血管炎的方法是对脑皮质和软脑膜进行活检，但此检查风险更高，且诊断敏感度可能仅为50%～75%[16]。因此，即便采用DSA、脑实质或脑膜活检，仍难以达到精确诊断。

目前，脑组织活检仍为诊断PACNS的金标准，临床仍广泛沿用Calabrese和Mallek于1988年提出的诊断标准。该标准具体如下：①临床标准：患者病史或临床检查提示有神经功能缺损，通过多方面评价后仍不能用其他病变解释；②影像学和组织学标准：由影像和/或病理证实的CNS血管炎性过程；③排除标准：有证据显示为系统性血管炎，或有任何证据显示血管炎为继发性，如梅毒性血管炎[17]。从诊断标准不难看出，临床诊断PACNS仍具有挑战性。近年来，多项研究表明HR-VWI在显示血管壁的多种病变中的优越性，包括管腔内壁形态、管壁厚度及管壁邻近组织情况[18-20]。目前多项研究结果显示，PACNS在HR-VWI上多表现为内壁光滑的环形管壁增厚，增强呈点状或厚壁完全强化，强化甚至可延伸并超过血管壁的边缘，血管炎处于活动期时强化更显著[20]。血管壁对比增强的评估是HR-VWI临床应用的基石，血管壁炎症强化方式可以是细线样或不规则状增厚，甚至延伸至相邻的脑实质。Qiao等[21]提出了一个管壁强化的参考标准：无强化为0级；小于垂体柄的强化为1级；等于或大于垂体柄的强化为2级。虽然该标准缺乏组织病理学的相关性证据，但该增强方式通常与血管壁炎症的进展和/或滋养血管密度的增加相一致，而滋养血管密度的增加与各种血管病变相关。

HR-VWI在颅内血管炎中的鉴别诊断价值

HR-VWI可显示颅内血管炎的空间分布、时间变化和严重程度，为临床诊断、治疗决策及药物疗效提供依据。颅内血管炎，尤其是PACNS应与ICAD和RCVS进行鉴别诊断。

1.PACNS与ICAD的鉴别诊断

在病变部位上，ICAD可涉及任何动脉，而典型的PACNS倾向于累及中小型动脉，并且多个动脉中的单个病变比单个动脉中的多个病变更常见。ICAD的HR-VWI表现与PACNS有所不同，其中较特征性的是偏心性管壁增厚及不均匀的强化，而PACNS主要表现为管腔狭窄及环形管壁增厚。此外，最新研究显示，ICAD在HR-VWI上观察到的管壁增厚中，管壁的炎症在血管增殖的鉴别诊断中发挥着重要作用，表明血管壁粥样硬化斑块可伴随管壁炎症性表现[17]。

2.PACNS与RCVS的鉴别诊断

PACNS和RCVS的鉴别诊断见诸多研究报道[22]。有学者研究[19]发现，PACNS和RCVS在发病的空间及时间上的影像特征具有差异性，联合治疗后随访复查，可更好的进行区分。有学者归纳以下HR-VWI特征来区分PACNS与RCVS：PACNS的血管呈弥漫、交替性狭窄和扩张，血管壁呈对称性增厚，恢复时间需7～17个月，分辨力较RCVS低(33.3% vs 88.9%)[19,20]；而RCVS具有较薄的、弥漫且均匀、较连续的管壁增厚，恢复时间较短，约需3个月，分析原因可能是因为RCVS中膜显著增厚而缺少炎性细胞，进而导致管腔狭窄，所以强化并不显著，治疗后可快速恢复[12]。

颅内血管炎性病变单靠影像表现尚不能做出病因分类，还需结合临床各项检查，但通过影像学技术可为临床疾病的诊断提供依据，进一步为疾病的治疗和预后评估提供有价值的信息。

综上所述，颅内血管炎性疾病进展的前瞻性纵向HR-VWI研究将有利于描述疾病不同阶段的成像表现，并有助于阐明潜在的病理生理过程，进而加深对血管壁病变进展的理解及患者预后的评估。该技术在临床应用中仍有不足，如扫描时间过长、需患者较高的配合度，追求更快的扫描时间及更佳的成像质量也是该技术发展的方向。未来的研究方向更倾向于HR-VWI表征与病理结果的一致性及量化大型颅内动脉的炎症模式，使该技术在临床应用中发挥更大的作用。