磁共振黑血序列与超声成像对动脉粥样硬化斑块稳定性评估的比较

李抒洋综述 付旷审校

数字减影血管造影(DSA)、CT血管成像(CTA)、磁共振血管成像(MRA)等一些常规检查血管技术只能识别血管的狭窄程度，而无法估量血管壁的成分，也不能判断识别斑块的稳定性，无法提供血管壁的特征信息[1]。而高分辨率磁共振(HRMR)的黑血序列及超声多普勒可以对动脉硬化斑块的稳定性进行评估，二者都能评估斑块的特征，例如斑块的形态和成分，同时也实现了无创检查，为是否进行动脉斑块剥脱术提供有价值的信息。

1 HRMR鉴别动脉斑块稳定性

HRMR黑血序列是显示血管病理特征的新兴成像技术，此序列空间分辨率较高，血流信号可以被抑制直接成像血管壁，可以明确斑块的形态和强化模式，采用多种技术和序列来制作颅内血管壁的图像，其空间分辨率和对比度均优于血管腔的常规检查，包括T1、T2、PDW 3个参数，为脑卒中的病因和复发风险提供重要的信息。血管狭窄是脑卒中风险的标志特征，但它并不能解释颈动脉粥样硬化中脑卒中复发风险的升高[2]。现代外科精力大部分集中于治疗严重的颈动脉粥样硬化，因此研究人员将注意力从血管狭窄扩展到动脉粥样硬化斑块形态学特征，以便对颈内动脉卒中的预测分子达到更好的靶向定位。斑块的分布对患者的治疗决策起着至关重要的作用，斑块组成的详细评估对评价管腔狭窄更为重要，因为动脉斑块的形成在预兆缺血事件发生前会引起血管壁的不定向血流动力学改变。血管壁磁共振成像已经成为一种强有力的工具，可以揭开颈内动脉粥样硬化的特点，HRMR还具有高信噪比，可在最短的扫描时间完成血管壁的细微结构检查，尤其是3 T场强比1.5 T场强下提供更高的信噪比和更好的图像。HRMR在血管壁检查中血液信号被抑制后的T1、T2及PDW序列被称为黑血血管壁成像，能揭示斑块的细致结构，并能察觉在其他检查里难以发现的非狭窄血管卒中，T1和T2一般显示血管壁的基本特征，如形态和信号强度，PDW在信噪比方面要优于T1和T2序列。血管壁的受累主要表现在血管壁的形态和分布，这些特征可以在注射钆之前在HRMR上识别。增强T1可以很好显示对比度和壁增强，这可能是疾病活动的一个指标。为了更好地显示动脉内腔和血管壁，可采用血流灌注技术，包括饱和带[3]、双翻转恢复[4]、运动敏感恢复[5]，这些都是可以抑制血流信号并增强血管对比度的技术。高分辨率磁共振还可以预测脑梗死后运动障碍的进展，研究斑块的强化，获得动脉斑块的特征和生长模式。

1.1 HRMR对斑块成分的定性评估 HRMR可以观察斑块的细致结构，其中成分不同影像特征各异。斑块的纤维帽呈等T1等T2信号，增强后会在T2上出现明显偏心性强化，而在PDW不明显强化；钙化在T1和T2上呈双低信号；脂肪比重占主要的斑块呈等T1信号，在脂肪抑制实验序列上信号是低的，T2低信号;因新生血管形成而导致出血的斑块，斑块T1信号比其他组织信号高。纤维帽并不厚重，斑块钙化的成分接近为零，脂肪占的比重过大，新生血管脆弱导致斑块出血，溃疡就是不稳定斑块的特征[6-7]。

稳定斑块有一个完整和光滑的表面及厚的纤维帽，没有溃疡和血栓，不稳定斑块与之相反[8]。动脉粥样硬化在颈动脉斑块出血中是一个主导因素，以内膜中膜厚度或斑块的体积来衡量，斑块的负担增加出血的几率也随之升高。高分辨率磁共振黑血序列已被证明有测量斑块位置及成分特征的能力，通过测定钙碱性磷酸酶阳离子、脂肪比重大的坏死斑块、斑块内出血[9]及纤维帽冠层破裂的面积评估斑块组成。测量颈总动脉分叉处血管壁面积、厚度和管腔面积以分析斑块形态。此外，MR有鉴别颈动脉斑块出血的能力，有研究发现斑块在颈动脉分叉处以上更容易发生斑块出血，也是脑卒中的高危因素，所以可以通过黑血序列发现斑块位置，从而提前预防[10]。

斑块的局部强化被认为与不稳定斑块有关，严重狭窄的血管明显强化是因为斑块在形成过程中炎性反应引起的。血管炎性反应水平是可以被斑块的增强程度所反映。所以，显像增强与斑块内新生血管、巨噬细胞浸润和疏松纤维化密切相关，而这又与脑卒中紧密相关。斑块在有症状的血管狭窄中强化更常见，两者关系紧密相关，说明其具有不稳定易损性。与无强化的斑块相比，强化斑块更常见于多个动脉的栓塞梗死，表明其结构的薄弱。可见，斑块增强是不稳定斑块的显著特点，并且斑块增强可以反映近期缺血事件。曾有研究表明，在同一血管区急性脑卒中患者，斑块增强的存在及强度会随着脑卒中发生时间的增加而减弱[11]。T1加权高强度是指比周围肌肉高1.5倍以上的信号强度。T1加权相斑块增强是重要的核磁生物标记，因为在导致脑卒中事件中，它可以快速发现致病斑块，会在增强后几个月长时间持续强化而不减弱。因此，HRMR增强检查可以排查脑卒中的致病斑块在其他检查中容易被忽视的信息，而与HRMR常规平扫不用药灌注的检查相比较，HRMR的增强并不需要图像后处理分析，方便影像医生诊断。

1.2 HRMR对斑块负荷参数与血管重构的评估 高分辨率磁共振检查定量形态计量学包括：总血管面积(TVA)、管腔面积(LA)、最小管腔面积(MinLA)、血管壁面积(WA)[总血管面积-管腔面积(TVA-LA)]、最大血管壁面积(MaxWA)、归一化指数(NWI)[血管壁面积/总血管面积(WA/TVA)]、平均血管壁厚度(WT)、斑块部位最大血管壁厚度(Max WT)等。斑块负荷为斑块面积与最窄层面的血管面积之比[12]。TVA为血管外壁及周围软组织包围的总面积，LA指被血管内壁封闭的总面积，WA计算为TVA减去LA, NWI为WA与TVA的比值。斑块面积为MaxWT减去WT。由血管面积减去管腔面积，得出管壁面积，去评价基底斑块互扫的变异性。这些参数的平均值是由所含有斑块的图像平面上计算得到。最后计算出的斑块负荷也是评判不稳定斑块的标准之一，斑块负荷与破损率呈正比。

有研究表明，在潜在的高危易损斑块中，存在较低程度的狭窄及较高的管腔保护倾向，因此表明存在正性动脉重构。重构率为最窄层面血管面积与参考层面血管面积的比值，此比值≥1.05时可以判断为正性重构。在正性重构时，3D TOF上并不能观察出血管的狭窄，血管可能反而增粗；而HRMR则可以在看似正常粗细或反而增粗的血管中发现易损斑块。正性重构虽然不会产生血流动力学障碍，但其斑块却非常不稳定，会导致多处病灶，而且较负性重构的患者症状会更加严重。临床上很多有症状的患者血管并没有狭窄，HRMR可以预防脑梗死的进一步恶化，及时发现血管的正性重构。

2 超声影像辨别斑块的形态

彩色多普勒超声对于斑块结构形态的检查有较高的诊断价值，超声最大的优点是能够识别斑块，并能识别栓塞风险较高的斑块，通过高分辨率超声，可以检查斑块内是否出血，用来判断是否属于脑卒中高危范围，斑块内出血被认为是斑块溃疡的前兆。在斑块是否稳定的因素方面上，例如斑块是否有纤维帽结构，斑块有无溃疡，以及内部的血流情况，利用超声显像测量颈动脉内膜中层厚度及斑块，可以反复进行检查。

2.1 多普勒超声对斑块细微结构的定性 颈动脉斑块超声诊断标准：颈动脉内膜中层厚度≥1.0 mm。血管中斑块所在位置处的血管内膜中层厚度≥1.5 mm。斑块由3部分组成：顶层的纤维帽、中层的核心部分、最底层的基底部分。斑块的均质性和回声类型可以评估斑块的稳定性。不同斑块的特性可以分辨不稳定斑块和稳定斑块，硬斑块具有可靠、牢固、高稳定性，而软斑和不稳定斑块很容易破损，由高、低、等回声病变混合成的异质斑块更容易产生症状[13]。斑块特征与症状的相关性要高于血管狭窄与病情的相关性。斑块内出血及溃疡是加快病情发展的主要原因，溃疡的存在与同侧中风密切相关[14]。

测量颈动脉内膜中层厚度是最权威方法，内膜和中膜层的厚度变化，随着年龄的增长和动脉硬化病程的发展，不同类型的动脉出现独立的变化。由动脉粥样硬化引起的血管早期病变表现在内膜层上，所以这项检查技术成为发现早期病变的指标之一。

然而，在最新标准中，传统的颈动脉超声技术不能表征斑块组织的含量和提示斑块不稳定的特征，所以，还需要研制一种分子成像技术，这种方法可以辨别颈动脉及斑块的回声。一些研究尝试用不同的成像方式以超声技术分析斑块的组织特性。用正电子发射断层扫描—计算机体层摄影，可显示有更好F-18FDG吸收的回声斑块、区别钙化的斑块或者没有斑块成分的管壁。出现回声的斑块和软斑均富含脂质成分。而回声斑块含有更高的致密组织和钙化成分。在治疗过程中，回声斑块或软斑块可以提供有价值的证据。新鲜血栓没有回声，陈旧性血栓具有明显的回声。栓塞或快速进展的风险取决于斑块成分的组成，特别是异质的、弥散的或局灶的斑块。结合颈动脉内膜中层厚度和特殊斑块特有的斑块回声，包括斑块组织和成分，动脉粥样硬化疾病可以得到很好的评估。

颈动脉血流动力学参数对于病情诊断也有帮助价值，颈动脉超声也广泛应用于血流动力学的测量。血流的流速在心脏收缩或舒张时的参数也作为检查参考。

2.2 超声造影对评估斑块特征的价值 有创超声造影检查比多普勒超声检查血管斑块的敏感度和特异度要高，准确性方面优于超声多普勒，在诊断斑块表面不规则性方面优于超声多普勒。超声造影是选用一种微泡形式的对比剂注入静脉内的检查方法，对研究颈动脉斑块特征有一定价值[15-16]。

颈动脉粥样硬化斑块易损性的一个重要特征是浅表性溃疡，可以很好地预测短暂性脑缺血发作或脑卒中[17]。颈动脉斑块溃疡是指斑块管腔边界至少有1 mm×1 mm大小的损坏面积。在研究中发现，很大一部分病例在超声造影检查中溃疡的斑块可见旋转的微泡，其具有良好的静态组织微泡成像能力[18]；颈动脉持续强化现象叫作晚期增强，晚期增强可能是斑块易损的标志[19]，并且邻近斑块内可见新生血管。超声多普勒对浅表性斑块敏感度有限，超声造影提高了敏感度，辅助诊断斑块溃疡的超声检查包括超声多普勒的血流倒置、超声造影的微气泡旋转[20-21]。

3 HRMR和超声造影对动脉斑块评估比较

超声多普勒只适用于评估解剖位置浅的血管壁，例如颅脑外的颈动脉，而对一些解剖位置较深的血管壁无法检查。而高分辨率磁共振黑血序列则可以对较深的血管，如大脑中动脉进行评估，但是该检查费用较超声多普勒高，所以临床医生可以根据患者情况制定合适的检查方案。

新生血管容易破溃且脆弱，诱发斑块内出血十分常见，可见新生血管是鉴别早期不稳定斑块的一个重要特征。所以对于新生儿，超声是优选检查方法，具有较少侵袭性；超声还允许简单的跟踪评估，斑块内出血在未发生前，可预测中风风险与新生血管有关而与斑块出血无关，这表明超声的优势在早期[22]。

在血管壁纵向侧壁平面上出现的斑块超声很难检测到，有时甚至不能检测到，但是MR可以做到，MR的自旋回波序列是一种基本的二维序列，广泛应用于所有的扫描仪，有良好的平面分辨率，当观察与动脉纵轴垂直的角度时，视觉效果会得到优化。最为重要的是，对于动脉粥样硬化的纵向研究，重复的高分辨率磁共振扫描可用于监测血管壁的变化，并可反映治疗效果。有研究表明，超声可以比MR发现更小的斑块，特别是发生在一些超声波到达有限的区域。

超声二维成像的限制是，具有复杂几何形状的斑块有时会在同一平面图像上被黏着2次，并误认为是2个斑块，而这些病例在MR上检测只有1个斑块；很明显，超声平面图像切割相同斑块2次，超声上多个斑块的出现往往是对解剖学的误解和二维成像的局限。

HRMR黑血增强成像已经被应用于研究斑块细微的病变，不仅能准确地检测斑块的负荷，而且还能提供动脉瘤的有关信息，如坏死核、腔内出血、炎性反应和新生血管等信息，是识别斑块的有效方法，在低度狭窄的动脉也是如此，斑块特征可以帮助临床医生去评估根源病变的易损性，并有可能预测未来血管病变预后的趋势。而目前超声不能评估斑块大小及负荷，在斑块的特异性诊断上有一定局限，还需进一步研究及探索。

综上所述，超声优点在于方法简便，易于操作，适合用在新生儿的检查，可以早期发现病情；缺点是只适用于浅表血管，并且在二维成像方面有局限性，不能很好检测纵向血管壁，并且会出现相同斑块被切割2次现象，误导诊断，在鉴别斑块特异性上也有局限。HRMR则可以测量较深位置的血管，在二维成像上有很好地分辨平面能力，观察纵向血管壁及检测血管壁的变化，检测斑块的负荷和提供斑块的特异性信息。由此可以看出HRMR检测血管更全面，较超声分析斑块的稳定性更有优势。