磁共振血管成像评估颈动脉狭窄的研究进展

张浩南，宋清伟*，张钦和，张楠，宋宇

作者单位：1.大连医科大学附属第一医院放射科，大连116011；2.四川大学华西第二医院放射科，成都610041

缺血性脑卒中(ischemic stroke，IS)是指脑供血不足导致的脑组织坏死，具有高致残率、高死亡率等特点。颈动脉血管狭窄是引发IS 的主要原因[1]。早发现，早治疗可显著降低缺血性脑卒中的致死率和致残率。影像学检查是临床评估颈动脉狭窄的重要方式，方法包括：颈动脉血管超声(cervical vascular ultrasound，CVUS)、CT 血管成像(CT angiography，CTA)、数字减影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)以及磁共振血管成像(magnetic resonance angiography，MRA)等。由于CVUS检查受操作者主观影响大，CTA存在对比剂过敏风险，DSA 创伤较大等缺点，其临床应用受到了一定的限制。MRA 以分辨率高、多平面成像、无辐射等优势在对颈动脉狭窄的评估方面起着重要作用。以往研究表明MRA 诊断颈动脉狭窄具有良好的可行性和可重复性[2-3]。MRA 通过多序列的扫描，可以对动脉管腔的形态、狭窄程度、斑块的结构及成分进行准确评估。笔者拟对MRA及MR快速成像技术在颈动脉狭窄评估方面的应用及其研究进展予以综述。

1 MRA技术

1.1 时间飞跃法磁共振血管成像(time of flight magnetic resonance angiography，TOF-MRA)

TOF-MRA基于血液的流入增强效应，无需对比剂即可完成人体内血管成像[4]。该技术最先由Hinshaw等[5]应用于磁共振成像，常用的TOF-MRA 成像技术包括：二维(two dimensional，2D)和三维(three dimensional，3D) TOF-MRA。2D-TOF-MRA常采用T1 加权GRE 序列，对扫描区域逐层激励和采集，然后对连续多层的图像数据进行后处理，完成血管成像。其优点是扫描速度快、对流动高度敏感，但对与采集层面平行方向的血流不敏感、易受患者运动影响而产生截断伪影。3D-TOF-MRA采用层块激励采集的方法，将采集的原始数据利用最大密度投影法重建获得血管图像，具有采集范围大、信噪比高、信号丢失少、空间分辨率高等优点[6]。Zhang 等[7]研究表明3D-TOF-MRA 与DSA 在评估管腔狭窄等级时没有明显差异，但TOF-MRA成像易受涡流的影响而导致信号丢失，从而过度评估血管狭窄的程度。Weber等[8]对比41 例怀疑有颈动脉狭窄的受检者的3D-TOF-MRA 和对比增强磁共振血管成像(contrast enhanced MRA，CE-MRA)的图像，研究结果表明3D-TOF-MRA 和CE-MRA 均是检测近端颈动脉重度狭窄(70%～99%)的可靠方法，但3D-TOF-MRA由于受伪影影响而易误将重度狭窄诊断为完全闭塞。

1.2 CE-MRA

CE-MRA 通过静脉注射顺磁性对比剂使血液T1 值缩短，采用快速、高权重的T1WI 序列进行成像。血液与周围组织由于T1 值存在差异而形成对比，常用于颈部血管病变的诊断[9]。但Tartari 等[10]研究表明CE-MRA 图像空间分辨率较低，相比DSA 可能会过度评估狭窄程度。陆建平等[11]通过增加对比剂的浓度、改进注射速率等方式提升图像的对比度和信噪比，突出了动脉血管的显示，提高了轻中度血管狭窄诊断的准确率。然而钆对比剂可能引发过敏反应等并发症[12]，且肾功能受损的患者无法进行该项检查。

1.3 零回波时间动脉自旋标记MR 血管成像(zero echo time arterial spin labeling magnetic resonance angiography，zTE-ASL-MRA)

zTE 技术是回波时间为零的MR 成像技术。其射频是在梯度场的爬升之后施加的，射频结束后不再进行梯度切换，立刻读取信号。zTE-ASL-MRA技术无需注射对比剂，可以选择性地对目标血管显像。该技术依靠血液内被标记的氢质子成像，血管形态、血流方向和速度等血流状态不会影响血管的信号强度[13]。重要的是，zTE 技术信号采集的TE 时间为零，该技术不仅可降低磁敏感伪影，还可减少涡流效应造成的伪影及信号缺失[14]。Irie 等[15]研究表明，zTE-MRA 技术较TOF-MRA 在评价颅内动脉瘤介入术后疗效方面更有优势。翟茂雄等[16]以CE-MRA 为参考标准，对比发现zTE-MRA 技术较3D-TOF-MRA 可以更好地显示颈内动脉虹吸部。然而，过短TE 可能会导致扫描线圈以及床垫等物体显影，影响诊断结果。且zTE 成像时带宽很宽，特殊吸收率值明显升高。

1.4 四维相位对比磁共振血管成像(four dimensional flow magnetic resonance angiography，4D-Flow-MRA)

传统相位对比磁共振血管成像(phase contrast magnetic resonance angiography，PC-MRA)采用双极梯度场对流体进行编码，并对多个方向进行编码成像。4D-Flow-MRA作为一种新兴MRI 技术，其可以同时在三个相互垂直的方向进行相位编码，一次扫描即可获得包括解剖结构、可视化以及定量血流动力学信息的图像，并获得血液流速、剪切力、压差[17]等参数。相关文献表明，4D-Flow-MRA技术在复杂的血流动力学条件下依然具有很好的可重复性，结果可靠[18]。Harloff 等[19]使用4D-Flow-MRA 技术研究外翻颈动脉内膜切除术对颈动脉血流动力学的影响，研究表明术后颈内动脉收缩期剪切力和振荡剪切指数显著降低。Schrauben 等[20]应用4D-Flow-MRA 技术对颈内动脉病变进行评估，其认为可以预测脑卒中或痴呆。然而，4D-Flow-MRA 扫描时间长、图像分辨率低。其测量数据易受噪声及涡流的影响出现偏差。

1.5 黑血(black blood，BB)技术

BB 技术通过施加饱和脉冲使血液无信号，以改善血管壁的可视化，并可评估动脉硬化斑块的形态和成分[21]。斑块的纤维帽常呈T1WI、T2WI 上等低信号，增强扫描时在T2WI 上呈偏心性明显强化。钙化成分在T1WI、T2WI 上均为低信号。而含脂肪较多的斑块在T1WI 上呈高信号，抑脂后信号明显降低，T2WI 上呈高信号。而内含出血的斑块，T1WI 上呈明显的高信号[22]。汪振佳等[23]对比分析怀疑颈内动脉闭塞患者的BB-T1WI和DSA图像，结果表明BB技术可以很好地诊断颈动脉闭塞病变，并且能清晰地显示颈动脉急、慢性闭塞病变特征。Wu 等[24]开发了一种深度形态学辅助诊断网络，用于自动分割颈动脉管壁，并能在BB-T1WI 上自动诊断颈动脉粥样硬化。但BB 技术扫描时间长、易受患者不自主运动及呼吸运动影响产生伪影，影响后续图像诊断。

1.6 磁共振同时非增强血管成像和斑块内出血成像(simultaneous noncontrast angiography and intraplaque hemorrhage imaging，SNAP)

SNAP 技术利用参考扫描来还原反转恢复T1 加权图像的真实相位，将静态组织和颈动脉腔的极性重建为正负。这种额外的极性对比可用于颈动脉腔的成像[25]。该技术由Wang等[26]提出。SNAP 技术因反转脉冲之间的间隔较长(约2 s)，受湍流的影响较小，且一次扫描可以得到反转恢复的亮血图、质子密度加权的亮血图和黑血图，常用于观察血管内动脉粥样硬化形态、成分以及出血情况。多项研究表明，SNAP技术获得的非增强MRA 图像与3D-TOF-MRA 以及CE-MRA 在评估管腔狭窄方面一致性好[27-28]。Zhang等[29]开发了一种基于机器学习的算法来分割SNAP 图像上的斑块成分，并验证了其可行性。另外，SNAP 技术也可应用于斑块内出血和壁内血肿的诊断。陆艳等[30]研究表明，SNAP 技术与T1WI-BB、T2WI-BB 以及PDWI-VISTA 相比，可以更好地识别壁内血肿。但该技术对磁共振设备软硬件的要求相对较高，限制了其临床的推广。

2 MR快速成像技术

MRA可根据不同需求实现个体化序列扫描的选择。然而，多序列的叠加难免会延长检查时间。对于脑部供血不足的患者，配合欠佳，扫描成功率较低，在保证图像质量的前提下缩短扫描时间具有重要临床意义。

2.1 敏感性编码技术(sensitivity encoding，SENSE)

SENSE 技术最先由Pruessmann 提出[31]，该技术利用多通道相控阵线圈并行采集的方式，使K 空间内采集位置距离增加，减少K 空间的采样密度，达到缩短扫描时间的目的。通过减少相位编码的数目，SENSE 技术可将采集速度提高1.5～3.0 倍。Sumi 等[32]将SENSE 与3D-TOF-MRA、3D-PC-MRA 以及3D平衡稳态自由进动序列相结合，对颈外动脉及其分支进行评估。研究结果表明，结合SENSE的3D-PC-MRA对颈外动脉及其二级分支的显示最佳。然而，SENSE 技术采集过程中，会出现一些无法避免的伪影，例如幻影样伪影、混叠伪影、卷积伪影等，影响图像质量。

2.2 压缩感知技术(compressed sensing，CS)

2007 年，Lustig 等[33]首先将CS 理论应用于MR 成像。CS采用随机化数字稀疏采样方式，在远小于Nyquist 采样频率的条件下获取信号的离散样本，然后通过非线性重建算法重建获得图像。在保证图像质量的前提下，可以明显缩短扫描时间[34]。相关研究表明，对比SENSE、CS 可在保证图像质量的前提下，进一步提高成像速度[35-36]。将MRA 不同序列与CS 结合，可显著提高扫描成功率。Li等[37]将CS与3D-TOF-MRA相结合，当加速因子为4 时，扫描时间较常规序列缩短70%(90 s 与300 s)，且图像质量能够满足临床诊断。Yuan 等[38]将CS 应用于BB-T2WI mapping 序列，结果表明结合CS 的BB-T2WI mapping 具有准确T2 测量值和良好的可重复性。然而，随着CS 加速倍数的增加，图像质量也会有所下降。目前将CS 与MRA相结合的研究较少，其他序列与CS的结合，寻找适应于临床的最佳加速倍数是未来主要研究方向。

综上所述，MRA以无创性、无电离辐射、操作简单、多序列分析、重复性较高等优点被广泛应用于评估颈动脉狭窄。其通过多序列的扫描，可以很好地描述血管壁形态、颈动脉狭窄程度以及动脉粥样硬化斑块成分。临床上可根据患者的具体病情及需求，制定对应的个体化扫描方案，提高检出率。对MRA 序列进行优化，尤其是基于CS的MRA成像技术，可以大大地缩短扫描时间，提高扫描成功率，具有很好的临床价值及科研潜力。

作者利益冲突声明：全体作者均声明无利益冲突。