高分辨率磁共振血管壁成像在颅内动脉粥样硬化斑块上的研究进展

王红茹，高阳，吴琼

作者单位：内蒙古医科大学附属医院影像诊断科，呼和浩特 010050

缺血性脑卒中约占我国脑卒中的74%[1]，而颅内动脉粥样硬化性狭窄(intracranial arteriosclerosis stenosis，ICAS)约占中国人群缺血性卒中病因的46.6%[2]，其中大脑中动脉和基底动脉的动脉粥样硬化斑块所占比例较高，早期检出颅内斑块、准确评估斑块成分及稳定性，对脑卒中的临床治疗和预防具有重要意义。

目前CT血管造影(computed tomography angiography，CTA)、磁共振血管成像(magnetic resonance angiography，MRA)、数字减影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)、经颅彩色多普勒超声(transcranial colorcoded Duplex sonography，TCCD)等传统的血管成像技术仅能评估颅内动脉的管腔状态，不能显示动脉粥样硬化斑块形态及血管管壁的情况。颅内高分辨率磁共振血管壁成像(high-resolution magnetic resonance vessel wall imaging，HRMR-VWI)具有无创性的特点，能够检测出血管壁以及动脉粥样硬化斑块的情况，并对患者病情进行有效地评估。因此使用HRMR-VWI分析和评估颅内斑块的特征及其与缺血性脑卒中发生的关系非常有意义。

1 目前评价颅内动脉的主要影像学检查

1.1 DSA

DSA目前依旧是评估颅内动脉狭窄的金标准。然而DSA是一种侵入式检查，潜在严重的并发症、操作复杂、辐射暴露、费用昂贵，以上限制了其在临床的使用。DSA虽然在对血管狭窄的检查结果上与HRMR-VWI具有良好的一致性，但是在对斑块的检出率上明显处于劣势；其次DSA在评估血管壁的负性重构及炎性血管病变方面的能力是有限的，也不适合颅内动脉狭窄的早期筛查[3-4]。

1.2 CTA

CTA是一种成像范围更广泛、更快速的方法，在诊断颅内血管闭塞或狭窄率＞50%时有极高的敏感度与阳性预测值[5]，且CTA不受血流动力学影响，其缺点是具有一定放射性，且依赖对比剂，无法用于对比剂过敏、严重肝肾功能不全的患者。CTA在对含有钙化成分的斑块的辨别上具有优势，但在非钙化斑块的显示方面HRMR-VWI更胜一筹，且该技术对血管斑块的形态和位置的显示上也不如HRMR-VWI[6]。除此之外，CTA由于不同的重建方法，也会影响对血管狭窄程度的判读[7]。

1.3 TCCD

TCCD是一种简便快速、安全无创、经济性好、可重复的检测手段；利用多普勒超声效应，通过检测各颅内动脉血流动力学参数的改变来对脑血管的功能进行评价，其在缺血性脑卒中的临床诊断中扮演着重要的角色。有研究显示，TCCD检测颅内动脉狭窄时具有很高的特异度和阴性预测值，但是当与CTA相比时，其判断狭窄程度的能力较差，而且特别依赖操作者的经验和颞窗的质量，也不能显示血管内斑块的形态及成分[8]。

1.4 MRA

颅内MRA最常用的是三维磁共振血管成像(3 dimension-time of flight magnetic resonance angiography，3D TOF-MRA)，是一种诊断颅内动脉狭窄的无创方式，可描述血管、血流信号的特征。但有报道称3D TOF-MRA在诊断血管狭窄的定性和定量方面时易出现高假阳性率或者过高评估的现象，归因于自旋去相位引起的信号丢失，特别是当血管弯曲并平行于切面或动脉血流缓慢时容易出现[9]。有研究结果[3]表明3D TOF-MRA检测颅内动脉斑块的敏感度比HRMR-VWI低，空间分辨率较低，且一定程度上依赖血流速度和血流方向，故其评价颅内动脉狭窄的优势需要进一步探究。

1.5 HRMR-VWI

与传统的管腔成像相比，HRMR-VWI通过同时抑制管腔内的血液信号和周围的脑脊液信号来显示管壁情况，最常用几种方法如下：自旋回波、空间预饱和法、双反转恢复预脉冲(double inversion recovery preparation，DIR)、运动敏感驱动平衡预脉冲(motion-sensitized driven-equilibrium，MSDE)、变延迟进动定制激发(delay alternating with nutation for tailored excitation，DANTE)。DIR是先使用一个非层面选择的180°反转脉冲，随后再对成像层面施加另一个180°反转脉冲，以此获得血流抑制的效果；缺点是扫描时间略长、对较厚层面的血流抑制效果较差[10]。MSDE的原理是利用血液的流动特点实现血液信号的抑制，扫描时间较DIR时间缩短，也适用于较厚层面血流信号的抑制；缺点是对磁场的不均匀性较为敏感[11]。DANTE通过一系列的间隔相同、反转角度相同的小角度射频脉冲及面积相同的梯度交替来实现血流信号的抑制，适用于厚层面的3D黑血成像、对比度好；缺点是目前仅用于实验研究[12]。

传统的2D成像技术由于未施加脑脊液抑制脉冲且FOV小不能够对颅内动脉狭窄及斑块进行精准的评估，3D成像可覆盖更大的范围甚至全脑，并可最大限度地减少部分容积效应，可多个方向地观察感兴趣区血管的形态及特征等。中国专家共识[13]对于3D颅内血管壁成像序列，推荐使用变角度的快速自旋回波序列(variable flip angle fast/turbo spin-echo，VFA-FSE)；对于较薄层面的3D成像，预脉冲可选用DIR；对于较厚层面的3D成像，预脉冲可选用MSDE或DANTE。2019年中国脑血管病影像应用指南提出，HRMR-VWI是对于DSA、MRA和CTA的重要补充技术，对于判断血管狭窄程度、斑块性质和动脉夹层、脑血管炎和烟雾病等具有重要的辅助诊断价值[14]。

2 颅内动脉粥样硬化斑块的HRMR-VWI影像学特征评估

颅内动脉粥样硬化斑块在HRMR-VWI的典型表现是管壁的偏心性增厚。

2.1 HRMR-VWI对血管狭窄的评估

HRMR-VWI对于颅内血管狭窄的检出具有较高的敏感度和特异度。Tian等[3]的研究中发现，与3D TOF-MRA相比，HRMR-VWI在狭窄程度分级方面与DSA有较好的一致性；相对于DSA，3D TOF-MRA高估了血管狭窄的程度；与DSA相比，HRMR-VWI对非狭窄斑块的检测更为敏感，HRMR-VWI是检测斑块和确定管腔狭窄的更好的无创成像选择。但是，若血液或脑脊液抑制不全，可能会导致管壁假性增厚，高估管腔狭窄率。

2.2 HRMR-VWI对斑块分布的评估

颅内动脉粥样硬化斑块的分布也与临床事件相关。一项Meta分析[15]指出定性分析斑块的指标中，评估斑块分布的指标占21%，主要是在T1 WI图像上进行判读。根据Xu等[16]的研究，在横断面上斑块被划分为上、下、背侧或腹侧。周莹雪等[17]利用HRMR-VWI分析后循环短暂性脑缺血发作(transient ischemic attack，TIA)患者频发组与非频发组斑块特征的差异发现，频发组的斑块腹侧分布较非频发组的比例大；在另外一项大脑中动脉狭窄小于50%的研究中[18]，发现责任斑块的上象限分布及增强与近期缺血性脑卒中相关，原因可能是斑块离穿支动脉的开口更近，更易导致穿支动脉的闭塞；而无症状斑块往往分布于穿支动脉的对侧(下象限)，在本研究中二者差异无统计学意义(P值在0.05左右)。因此，尚需对更多患者的斑块分布进行进一步研究后，才能进一步阐释。

2.3 HRMR-VWI对斑块增强的评估

HRMR-VWI可以检测到斑块增强，强化机制可能是与活动性炎症、新生血管形成和血管内皮通透性增加有关，是颅内动脉斑块易损性的重要征象。斑块强化与下游急性脑梗死关系密切；有增强比非增强动脉斑块供应的脑组织发生梗死的可能性高10倍[19]。有研究表明[20]，斑块增强的强度在急性卒中期(4周内)最高，12周后增强程度逐渐减弱。尽管有研究显示斑块增强也可能预测未来的卒中复发[21]，仍有必要进一步研究以更全面地阐明斑块增强、先前缺血性卒中和未来缺血性卒中风险之间的时间关系。

2.4 HRMR-VWI对斑块内出血的评估

高分辨磁共振成像T1WI上的高信号作为易损斑块的特征提示斑块内出血(intraplaque hemorrhage，IPH)，缺血性卒中的发生与之密切相关，有症状和无症状的大脑中动脉狭窄患者中IPH的阳性率有显著差异[22]。宋晓微等[23]的研究发现，斑块负荷(最大管壁厚度)是IPH的独立预测因素，但不具备特异性；还有慢性肾脏病与IPH可能相关，原因可能是慢性肾脏病加速动脉粥样硬化炎症、导致血管内皮功能失调和凝血功能障碍等。关于易损斑块IPH的预测因素还需进一步研究。

2.5 HRMR-VWI对斑块重塑模式的评估

动脉重塑是动脉粥样硬化疾病的重要机制，正性重构是指斑块造成的管壁向外扩张，代偿性地缓解了管腔狭窄；负性重构是指管腔向内缩窄，加重了管腔狭窄。有研究表明大脑中动脉的重构模式与血管狭窄处的血流动力学相关，正性重构与狭窄处的斑块面积、局部血管壁剪切应力和跨狭窄处剪切应力比值的增大相关[24]。一项基于HRMR-VWI的研究发现[25]缺血性脑卒中患者的正性重构斑块明显多于TIA患者，这可能与正性重构的斑块含有较多的坏死核心和脂质、更薄的纤维帽，斑块较容易破裂相关[26]，这提示正性重构是颅内易损斑块的潜在标志。此外有颅内动脉的研究报告称[27]正性重构的检测可先于血管狭窄，故仅用狭窄程度来衡量患者发生脑卒中的风险是不够全面的；对于存在正性重构的ICAS患者应该积极预防脑卒中的发生。此外可进一步研究影响正性重构的独立相关因素。

2.6 HRMR-VWI对斑块纤维帽的评估

纤维帽定义为斑块内脂质核和管腔之间的部分，在T2WI上表现为斑块表面近管腔处的高信号带，但由于颅内动脉细小且颅内动脉的斑块的纤维帽本身就比较薄，其显示远远差于颈内动脉的纤维帽。纤维帽变薄和破裂会加剧斑块的不稳定性，使得患者发生缺血性脑卒中的风险升高[28]。由于受到了HRMR-VWI显示颅内斑块纤维帽的效力差及颅内斑块成分病理验证少的限制，目前关于颅内斑块纤维帽与脑卒中关系的研究较少，其对脑卒中事件发生的影响还需进一步探讨研究。

2.7 HRMR-VWI对斑块易损性的评估

易损的动脉粥样硬化斑块容易产生斑块破裂，斑块破裂是导致ICAS患者缺血性卒中的重要的因素[29]，而不同危险因素对颅内斑块的分布和斑块特点的影响也不同。目前将HRMR-VWI上具有下列影像学特征的动脉粥样硬化斑块定义为易损斑块：(1)斑块明显强化；(2)斑块内出血；(3)正性重构。一项基于HRMR-VWI的研究[30]发现高血压、脂质代谢紊乱、糖尿病与颅内斑块的强化、斑块内出血及动脉重塑相关，故在临床中应当利用HRMR-VWI评估的斑块特征与危险因素的关系来指导治疗和预防缺血性脑卒中。Jiao等[31]的研究发现糖尿病患者较非糖尿病患者有更高的斑块强化率、更长的斑块长度、更大的管壁厚度；且2型糖尿病患者中血糖控制差的比血糖控制良好的患者和非2型糖尿病的患者更容易出现强化的斑块。另外一项基于HRMR-VWI的前瞻性研究[32]表明预后良好的高血压患者与预后差的患者的斑块负荷、斑块体积、重塑模式、增强率有明显差异。未来可进一步利用HRMR-VWI研究各种危险因素对斑块特征影响的权重，将有助于准确地对患者进行危险分层，从而可精准指导脑卒中的预防和治疗策略。

3 HRMR-VWI对颅内动脉粥样硬化斑块与脑灌注关系的评估

脑循环低灌注是缺血性卒中的重要发病机制，通过动态磁敏感灌注成像(dynamic susceptibility contrast perfusionweight imaging，DSC-PWI)获得的灌注参数达峰时间(timeto-maximum，Tmax)可以显示急性脑缺血患者的低灌注状态[33]。研究表明，Tmax阈值超过6 s的脑组织可能会导致脑梗死[34]。因此了解斑块与低灌注之间的关系对了解缺血性卒中的机制很重要。Liu等[35]基于HRMR-VWI分析了脑卒中组和TIA组的斑块特征与低灌注体积的关系，发现斑块偏心率和斑块长度可作为判断颅内低灌注的新指标，而在TIA患者中，低灌注状态是脑梗死不可逆转的危险信号。Lu等[36]研究发现斑块增强程度与下游脑组织的平均通过时间相关。因此联合斑块特征和灌注可在判断急性脑梗死的发生方面起到补充管腔狭窄的作用。Juttukonda等[37]的前瞻性研究表明脑血管反应性(cerebrovascular reactivity，CVR)可能有助于区分新发脑梗死风险增加的患者，CVR延迟时间的增加表明这些患者的动脉血液达到正常CVR的时间更长，故而可能导致梗死风险的增加；关于对斑块的具体影响并未解释，未来可利用DSC-PWI与HRMR-VWI的多模态模式来研究复发性脑卒中斑块的变化差异，有助于提高诊断新发脑梗死患者的效能。

4 小结与展望

颅内动脉粥样硬化性斑块是造成缺血性脑卒中的重要原因，有效检出斑块并分析其影像学特征及易损性，对于临床治疗及预防脑卒中非常有指导意义。目前的研究大多数关注出现症状和脑梗死的患者，对于存在高危险斑块的无症状患者的研究较少，对于这些患者未来脑卒中风险和治疗方法较少，有待进一步深入研究。高分辨血管壁成像和灌注成像的多模态成像模式可用于联合评估脑灌注不足和颅内动脉粥样硬化斑块的易损性，以此来探讨斑块特征与脑灌注的关系。

HRMR-VWI研究目前主要存在以下几点问题：缺乏大样本的前瞻性研究；扫描时间较长，不适用于急诊患者；缺少颅内斑块的病理对照等，未来需要更快速、更高分辨率的序列和对斑块更精确的测量方法。相信随着研究的不断深入和改进，HRMR-VWI技术可以在颅内动脉病变发挥更好的诊断、疗效评估和预后作用。

作者利益冲突声明：全体作者均声明无利益冲突。