高分辨磁共振成像在颅内大动脉病变中的应用价值

刘英，马利军，苏宁，刘晓林，柴圣婷

1.内蒙古医科大学 研究生院，内蒙古 呼和浩特 010000；2.包头市中心医院 医学影像科，内蒙古 包头 014000

引言

颅内大动脉病变是引起脑卒中和血管性认知障碍的主要原因，及时确定卒中发病的生理学机制对制定治疗策略、改善预后至关重要。然而，单纯依靠计算机断层扫描血管成像（Computed Tomography Angiography，CTA）、数字减影血管造影（Digital Subtraction Angiography，DSA）、磁共振血管成像（Magnetic Resonance Angiography，MRA）等传统成像技术评估管腔信息，在区分颅内动脉粥样硬化（Intracranial Atherosclerosis，ICAS）和非动脉粥样硬化性病变方面的能力有限。与传统影像学方法不同，高分辨磁共振成像（High Resolution Magnetic Resonance Imaging，HR-MRI）可在早期亚临床阶段检测到血管壁的变化，能为颅内大动脉病变的鉴别诊断提供非常有价值的影像学依据。同时，在评估包括整个Willis环在内的12条主要动脉时，HR-MRI显示出比DSA更好的诊断准确性和置信度[1]。在检测动脉粥样硬化性改变方面，HR-MRI比MRA、CTA、DSA更敏感，提高了临床上对非狭窄性ICAS的诊断能力[1-2]。HR-MRI还能无创伤评估ICAS的斑块成分及性质，作为常规血管造影的补充，能为其提供更多有价值的病理、生理学信息。因此，HR-MRI是无创性检测颅内动脉管腔狭窄程度、评估管壁信息的最佳成像选择。

1 HR-MRI技术概述

HR-MRI是利用高场磁共振系统及专用线圈成像，使用多序列、多对比图像评估血管壁及斑块特征的新兴成像技术，具有良好的空间分辨率和组织分辨率。HR-MRI主要包括黑血序列与亮血序列，黑血序列通过抑制管腔内的血液信号和外壁周围的脑脊液信号来优化动脉壁的信号对比度，从而实现血管壁成像[3]；亮血序列能提供血流动力学特征的信息，但因颅内动脉管腔较细且管腔内血液信号过高，无法清晰显示管壁结构，因此只用于评估颅内动脉有无狭窄。

目前在临床实践中存在包括二维和三维成像在内的多种技术，旨在提供最佳的空间分辨率。传统的二维成像可以为靶血管壁病变提供较好的空间分辨率和信噪比[4]。然而，二维成像视野小，无法全面、多角度地对颅内动脉进行观察。此外，由于颅内血管走行曲折会导致部分容积效应，且当扫描层面与兴趣血管定位不垂直时，对血液信号的激发不足也会导致管腔内的假象出现。三维成像技术具有很大的空间覆盖范围，可以在一次扫描中评估所有颅内动脉。同时，三维成像技术能最大限度地降低容积效应，并且可以进行多平面及曲面重建，从而实现在不同断面上评估颅内动脉。但是，三维成像耗时较长，大多数使用三维成像方法的扫描时间约7～10 min。在现有的三维成像中，可变重聚焦翻转角技术能在合理的扫描时间内实现出色的脑脊液与血液信号的抑制，是迄今为止最常用的黑血技术。三维可变重聚焦翻转角技术在多个序列中进行了应用，每种序列都能提供有助于疾病鉴别的特定病变特征，有利于颅内血管病变的诊断[5]。二维成像提供了相对优越的“面内”空间分辨率，侧重于兴趣血管壁病变的细节，而三维成像更适合于弥漫性的脑血管病。因此，颅内动脉的最佳成像方案应包括二维和三维成像技术。

2 HR-MRI在ICAS中的应用价值

2.1 HR-MRI评价ICAS斑块特征

HR-MRI可以分析斑块位置、成分，评估斑块负荷、血管重构模式、强化程度等特征，有助于评价易损斑块、预测急性脑卒中事件发生的风险。

2.1.1 斑块成分的识别

斑块的稳定性通常与斑块内脂核的含量、纤维帽的厚度以及斑块内出血（Intraplaque Hemorrhage，IPH）有关，因此斑块成分的识别可为ICAS患者的积极治疗提供有价值的影像学依据：① 脂核与纤维帽：脂核和纤维帽在T1WI图像上信号相近难以区分[6]。T2WI图像中纤维帽表现为斑块表面近管腔处的高信号带，而脂核信号强度明显低于纤维帽，因此T2WI图像对脂核和纤维帽的评价具有最佳对比度[6-7]。在增强T1WI图像上，强化程度较低的脂核与明显强化的纤维帽、新生毛细血管形成鲜明对比，识别脂核的特异性及敏感性可高达87.5%和100%[8]。ICAS患者的纤维帽较薄，因此HR-MRI不能敏感地识别纤维帽破裂；② IPH：IPH在T1WI图像上表现为高信号[9]，其存在增加了斑块破裂后栓塞性卒中事件发生的风险[10]；③ 钙化：在各个序列均表现为低信号。在亮血序列中，低信号的钙化与高信号的血流形成明显对比，因此更容易辨别[8]。

2.1.2 斑块分布

动脉粥样硬化斑块分布差异是导致颅内动脉卒中发生率不同的重要原因。大脑中动脉前壁及下壁斑块患病率较高，上壁斑块更有可能引起症状[11]，因为上壁斑块靠近穿支动脉的开口，不断生长的斑块，无论有无原位血栓形成，都可能导致局部分支的直接闭塞。基底动脉无症状性斑块通常位于腹侧壁，症状性斑块多位于左右侧壁和背侧壁[12]，这与穿支动脉主要分布在左右侧有关。HR-MRI能够显示斑块相对于穿支动脉的位置，是反映卒中因果关系的一种可靠的测量方法。

2.1.3 血管重构

血管重构被认为是在血流动力学等刺激下血管壁适应的结果，包括正性、负性重构。正性重构是指血管壁向外扩张及代偿性的管腔扩张。相较前循环，后循环动脉粥样硬化更有可能发生正性重构[13]，且正性重构的颅内椎基底动脉粥样硬化性狭窄患者支架置入术后发生穿支卒中的风险更高[14]。负性重构是指血管壁收缩和相应的管腔狭窄。与负性重构相比，正性重构中斑块负荷及斑块面积更大[15]，在磁共振成像弥散加权成像中阳性检出率也更高[16]。因此，正向重构被认为是颅内斑块易损性的特异性标志。

2.1.4 斑块负荷

斑块负荷是指斑块横截面积占总血管面积的百分比，常用的评价指标包括管腔面积、管壁面积、管壁厚度等。Cao等[17]发现症状性大脑中动脉粥样硬化性患者的斑块负荷与神经功能缺损（National Institute of Health Stroke Scala，NIHSS）评分（NIHSS评分越高，表明卒中越严重）显著相关。Ran等[18]研究表明斑块负荷每增加10%，卒中复发的风险将增加2.26倍。较大的斑块负荷不仅造成管腔狭窄影响血流动力学，而且还可能继发斑块破裂、IPH等，从而增加缺血性脑卒中的发生风险。与同侧颅外颈内动脉相比，大脑中动脉的斑块负荷与卒中严重程度的相关性更强，而二者动脉管腔狭窄＞50%的发病率并没有显著差异[17]。因此使用HR-MRI测量斑块负荷比管腔狭窄程度能更有效地评估疾病的严重性。

2.1.5 斑块强化

斑块强化被认为是斑块易损性的重要影像学标志。Yang等[19]发现症状性大脑中动脉粥样硬化性斑块的强化程度更明显，在缺血性事件发生后，其强化程度有下降的趋势，这进一步支持了斑块强化与动态炎症活动之间的潜在联系。Kim等[20]在随访ICAS急性卒中患者后发现斑块强化与再发性缺血性脑卒中独立相关。然而，Lyu等[21]研究发现一年内有/无缺血性脑卒中事件的患者在斑块强化方面没有显著差异。因此，斑块强化是评估责任斑块现状的可靠方法，但对缺血性脑卒中的阳性预测价值尚不明确，血流动力学损伤在卒中复发演变中的作用可能超过斑块易损性。

2.2 HR-MRI在ICAS治疗及随访中的应用价值

靠近分支血管吻合口的动脉粥样硬化斑块在支架置入术中易被推入分支，增加了颅内血管成形术和支架置入术后分支闭塞的风险[22]。因此，通过HR-MRI确定斑块相对于分支动脉开口的位置及斑块大小有助于预估血管成形术的风险及指导治疗。HR-MRI可监测斑块特征随时间的变化，以此来评估治疗效果、调整治疗策略。张雪凤等[23]观察到经强化降脂及抗血小板治疗后，急性脑卒中患者责任斑块的强化程度、斑块体积、斑块负荷显著降低。Chung等[24]发现通过降低斑块体积、管壁面积指数，他汀类药物有效稳定了症状性颅内动脉粥样硬化斑块，且随着斑块的稳定，狭窄程度也随着改善，从而预防了大面积皮质梗死[25]。HR-MRI亦可作为ICAS患者术前风险预测的重要评估方法。术前对ICAS患者狭窄位置、狭窄程度、狭窄长度等进行评估，有助于预测手术风险和术后可能出现的并发症，提高血管成形术的安全性和有效性[26]。通过评估非急性期症状的颅内大动脉闭塞患者闭塞血管的闭塞长度、潜在腔隙及病变性质，可筛选出再通可能性大的患者并指导术中治疗，对增加腔内再通术的安全性、减少手术并发症意义重大[27]。

3 HR-MRI在颅内非动脉粥样硬化病变中的应用价值

3.1 颅内动脉夹层

颅内动脉夹层（Intracranial Arterial Dissections，ICAD）是诱发青年患者缺血性卒中的重要原因。但由于其缺乏特异性症状和体征，故影像学表现中双腔征、内膜瓣等特异性征象的检出对ICAD的诊断至关重要[28]。DSA是诊断ICAD的金标准，但对内膜瓣或双腔征的检出率并不高，采用黑血技术的HR-MRI对内膜瓣的检出率可达80%[29]。内膜瓣在T1WI黑血序列上呈等或高信号，在增强T1WI序列中呈线样强化[30]，在T2WI黑血序列上表现为高信号[31]。双腔征即真、假腔，真腔一般较小，假腔较大。真假腔内因血流速度与血流形式的不同而在黑血序列上表现为不一样的信号。壁间血肿是诊断夹层的重要依据之一[32]，但与腔内血栓不易鉴别，有研究表明可根据急性期壁间血肿不强化、腔内血栓明显强化的强化特征来区分二者[33]。Hashimoto等[34]研究提出对ICAD病灶强化的定量分析可以帮助预测其不稳定性。Wu等[35]发现腔内血栓及壁间血肿表面不规整是ICAD患者缺血性卒中的重要预测因素，且经过多变量分析表明，发现狭窄程度不影响卒中的发生，这表明在ICAD患者中血流动力学障碍可能不是卒中的重要原因。壁间血肿、管腔严重狭窄/闭塞更容易出现在合并脑卒中的ICAD患者中[35]，分析原因可能是因为壁间血肿是血流在假腔内凝固或积聚的一种状态，而管腔严重的狭窄/闭塞与低灌注相关，增加了血栓形成导致缺血性卒中的风险增大。冯芹等[29]发现急性期的血肿信号强度及管壁强化程度均大于慢性期，因此HR-MRI也有助于ICAD的分期。HR-MRI提供的管腔及管壁信息有助于ICAD的个体化风险评估。然而，具有高危特征的患者是否可以从预防治疗中受益，还需要在未来的研究中进一步证实。

3.2 颅内动脉瘤

颅内动脉瘤（Intracranial Aneurysms，IA）通常是无症状的且破裂率较低的肿瘤。但IA一旦破裂将引起蛛网膜下腔出血，致死率和致残率都很高，因此对其破裂风险的评估对临床上选取治疗方法、提高手术安全性、减少并发症至关重要。目前，IA破裂风险的评估主要基于其大小、形状和位置以及患者的特征（年龄、种族和早期蛛网膜下腔出血）。然而，有研究发现动脉瘤的大小与其稳定性无明显相关性[36]，且相当大比例的动脉瘤性蛛网膜下腔出血患者被诊断为小动脉瘤破裂[37]，因此依靠传统影像学方法获取未破裂IA的形态、大小等特点在评估其稳定性方面存在一定局限性。近年来越来越多的研究表明，通过HR-MRI评估IA的瘤壁信息对预测其破裂风险有重要作用，Fu等[36]发现瘤壁强化在有症状的未破裂IA患者中更常见；陈思静等[38]发现未破裂IA的瘤壁强化率与破裂风险显著相关；Mossa-Basha等[39]对破裂和未破裂的IA进行血管内治疗，并在术后即刻行颅内HR-MRI检查，结果发现壁强化与先前的动脉瘤破裂存在显著相关性，提示临床医师发现瘤壁强化率较高时应及早进行干预。有破裂危险的IA在瘤壁最薄的部位会强化，有学者推测这可能是动脉瘤破裂的部位[40]。与无管壁强化的IA相比，有管壁强化的IA中形状不规则的明显更多[41]，因此形状不规则可能也是IA破裂的危险因素之一。测量IA瘤壁的厚度对破裂风险的预测也有一定帮助，但因IA管壁较薄、空间分辨率有限，组织学与MRI的测量结果存在差异[42]。Matsushige等[43]研究表明，超高空间分辨率的7.0 T MRI是活体显示动脉瘤微结构的极佳工具，在未来的研究中有望能实现通过准确测量瘤壁厚度来探讨其与破裂风险的相关性。

3.3 Moyamoya病

Moyamoya病是一种以颈内动脉远端（颅内段）和大脑中动脉近端进行性狭窄或闭塞为特征的慢性脑血管病，并伴有侧支血管的形成。由于病变早期没有形成明显的Moyamoya病侧支，因此依靠传统影像学方法区分ICAS和Moyamoya病引起的继发性血管狭窄并不容易。Moyamoya病在HR-MRI上多表现为病变处血管壁向心性增厚、轻度向心性强化或无强化，管腔不规则狭窄，血管外径明显缩小[44]。然而，ICAS更易呈现偏心性和不均一性的管壁增厚，管腔多呈规则的新月形，血管外径显著增大[25]。Ya等[45]发现HR-MRI结合动脉自旋标记磁共振序列有助于无创且准确地鉴别继发于Moyamoya病或ICAS的动脉狭窄的原因。颅内出血是Moyamoya病患者的主要并发症之一，Liu等[46]研究表明，出血与侧支循环异常扩张的分支血管破裂有关。Lu等[47]发现管壁强化与Moyamoya病患者的颅内出血显著相关。Moyamoya病的管壁强化被认为是代表了血管壁活跃的血管生成过程和炎症反应，提示颅内血管及其分支的快速增殖和血管壁的脆弱性，最终导致颅内出血。Kathuveentil等[48]研究表明管壁增厚和强化的存在可能预示着Moyamoya病患者未来的缺血事件。通过HR-MRI检测Moyamoya病患者管壁特征对合并高危卒中特征的患者进行早期危险分层以减少不良结局意义重大。

3.4 可逆性脑血管收缩综合征

可逆性脑血管收缩综合征（Reversible Cerebral Vasoconstriction Syndrome，RCVS）在临床上并不少见，其症状表现为反复雷鸣般的头痛。通常在发病后3个月内，脑血管收缩的可逆性对RCVS的诊断至关重要[49]。RCVS的典型影像特征是中至大直径血管呈串珠状改变，且这种病变通常是双侧、弥漫性的。CTA或MRA等可以用来评估RCVS的管腔狭窄，但在鉴别与其他病理所导致的狭窄方面存在一定难度。韩帅等[50]通过对RCVS患者进行HRMRI检查发现，大多数RCVS管壁强化程度较轻或无强化，这与其管壁无明显病理改变有关，这一点可作为与其他疾病鉴别的重要特征。Obusez等[51]对RCVS患者进行随访观察发现，绝大部分RCVS患者的血管壁强化完全消退，只有少数患者有轻微的血管壁增厚，该研究表明RCVS病变血管的强化是可逆的。然而，Chen等[52]随访的RCVS患者中有1/3的管壁有持续性的轻度强化。因此RCVS患者的血管壁强化是否可逆还需更多研究证明。应用HRMRI能更好地描述RCVS血管收缩的模式、远端小血管的受累程度，对于促进对其潜在的病理、生理学的理解非常重要。

3.5 原发性中枢神经系统血管炎

原发性中枢神经系统血管炎（Primary Angiitis of the Central Nervous System，PACNS）是导致颅内动脉狭窄和缺血性卒中事件的重要原因，通常多为无心血管疾病病史的年轻患者。PACNS通常表现为多根血管受累，只涉及单根血管的多发病变相对罕见。组织病理学检查是PACNS诊断的金标准，但只能选择外周小动脉或颈外动脉，且当结果为阴性时，并不能排除血管炎的可能性。HR-MRI不仅有助于PACNS的诊断，而且能有效评估其治疗效果。何桂香等[53]发现PCANS大多表现为多发节段的管腔狭窄，管壁环形增厚及环形均匀性强化，其强化强度被认为与其他非炎症性血管病变有显著差异[54]。此外，PCANS的管壁强化持续时间较长[52]。然而，在Mossa-Basha等[55]进行的一项研究中发现管壁强化特征是区别PCANS与RCVS的一个重要特征，但并没有在PCANS和ICAD患者之间发现管壁强化强度的显著差异。Wang等[56]的研究证实经激素或免疫抑制剂治疗后，随着炎症反应减弱或消失，管腔狭窄将会减轻或消除。Karaman等[54]在随访9例PACNS患者后发现有7例管壁强化在中位数8个月时间内消退。在这7例PACNS患者中有3例患者的狭窄程度和血管壁增厚也发生了消退，该研究发现与治疗相关的管壁强化消退可能先于管壁增厚的消退，但因样本数量太少，无法得出明确的结论，未来还需纳入更多样本量进一步研究证实。

4 总结与展望

HR-MRI是一种能直接评估管腔与管壁特征的可靠、无创伤且重复性较高的成像技术，可以显著提高临床上对颅内大动脉病变鉴别诊断的能力，同时在个体化风险评估、指导临床预防治疗等方面发挥重要作用，是颅内动脉病变诊断和疗效监测的可靠方法。然而由于颅内动脉管腔较细、空间分辨率有限、缺乏组织学对照研究等因素，HR-MRI对颅内动脉病变的定性，特别是对大脑前动脉等小血管的定性，仍然是一项具有挑战性的工作。未来还需要更多的HR-MRI组织学研究来证实颅内动脉病变影像特征，从而为其评估提供更准确的信息。