基于高分辨率MRI 的动脉瘤壁强化的研究进展

曾国飞，梁仁容，任康莹

重庆市中医院放射科，重庆400021

未破裂颅内动脉瘤（unruptured intracranial aneurysms，UIAs）是一种常见的脑血管病变，在成人中的患病率为3%～5%；随着无创血管神经成像技术的改进和应用普及，其发病率逐年升高［1］。多数UIAs 无症状，但存在破裂风险，一旦破裂可导致严重的临床不良结局［2］。目前，旨在确保UIAs 安全的血管内科或外科治疗的患者中3%～10%有中风或死亡风险，且可能无法永久消除动脉瘤破裂风险，而该病每年自发性破裂率低于1%，这一比率低于患者治疗的相关危险。因此，确定一种评估UIAs 破裂风险较高的指标或征象在平衡治疗风险和效益之间的决策中具有重要的临床价值［3］。最新研究表明，血管壁MRI 的动脉瘤壁强化（aneurysmal wall enhancement，AWE）对UIAs 的稳定状态评估具有高敏感度。笔者就AWE 的病理机制、检查技术、判读方法及应用进展4 个方面的研究进展进行综述。

1 AWE 的病理机制

AWE 是指在采用高分辨率MRI 血管壁成像（high resolution magnetic resonance vessel wall imaging，HRMR-VWI）技术行颅内动脉检查时，部分患者的动脉瘤壁在钆对比增强扫描后出现高信号的征象，被认为与动脉瘤不稳定或破裂有关［4］。HRMR-VWI 是一种较新的MRI 特殊成像技术，可实现对血管壁结构与功能的评估，在颅内血管病变的病理生理研究、治疗方案决策、药物疗效评估等多方面具有重要应用价值［5］。

近年来，随着UIAs 组织病理学研究的深入，越来越多的证据表明炎症在动脉瘤形成、生长和破裂中起主导作用［6-8］。高血压、动脉硬化、吸烟、损伤等都会引起局部血管管壁发生炎症，导致基质金属蛋白酶介导的细胞外基质降解和平滑肌细胞凋亡，而平滑肌细胞是血管壁的主要基质合成细胞；以上过程协同作用，逐渐削弱动脉壁，导致其扩张，以及动脉瘤的形成、破裂［9］。来自动物实验和人体病理研究的结果表明，炎症在UIAs 发病机制中起主导作用，瘤壁的炎症反应可引起瘤壁水肿及血供增加，当注入钆对比剂时可在HRMR-VWI 上表现为AWE［10］。Swiatek 等［11］在研究AWE 与炎症趋化因子之间的关系时，发现AWE 与动脉瘤内白细胞介素-10 降低密切相关。Liu 等［12］对34 例UIAs 患者的HRMR-VWI资料及血液样本进行研究发现，血清促炎细胞因子（包括白细胞介素1β、白细胞介素1 等）水平升高与AWE 的UIAs 紧密相关。Quan 等［13］将54 例UIAs 的组织病理学和免疫组织化学结果与术前HRMR-VWI资料进行对比分析，发现AWE 可准确显示UIAs 瘤壁的炎症过程，且局限性AWE 可能与动脉粥样硬化斑块形成紧密相关。而Edjlali 等［14］对UIAs 进行抗感染治疗后发现AWE 强化程度有所降低。因此，现有的主流观点认为AWE 主要反映UIAs 瘤壁的炎症状态，是UIAs 稳定性评估的新方法。

血流动力学改变是导致上述血管壁病变形成、发展的重要原因。Zhang 等［15］回顾性分析了48 例患者共49 个UIAs 的四维血流MRI 和HRMR-VWI 资料，发现UIAs 内的血流动力学参数，包括瘤内平均壁面剪应力（wall shear stress，WSS）、平均涡流强度及邻近载瘤动脉的最大通过面速度、流入射流形态等，与AWE 模式显著相关，且平均WSS 与平均涡流强度为AWE 模式的独立预测因子。研究认为，流入射流可冲击动脉瘤壁、损伤内皮层导致炎症反应，高速、高容量的集中流入射流比低速、低容量扩散流入射流对动脉瘤壁产生更强的冲击，更易发生AWE；而WSS 是源自动脉瘤壁表面水平血流的切向力，当动脉瘤壁暴露于低WSS 时，血管通透性增加，可表现为AWE，且WSS 值与AWE 分级之间存在显著负相关，即随着WSS 的降低，AWE 的程度增加。因此，AWE可能是血管壁炎症、血管平滑肌通透性增加共同的表现，而血流动力学的改变促进了这一影像改变进程。

也有观点认为，AWE 可能仅是动脉瘤壁附近的慢血流伪影［16］。Cornelissen 等［17］对动脉瘤模型使用不同的HRMR-VWI 技术评估了慢血流对AWE 的影响，发现低流速组更易观察到AWE，验证了近壁慢流与AWE 相关，考虑可能因血流信号抑制不彻底，导致血管壁出现伪影所致。但随着MRI 技术的发展，HRMR-VWI 总扫描时间、空间分辨率及血流伪影等方面都得到了很好的改善。现有研究已明确AWE为动脉瘤血管壁的强化，而非血流伪影［18］。动脉瘤壁炎症、血管平滑肌通透性增加是AWE 的主要发病机制，而血流动力学改变既可能是发生AWE 的诱因，也是AWE 进展的病因。

2 AWE 的检查技术

要实现颅内动脉瘤壁的高分辨率MRI，扫描序列应具有多重信号加权、二维及三维多平面采集、高空间分辨率、管腔内血液信号抑制及管腔外脑脊液信号抑制［8］。

脑血管病变复杂多样，多对比度多参数HRMRVWI 在疾病诊断及鉴别诊断中具有重要价值。HRMR-VWI 扫描方案应包括注射钆对比剂前后获得的高空间分辨率的T1WI、T2WI 及TOF MRA 等。脑血管走行方向迂曲多变，常规MRI 扫描序列易产生部分容积效应，而各向同性体素的三维采集可实现MPR，能有效避免或降低部分容积效应的干扰［19］。虽然PDWI 系列较T1WI 具有更高的SNR，是T1WI 图像的有效替代方法，但在脑血管壁成像时该序列脑脊液信号与血管壁信号相似，不利于脑血管病变的显示。T2WI 在对动脉粥样硬化斑块鉴别诊断方面具有价值，建议一并采集［20］。TOF MRA 可显示血管管腔与轮廓，有助于定位血管病变，为HRMR-VWI 后续序列的定位提供保障，但对于管腔严重狭窄的患者，TOF MRA 可能会因为低流速血流导致血管管腔内出现流动伪影，这时建议采用对比增强MRA，以帮助于定义实际管腔［21］。

二维序列一般比三维序列具有更高的结构分辨率，在重点检查部位应行二维序列扫描，而将三维序列与MPR 结合使用，避免在不同平面行多个二维采集，可整体缩短MRI 检查时间。因此，在HRMRVWI 扫描方案中，应考虑同时并合理使用三维和二维图像［22］。

要实现血管壁的高清显像，首先要实现血管腔内的血流信号抑制及血管周围脑脊液的信号抑制。过去一般采用“黑血技术”，即使用双反转恢复、饱和脉冲法等方法来抑制管腔内血液信号，但由于这些序列对血流的抑制能力有限，易在血流运动状态发生异常时出现伪影，误诊为AWE。

随着影像检查技术的发展，特别是三维可变翻转角快速自旋回波序列的应用，包括GE 的CUBE 技术、Philips 的VISTA 技 术、Siemens 的SPACE 技 术等，可有效降低血流伪影的发生［23］。

3 AWE 的判读方法

随着对UIAs HRMR-VWI 表现的深入研究，AWE 的判读方法也逐渐改良并优化，对UIAs 危险程度分层的价值也越来越突出。

Matouk 等［24］首次报道了对比增强HRMR-VWI具有早期识别动脉瘤性蛛网膜下腔出血患者动脉瘤破裂部位的能力，将破裂动脉瘤的影像特征归纳为厚壁强化，并与增强前HRMR-VWI 图像进行对比分析以明确动脉瘤壁的强化特点，通过与邻近血管壁的厚度比较明确动脉瘤壁增厚特点，初步形成了AWE 概念，但这种评价方法无法实现对UIAs 危险程度的分层。

Nagahata 等［25］在对比研究动脉瘤性蛛网膜下腔出血与UIAs 的瘤壁强化特点时，将AWE 与邻近血管壁强化程度比较分为强强化、弱强化及无强化3 个等级，发现约73.8%的强强化AWE 发生动脉瘤破裂，而未破裂动脉瘤仅4.8%可见强强化AWE，因此，强强化可作为AWE 破裂的独立高危因素。但在后续的研究应用中发现，如仅采用强强化评估AWE 破裂风险，则存在特异性较高而敏感性较低的不足，同时，因血管壁存在滋养血管，增强扫描正常血管壁也会存在一定的强化［26］，因此，这种评价方法仍具有一定的局限性。

为进一步提高HRMR-VWI 对UIAs 破裂危险程度分层准确性，许多学者提出改良的AWE 判读方法：Zhang 等［27］将强化程度对比参照改为肌肉，并对强化模式定义为局部强化（部分瘤壁强化）、环周强化（整个瘤壁强化）；Zhu 等［28］将强化对比参照改为垂体柄，并将强化模式分为无强化、局灶性强化（AWE区域＜50%）、异质性强化（AWE 区域为50%～99%）和周向性（AWE 区域为100%）强化；Edjlali 等［29］在保留垂体柄为强化对比参照时，将强化模式分为0 级（无强化或局限性强化）、1 级（局灶性厚壁强化，最大管壁厚度≥1 mm）、2 级（薄周向强化，最大管壁厚度＜1 mm）、3 级（厚周向强化，最大管壁厚度≥1 mm）。对比上述3 种判读方法，笔者认为，Edjlali 等的评估方法最为切实可靠，一方面，UIAs 好发于颈内动脉交通动脉段及眼动脉段，与垂体柄解剖位置较接近，测值时更方便，同时，垂体柄、颈内动脉壁的供血动脉为颈内动脉分支，而头面部肌肉主要由颈外动脉供血，因此，采用头面部肌肉作为参考标准易因动脉供血异常导致评估不准确；另一方面，血管壁增厚和强化是血管壁炎性反映的主要表现，在评估动脉瘤稳定性的同时必然会评估壁强化与壁增厚。Hashimoto等［30］对120 例UIAs 进行长期HRMR-VWI 随访（24～215 个月，平均65 个月）时发现，基于垂体柄对比增强率的AWE 强化程度及同时兼顾了强化范围与瘤壁厚度的AWE 强化模式能够对UIAs 进行定量的危险度分层，是当前最佳的AWE 评价方法，进一步验证了笔者的观点。

4 AWE 的应用进展

随着影像检查技术的发展及研究的深入，HRMRVWI 为颅内血管系统病变的诊断提供了新的思路，弥补了常规血管成像无法观察到血管壁的技术不足，为动脉瘤的科学研究及临床实践注入了新的活力。AWE 是在HRMR-VWI 上可识别的关键影像学表现，在动脉瘤稳定性评估的相关研究已较深入，随着AWE 研究的深入，其临床应用也逐渐广泛。

AWE 是动脉瘤稳定性评估中较为重要的影像指标。Omodaka 等［31］在对26 例患者共62 个动脉瘤的HRMR-VWI 深入分析时发现，出现动脉瘤壁周向强化（circumferential enhancement along the aneurysm wall，CEAW）的动脉瘤更常表现出不稳定状态（即破裂、有症状或具有随时间变化的形态结构），CEAW在不稳定动脉瘤中的患病率超过80%，说明其对不稳定状态高度敏感，但约30%的稳定动脉瘤也表现为CEAW，说明其对不稳定状态的特异性低。临床工作中，仅当动脉瘤不稳定性指标具有高度特异性时，才对UIAs 进行侵入性治疗，以避免稳定动脉瘤患者因过度治疗而带来的风险。Edjlali 等［29］对263 例患者共333 个UIAs 行HRMR-VWI 并评估瘤壁强化特点，与纵向随访确定的动脉瘤稳定性进行对比研究，发现周向厚壁强化（circumferential thick enhancementalong the aneurysm wall，CTEAW）评估UIAs 稳定性的特异度为84.4%，阴性预测值94.3%，证明CTEAW 在区分稳定动脉瘤和不稳定动脉瘤方面具有很高的特异性，可实现UIAs 稳定性的精准评估。CTEAW 是目前HRMR-VWI 诊断UIAs 稳定性较为普遍接受的指标。

虽然AWE 对UIAs 的诊断具有重要价值，但传统的动脉瘤形态学依据及血流动力学参数仍在动脉瘤稳定性评估方面占主导作用，因此，研究AWE 与传统影像学依据在评估UIAs 稳定性中的关系具有重要价值。Lv 等［32］将动脉瘤形态学参数（包括动脉瘤大小、纵横比、径线比、高宽比、瘤颈指数、非球形指数及流入角）与AWE 进行对比研究，发现具有AWE 的UIAs 大小、纵横比、径线比、瘤颈因子和非球形指数值均高于无AWE 组；陈勇春等［33-34］进行了相似研究，其结果与Lv 等一致，同时还发现动脉瘤直径、瘤壁强化率是动脉瘤破裂风险的独立危险因素。上述研究表明HRMR-VWI 上存在AWE 与常规形态学破裂危险因素显著相关。Khan 等［35］将动脉瘤形态学参数及血流动力学参数与AWE 进行对比研究，发现AWE 与形态学参数关系和Lv 等研究结果一致，同时还发现WSS 与AWE 密切相关，且只有低WSS 与AWE 独立相关，该研究结果表明AWE 患者的低WSS 可能预示着一个生长和重塑过程，该过程可能导致动脉瘤破裂，同时提出了传统影像学依据与AWE 相结合可提高对UIAs 稳定性诊断性能的观点，笔者认为这将是今后研究的重要方向。

除对动脉瘤稳定性进行评估外，AWE 也可应用于动脉瘤的疗效评估及预后观察。Elsheikh 等［36］对血管内治疗后接受HRMR-VWI 检查的30 个动脉瘤进行了长期随访，发现80%的动脉瘤中可见AWE，而无AWE 的动脉瘤与愈合时间及复发之间存在显著相关性，表明AWE 是动脉瘤血管内治疗后的常见表现，可能反映了动脉瘤愈合过程。Larsen 等［37］也进行了相似研究，并对治疗后AWE 的位置进行了分析，发现动脉瘤颈部和穹顶的AWE 最常见，并随着时间的推移而减少，考虑可能与术中损伤的慢性恢复有关。

5 总结

UIAs 的临床决策与其稳定性紧密相关，HRMRVWI 可为UIAs 的稳定性评估提供新的方法，其中以AWE 应用最广泛。AWE 主要与动脉瘤壁炎症、血管平滑肌通透性增加及新生血管形成相关，是评估动脉瘤不稳定性的指标。对有AWE 的UIAs 患者进行动态监测，并结合传统的动脉瘤形态学依据及血流动力学参数综合评价，有望为动脉瘤的风险分层提供更加准确可靠的信息，具有重要的临床价值。