研究高分辨率核磁共振成像技术在脑血管

高分辨率核磁共振成像技术在脑血管疾病的临床应用进展

本文作者：医院放射科王晚千，杨旗，李坤成，文章发表在中国脑血管病杂志,(7).

目前，高分辨率核磁共振成像（high-rsolutionmagnticrsonancimaging，HR-MRI）作为唯一无创性对动脉管壁结构进行观察及分析的影像学技术，已广泛应用于动脉粥样硬化、动脉夹层、烟雾病、动脉瘤及血管炎性反应等多种脑血管疾病的影像学诊断及评估，鉴于该项技术良好的应用前景，笔者对近年来HR-MRI技术在如下脑血管疾病中的应用进展综述如下。

1.概述

HR-MRI通常指应用1.5T或3.0T的磁共振设备，以较高空间分辨率（0.2～0.9mm）显示动脉管壁特征的成像技术。传统的血管影像学检查技术，如DSA、CT血管成像（CTA）和MR血管成像（MRA）等虽可清晰地显示动脉管腔的情况，但无法观察到病变部位血管壁的影像学征象，如血管壁的重构，斑块在血管壁上的空间分布及斑块成分等影像学特征。由于HR-MRI采用了预饱和脉冲技术，使血管内流动的血液信号受到抑制，当血流信号变为“黑血”时，则可清晰地显示颅内外动脉血管壁的结构。HR-MRI管壁成像序列通常包括T1加权像（T1wightdimaging，T1WI）、T2加权像（T2wightdimaging，T2WI）及质子密度加权像（protondnsitywighdimaging，PDWI）等，其对动脉管壁不同特征的显示也各具优势，T1WI对于观察斑块内出血、管腔内血栓及管壁是否出现增强具有优势，T2WI对纤维帽的显示优于其他两个序列。因此，T1WI和T2WI用于观察及判断斑块内不同成分更具优势，而PDWI对管壁厚度、斑块大小的显示更为清晰。

2.HR-MRI在动脉粥样硬化斑块中的应用

动脉粥样硬化斑块是造成亚洲人群缺血性卒中的最常见原因。早在年，国外研究者就利用HR-MRI技术对颈内动脉粥样硬化斑块进行了研究，随后越来越多的研究者利用HR-MRI对颅内动脉进行观察，在对大脑中动脉（MCA）及基底动脉狭窄患者的研究发现，HR-MRI可清晰显示颅内动脉的粥样硬化病灶，与传统MRA技术相比，部分患者在MRA检查中并未发现明显的血管狭窄，但HRMRI检查却能观察到动脉粥样硬化斑块，且发现动脉粥样硬化斑块常呈偏心性增厚及不均匀强化。

早期对血管的形态学研究发现，血管狭窄为一个动态过程，血管内外径可增大或缩小，血管壁厚度也会随之发生改变，研究者称其为血管重构。血管重构包括正性重构和负性重构，正性重构指病变部分管壁外径与正常管壁外径的比值＞1.05，即血管外径扩大，负性重构指病变部分管壁外径与正常管壁外径的比值＜0.95，即病变血管外径缩窄。血管重构在动脉粥样硬化预后及支架成形术后转归等方面具有重要价值。早期关于血管重构的研究主要集中在冠状动脉及颈内动脉，提出血管重构是支架置入术后血管再狭窄的重要原因。

HR-MRI可清晰显示管壁的结构，优于传统的影像学检查方法，从而使研究者能更精确测量血管壁厚度，用以计算颅内血管重构比率。通过HR-MRI检查的对比研究发现，症状性MCA狭窄患者相较于非症状性MCA狭窄患者有更高的血管正性重构比例，而无症状性MCA狭窄者多为负性重构，提示扩张性增厚的粥样硬化斑块的稳定性较差，易致动脉狭窄患者发生卒中事件。对基底动脉的研究发现，非穿支闭塞型病变患者的血管正性重构指数明显高于穿支闭塞型病变患者，研究认为当血管发生正性重构后更易因斑块的破裂，栓塞远端血管而引起非穿支闭塞型病变。Klin等对25例桥旁正中梗死患者进行研究发现，其中66%的患者MRA检查结果显示基底动脉未见明显异常，但经HR-MRI检查发现，其中77%的病变在基底动脉穿支开口处可见粥样硬化斑块的存在。

Xu等发现，在症状性MCA狭窄患者中，粥样硬化斑块更多分布于穿支开口的对侧，即MCA的前壁和下壁，该结果与以往对于冠状动脉斑块位置的研究结果一致。有研究者指出，HR-MRI不仅能清晰显示位于颅内较大动脉内的粥样硬化斑块，还能显示MCA或基底动脉分支小血管的病变。动脉粥样硬化斑块的稳定性是预测卒中发生风险的一项重要指标。斑块内部脂质坏死核的大小、纤维帽的厚薄、斑块内是否出血等多种因素均可对斑块的稳定性产生影响。

HR-MRI可通过观察粥样硬化斑块成分判断斑块的易损性，进而有助于评估患者的发病风险、预后，并选择合适的治疗方法。脂质核心在T1WI序列为等信号，在T2WI序列为等或低信号；纤维帽在T1WI及T2WI上均为等信号；钙化在T1WI及T2WI上均为低信号。动脉粥样硬化斑块的强化、斑块内高信号及斑块内信号的均质性等HR-MRI征象，均有助于提示斑块的稳定性。Qiao等把斑块强化程度分为不同等级，发现斑块强化程度与缺血性卒中的发生有明显的相关性。动脉粥样硬化斑块的强化涉及一系列复杂的病理过程，可能与血管炎性反应及新生血管形成有关，也可能因易损斑块破裂，而致对比剂渗入血管间隙使斑块出现强化。

通过HR-MRI对74例基底动脉狭窄患者的观察发现，当斑块信号比周围信号高%以上时，认为存在斑块内出血，并指出斑块内出血信号可作为评价卒中发病风险的独立预测因素。通过HR-MRI技术，明确卒中发生的不同原因，可为临床治疗方案的选择提供有效的帮助。Jiang等对动脉支架置入术后的患者进行HRMRI评估发现，当动脉粥样硬化斑块的位置距离穿支血管较近时，支架置入的风险较大。颅内动脉粥样硬化斑块的脂质核心在T1WI上表现为等或稍高信号，但一直缺乏病理学结果的证实。近年来，HR-MRI技术对判断管壁及斑块形态的准确性方面，通过组织病理学得到了验证。

Yang等研究发现，通过HR-MRI技术观察到在T1WI上的动脉粥样硬化斑块脂质核心信号与尸检病理结果有良好的一致性。对新西兰大白兔的动脉粥样硬化模型采用HR-MRI进行观察，通过组织病理学验证发现，HR-MRI在测量管腔及管壁面积上与病理组织学测量值有较好的相关性（管腔相关系数：r=0.，P＜0.05；管壁相关系数：r=0.，P＜0.05），提示HR-MRI可精确测量血管腔的大小及血管壁的面积。

总之，HR-MRI能对颅内动脉的管壁结构及斑块形态进行清晰地显示，不仅提高了临床诊断的精确性，为临床预后及指导治疗提供了可靠的依据。

3.HR-MRI在动脉夹层中的应用

动脉夹层是导致青年卒中的重要原因。诊断夹层的传统“金标准”为DSA，但该技术为有创检查，且无法对夹层的直接征象进行观察。由于HRMRI技术“黑血”序列的运用，可使血管壁结构得到清晰显示，因此对动脉夹层的直接征象，如双腔征、内膜片及壁内血肿可进行很好的影像学评估。HR-MRI技术的早期研究主要针对夹层动脉的直接征象进行描述及观察，提高了动脉夹层的双腔征及内膜瓣的诊断阳性率，可观察到约91%的患者有内膜片存在。Wang等发现，76例椎动脉夹层患者中有61%可观察到壁内血肿，而内膜片的发生率则为42%。以往研究认为，壁内血肿是动脉夹层最常见的HR-MRI征象。壁内血肿在T1WI或PDWI上常为新月形、环形或曲线样异常信号，但当壁内血肿形态的HR-MRI表现不典型时，则可能与斑块内出血难以鉴别。因此，还需结合患者年龄、病史、临床症状及是否存在动脉粥样硬化的危险因素等临床信息进行综合判断。

脑脊液在T2WI序列表现为高信号，常使壁内血肿形态无法较好的显示，故T1WI对壁内血肿的观察优于T2WI。有研究利用HR-MRI技术对动脉夹层的动态变化进行了观察，Habs等对颈动脉夹层患者进行2周的随访观察发现，急性期时壁内血肿为T1WI和T2WI均为低信号；亚急性期时壁内血肿则表现为T1WI和T2WI均为高信号；慢性期时随着时间的变化，壁内血肿的高信号逐渐降低，同时还发现壁内血肿信号的动态变化与颅内血肿的变化差异有统计学意义。

对未破裂颅内动脉夹层患者分别进行2周至2个月的随访，发现83.9%的患者夹层形态逐渐发生变化，其中61.5%的患者夹层范围变小，18.3%的患者动脉夹层愈合，管腔变为正常，而椎动脉夹层急性期血管壁强化的发生率明显高于慢性期。

总之，HR-MRI技术对动脉夹层直接征象的观察优于传统影像学检查手段，提高了动脉夹层诊断的准确性。

4.HR-MRI在烟雾病中的应用

烟雾病是一种不明原因的脑血管疾病，通常发生在颈内动脉末端，并累及MCA和（或）大脑前动脉的起始段，可表现为进行性动脉狭窄或闭塞并伴颅底异常增生的血管网形成。DSA可直观地观察到烟雾血管网的形成，对该病的诊断及分型有重要作用，但烟雾病早期颅内动脉管腔进行性狭窄尚无烟雾血管形成时，DSA难以与动脉粥样硬化导致的血管狭窄相鉴别，而HR-MRI技术有助于鉴别不同原因所致的颅内血管狭窄。HR-MRI的征象为大多烟雾病患者在颈内动脉终末端或MCA起始处管壁出现向心性强化，双侧颈内动脉末端管壁的同心圆性强化，而动脉粥样硬化引起的狭窄多为偏心性强化，单侧颈内动脉末端管壁的不均匀强化。曾有多项研究利用血管重构指数对烟雾病血管的狭窄特征进行HR-MRI评价，发现烟雾病患者的血管狭窄多为负性重构，即烟雾病患者管壁增厚程度均低于动脉粥样硬化引起的管壁狭窄（1.61～2.01mm比3.03～3.31mm），该结果得到了病理组织学的证实。

烟雾病患者MCA的血管中膜变薄但血管内膜增厚，故动脉内膜病理性收缩有可能导致了烟雾病患者颅内血管进行性狭窄。烟雾病HR-MRI的影像学特征多为颈内动脉末端管壁双侧病变，同心圆性强化，外径缩小及周边侧支血管重建，有助于临床鉴别不同类型的颅内血管狭窄，从而寻找烟雾病的潜在病因。

5.HR-MRI在血管炎性反应疾病中的应用

原发性中枢神经系统血管炎（primaryangiitisofcntralnrvoussystm，PACNS）是指一种累及中枢神经系统的血管炎性反应疾病，其年发病率约2.4/万。部分典型PACNS患者的影像学特征可表现为颅内血管粗细不均、多发节段性狭窄，但均缺乏特异性，常需与多发颅内动脉粥样硬化或可逆性脑血管收缩综合征（rvrsiblcrbralvasoconstrictionsyndrom，RCVS）等进行鉴别。

Obusz等认为，PACNS患者的血管管壁多为同心圆性狭窄及均质性强化。而也有研究显示，PACNS患者一支血管可多处狭窄，且狭窄处均强化，不同强化程度提示了PACNS的活动程度不同。将PACNS与RCVS患者的多个HR-MRI特征进行比较发现，PACNS患者血管狭窄持续时间更长，且所有PACNS患者的病变血管均出现强化，而所有RCVS患者的病变血管均未出现强化。虽然RCVS的病因不明，但HR-MRI提供了不同的血管形态学变化信息，其可为早期鉴别RCVS与动脉粥样硬化提供良好的影像学依据，但仍有待进一步大样本的临床试验证实。

6.HR-MRI在颅内动脉瘤中的应用

动脉瘤是多种原因导致的局部血管壁异常凸起，颅内动脉瘤破裂常引起严重后果。关于动脉瘤发生机制的研究表明，炎性细胞浸润使动脉壁弹力层破坏，平滑肌细胞迁移致动脉壁厚薄不均，均可导致动脉瘤的发生。炎性细胞持续不断地浸润动脉瘤，使其局部管壁功能失调，可导致动脉瘤破裂。因此，动脉瘤壁增强可作为血管壁炎性反应的标记。一项27例未破动脉瘤的研究显示，对比剂渗透率越高的动脉瘤，其破裂的风险越大，动脉瘤壁的强化与动脉瘤破裂存在相关性。

刘鹏观察发现，栓塞术后有64.4%（85例）的患者出现了动脉瘤壁强化，但术后1年随访发现，动脉瘤的瘤壁强化逐渐减弱。但在34例动脉瘤术后患者的长期随访中发现，50%的患者出现了动脉瘤的瘤壁强化，仅2例患者术后发生了破裂。因此，提出动脉瘤的瘤壁是否出现强化，不应作为评价动脉瘤破裂的危险因素。HR-MRI不仅可对动脉瘤破裂风险进行预测，还可对动脉瘤瘤壁形态进行很好的评价。Klinloog等使用7.0THR-MRI对动脉瘤壁厚度进行测量，并与病理标本测量结果进行对照，发现其结果有良好的一致性。Fanning等对例动脉瘤术后患者的回顾性研究发现，利用HR-MRI测量动脉瘤的大小可作为评价动脉瘤危险性的独立因素，对动脉瘤瘤壁厚度的测量可用于动态评估动脉瘤的稳定性。HR-MRI技术对动脉瘤破裂风险的评估以及对瘤体形态学的评价具有重要作用。

7.总结

HR-MRI技术弥补了传统影像学检查在颅内血管疾病显示的不足，可用于对血管壁形态、血管重构等特征进行观察计算、对斑块稳定性等进行有效评价、对动脉瘤破裂风险进行评估，并有助于烟雾病及血管炎性反应疾病的鉴别诊断。因此，该技术对认识脑血管病的发病机制，对指导药物、介入治疗及判断预后等均有重要临床意义。但HR-MRI技术也存在一定的局限性，如部分HR-MRI影像学征象仍有待于病理组织学检查的支持，对动脉粥样硬化斑块的评价尚无统一的量化标准，由于其序列扫描时间较长，目前尚未作为临床常规检查，缺乏大样本长期随访的研究。

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