高分辨率核磁共振成像在颅内动脉粥样硬化性疾病诊疗中的应用前景
在过去的20年里，颅内动脉粥样硬化性疾病（Intracranial atherosclerotic disease，ICAD）已经成为一个引人入胜、迅速发展的研究领域。尽管治疗上已经取得了长足的进展，症状性ICAD临床复发率仍然很高，并且大多发生在同一动脉供血区，有近半数患者致残[1]。因此，识别高危患者特征，进行卒中风险分层从而调整治疗策略具有重要的临床意义。ICAD患者卒中风险的重要预测性因素包括动脉管腔狭窄程度和动脉管壁特征。目前在临床上广泛应用的血管检查方法主要有：经颅多普勒超声（Transcranial Doppler Ultrasound，TCD）、磁共振血管造影（Magnetic Resonance Angiography，MRA）、数字减影血管造影（Digital Subtraction Angiography，DSA）等，这些方法能准确评估管腔狭窄程度以及相关的血流动力学状态，但无法显示管壁结构。缺血性卒中的合理治疗应该建立在对脑血管充分评估的基础上，必须要“双管齐下”——既要了解管腔狭窄，也要关注管壁结构。
人们曾经应用过各种影像学技术来评价动脉管壁，如血管内超声、CT、MRI等。一种优秀的检查方法不仅要有很好的敏感性和特异性，还应该无创，对人体没有伤害。在所有方法中，高分辨率核磁共振成像（high-resolution MR imaging，HR MRI）技术是目前评估管壁结构和斑块特征的最理想工具。颅外段颈动脉研究显示，HR MRI所识别的颈动脉斑块特征与组织病理学结果有很好的一致性[2]。近几年，一些学者将该技术应用于颅内动脉，并且证实HR MRI在评价颅内动脉管壁方面有重要价值。在不远的将来，HR MRI有可能在ICAD诊治中产生重要而深远的影响。
1. HR MRI技术
用于血管成像的脉冲序列有“亮血”和“黑血”技术。“亮血”技术属于梯度回波序列，用三维时间飞跃法成像，该方法最大优点是重复时间及回波时间值小，采集时间短。“亮血”技术在进行颈动脉粥样斑块的研究中有较大价值，但由于颅内动脉管径较小、位置较深、走行复杂，“亮血”技术并不适用于颅内动脉的管壁和斑块成像。“黑血”技术应用预饱和脉冲抑制管腔内血流信号，通过双翻转恢复自旋回波（double inversion recovery spin echo，DIR SE）获得T1加权像（T1 weighted imaging，T1WI），双回波自旋回波获得T2加权像（T2 weighted imaging，T2WI）和质子密度加权像（proton density weighted imaging，PdWI）。T1WI、T2WI和PdWI在颈动脉和颅内动脉管壁成像研究中都是最常用的序列。不同序列各具优势，T1WI和T2WI在识别斑块内异质成分方面更优越，而PdWI使管壁和管腔形成很高的对比，更适合进行量化分析，在颅内动脉管壁成像中常采取多种序列，以准确评价管壁和斑块结构。但是，从我们以往的经验来看，黑血序列扫描时间较长，扫描时机器噪音很大，且需要患者保持不动，部分患者不能较好配合，而且由于技术的问题，有不少图像效果欠理想，因此减少扫描时间，改进技术以提高空间分辨率和图像质量是目前亟待解决的问题之一。
2. HR MRI在评估颅内动脉管壁中的应用
2.1 HR MRI评估颅内动脉斑块特征
HR MRI技术对脂质坏死核心、斑块内出血、钙化等斑块成分的检测具有较高敏感性和特异性。在颈动脉研究中，以肌肉信号作为参照，颈动脉斑块脂质核心在T1WI上为等信号或高信号，在T2WI上为低至高信号；各序列上纤维帽为等信号至低信号。斑块内出血在T1WI上为高信号，在T2WI上可表现为各种信号强度；钙化在各序列上均表现为低信号，边界清晰。这些信号特征与组织病理学结果有很好的一致性。但是由于颅内动脉斑块成像研究缺少组织病理对照，目前仍无法证实HR MRI上斑块信号与斑块成分之间的确切关系。
对比增强HR MRI可以更好地检测斑块形态和反映斑块功能。增强扫描时斑块强化与斑块内致密的新生血管及巨噬细胞浸润密切相关，斑块内（特别是纤维帽内）新生血管生成会增加斑块不稳定性。2006年，Klein等对6例有症状的大脑中动脉（middle cerebral artery，MCA）狭窄患者进行增强HR MRI检查，发现全部病例MCA狭窄段斑块均被强化，而非狭窄段无强化[3]。我们的研究也发现，注射对比剂后，大部分有症状MCA狭窄段可见不同程度的偏心斑块强化，而无症状MCA狭窄段的斑块强化则相对少见。我们的结果也进一步证实，斑块强化是斑块不稳定的标志，与缺血性卒中密切相关。这一研究结果提示，对尚未出现临床症状但有斑块强化的患者，应考虑积极治疗以预防卒中。另外，这一指标也可作为临床干预前后疗效的评价指标。
2.2 HR MRI评估颅内动脉重构现象
早在2006年，Klein等在研究基底动脉时就发现部分患者的MRA图像显示为正常管腔, 而HR MRI却可见动脉粥样硬化性斑块，提出颅内动脉可能存在与冠状动脉同样的动脉重构现象[3]，随后的研究进一步证明了这种现象的存在[4, 5]。Xu等进行了更深入的研究并提出，与无症状MCA狭窄相比，有症状MCA狭窄有更高的正性重构（positive remodeling，PR）率[6]。Ma等在对32名重度基底动脉狭窄患者的研究中发现，PR较非PR常见，并且PR组的斑块体积和斑块负荷更大[7]。近来我们的研究也发现，PR在有症状MCA狭窄患者中较常见，并且PR组比非PR组有更大的血管面积和管壁面积[8]。管壁面积反映了斑块负荷，较大的斑块负荷通常见于动脉粥样硬化的晚期，不仅造成管腔狭窄影响血流动力，而且还可能在纤维斑块和粥样斑块的基础上发生继发病变，如斑块内出血、斑块破裂等，从而增加缺血事件的风险。同时我们对有症状的MCA狭窄患者进行了TCD微栓子监测，发现微栓子信号在PR组要比非PR组更为多见[8]。我们推测，PR可能是动脉粥样硬化早期的、生物学上较活跃的病变，与斑块易损性和破裂有关，更容易导致脑梗死。因此，PR虽然有维持管腔、增加动脉远端供血的作用，但同时又可能使斑块变得不稳定，增加卒中的风险。
影响动脉重构的因素尚不明确，Ma等发现在基底动脉重构中，PR组比非PR组的年龄要大，但两组的性别、血压、总胆固醇水平、低密度脂蛋白水平、肥胖、血糖、神经功能缺损评分等因素无显著性差异[7]。我们对此也作了一些研究，发现PR与非PR组在年龄、性别、卒中或TIA病史、高血压、糖尿病、高胆固醇血症、吸烟及饮酒方面均没有显著性差异[8]。
3. HR MRI的局限性
在颅内动脉斑块成像研究中，组织病理标本难以获取是最大的难题，因此无法证实HR MRI上斑块信号与斑块成分之间的确切关系，只能根据颈动脉或冠状动脉研究经验进行推断，缺乏最直接的证据；其次，颅内动脉的解剖特点使管壁成像较颈动脉和冠状动脉难度增大，部分患者的图像效果欠理想，要准确区分较薄的纤维帽比较困难，判断脂质坏死核心也可能会受到阅片者主观推测的影响，这就需要进一步改进技术，提高空间分辨率和图像质量；第三，当前颅内动脉管壁成像研究很少，尚无纵向研究以连续监测管壁结构和斑块特征的变化。这些都是HR MRI在临床大规模应用前亟待解决的问题。
4. HR MRI临床应用的展望
HR MRI是一种无创、无放射性损伤的检查方法，可准确评价颅内动脉管壁结构，并弥补3D TOF-MRA的不足，有助于检出MRA难以发现的早期动脉粥样硬化病变，这有可能为一部分“不明原因”的脑梗死找到病因。在血管内介入治疗方面，HR MRI也有重要的应用价值，不仅可通过HR MRI进一步明确颅内动脉斑块以及主要分支动脉开口情况，降低手术风险；还可评价介入手术前后管壁和斑块的变化情况。最近，我们应用3.0-T多序列对比增强HR MRI技术对MCA经皮腔内血管成形术（percutaneous transluminal angioplasty，PTA）以及Wingspan支架植入术进行了对比评估，HR MRI结果显示PTA可改变MCA管壁结构，可能使斑块变得不稳定，Wingspan支架在恢复MCA管腔直径方面比单纯PTA更有优势。3.0-T HR MRI可清晰显示MCA介入手术前后管壁和斑块特征的变化，应用该技术评估介入手术对颅内动脉管壁结构的影响具有可行性[9-10]。同时这一技术也可用于评估ICAD 的斑块进展或逆转，如用于评估一些稳定斑块药物的疗效等。
综上，HR MRI是目前评估颅内动脉管壁结构的重要工具，今后将在ICAD的诊治及疗效评价中发挥不可估量的作用，值得更多专家做更深入的研究。
参考文献
1. Famakin BM, Chimowitz MI, Lynn MJ, Stern BJ, George MG, for the WASID Trial Investigators. Causes and severity of ischemic stroke in patients with symptomatic intracranial arterial stenosis. Stroke. 2009;40: 1999–2003.
2. Wasserman BA, Wityk RJ, Trout HH III, Virmani R. Low-grade carotid stenosis: looking beyond the lumen with MRI. Stroke 2005;36:2504–2513.
3. Klein IF, Lavallee PC, Touboul PJ, et al. In vivo middle cerebral artery plaque imaging by high-resolution MRI. Neurology, 2006, 67: 327-329.
4. Ryu CW, Jahng GH, Kim EJ, et al. High resolution wall and lumen MRI of the middle cerebral arteries at 3 tesla. Cerebrovasc Dis, 2009, 27: 433-442.
5. Swartz RH, Bhuta SS, Farb RI, et al. Intracranial arterial wall imaging using high-resolution 3-tesla contrast-enhanced MRI. Neurology, 2009, 72: 627-634.
6. Xu WH, Li ML, Gao S, et al. In vivo high-resolution MR imaging of symptomatic and asymptomatic middle cerebral artery atherosclerotic stenosis. Atherosclerosis, 2010, 212: 507-511.
7. Ma N, Jiang WJ, Lou X, et al. Arterial remodeling of advanced basilar atherosclerosis: a 3-tesla MRI study. Neurology, 2010, 75: 253-258.
8. Shi MC, Wang SC, Zhou HW, et al. Compensatory remodeling in symptomatic middle cerebral artery atherosclerotic stenosis: a high-resolution MRI and microemboli monitoring study. Neurol Res, 2012, 34: 153-158.
9. Shi M, Wang S, Zhou H, et al. Wingspan stenting of symptomatic middle cerebral artery stenosis and perioperative evaluation using high-resolution 3 Tesla MRI. J Clin Neurosci, 2012, 19: 912-914.
10. Shi M, Wang S, Zhou HW, et al. Angioplasty for symptomatic middle cerebral artery stenosis and a perioperative evaluation using high-resolution magnetic resonance imaging at 3 T. Arch Neurol, 2011, 68: 1610-1611.
