近年来,高分辨磁共振(high-resolution magnetic resonance imaging,HRMRI)已成为临床和研究的有用工具。利用 HRMRI 可以在活体内观察到颅内血管壁病变,提供了更多有价值的病理生理学信息,对颅内动脉粥样硬化疾病的诊断、鉴别诊断及预后判断提供了指导。对于狭窄性颅内血管动脉粥样硬化,管壁形态能有效鉴别不同血管狭窄疾病,而斑块成分、强化模式、重构方式等对斑块易损性有一定提示意义。对于非狭窄性颅内血管动脉粥样硬化,通过斑块位置也可揭示背后的病理生理机制。此外,通过 HRMRI 可显示病变的豆纹动脉。因此,该文将对 HRMRI 临床应用进行总结。
引用本文: 袁伟壮, 徐蔚海. 高分辨磁共振技术在颅内动脉粥样硬化疾病的临床应用. 华西医学, 2021, 36(6): 707-713. doi: 10.7507/1002-0179.202105023 复制
与传统血管影像对血管管腔进行评估不同,高分辨磁共振(high-resolution magnetic resonance imaging,HRMRI)能够直接观察活体动脉管腔、管壁以及管周情况,并且具备高信噪比和扫描时间短等优点,通过评估管腔及管壁形态、斑块性质及位置、强化模式,对血管病的诊断、鉴别诊断及预后判断提供帮助。随着越来越多的 HRMRI 研究的开展,HRMRI 开始广泛地应用于临床。本文将从 HRMRI 的临床应用出发,对 HRMRI 技术进行总结。
1 HRMRI 在狭窄性颅内血管动脉粥样硬化中的应用
1.1 斑块形态
动脉粥样硬化的诊断和识别是 HRMRI 最重要的应用,其通过管壁的形态就能识别出动脉粥样硬化斑块。局限性的偏心管壁增厚被定义为最厚处超过管壁最薄处 1.5 倍以上,被认为是颅内动脉粥样硬化的有力证据;在较长的动脉粥样硬化管壁和斑块上,即使在一些层面出现管壁环形增厚(定义为管壁厚度 >1 mm,呈环形增厚),但斑块会在至少一个层面出现偏心管壁增厚;相反,管壁环形增厚的病理生理机制则相对复杂,可以是血管炎等其他血管病变等[1]。
1.2 管腔重构
动脉在粥样硬化的发展过程中,管腔可出现向管腔内扩张(负性重构),或者向管腔外扩张(正性重构)。与无症状动脉粥样硬化狭窄相比,症状性动脉粥样硬化狭窄有更高的正性重构率。组织病理上,正性重构常与大的脂质核心、斑块内的炎症并存,负性重构常与小的脂质核心、斑块钙化和纤维化并存。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学,而且还可能在粥样斑块的基础上发生继发病变,如斑块内出血(intra-plaque hemorrhage,IPH)、斑块破裂等,从而增加缺血事件的风险。目前常用重塑指数来描述重塑类型。重塑指数是斑块部位管周面积与参考部位管周面积之比,管周面积是在垂直于血管长轴的 HRMRI 断面成像上由手工测量得到,参考部位多选择斑块近端相对正常的部位,重塑指数<0.95 为缩窄性重塑,重塑指数>1.05 为扩张性重塑,介于二者之间则为中性重塑[1]。
1.3 斑块成分
识别斑块成分如脂质核心、纤维帽、钙化等对于动脉粥样硬化的鉴别诊断和识别斑块易损性有帮助,但由于颅内动脉管径小,限制了其在颅内动脉的应用。斑块脂质核心在 T2 加权像上为低信号,而纤维帽在 T2 加权像上为高信号,IPH 在 T1 加权像上为高信号,在 T2 加权像上可表现为各种信号强度,钙化在各序列上均表现为边界清晰的低信号[2]。既往研究对 HRMRI 影像标志物的可重复性进行研究,发现斑块位置和管腔大小量化观察者信度和观察者一致性最好,而斑块不规则变化次之,斑块纤维帽和 IPH 的识别较差[3-5]。
斑块成分如纤维帽不规则、动脉脂质核心和卒中进展、预后有关[6-7]。影像学上也发现在 HRMRI 上较大的脂质核心容易导致斑块破裂和卒中[8-9]。有研究通过 HRMRI 来评估基底动脉的脂质核心,但是只有 10.5% 的患者才能在 HRMRI 看得到,而且这些患者都是有增厚的管壁和严重狭窄[10],这对这部分患者而言可以作为一个预测指标和随访效果。我们既往的研究建立了一个评分模型,通过对斑块成分、管壁形态等进行量化分析,可有效判断是否为症状性斑块[11]。
1.4 斑块强化
斑块强化是识别罪犯斑块的常用影像标志物,但其特异性差,其他血管壁病变甚至正常人都可出现管壁强化。对斑块的既往研究是通过对比下丘脑、海绵窦、垂体、脉络丛、肌肉或正常血管来对强化进行量化分级[12-15]。近期研究把既往的所有强化对比部位进行对比,发现下丘脑漏斗和颞肌最好[16]。不同于冠状动脉和颅外动脉,因滋养血管丰富,在正常情况下也会出现强化,而颅内动脉斑块强化相对更提示可能有病理变化[17]。斑块强化提示斑块炎症及血管生成,而斑块内新生血管生成是易损斑块的重要特征。多个研究发现,斑块强化和年龄、动脉狭窄、血糖均有关系[18-22]。颈动脉上的斑块强化常常出现在纤维帽和外膜,有时出现在斑块中间,但由于成像分辨率因素,颅内动脉斑块强化常常表现为弥漫性强化。越来越多的研究证实,斑块强化与新发卒中有关[23]。一项 meta 分析发现比值比可达 10.8[24]。近期一项研究通过 3D HRMRI 对 122 例患者中的 322 个颅内外血管斑块进行统计分析,发现罪犯斑块和非罪犯斑块的狭窄程度、管腔狭窄程度、重塑率以及斑块负荷比较,差异均无统计学意义,但是罪犯斑块更容易出现斑块强化[25],与其他研究一致[26-27]。另一项研究对 115 例患者进行分析,排除年龄与强化的关系,发现大脑中动脉斑块强化为罪犯斑块可能性最大,并推测与斑块血管床有关,而颈内动脉岩内段为非特异性改变[28]。
斑块强化的动态变化也具有提示意义。斑块强化在脑卒中发生的 4 周后达到顶峰,后强度逐渐下降,数个月后恢复正常信号[17,24]。因此,这个特性可以来鉴别罪犯斑块,但其特异性仍存在争议[29]。一项研究通过对罪犯斑块的随访研究,发现两个时间点均有强化[16]。另一项研究通过对罪犯和非罪犯斑块的数个月随访,对于斑块在基线不强化,或者随访后强化减少提示非犯罪斑块,具有高敏感性,但有较低的特异性[16]。后期的研究需要对无症状动脉粥样硬化疾病(intracranial atherosclerotic disease,ICAD)进行随访,来研究无症状 ICAD 的强化斑块后期是否会进展成犯罪斑块。
除了罪犯斑块,斑块强化也与未来发生脑卒中有关。在一项研究中,通过对基底动脉症状性动脉粥样硬化的患者进行随访,发现强化和未来发生卒中有关[23]。另一项前瞻性研究发现,前后循环的斑块强化也与复发卒中有关[21]。此外,斑块强化可能与支架治疗后的梗死有关[30]。
1.5 IPH
相对于斑块强化,IPH 是重要的易损斑块特征,特异性更高,但其低出现率限制其临床应用。由于分辨率的缘故,IPH 和脂质核心需要仔细鉴别。大脑中动脉 IPH 的总发生率远低于颈动脉,这可能是由于颈动脉外膜富含滋养血管,易于生长进入斑块,在炎症作用下,发生出血,而大脑中动脉的外膜和滋养血管生理性缺如,所以斑块出血发生率低。一项研究表明,无论管腔是否狭窄,IPH 均与症状性动脉粥样硬化相关[31]。但 IPH 在不同研究的发生率有很大的不同,在管腔狭窄>50% 的患者中,IPH 发生率在 42.3%[32],而另一项研究中发现发生率只有 19.6%,但此研究中并没有观察到管腔狭窄程度对 IPH 发生率的影响[31]。
1.6 管腔和管周情况
多项研究验证了通过平扫和增强的 HRMRI 可以准确评估闭塞血管,敏感性可达到 89%~100%,特异性可达到 53%~98%[33-36]。而有研究进一步发现管腔 T1 高信号与急性脑梗死更加相关,而管腔增强则与慢性闭塞更加相关[37]。也有研究将 HRMRI 作为管腔狭窄的测量工具进行基础研究[38-39]。沿着闭塞的大脑中动脉走行方向周围,有时可见多发的小侧支血管,命名为深部微小流空[40],可能为新型的侧支循环,与梗死面积相关。
2 HRMRI 在非狭窄性颅内血管动脉粥样硬化的应用
HRMRI 的应用可帮助我们直接观察斑块的位置,来进一步指导评估背后的病因学机制。对于大脑中动脉的上壁、后壁斑块更容易堵塞穿支口,引起脑梗死。而基底动脉后壁的斑块更加容易引起脑梗死[41]。HRMRI 上显示的斑块位置,还可以为评估颅内支架治疗的风险[42]。HRMRI 也可以直接对穿支动脉进行评估。有研究通过对 44 例患者进行回顾性分析,发现 HRMRI 上斑块负荷重、穿支动脉短的患者更容易发生穿支动脉梗死[43]。这也与另一项研究一致,通过与 7 T 磁共振血管成像(magnetic resonance angiography,MRA)进行对比,发现虽然在豆纹动脉的数量和全长长度检测上稍劣于高场强的 MRA,但在近端(5~15 mm)局部的长度测量与高场强 MRA 高度一致[44]。
3 颅内动脉粥样硬化的鉴别诊断
3.1 识别动脉夹层
颅内动脉夹层虽然整体发病率不高,但是为青年和中年卒中的重要病因[45],特别对于亚洲人群 [46]。然而,颅内的动脉夹层的诊断困难,临床上容易被漏诊。颅内动脉瘤可发生在颅内任何血管及部位,相比颅外动脉夹层而言更容易合并高龄、高血压,常缺乏外伤史,这增加了与颅内动脉粥样硬化鉴别的难度[47-48]。有研究表明,通过血管造影术,有高达 43% 的孤立性的前循环脑卒中归因于动脉夹层[49]。
在 HRMRI 上可通过观测到内膜皮瓣或双腔、壁内血肿、新月形血管扩张、串珠样的血管狭窄和扩张以及不同强度的强化等特征来进行诊断动脉夹层[50-51],也有病例报道直接观察到夹层的皮瓣[51]。相较于 MRA,其诊断率可以提高 11%~22%[52]。另一项研究得出壁内血肿更容易在 HRMRI 看到,为传统影像的 4.72 倍[50],且还能描述壁内血肿的形态[53]。有研究通过对隐源性卒中的患者行 HRMRI,发现 36% 的患者归因于动脉夹层,并且有更好的预后和再通率[54]。近期有研究也报道了首例无症状的颅内动脉夹层,且在后期随访中发现自愈[55]。这些研究提示随着 HRMRI 的应用,颅内动脉夹层的诊断率将会得到很大的提高。
3.2 烟雾病(moyamoya disease,MMD)
动脉狭窄与颅底异常网状血管是 MMD 的重要特征。在成人患者中,ICAD 可以引起类似于 MMD 表现,如狭窄的管腔、丰富的侧支循环,目前倾向于划分为烟雾综合征(moyamoya syndrome,MMS),这类疾病被称为动脉粥样硬化相关 MMS。在传统的影像学上如数字减影血管造影(digital subtraction angiography,DSA)只能显示狭窄管腔及颅底异常血管网,因此在鉴别 MMD 和动脉粥样硬化相关 MMS 不如 HRMRI。动脉粥样硬化相关 MMS 在 HRMRI 上除表现为狭窄管腔及侧支循环外,可通过管壁斑块的发现,与 MMD 相鉴别。MMD 的动脉管壁在病理上表现为血管内膜纤维细胞性增厚,而中膜平滑肌层萎缩变薄,管腔缩窄甚至闭塞。前期研究表明 MMD 在 HRMRI 血管壁成像的特点是动脉管腔外径缩小,管腔向心均匀狭窄,管壁增厚和增强少见,与病理改变相符。MMD 常伴颅底异常网状血管,也可通过 HRMRI 上可显示出丰富的侧支循环血管[29]。
血管强化也可以用于鉴别 MMS 的病因。与 ICAD 的局灶偏心狭窄处的强化不同,MMD 的血管壁强化表现为弥漫的向心性强化[56]。先前的研究发现,相比 ICAD,MMD 的血管壁强化很少见(28.6%)[57],但近期更大样本量的研究发现,90.6% 的 MMD 可有管壁强化[29]。此外,研究也发现 MMD 的管壁强化与患者的预后相关,明显的管壁强化提示临床进展和急性梗死[58-59]。
负性重构具有很大的鉴别价值[45]。通过病理和 HRMRI 的研究显示,MMD 较 ICD 和正常人的管径细,即使在未受累的部位。当阈值为 2.39 mm 时候可以达到 90% 敏感性,2.48 mm 时候达到 100% 特异性[29]。还有研究进一步发现,负性重构的程度还与 MMD 的不同阶段有关[60]。
结合传统影像和 HRMRI 能够提高 MMS 的诊断率,将 MMD 和 MMS 进行区分,内部一致性可从 11% 提高到 82%[61]。此外,有研究通过 HRMRI 结合动脉自旋标记序列,除了上述所说的 HRMRI 特征,在脑血流量成像上 MMD 更加容易出现低灌注区域出现点状高灌注。量化分析则发现 MMD 有更高的脑血流量、脑血流容量和动脉通过时间平均值,以及更小的脑血流量和脑血流容量最大值[62]。
3.3 可逆性脑血管收缩综合征(reversible cerebral vasoconstriction syndrome,RCVS)和中枢神经系统血管炎
目前对血管炎的诊断依然困难,临床、传统影像上无明显特异性。而 DSA 虽然有较高的敏感性,达到 60%~90%,但是特异性较低,只有 6%~30%,且难以鉴别其他血管狭窄的疾病如 ICAD、RCVS 等[29]。目前对于血管炎的诊断基于临床、传统影像、腰椎穿刺和活检,导致诊断水平难以统一。血管炎在 HRMRI 的典型表现是多灶性、节段性、同质性、向心性管壁增厚和强化[41]。相较于其他无创的血管影像如 MRA,HRMRI 对于小动脉炎更加敏感[63]。使用 3D HRMRI,对于脑膜血管、脑实质强化的评估更加有优势[64]。
RCVS 在 HRMRI 上表现为弥漫的均匀或向心性狭窄,且管腔的狭窄是与管壁增厚不成比例的增加,不强化或者轻度强化[56],这和其病理改变是一致的,表现为短暂的非炎性血管痉挛。血管壁强化是区分 RCVS 和血管炎重要的特征,既往研究纳入的 38 例 RCVS 患者中,有 79% 表现为没有强化(0 级),而剩下的 21% 患者表现为轻度强化(1 级);与此对比,在 31 例血管炎患者中,80% 的患者有 2 级强化,而轻度(19%)或者无强化(3%)的患者占比很少[29,65-67]。近期报道了 1 例系统性红斑狼疮患者出现头痛,MRA 提示串珠样改变,高度提示血管炎,但是通过 HRMRI 发现没有强化,提示 RCVS,通过后面随访也证实[68]。
4 HRMRI 的前景
HRMRI 能通过管壁形态来鉴别不同血管狭窄疾病,对于易损斑块,由于颅内血管壁薄,对斑块成分如纤维帽、脂质核心的识别差,临床应用价值有限。IPH 由于颅内出现率低,难以广泛应用。血管壁的强化特异性差,其临床意义有待更多研究证实。颅内血管活检困难,其临床意义还需要更多研究的证实。近期 HRMRI 技术也有研究进展。7 T HRMRI 的序列优势是信噪比、对比度以及更高的分辨率,而且 7 T 可以把脑脊液完全抑制,可以更好地显示出血管,包括椎动脉和 Willis 环,但缺点就是扫描时间太长[56],以及可能会扫描质量不均匀。SMART-MR 研究通过对所有 ICAD 的患者进行 7 T 的 HRMRI 扫描,发现高达 96% 的患者能够在影像上发现病灶[69],也发现了多个与颅内动脉粥样硬化的相关指标[70]。与使用 36 线圈相比,有研究使用 48 线圈使得信噪比提高 28%[71],同时目前也在尝试使用头颈联合 HRMRI 进行颅内外血管联合评估[72]。这些技术的进步在未来给 HRMRI 带来更多的临床应用情景。
HRMRI 可用于活体评价颅内血管壁病变和管周、管腔情况,是神经科医生在临床实践中的有用工具,对于疾病的诊断和后续治疗还需要结合临床和其他辅助检查,达到精准诊断的目的。
与传统血管影像对血管管腔进行评估不同,高分辨磁共振(high-resolution magnetic resonance imaging,HRMRI)能够直接观察活体动脉管腔、管壁以及管周情况,并且具备高信噪比和扫描时间短等优点,通过评估管腔及管壁形态、斑块性质及位置、强化模式,对血管病的诊断、鉴别诊断及预后判断提供帮助。随着越来越多的 HRMRI 研究的开展,HRMRI 开始广泛地应用于临床。本文将从 HRMRI 的临床应用出发,对 HRMRI 技术进行总结。
1 HRMRI 在狭窄性颅内血管动脉粥样硬化中的应用
1.1 斑块形态
动脉粥样硬化的诊断和识别是 HRMRI 最重要的应用,其通过管壁的形态就能识别出动脉粥样硬化斑块。局限性的偏心管壁增厚被定义为最厚处超过管壁最薄处 1.5 倍以上,被认为是颅内动脉粥样硬化的有力证据;在较长的动脉粥样硬化管壁和斑块上,即使在一些层面出现管壁环形增厚(定义为管壁厚度 >1 mm,呈环形增厚),但斑块会在至少一个层面出现偏心管壁增厚;相反,管壁环形增厚的病理生理机制则相对复杂,可以是血管炎等其他血管病变等[1]。
1.2 管腔重构
动脉在粥样硬化的发展过程中,管腔可出现向管腔内扩张(负性重构),或者向管腔外扩张(正性重构)。与无症状动脉粥样硬化狭窄相比,症状性动脉粥样硬化狭窄有更高的正性重构率。组织病理上,正性重构常与大的脂质核心、斑块内的炎症并存,负性重构常与小的脂质核心、斑块钙化和纤维化并存。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学,而且还可能在粥样斑块的基础上发生继发病变,如斑块内出血(intra-plaque hemorrhage,IPH)、斑块破裂等,从而增加缺血事件的风险。目前常用重塑指数来描述重塑类型。重塑指数是斑块部位管周面积与参考部位管周面积之比,管周面积是在垂直于血管长轴的 HRMRI 断面成像上由手工测量得到,参考部位多选择斑块近端相对正常的部位,重塑指数<0.95 为缩窄性重塑,重塑指数>1.05 为扩张性重塑,介于二者之间则为中性重塑[1]。
1.3 斑块成分
识别斑块成分如脂质核心、纤维帽、钙化等对于动脉粥样硬化的鉴别诊断和识别斑块易损性有帮助,但由于颅内动脉管径小,限制了其在颅内动脉的应用。斑块脂质核心在 T2 加权像上为低信号,而纤维帽在 T2 加权像上为高信号,IPH 在 T1 加权像上为高信号,在 T2 加权像上可表现为各种信号强度,钙化在各序列上均表现为边界清晰的低信号[2]。既往研究对 HRMRI 影像标志物的可重复性进行研究,发现斑块位置和管腔大小量化观察者信度和观察者一致性最好,而斑块不规则变化次之,斑块纤维帽和 IPH 的识别较差[3-5]。
斑块成分如纤维帽不规则、动脉脂质核心和卒中进展、预后有关[6-7]。影像学上也发现在 HRMRI 上较大的脂质核心容易导致斑块破裂和卒中[8-9]。有研究通过 HRMRI 来评估基底动脉的脂质核心,但是只有 10.5% 的患者才能在 HRMRI 看得到,而且这些患者都是有增厚的管壁和严重狭窄[10],这对这部分患者而言可以作为一个预测指标和随访效果。我们既往的研究建立了一个评分模型,通过对斑块成分、管壁形态等进行量化分析,可有效判断是否为症状性斑块[11]。
1.4 斑块强化
斑块强化是识别罪犯斑块的常用影像标志物,但其特异性差,其他血管壁病变甚至正常人都可出现管壁强化。对斑块的既往研究是通过对比下丘脑、海绵窦、垂体、脉络丛、肌肉或正常血管来对强化进行量化分级[12-15]。近期研究把既往的所有强化对比部位进行对比,发现下丘脑漏斗和颞肌最好[16]。不同于冠状动脉和颅外动脉,因滋养血管丰富,在正常情况下也会出现强化,而颅内动脉斑块强化相对更提示可能有病理变化[17]。斑块强化提示斑块炎症及血管生成,而斑块内新生血管生成是易损斑块的重要特征。多个研究发现,斑块强化和年龄、动脉狭窄、血糖均有关系[18-22]。颈动脉上的斑块强化常常出现在纤维帽和外膜,有时出现在斑块中间,但由于成像分辨率因素,颅内动脉斑块强化常常表现为弥漫性强化。越来越多的研究证实,斑块强化与新发卒中有关[23]。一项 meta 分析发现比值比可达 10.8[24]。近期一项研究通过 3D HRMRI 对 122 例患者中的 322 个颅内外血管斑块进行统计分析,发现罪犯斑块和非罪犯斑块的狭窄程度、管腔狭窄程度、重塑率以及斑块负荷比较,差异均无统计学意义,但是罪犯斑块更容易出现斑块强化[25],与其他研究一致[26-27]。另一项研究对 115 例患者进行分析,排除年龄与强化的关系,发现大脑中动脉斑块强化为罪犯斑块可能性最大,并推测与斑块血管床有关,而颈内动脉岩内段为非特异性改变[28]。
斑块强化的动态变化也具有提示意义。斑块强化在脑卒中发生的 4 周后达到顶峰,后强度逐渐下降,数个月后恢复正常信号[17,24]。因此,这个特性可以来鉴别罪犯斑块,但其特异性仍存在争议[29]。一项研究通过对罪犯斑块的随访研究,发现两个时间点均有强化[16]。另一项研究通过对罪犯和非罪犯斑块的数个月随访,对于斑块在基线不强化,或者随访后强化减少提示非犯罪斑块,具有高敏感性,但有较低的特异性[16]。后期的研究需要对无症状动脉粥样硬化疾病(intracranial atherosclerotic disease,ICAD)进行随访,来研究无症状 ICAD 的强化斑块后期是否会进展成犯罪斑块。
除了罪犯斑块,斑块强化也与未来发生脑卒中有关。在一项研究中,通过对基底动脉症状性动脉粥样硬化的患者进行随访,发现强化和未来发生卒中有关[23]。另一项前瞻性研究发现,前后循环的斑块强化也与复发卒中有关[21]。此外,斑块强化可能与支架治疗后的梗死有关[30]。
1.5 IPH
相对于斑块强化,IPH 是重要的易损斑块特征,特异性更高,但其低出现率限制其临床应用。由于分辨率的缘故,IPH 和脂质核心需要仔细鉴别。大脑中动脉 IPH 的总发生率远低于颈动脉,这可能是由于颈动脉外膜富含滋养血管,易于生长进入斑块,在炎症作用下,发生出血,而大脑中动脉的外膜和滋养血管生理性缺如,所以斑块出血发生率低。一项研究表明,无论管腔是否狭窄,IPH 均与症状性动脉粥样硬化相关[31]。但 IPH 在不同研究的发生率有很大的不同,在管腔狭窄>50% 的患者中,IPH 发生率在 42.3%[32],而另一项研究中发现发生率只有 19.6%,但此研究中并没有观察到管腔狭窄程度对 IPH 发生率的影响[31]。
1.6 管腔和管周情况
多项研究验证了通过平扫和增强的 HRMRI 可以准确评估闭塞血管,敏感性可达到 89%~100%,特异性可达到 53%~98%[33-36]。而有研究进一步发现管腔 T1 高信号与急性脑梗死更加相关,而管腔增强则与慢性闭塞更加相关[37]。也有研究将 HRMRI 作为管腔狭窄的测量工具进行基础研究[38-39]。沿着闭塞的大脑中动脉走行方向周围,有时可见多发的小侧支血管,命名为深部微小流空[40],可能为新型的侧支循环,与梗死面积相关。
2 HRMRI 在非狭窄性颅内血管动脉粥样硬化的应用
HRMRI 的应用可帮助我们直接观察斑块的位置,来进一步指导评估背后的病因学机制。对于大脑中动脉的上壁、后壁斑块更容易堵塞穿支口,引起脑梗死。而基底动脉后壁的斑块更加容易引起脑梗死[41]。HRMRI 上显示的斑块位置,还可以为评估颅内支架治疗的风险[42]。HRMRI 也可以直接对穿支动脉进行评估。有研究通过对 44 例患者进行回顾性分析,发现 HRMRI 上斑块负荷重、穿支动脉短的患者更容易发生穿支动脉梗死[43]。这也与另一项研究一致,通过与 7 T 磁共振血管成像(magnetic resonance angiography,MRA)进行对比,发现虽然在豆纹动脉的数量和全长长度检测上稍劣于高场强的 MRA,但在近端(5~15 mm)局部的长度测量与高场强 MRA 高度一致[44]。
3 颅内动脉粥样硬化的鉴别诊断
3.1 识别动脉夹层
颅内动脉夹层虽然整体发病率不高,但是为青年和中年卒中的重要病因[45],特别对于亚洲人群 [46]。然而,颅内的动脉夹层的诊断困难,临床上容易被漏诊。颅内动脉瘤可发生在颅内任何血管及部位,相比颅外动脉夹层而言更容易合并高龄、高血压,常缺乏外伤史,这增加了与颅内动脉粥样硬化鉴别的难度[47-48]。有研究表明,通过血管造影术,有高达 43% 的孤立性的前循环脑卒中归因于动脉夹层[49]。
在 HRMRI 上可通过观测到内膜皮瓣或双腔、壁内血肿、新月形血管扩张、串珠样的血管狭窄和扩张以及不同强度的强化等特征来进行诊断动脉夹层[50-51],也有病例报道直接观察到夹层的皮瓣[51]。相较于 MRA,其诊断率可以提高 11%~22%[52]。另一项研究得出壁内血肿更容易在 HRMRI 看到,为传统影像的 4.72 倍[50],且还能描述壁内血肿的形态[53]。有研究通过对隐源性卒中的患者行 HRMRI,发现 36% 的患者归因于动脉夹层,并且有更好的预后和再通率[54]。近期有研究也报道了首例无症状的颅内动脉夹层,且在后期随访中发现自愈[55]。这些研究提示随着 HRMRI 的应用,颅内动脉夹层的诊断率将会得到很大的提高。
3.2 烟雾病(moyamoya disease,MMD)
动脉狭窄与颅底异常网状血管是 MMD 的重要特征。在成人患者中,ICAD 可以引起类似于 MMD 表现,如狭窄的管腔、丰富的侧支循环,目前倾向于划分为烟雾综合征(moyamoya syndrome,MMS),这类疾病被称为动脉粥样硬化相关 MMS。在传统的影像学上如数字减影血管造影(digital subtraction angiography,DSA)只能显示狭窄管腔及颅底异常血管网,因此在鉴别 MMD 和动脉粥样硬化相关 MMS 不如 HRMRI。动脉粥样硬化相关 MMS 在 HRMRI 上除表现为狭窄管腔及侧支循环外,可通过管壁斑块的发现,与 MMD 相鉴别。MMD 的动脉管壁在病理上表现为血管内膜纤维细胞性增厚,而中膜平滑肌层萎缩变薄,管腔缩窄甚至闭塞。前期研究表明 MMD 在 HRMRI 血管壁成像的特点是动脉管腔外径缩小,管腔向心均匀狭窄,管壁增厚和增强少见,与病理改变相符。MMD 常伴颅底异常网状血管,也可通过 HRMRI 上可显示出丰富的侧支循环血管[29]。
血管强化也可以用于鉴别 MMS 的病因。与 ICAD 的局灶偏心狭窄处的强化不同,MMD 的血管壁强化表现为弥漫的向心性强化[56]。先前的研究发现,相比 ICAD,MMD 的血管壁强化很少见(28.6%)[57],但近期更大样本量的研究发现,90.6% 的 MMD 可有管壁强化[29]。此外,研究也发现 MMD 的管壁强化与患者的预后相关,明显的管壁强化提示临床进展和急性梗死[58-59]。
负性重构具有很大的鉴别价值[45]。通过病理和 HRMRI 的研究显示,MMD 较 ICD 和正常人的管径细,即使在未受累的部位。当阈值为 2.39 mm 时候可以达到 90% 敏感性,2.48 mm 时候达到 100% 特异性[29]。还有研究进一步发现,负性重构的程度还与 MMD 的不同阶段有关[60]。
结合传统影像和 HRMRI 能够提高 MMS 的诊断率,将 MMD 和 MMS 进行区分,内部一致性可从 11% 提高到 82%[61]。此外,有研究通过 HRMRI 结合动脉自旋标记序列,除了上述所说的 HRMRI 特征,在脑血流量成像上 MMD 更加容易出现低灌注区域出现点状高灌注。量化分析则发现 MMD 有更高的脑血流量、脑血流容量和动脉通过时间平均值,以及更小的脑血流量和脑血流容量最大值[62]。
3.3 可逆性脑血管收缩综合征(reversible cerebral vasoconstriction syndrome,RCVS)和中枢神经系统血管炎
目前对血管炎的诊断依然困难,临床、传统影像上无明显特异性。而 DSA 虽然有较高的敏感性,达到 60%~90%,但是特异性较低,只有 6%~30%,且难以鉴别其他血管狭窄的疾病如 ICAD、RCVS 等[29]。目前对于血管炎的诊断基于临床、传统影像、腰椎穿刺和活检,导致诊断水平难以统一。血管炎在 HRMRI 的典型表现是多灶性、节段性、同质性、向心性管壁增厚和强化[41]。相较于其他无创的血管影像如 MRA,HRMRI 对于小动脉炎更加敏感[63]。使用 3D HRMRI,对于脑膜血管、脑实质强化的评估更加有优势[64]。
RCVS 在 HRMRI 上表现为弥漫的均匀或向心性狭窄,且管腔的狭窄是与管壁增厚不成比例的增加,不强化或者轻度强化[56],这和其病理改变是一致的,表现为短暂的非炎性血管痉挛。血管壁强化是区分 RCVS 和血管炎重要的特征,既往研究纳入的 38 例 RCVS 患者中,有 79% 表现为没有强化(0 级),而剩下的 21% 患者表现为轻度强化(1 级);与此对比,在 31 例血管炎患者中,80% 的患者有 2 级强化,而轻度(19%)或者无强化(3%)的患者占比很少[29,65-67]。近期报道了 1 例系统性红斑狼疮患者出现头痛,MRA 提示串珠样改变,高度提示血管炎,但是通过 HRMRI 发现没有强化,提示 RCVS,通过后面随访也证实[68]。
4 HRMRI 的前景
HRMRI 能通过管壁形态来鉴别不同血管狭窄疾病,对于易损斑块,由于颅内血管壁薄,对斑块成分如纤维帽、脂质核心的识别差,临床应用价值有限。IPH 由于颅内出现率低,难以广泛应用。血管壁的强化特异性差,其临床意义有待更多研究证实。颅内血管活检困难,其临床意义还需要更多研究的证实。近期 HRMRI 技术也有研究进展。7 T HRMRI 的序列优势是信噪比、对比度以及更高的分辨率,而且 7 T 可以把脑脊液完全抑制,可以更好地显示出血管,包括椎动脉和 Willis 环,但缺点就是扫描时间太长[56],以及可能会扫描质量不均匀。SMART-MR 研究通过对所有 ICAD 的患者进行 7 T 的 HRMRI 扫描,发现高达 96% 的患者能够在影像上发现病灶[69],也发现了多个与颅内动脉粥样硬化的相关指标[70]。与使用 36 线圈相比,有研究使用 48 线圈使得信噪比提高 28%[71],同时目前也在尝试使用头颈联合 HRMRI 进行颅内外血管联合评估[72]。这些技术的进步在未来给 HRMRI 带来更多的临床应用情景。
HRMRI 可用于活体评价颅内血管壁病变和管周、管腔情况,是神经科医生在临床实践中的有用工具,对于疾病的诊断和后续治疗还需要结合临床和其他辅助检查,达到精准诊断的目的。