高分辨MRI對頸動脈粥樣硬化斑塊的研究進展

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頸動脈粥樣硬化是腦血管系統(tǒng)疾病中常見的病因之一，多見于中老年人，以動脈內(nèi)膜脂質(zhì)沉積、纖維化、粥樣斑塊形成為基本病變，斑塊內(nèi)出血、破裂、血栓形成、管腔狹窄等繼發(fā)性改變，從而引起供血區(qū)缺血、梗死等病變，嚴重危害人類健康。傳統(tǒng)對血管的評價仍停留在對管腔狹窄程度的評估方面，但近年來大量研究表明，缺血性卒中的發(fā)生與頸動脈粥樣硬化斑塊的穩(wěn)定性、斑塊內(nèi)成分及血管的正性重構(gòu)關(guān)系密切。Kashiwazaki 等[1]研究表明，腦卒中發(fā)生與頸動脈易損斑塊成分密切相關(guān)，尤其以易損斑塊內(nèi)出血及巨大脂質(zhì)核為主。研究證實，高分辨率核磁共振(MRI)能較準(zhǔn)確識別易損斑塊內(nèi)成分的特征，能對易損斑塊較準(zhǔn)確分型，評價斑塊易損性[2]。

1 動脈粥樣硬化斑塊的分型

根據(jù)美國心臟病協(xié)會(American Heart Association，AHA)修正后動脈粥樣硬化斑塊MRI分型標(biāo)準(zhǔn)，動脈粥樣硬化斑塊可分為8 型[3]：Ⅰ型～Ⅱ型管壁厚度接近正常，管壁無鈣化；Ⅲ型內(nèi)膜彌漫性增厚或小的無鈣化偏心性斑塊； Ⅳ型 ～Ⅴ型含有較大的壞死脂核、覆有纖維帽的斑塊，可伴有少量鈣化；Ⅵ型斑塊表面潰瘍，或斑塊內(nèi)出血、血栓形成；Ⅶ型鈣化斑塊；Ⅷ型無脂質(zhì)核心的纖維斑塊，可伴有少量鈣化。這種分型能更好地與臨床表現(xiàn)及影像學(xué)表現(xiàn)相對應(yīng)，其中Ⅳ型 ～ Ⅵ型被認為是不穩(wěn)定斑塊或易損斑塊，是缺血性卒中發(fā)生的主要原因，其余類型歸為穩(wěn)定斑塊，而且國內(nèi)外研究表明，具有大的壞死脂質(zhì)核心、薄或破裂纖維、斑塊內(nèi)出血的特征頸動脈粥樣硬化斑塊和缺血性腦血管事件的發(fā)生顯著相關(guān)[1 -2]，同時印證了動脈粥樣硬化斑塊MRI分型的臨床重要性、準(zhǔn)確性、實用性，并且有助于動脈粥樣硬化斑塊風(fēng)險性評估、指導(dǎo)治療及療效的動態(tài)觀察。

2 高分辨MRI(HR -MRI)對頸動脈粥樣硬化易損斑塊的分析

2.1 亮血技術(shù)與黑血技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用 亮血技術(shù)是采用梯度回波序列使血流信號增強而顯示為高信號，用三維時間飛躍技術(shù)(three -dimensionaltime of flight，3D -TOF)法對動脈進行數(shù)據(jù)采集，經(jīng)過圖像后處理重建，能清晰顯示動脈全貌，其血流為高信號，附壁斑塊纖維帽、鈣化呈低信號、脂質(zhì)核呈等信號。黑血技術(shù)包括2D黑血MRI(2D -BB -MRI)和3D黑血MRI(3D -BB -MRI)，目前3D黑血MRI技術(shù)應(yīng)用廣泛，主要有增強前后T1加權(quán)成像(T1 weighted imaging，T1WI)、T2加權(quán)成像(T2 weighted imaging，T2WI)、質(zhì)子密度加權(quán)成像(proton density weighted image，PDWI)。由于良好的組織學(xué)對比，能有效識別脂質(zhì)核、纖維帽、鈣化、出血等成分，同時可測量斑塊體積。黑血技術(shù)進一步發(fā)展，Li 等[4]研究證明，DANTE(delay alternating with nutation for tailored excitation)將會成為一種更有希望的黑血模式， 其優(yōu)于雙向反轉(zhuǎn)恢復(fù)(double inversion -recovery，DIR)。Narumi等[5]最新研究證明，三維快速自旋回波(three -dimensional fast spin echo，3D -FSE)T1WI 能準(zhǔn)確判定斑塊內(nèi)不同成分，與二維自旋回波(two -dimensionalspin echo，2D -SE)T1WI 相比，能更準(zhǔn)確區(qū)分穩(wěn)定斑塊和易損斑塊。

2.2 HR - MRI對頸動脈易損斑塊成分及血管重構(gòu)的評價

2.2.1 斑塊纖維帽 (fibrous cap， FC) 斑塊纖維帽在3D -TOF上呈低信號，在T1WI呈等信號，PDWI呈稍高信號，T2WI通常為較高信號，但若脂質(zhì)核出血時纖維帽與出血高信號難以區(qū)分。纖維帽的狀態(tài)與斑塊穩(wěn)定性相關(guān)，纖維帽越薄，斑塊穩(wěn)定性越低，繼發(fā)腦血管意外的風(fēng)險也越大[6]。 Watanabe等[7]研究證明，3D -TOF MRI 對纖維帽的檢測具有高靈敏度。有學(xué)者對斑塊纖維帽的檢測研究發(fā)現(xiàn)，T2WI比3D -TOF更常用[6]。

2.2.2 斑塊壞死脂質(zhì)核(lipid -rich necrotic core，LR -NC) 斑塊壞死脂質(zhì)核在T1WI及PDWI呈高信號，在T2WI信號多樣，可以為低、中、高信號。Zhao 等[8]研究表明，在有相似體積和成分的頸動脈斑塊時，壞死脂質(zhì)的大小將是影響卒中風(fēng)險和其嚴重度的主要因素。Mono 等[9]進行的一項前瞻性研究顯示，斑塊富含壞死脂質(zhì)核是腦血管事件發(fā)生的警示；頸動脈粥樣硬化斑塊磁共振成像有助于無癥狀斑塊風(fēng)險分級及動態(tài)觀察。

2.2.3 斑塊內(nèi)出血( intraplaque hemorrhage， IPH) 斑塊內(nèi)出血信號強度隨時期信號不同變化復(fù)雜，根據(jù)出血時間可分為1周以內(nèi)為新鮮出血，1周～6周新近出血，6周以上為陳舊出血；根據(jù)紅細胞形態(tài)是否完整，將斑塊內(nèi)出血分為兩型[10]，Ⅰ型：磁共振3D -TOF成像及T1WI呈高信號，T2WI呈等低信號，組織學(xué)證實紅細胞形態(tài)完整，細胞內(nèi)為高鐵血紅蛋白，Ⅱ型：磁共振3D -TOF、T1WI、T2WI上均呈高信號，組織學(xué)證實紅細胞破裂，并伴細胞外高鐵血紅蛋白。有研究表明，斑塊內(nèi)出血可促進斑塊的進展[11]，加速脂質(zhì)核的形成[12]，血栓的形成增加了斑塊的不穩(wěn)定性[13]。

2.2.4 斑塊鈣化 斑塊鈣化在所有序列均呈低信號，容易被檢出。美國心臟協(xié)會已經(jīng)把斑塊表面結(jié)節(jié)鈣化列為判斷斑塊不穩(wěn)定性的次要標(biāo)準(zhǔn)。徐賢等[14]研究表明，斑塊鈣化的形態(tài)及位置與斑塊破裂、出血有一定相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)斑塊邊緣鈣化較中央鈣化更容易出血，但斑塊鈣化與斑塊穩(wěn)定性關(guān)系仍存在一定爭議。

2.2.5 頸動脈重構(gòu) 頸動脈重構(gòu)是頸動脈粥樣硬化的一種普遍現(xiàn)象，包括正性重構(gòu)和負性重構(gòu)。Fukuda等[15]通過比較頸動脈重構(gòu)程度與來自頸動脈內(nèi)膜剝脫術(shù)易損斑塊的研究，發(fā)現(xiàn)頸動脈重構(gòu)較大的頸動脈有癥狀性和組織學(xué)斑塊的存在，同時發(fā)現(xiàn)磁共振MPRAGE(magnetization -prepared rapid acquisition gradient echo imaging)技術(shù)有助于頸動脈重構(gòu)的評估。

2.3 彌散加權(quán)成像(diffusion -weighted imaging，DWI) 彌散加權(quán)成像通過檢測組織信號強度的衰減程度及擴散系數(shù)反應(yīng)組織中水分子擴散狀態(tài)，從而間接反映組織結(jié)構(gòu)變化。由于動脈粥樣硬化易損斑塊含脂質(zhì)、出血、鈣化、血栓、纖維等不同成分，導(dǎo)致其中水分子擴散狀況存在差異，DWI可用于對易損斑塊各成分識別，進而評估斑塊的易損性。脂質(zhì)核DWI 呈高信號、纖維帽、血栓和鈣化DWI呈低信號。彌散加權(quán)可以更準(zhǔn)確地評估斑塊的微觀結(jié)構(gòu)，如斑塊內(nèi)血栓、出血等。Young 等[16]研究表明，DWI 可以明確易損斑塊中脂質(zhì)核心及纖維帽的存在，選擇性識別斑塊脂質(zhì)。Xie 等[17]分別運用三維彌散預(yù)備快速自旋回波系列(three -dimensional diffusion prepared turbo spin echo，3D -DP -TSE)較傳統(tǒng)的單次激發(fā)彌散加權(quán)平面回波成像(single -shot diffusion weighted echo planar imaging，SS -DWEPI)具有高空間分辨率和圖像質(zhì)量，并且能清晰顯示壞死脂質(zhì)核。

2.4 MRI動態(tài)增強掃描(dynamic contrast enhanced MRI，DCE -MRI)技術(shù)和分子影像(molecular imaging)技術(shù)的應(yīng)用

2.4.1 MRI動態(tài)增強掃描 動脈粥樣硬化斑塊內(nèi)新生血管形成及單核 -巨噬細胞作用參與其發(fā)生與發(fā)展[18]。Moreno等[19]研究發(fā)現(xiàn)破裂斑塊、出血斑塊及薄纖維帽斑塊中新生血管形成、局部微血管密度增加。斑塊內(nèi)新生血管形成既是運輸、傳導(dǎo)炎性細胞、介質(zhì)的通道，又是斑塊營養(yǎng)的來源。Gaens 等[20]建立了較完善的動態(tài)增強MRI 模型(Patlak 模型)，將Ktrans值(體積轉(zhuǎn)移常數(shù)) 作為描述斑塊微血管化的指標(biāo)，而且重復(fù)性較好。劉國明等[21]進行DCE -MRI在頸動脈粥樣硬化斑塊新生血管定量測量中的應(yīng)用研究發(fā)現(xiàn)，DCE -MRI 有能力評估特定斑塊區(qū)域的灌注特征，K trans值測量可以量化新生血管，斑塊的肩部區(qū)域新生血管分布更密集，炎性反應(yīng)更激烈，斑塊破裂風(fēng)險更大。趙炳輝等[22]在MRI 多序列與動態(tài)增強掃描對動脈易損斑塊的評估研究中，將動脈斑塊強化方式人為分為4種強化方式，第一類：早期強化較明顯， 晚期強化亦明顯；第二類：早期強化明顯，晚期強化程度明顯下降；第三類：早期輕度強化或強化不明顯。晚期強化明顯；第四類：早期輕度強化或強化不明顯。晚期亦輕度強化或強化不明顯。結(jié)果發(fā)現(xiàn)易損斑塊以第一、二類強化方式為主。穩(wěn)定斑塊以第三、四類強化方式為主，由此可印證易損斑塊微血管密度高于穩(wěn)定斑塊，MRI動態(tài)增強掃描可用于易損斑塊微血管化特性的研究及易損斑塊與穩(wěn)定斑塊的鑒別診斷。

2.4.2 MRI分子影像(molecular imaging)技術(shù) 大量單核細胞、巨噬細胞吞噬膽固醇、低密度脂蛋白等轉(zhuǎn)變?yōu)榕菽毎粩嗑奂趧用}內(nèi)膜[23]，同時釋放大量炎性因子介導(dǎo)炎癥、免疫過程，參與促進斑塊的形成與進展[24]，因此對動脈粥樣硬化斑塊，尤以易損斑塊中大量單核細胞、巨噬細胞的顯像逐漸成為國內(nèi)外研究的熱點。隨著分子影像技術(shù)的發(fā)展，MRI 分子影像技術(shù)通常以超順磁性氧化鐵(ultra small superparamagnetic iron oxide，USPIO)納米顆粒作為顯像劑進行顯像，USPIO 納米顆粒能被單核細胞、巨噬細胞吞噬，由于其本身的順磁性效應(yīng)而導(dǎo)致T2WI信號強度降低，斑塊內(nèi)局部信號降低區(qū)即是由于巨噬細胞聚集吞噬USPIO 所致，表明斑塊內(nèi)炎癥反應(yīng)存在，參與促進斑塊的形成與進展，因此從動脈粥樣硬化斑塊T2WI局部區(qū)域信號減低程度來判斷斑塊的易損程度，即斑塊內(nèi)單核細胞、巨噬細胞越多，則斑塊越趨于不穩(wěn)定[25]。

3 圖像分析(imaging analysis)

MRI 對頸動脈粥樣硬化斑塊的圖像后處理技術(shù)迅速發(fā)展，不同MRI 軟件技術(shù)應(yīng)用于頸動脈粥樣硬化斑塊形態(tài)，斑塊內(nèi)出血、潰瘍、脂質(zhì)核心等重要成分半自動分析的研究。Adame 等[26]對頸動脈粥樣硬化斑塊、管腔的形態(tài)學(xué)特征進行自動分析，結(jié)果表明自動輪廓檢測技術(shù)在斑塊面積、纖維帽厚度測量與手動分析具有良好一致性。Kerwin 等[27]研究發(fā)現(xiàn)，用心血管疾病計算機輔助評價系統(tǒng)(computer -aided systemfor cardiovascular disease evaluation，CASCADE)，可以簡化、半自動化分析頸動脈粥樣硬化斑塊成分、負荷，較手動分析具有準(zhǔn)確、可重復(fù)等優(yōu)勢。Gao 等[28]研究得出類似結(jié)論。Gury -Paquet 等[29]提出用HULC 評分(hemorrhage，ulcerationor cap rupture，lipid -rich necrotic core)對有癥狀病人的頸動脈斑塊內(nèi)出血、潰瘍、脂質(zhì)核心分別進行分級，以此判斷斑塊的危險度，結(jié)果顯示斑塊內(nèi)出血是有癥狀頸動脈斑塊的特異性指標(biāo)，HULC 評分具有良好的靈敏度和特異度。頸動脈粥樣硬化斑塊形態(tài)，斑塊內(nèi)出血、潰瘍、脂質(zhì)核心等成分半自動化分析，與手動分析相比，結(jié)果準(zhǔn)確、清晰、省時、實用性、可重復(fù)性強。Skagen等[30]研究表明，高分辨MRI斑塊半定量分析對斑塊脂質(zhì)能較客觀、準(zhǔn)確分析。隨著MRI 圖像后處理技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，頸動脈粥樣硬化斑塊自動化分析能為臨床提供更加直觀、準(zhǔn)確、客觀的診斷結(jié)果。

4 結(jié) 語

頸動脈粥樣硬化斑塊成分、血管壁重構(gòu)及形態(tài)學(xué)特征與缺血性腦卒中的關(guān)系已得到肯定，其易損性的研究越來越成為關(guān)注的重點，而高分辨率MRI 檢查能早期、準(zhǔn)確、無創(chuàng)、全面地體現(xiàn)易損斑塊的影像學(xué)特征，其明顯的優(yōu)越性將成為頸動脈易損斑塊的較理想檢查方法。