高分辨率磁共振血管壁成像在缺血性腦卒中的應(yīng)用進(jìn)展

楊麗，王效春

缺血性腦卒中是致殘及致死的一個(gè)重要原因，根據(jù)機(jī)制不同可以分為五種亞型：大動(dòng)脈粥樣硬化型、小動(dòng)脈卒中、心源性卒中、其他已確定原因的卒中及隱源性卒中[1]。大動(dòng)脈粥樣硬化是缺血性腦卒中的一個(gè)重要病因，在亞洲人群中，高達(dá)50%的缺血性腦卒中是由顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化引起的[2]，另有約15%～20%的缺血性腦卒中與頸動(dòng)脈粥樣硬化有關(guān)[3]。目前常用磁共振血管成像(magnetic resonance angiography，MRA)、CT 血管成像(computed tomography angiography，CTA)、數(shù)字化減影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)等管腔成像的方法來(lái)評(píng)估血管狀況，但傳統(tǒng)的管腔成像常常低估了動(dòng)脈粥樣硬化的負(fù)荷，研究表明約37%的顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊無(wú)法被傳統(tǒng)管腔成像發(fā)現(xiàn)[4]。高分辨率磁共振血管壁成像(high resolution magnetic resonance imaging vascular wall imaging，HR-VWI)是一種無(wú)創(chuàng)技術(shù)，不僅可以顯示管腔，還可以觀察管壁病變。它除了可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)管腔成像的不足，還由于固有的高軟組織分辨率，對(duì)斑塊的顯示要明顯優(yōu)于超聲、CT等檢查[5]。

1 HR-VWI 評(píng)估高危動(dòng)脈粥樣硬化斑塊特征與缺血性腦卒中發(fā)生的關(guān)系

HR-VWI可以通過(guò)評(píng)估動(dòng)脈粥樣硬化斑塊特征發(fā)現(xiàn)高危斑塊。有研究[6]表明，最小管腔面積可以預(yù)測(cè)大腦中動(dòng)脈責(zé)任斑塊的不穩(wěn)定性；斑塊內(nèi)出血與T1WI 圖像上信號(hào)強(qiáng)度變異系數(shù)對(duì)大腦中動(dòng)脈及基底動(dòng)脈責(zé)任斑塊的不穩(wěn)定性均有預(yù)測(cè)價(jià)值，尤其是T1WI 圖像上斑塊信號(hào)強(qiáng)度的變異系數(shù)是一個(gè)強(qiáng)有力的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，具有較高的敏感度、特異度。且由于最小管腔面積、斑塊內(nèi)出血、T1WI圖像上斑塊信號(hào)強(qiáng)度變異系數(shù)均可以通過(guò)T1WI 圖像獲得，這對(duì)于有對(duì)比劑使用禁忌證的患者很有益處。而缺血性腦卒中的發(fā)生主要由高危斑塊破裂造成。

1.1 血管重構(gòu)模式

血管重構(gòu)是動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生時(shí)血管做出的適應(yīng)性改變，HR-VWI不僅可以直觀地觀察血管重構(gòu)的狀態(tài)，還可以通過(guò)測(cè)量狹窄處血管的面積與參考層面血管面積定量計(jì)算管腔的重構(gòu)指數(shù)，重構(gòu)指數(shù)＞1.05表示正性重構(gòu)，重構(gòu)指數(shù)＜0.95 表示負(fù)性重構(gòu)。正性重構(gòu)是指血管代償性向外擴(kuò)張，與酶降解細(xì)胞外基質(zhì)有關(guān)，可以改善血管管腔狹窄，卻使斑塊易損性增加，如在狹窄的大腦中動(dòng)脈內(nèi)，正性重構(gòu)組更容易觀察到微栓子，這表明正性重構(gòu)是不穩(wěn)定斑塊的一個(gè)特征，正性重構(gòu)組的斑塊更容易發(fā)生斑塊破裂引起缺血性腦卒中[7-8]；負(fù)性重構(gòu)是指血管發(fā)生向內(nèi)收縮的改變，與平滑肌收縮、內(nèi)膜增生有關(guān)，負(fù)性重構(gòu)管腔狹窄程度增加，斑塊卻趨向于穩(wěn)定，可能與臨床并發(fā)癥有關(guān)。

1.2 斑塊分布

動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的分布與缺血性腦卒中的發(fā)生密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)[9]，位于大腦中動(dòng)脈上壁的斑塊與近期腦梗死有關(guān)，在有癥狀的基底動(dòng)脈狹窄患者中，腹側(cè)壁斑塊更常見(jiàn)。如果斑塊位置靠近穿支動(dòng)脈開(kāi)口，進(jìn)行血管成形術(shù)及支架植入術(shù)很可能將鄰近的動(dòng)脈粥樣硬化成分推入分支，造成穿支動(dòng)脈阻塞[10]。

由于大腦中動(dòng)脈的穿支動(dòng)脈開(kāi)口多位于上壁與背側(cè)壁[11]，而大腦中動(dòng)脈的斑塊多位于腹側(cè)壁和下壁，與穿支動(dòng)脈開(kāi)口相反，故大腦中動(dòng)脈支架植入術(shù)后側(cè)支閉塞發(fā)生穿支動(dòng)脈梗死的幾率相對(duì)較小。

1.3 富含脂質(zhì)的壞死核心與纖維帽

頸動(dòng)脈HR-VWI 還可以分析斑塊成分，如脂質(zhì)壞死核心、炎性纖維帽、鈣化等[12]，這對(duì)分析斑塊的穩(wěn)定性很有幫助。頸動(dòng)脈內(nèi)膜切除術(shù)及尸體動(dòng)脈粥樣硬化斑塊病理標(biāo)本也驗(yàn)證了HR-VWI對(duì)斑塊成分識(shí)別的準(zhǔn)確性[10]。富含脂質(zhì)的壞死核心由膽固醇晶體、凋亡細(xì)胞、鈣顆粒組成，在HR-VWI 上表現(xiàn)為長(zhǎng)T1 短T2 的信號(hào)；纖維帽是一層纖維結(jié)締組織，將斑塊核心與動(dòng)脈管腔分隔開(kāi)來(lái)，在HR-VWI上顯示為等長(zhǎng)T2的信號(hào)。富含脂質(zhì)的壞死核心增大及纖維帽變薄或破裂容易引起血栓，這是斑塊不穩(wěn)定性的重要標(biāo)志[13-14]。

斑塊潰瘍是由于纖維帽破裂引起的，在HR-VWI 上顯示為對(duì)比劑內(nèi)陷到內(nèi)膜表面以下，這是斑塊不穩(wěn)定的一個(gè)表現(xiàn)，潰瘍性斑塊與相應(yīng)區(qū)域的急、慢性梗死共存顯著相關(guān)，與斑塊光滑或不規(guī)則的患者相比，斑塊潰瘍的患者更可能同時(shí)在下游血管區(qū)域發(fā)生急、慢性梗死[15]。

1.4 斑塊內(nèi)出血

斑塊內(nèi)出血(intraplaque hemorrhage，IPH)是缺血性腦卒中的一個(gè)強(qiáng)有力的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，這一點(diǎn)已被廣泛證實(shí)[16-17]。在HR-VWI 上，IPH 被定義為T1WI 信號(hào)高于相鄰肌肉組織信號(hào)的150%[4]。在缺氧、炎癥刺激下形成的新生血管容易破裂出血造成IPH，IPH 對(duì)斑塊進(jìn)展有直接及長(zhǎng)期的作用[4,18]，它通過(guò)積聚的紅細(xì)胞膜促進(jìn)游離膽固醇的沉積及通過(guò)擴(kuò)張壞死核心使得斑塊趨于不穩(wěn)定[19-20]；狹窄程度小于50%但伴有IPH 的患者，在隨后18 個(gè)月的隨訪中發(fā)生腦卒中的風(fēng)險(xiǎn)從0.7%增加到9%[21]。

在對(duì)大腦中動(dòng)脈或基底動(dòng)脈的研究中[22]，有癥狀患者和無(wú)癥狀患者的IPH 發(fā)生率有巨大差異。Alkhalil 等[19]的研究表明，有一半的有癥狀患者伴有斑塊內(nèi)出血，有三分之一的無(wú)癥狀患者伴有IPH。且有前瞻性研究[23]表明，有IPH 的患者卒中風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)增加近八倍，所以IPH 可以作為缺血性腦卒中風(fēng)險(xiǎn)的前瞻性標(biāo)志物。

1.5 斑塊強(qiáng)化

斑塊的強(qiáng)化與新生血管的形成及炎癥浸潤(rùn)有關(guān)，而炎癥可以促進(jìn)斑塊的進(jìn)展與破裂，故斑塊的強(qiáng)化可視為斑塊不穩(wěn)定性的一個(gè)標(biāo)志。以往的研究表明[22]，癥狀性斑塊強(qiáng)化的比例明顯高于無(wú)癥狀組，且急性期癥狀性斑塊的強(qiáng)化程度高于無(wú)癥狀斑塊[24]，這提示斑塊強(qiáng)化與近期缺血性腦卒中的發(fā)生有關(guān)，斑塊強(qiáng)化可作為未來(lái)腦血管意外的影像學(xué)指標(biāo)。

Fakih等[25]的定量研究發(fā)現(xiàn)，斑塊與垂體柄對(duì)比增強(qiáng)比率＞53對(duì)有癥狀缺血性卒中患者責(zé)任斑塊的檢出敏感度可達(dá)80%。此外，對(duì)缺血性腦卒中各期斑塊特征的研究表明[24]，亞急性期和慢性期斑塊的強(qiáng)化程度逐漸減低，可以利用斑塊強(qiáng)化程度的變化反映斑塊炎癥反應(yīng)及缺血性腦卒中的進(jìn)程。

2 HR-VWI 評(píng)估動(dòng)脈粥樣硬化斑塊特征與缺血性腦卒中復(fù)發(fā)的關(guān)系

動(dòng)脈粥樣硬化可以提高缺血性腦卒中的復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，如顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化患者即使經(jīng)過(guò)積極的藥物治療，年卒中復(fù)發(fā)率仍可達(dá)到14.9%[26]。有一些HR-VWI 斑塊特征與缺血性腦卒中的復(fù)發(fā)息息相關(guān)。

在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊特征與缺血性腦卒中復(fù)發(fā)相關(guān)性的研究中[27]，斑塊負(fù)荷的進(jìn)展與復(fù)發(fā)性缺血性腦卒中獨(dú)立相關(guān)；復(fù)發(fā)組的斑塊負(fù)荷顯著高于急性卒中組和慢性卒中組，斑塊負(fù)荷每增加10%，卒中復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)增加2.26倍[28]；在對(duì)63個(gè)癥狀性頸動(dòng)脈狹窄患者55 個(gè)月的隨訪中發(fā)現(xiàn)，梗死同側(cè)頸動(dòng)脈斑塊體積的年增加量與腦梗死復(fù)發(fā)獨(dú)立相關(guān)[14]。

另外，Song等[29]的前瞻性研究表明，基線期斑塊強(qiáng)化不僅與近期缺血性腦卒中發(fā)生有關(guān)，也與缺血性腦卒中的復(fù)發(fā)獨(dú)立相關(guān)。Kim等[30]的研究表明，斑塊未強(qiáng)化患者的卒中復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)約為斑塊強(qiáng)化患者的四分之一。然而，也有一些研究[28]表明，斑塊增強(qiáng)與卒中復(fù)發(fā)之間沒(méi)有明確的相關(guān)性，因此需要進(jìn)一步研究來(lái)闡明斑塊增強(qiáng)與卒中復(fù)發(fā)之間的關(guān)系。

一項(xiàng)顱外及顱內(nèi)頸動(dòng)脈共存斑塊與卒中復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)性研究表明[31]，卒中復(fù)發(fā)與顱內(nèi)外共存斑塊的數(shù)量獨(dú)立相關(guān)，而與斑塊長(zhǎng)度、管腔狹窄度及血管壁厚度無(wú)顯著相關(guān)性。

3 HR-VWI的臨床應(yīng)用

3.1 HR-VWI評(píng)估缺血性腦卒中的病因及發(fā)病機(jī)制

HR-VWI 對(duì)確定缺血性腦卒中的病因有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)[32]，能夠區(qū)分是由動(dòng)脈粥樣硬化還是其他大動(dòng)脈疾病引起的缺血性腦卒中。在東亞人群中，煙霧病、動(dòng)脈夾層等其他顱內(nèi)大動(dòng)脈疾病的發(fā)病率較高[33]，而HR-VWI 對(duì)這些疾病的檢出率是管腔成像的兩倍[34]，這為積極的二級(jí)預(yù)防提供了方向。還有許多曾被診斷為隱源性卒中的患者，經(jīng)HR-VWI 檢查后病因顯示為潛在的動(dòng)脈粥樣硬化[25]。

現(xiàn)在對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化的評(píng)估更多的是基于管腔狹窄程度，但除了嚴(yán)重管腔狹窄引起的灌注損傷外，動(dòng)脈粥樣硬化導(dǎo)致缺血性腦卒中的機(jī)制還包括不穩(wěn)定斑塊破裂后局部血小板聚集引起的動(dòng)脈間栓塞，以及因大動(dòng)脈粥樣硬化斑塊阻塞穿支動(dòng)脈開(kāi)口導(dǎo)致的穿支動(dòng)脈阻塞[10]。大多數(shù)穩(wěn)定斑塊由于高度狹窄導(dǎo)致灌注不足而引起缺血性腦卒中，而近90%的責(zé)任斑塊管腔狹窄程度小于70%，多由于動(dòng)脈間栓塞導(dǎo)致缺血性腦卒中。故有必要根據(jù)HR-VWI 斑塊特征改善危險(xiǎn)分層，這對(duì)缺血性腦卒中風(fēng)險(xiǎn)患者的識(shí)別具有重要潛力[6,35]。

3.2 HR-VWI在預(yù)防缺血性腦卒中發(fā)生方面指導(dǎo)臨床早期干預(yù)

對(duì)于動(dòng)脈粥樣硬化患者，治療方法主要有動(dòng)脈內(nèi)膜切除術(shù)、動(dòng)脈支架成形術(shù)及藥物治療。一般而言，管腔越狹窄，動(dòng)脈內(nèi)膜切除術(shù)越有效，但是對(duì)于狹窄度比較高但斑塊穩(wěn)定的患者，動(dòng)脈內(nèi)膜切除術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)-收益比并不理想，而狹窄度低但斑塊不穩(wěn)定的患者，動(dòng)脈內(nèi)膜切除術(shù)比藥物治療及動(dòng)脈支架更有效[36]。用HR-VWI識(shí)別斑塊特征有利于臨床確定合適的治療措施，起到預(yù)防缺血性腦卒中發(fā)生的作用，下面是一些HR-VWI高危斑塊特征對(duì)臨床治療選擇的影響。

在臨床治療中應(yīng)注意管腔重構(gòu)模式對(duì)治療方案選擇的影響。與負(fù)性重構(gòu)相比，正性重構(gòu)需要更積極的藥物治療[37]；而當(dāng)血管負(fù)性重構(gòu)的患者進(jìn)行血管成形術(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇較小的球囊，以防止血管損傷甚至破裂。HR-VWI 還可以通過(guò)顯示斑塊的位置及與穿支血管的關(guān)系來(lái)評(píng)估介入治療時(shí)發(fā)生穿支動(dòng)脈梗死的風(fēng)險(xiǎn)，并指導(dǎo)臨床采取合適的手術(shù)方案，減少并發(fā)癥的發(fā)生。

HR-VWI 斑塊成分的識(shí)別對(duì)藥物治療有一定的提示作用，一項(xiàng)1740 人的縱向研究表明[14]，大劑量他汀類降脂治療能將不穩(wěn)定的含脂質(zhì)斑塊轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的鈣化斑塊。對(duì)顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化急性缺血性腦卒中患者進(jìn)行高劑量他汀藥物治療，比較基線期及后續(xù)多次隨訪的HR-VWI 斑塊指數(shù)，還可以發(fā)現(xiàn)治療后斑塊體積、狹窄程度、壁面積指數(shù)顯著降低，斑塊趨于穩(wěn)定[38]。在對(duì)198個(gè)頸動(dòng)脈斑塊患者長(zhǎng)達(dá)四年的隨訪中發(fā)現(xiàn)[14]，隨著年齡及血壓的增高，IPH 的發(fā)生率增加，這突出了降壓治療對(duì)預(yù)防腦卒中的重要性。

對(duì)于HR-VWI 顯示動(dòng)脈粥樣硬化斑塊強(qiáng)化的患者，抗炎治療在臨床上有一定效果，一項(xiàng)針對(duì)白介素1β 抗炎治療的研究[14]表明，抗炎治療可以使斑塊更穩(wěn)定，顯著降低心腦血管事件的發(fā)生率。斑塊強(qiáng)化還可以提示卒中患者的預(yù)后，斑塊增強(qiáng)率被發(fā)現(xiàn)是預(yù)測(cè)預(yù)后的獨(dú)立高危因素[39]。Seo 等[40]利用HR-VWI研究血管再通治療后血管壁向心性強(qiáng)化與患者臨床結(jié)果間的關(guān)系，為急性缺血性腦卒中患者提供了一種新的預(yù)后預(yù)測(cè)技術(shù)。

3.3 HR-VWI對(duì)缺血性腦卒中復(fù)發(fā)的臨床應(yīng)用

HR-VWI可以用于預(yù)測(cè)缺血性腦卒中的復(fù)發(fā)，現(xiàn)有的復(fù)發(fā)預(yù)測(cè)模型不能表現(xiàn)除潰瘍與炎癥外的其他不穩(wěn)定斑塊特征，頸動(dòng)脈粥樣硬化卒中患者治療后預(yù)測(cè)復(fù)發(fā)常用兩種模型：歐洲頸動(dòng)脈手術(shù)(the European Carotid Surgery Trial，ECST)醫(yī)學(xué)模型與癥狀性頸動(dòng)脈粥樣硬化炎癥管腔狹窄(symptomatic carotid atheroma inflammation lumen stenosis，SCAIL)評(píng)分，但二者均有較高的偏差風(fēng)險(xiǎn)，前者數(shù)據(jù)相對(duì)較舊，后者運(yùn)用正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像(positron emission tomography-computed tomography)價(jià)格昂貴無(wú)法在臨床普及。而由于其獨(dú)特的軟組織分辨率及對(duì)IPH的檢測(cè)優(yōu)勢(shì)，HR-VWI可以在預(yù)測(cè)模型中更好地識(shí)別復(fù)發(fā)高危人群，有望成為預(yù)測(cè)卒中復(fù)發(fā)的有力工具[21]。

由于缺血性腦卒中的復(fù)發(fā)與斑塊負(fù)荷及共存斑塊相關(guān)，可以用HR-VWI 測(cè)量最大狹窄部位的管腔面積與血管外壁面積計(jì)算斑塊負(fù)荷，通過(guò)監(jiān)測(cè)斑塊負(fù)荷的變化來(lái)評(píng)估現(xiàn)有治療方案的效果，提示臨床及時(shí)調(diào)整治療方法，防止卒中復(fù)發(fā)及死亡等嚴(yán)重不良預(yù)后。共存斑塊的一個(gè)高危因素是高脂血癥，所以針對(duì)共存斑塊的多血管治療及調(diào)脂治療是必要的。

4 局限性及展望

目前關(guān)于HR-VWI 動(dòng)脈粥樣硬化不穩(wěn)定斑塊特征的研究更多的是回顧性研究，前瞻性研究較少，且?guī)缀鯖](méi)有預(yù)測(cè)斑塊破裂傾向相關(guān)的研究；另外，一些關(guān)于HR-VWI 特征與缺血性腦卒中復(fù)發(fā)的研究缺乏一致性，這些應(yīng)該成為未來(lái)的重要研究方向，從而為HR-VWI 對(duì)缺血性腦卒中的預(yù)測(cè)作用提供更有力的證明。

受到觀察者的專業(yè)知識(shí)和有限再現(xiàn)性的限制，HR-VWI對(duì)定性或定量特征的識(shí)別存在一定的主觀性。而影像組學(xué)可以解決這一局限。目前，用于癥狀性斑塊識(shí)別的CT 及超聲影像組學(xué)已取得了良好的結(jié)果，也已有研究分別對(duì)頸動(dòng)脈斑塊、基底動(dòng)脈斑塊進(jìn)行了基于HR-VWI 的影像組學(xué)分析[41-42]，證明了與傳統(tǒng)HR-VWI 特征相比，HR-VWI 影像組學(xué)特征不僅可以準(zhǔn)確識(shí)別有癥狀斑塊與無(wú)癥狀斑塊，而且在識(shí)別高危斑塊上具有更高的準(zhǔn)確性。不過(guò)相關(guān)研究還比較少，且缺乏其他腦血管斑塊的HR-VWI 組學(xué)研究，故需要更多的研究用于發(fā)現(xiàn)HR-VWI影像組學(xué)對(duì)預(yù)測(cè)腦卒中及判斷預(yù)后的巨大潛力。

此外，傳統(tǒng)HR-VWI 在鑒別慢性出血、鈣化等方面有一定的困難，而定量磁敏感圖(quantitative susceptibility mapping，QSM)是最近發(fā)展起來(lái)的一種利用梯度回波相位數(shù)據(jù)定量測(cè)量組織磁化率的MRI新技術(shù)。能夠可靠區(qū)分IPH、富含脂質(zhì)的壞死核心和鈣化，在檢測(cè)輕微出血和血栓及鑒別IPH和脂質(zhì)壞死核心方面顯著優(yōu)于常規(guī)的血管壁圖像。IPH 在QSM 上表現(xiàn)為明顯的高值，鈣化在QSM 上顯示出明顯低值[43]，故利用QSM 可以將具有正磁化率的IPH 含鐵血黃素從具有負(fù)磁化率的鈣化中分離出來(lái)[44-45]。但這一技術(shù)在動(dòng)脈粥樣硬化方面的應(yīng)用尚不成熟，需要更多的研究證實(shí)QSM 量化識(shí)別動(dòng)脈粥樣硬化斑塊成分的可行性。

綜上所述，HR-VWI作為一項(xiàng)無(wú)創(chuàng)性磁共振檢查，可以顯示管腔的狹窄與管壁的異常，在明確缺血性腦卒中的發(fā)生機(jī)制及病因、指導(dǎo)臨床治療管理及療效評(píng)估等方面具有獨(dú)特的價(jià)值。在發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定斑塊并預(yù)防缺血性腦卒中、預(yù)測(cè)缺血性腦卒中的復(fù)發(fā)方面，未來(lái)仍需要進(jìn)行大量的前瞻性研究。另外，影像組學(xué)在HR-VWI斑塊特征方面有著很大的潛力有待發(fā)掘。

作者利益沖突聲明：全部作者均聲明無(wú)利益沖突。