高分辨磁共振管壁成像在顱內動脈夾層中的應用價值

陸艷，李勇剛

動脈夾層是指動脈內膜撕脫導致壁內血腫的形成，當累及內膜與中膜時，導致血管管腔狹窄或閉塞，若累及外膜下時，動脈壁膨出，可形成夾層動脈瘤[1]。自發性顱內血管夾層動脈瘤少見，然而東亞人群有著較高的發生率[2]，椎基底動脈夾層動脈瘤是最常見的類型[3]。顱內血管夾層動脈瘤是導致青中年卒中較常見的原因[4]，因此，早期診斷顯得尤為重要。目前常用的血管成像有數字減影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)、CT血管造影(computed tomography angiography，CTA)、磁共振血管成像(magnetic resonance angiography，MRA)等，DSA一直是診斷顱內動脈夾層(intracranial arterial dissection，IAD)的金標準。它的最大優勢在于顯影快，能全程動態觀察血管管腔的顯影狀況，但不能進行橫斷面成像，無法顯示管壁、血腫、內膜等結構，這在一定程度上造成了假陰性[5]。高分辨磁共振管壁成像(high-resolution magnetic resonance imaging，HR-MRI)是利用磁共振原理抑制血管內流動血液信號獲取血管壁等靜態組織圖像的一種成像方法，能夠對動脈血管壁病變的形態和成分進行評估，它將提供額外的診斷價值[6]。3.0 T的HR-MRI結合DSA提供清晰的血管壁特征和準確評估顱內動脈夾層的血管腔，兩者結合起來對于理解IAD的潛在病理狀態和指導臨床治療是非常有用的[7]。本文將對高分辨磁共振管壁成像在顱內動脈夾層中的應用作簡要綜述。

1 高分辨率磁共振血管壁成像技術

由于顱內血管管徑細小、走行深而扭曲、管壁較薄，因此顱內血管管壁成像較顱外血管挑戰更大[8]，對技術條件的要求更嚴格。

磁場強度的選擇基于足夠的空間分辨率、良好的信噪比及合適的檢查時間等要求，且顯示顱內動脈分辨率應至少達到1 mm，1.5 T或3.0 T的設備可以滿足[9-10]，3.0 T也是目前研究中最普遍的。近10年來7.0 T也逐漸被應用，但仍未普及[9]，在7.0 T磁共振上利用磁化預備的反轉恢復快速自旋回波序列可以描述顱內血管管壁及其病理學特征[11]。

高分辨磁共振顱內管壁成像主要通過抑制血流信號以及Willis環血管周圍腦脊液信號實現[8]。文獻中大多數研究使用二維(two-dimensional，2D)黑血成像技術，但近年來三維(three-dimensional，3D)黑血技術運用越來越廣泛。三維成像采集效率和信噪比較高，還可以實現各向同性分辨率采集等。

三維黑血技術包括黑血雙反轉恢復(double inversion recovery，DIR)、運動致敏驅動平衡(motion-sensitized driven equilibrium，MSDE)或改進的運動致敏驅動平衡(improved motion-sensitized driven equilibrium，iMSDE)以及變延遲進動定制激發(delay alternating with nutation for tailored excitation，DANTE)等[10，12]。雙反轉恢復黑血成像(double inversion recovery black blood imaging，DIR-BBI)應用改善的自旋回波序列反轉脈沖抑制流動的血流以呈現黑血，并提供了對腔內病變檢測的高度敏感性，它還提供了優異的血管壁空間和組織對比分辨率，可以更好地檢測壁增厚和出血。MSDE或iMSDE在采集成像之前使用預備的90°和180°翻轉角射頻脈沖，比雙反轉恢復具有更短的準備時間和更大的覆蓋范圍，然而，這可能導致在準備期間的信號損失和血液或腦脊液信號的不完全抑制，并且易受磁場不均勻性干擾[10，12]。DANTE最近被引入顱內血管壁成像以改善黑血技術，其誘導靜態組織信號的衰減小于MSDE。DANTE使用一系列低翻轉角非選擇性脈沖與梯度脈沖交錯，重復時間短，使得靜態組織信號被保留，流動的組織信號被削減，但這種抑制對0.1 cm/s以上的流速不敏感[10]。3D可變再聚焦翻轉角度序列(variable refocusing flip angle sequences，VRFA)是目前被廣泛應用和研究的3D技術，相對于傳統3D和2D成像技術，它能夠提供較高的圖像質量、較大的掃描范圍、較短的掃描時間和良好的血流抑制。不同公司對該技術的命名不同，其中西門子將其命名為SPACE(sampling perfection with application optimized contrast using different flip angle evolution)，飛利浦則稱其為VISTA (volume isotropic turbo spin echo acquisition)，GE公司將其命名為CUBE (3D fast spin echo with an extended echo train acquisition，3D-fSE-XETA)[8]。Sakurai等[13]研究表明在亞急性期椎基底動脈夾層中，由于序列內源性流動間隙強化，VISTA可以顯示管壁和管腔異常而無流動偽影或偽影非常小，在發現內膜瓣和壁內血腫上有和黑血序列一樣的診斷價值。Li等[14]研究的3D CUBE T1WI序列，由于其應用短重復時間(time of repetition，TR)(567 ms)與短回波時間(time of echo，TE)(16 ms)提供頸內動脈管壁、管腔和周圍腦脊液間足夠的對比度，從而清晰地顯示了顱內動脈管壁圖像，有助于重復性觀察動脈管壁異常。

2 顱內動脈夾層的高分辨率管壁成像

2.1 影像學特征

雙腔征和內膜瓣是診斷IAD的直接征象。動脈夾層的真腔和假腔，由于血流速度和血流形式不同，在MRI上表現為不同信號影[15]。T1WI和T2WI均可見真腔較窄，呈類圓形低信號，假腔較寬，呈新月狀高信號；有血腫形成時，由于磁共振管壁成像使用了黑血技術，有助于準確區分真腔的黑色血流和假腔內的血腫。

影像學上發現內膜瓣基本可以診斷夾層[16]。隨著3D HR-MRI的發展，內膜瓣的檢出率逐漸提高。一些HR-MRI診斷顱內動脈夾層的研究應用3D T1-iMSDE (three-dimensional T1-improved motion-sensitized driven equilibrium)技術，有效地抑制血流信號，將內膜瓣與流動偽影區分，但它可導致信號丟失。Jin等[17]在對比研究3D-iMSDE-T1與3D PD (three-dimensional proton density)序列時，在17例夾層病例中，3D PD發現的內膜瓣占88.2%，而增強前后3D-iMSDE-T1發現內膜瓣分別占29.4%和35.3%，壁內血腫與血管擴張二者差異并無統計學意義，因此，3D PD比3D-iMSDE-T1在內膜瓣的觀察上具有明顯優勢。Uemura等[16]在觀察內膜瓣實驗中，應用優化的高清磁共振快速自旋回波序列(high-resolution fast spin echo，HR-FSE)，由于其較長的TR (6000 s)，減小T1效應而增加T2對比，從而增強了小病變的分辨率。在3例夾層中均能發現內膜瓣，而傳統的影像學手段如CTA、MRA及DSA僅有兩例發現雙腔征，那些懷疑夾層而不能用傳統影像學手段診斷的病例可以應用HR-FSE檢測內膜瓣以診斷夾層。內膜瓣在MRI黑血序列上呈高信號的瓣狀結構，位于血管腔中，但內膜瓣成像受其厚度、周圍血液變化等影響較大，如假腔有動態血流出入且內膜較薄時，則較難顯影；而且目前沒有能準確檢測內膜瓣的非對比劑增強的HR-MRI標準序列，主要是高空間分辨率與圖像質量以及掃描時間較長的沖突，因此優化HR-MRI序列是一個不小的挑戰。

當然，并不是所有夾層都有內膜瓣存在，壁內血腫和瘤樣擴張似乎是夾層在HR-MR中最常見的征象[18-19]，也有助于診斷夾層。動脈瘤樣擴張指管徑為正常的1.5倍[20]，Jung等[21]對急性顱內動脈夾層進行定量分析發現動脈瘤樣擴張的影像學指標(最大外徑、重塑指數、校對重塑指數、壁厚指數和長度)在顱內前后循環差異具有統計學意義(P＜0.05)，椎動脈(vertebral artery，VA)比大腦中動脈(middle cerebral artery，MCA)與大腦前動脈(anterior cerebral artery，ACA)顯著，它們可能是評估急性顱內動脈夾層的輔助征象；而且MCA與ACA的擴張直徑小于150%，提示可能需要不同的瘤樣擴張的診斷標準。壁內血腫通常是由于內膜撕脫導致，但也有研究表明鄰近新生或滋養血管破裂亦可致壁內血腫[22-23]，但壁內血腫信號強度隨時間演變，因此，壁內血腫和斑塊內出血之間的區別有時可能是具有挑戰性的，并且可能取決于臨床信息，例如患者年齡，動脈粥樣硬化危險因素，癥狀和影像學發現，如后續觀察到的明顯的形態變化[22]。

2.2 臨床意義

研究表明，動脈夾層是一個動態的自發修復的過程，影像學表現也隨時間改變。Park等[23]在自發的未破裂的基底動脈夾層瘤不同階段的HRMRI定性及定量分析中，發現內膜瓣、雙腔征、瘤樣擴張及壁內血腫出現率或信號強度從急性期到慢性期遞減，定量指標瘤樣擴張(最大外徑、平均壁厚、壁厚指數及重塑指數)和壁內血腫信號強度在早期階段值較慢性期高，管壁強化亦是早期階段較強，而慢性期減弱，因此夾層及夾層瘤早期與慢性期HR-MRI影像學表現上的顯著差異可以為臨床分期提供幫助。

大多數HR-MRI研究診斷急性期顱內動脈夾層，而慢性期夾層可以分為以下幾種情況：完全修復、完全修復伴有微小管壁改變、不完全修復伴有微小管壁改變、夾層動脈瘤、閉塞。Jung等[24]用HR-MRI描述出自發性的未破裂的IAD的慢性期的成像特征，并能檢測到動脈壁中的微小變化，這些變化是血管造影術不能檢測到的。夾層未完全修復的血管管壁局部增厚伴有強化，夾層動脈瘤顯示殘余夾層管壁梭形擴張，阻塞者由于管腔外徑縮小導致管腔閉塞伴彌漫性強化，這些影像學特征均反映組織病理學特征，有助于夾層預后指導。Zhang等[25]對大或巨型椎基底動脈夾層血管內栓塞治療后的HR-MRI隨訪中，1例術后顯示新的壁內血腫信號，3例術后顯示持續的壁內出血信號，雖然不能獨立評價預后，但HR-MRI能夠有效地監測壁內血腫信號的演變。

血管壁炎癥可能是顱頸動脈夾層的病理學因素之一[26]，研究中發現頸動脈夾層在對比增強HRMRI中有血管周圍增強，這種管壁強化可歸功于炎癥發展過程內膜增生、肉芽組織或滋養血管的強化[27]。Swartz等[28]研究了不同原因血管病變的管壁成像特點，結果發現在動脈夾層中受累血管呈現不規則偏心強化，由此提出動脈夾層的發生可能與血管壁的炎癥相關。血管壁炎癥亦可提示不穩定性，Zhang等[3]利用管壁增強MR探測血管內治療后椎基底動脈夾層瘤的進展，提示HR-MRI的管壁強化可以幫助臨床預測夾層動脈瘤的危險性。

隨著影像診斷要求的提高，且傳統MR由于空間分辨率局限性難以檢測到細小動脈管壁異常，HR-MRI的顱內血管壁成像可以達到＜1 mm的分辨率(0.2～0.9 mm，1.5 T或3.0 T)[3，12]，HRMRI提供了隱藏結構的詳細信息，如內膜瓣、假腔的入口、壁內血腫的大小和小分支血管的開口(DSA單獨無法做到)，HR-MRI日益成為管腔技術的補充，成為診斷顱內動脈夾層的常規檢查。Madokoro等[29]研究發現T2加權管壁成像比其他任何技術更容易發現小腦后下動脈管腔變化，而T1加權管壁成像能夠觀察到壁內血腫，兩者均有助于診斷小腦后下動脈夾層夾層。Song等[30]報道了HR-MRI能發現大腦中動脈M2段夾層，HR-MRI不僅提高了顱內動脈夾層的檢出率，對于已經診斷的夾層患者，通過HR-MRI的隨訪及動態觀察，對于尋找病因、臨床分期、治療和預后判斷均有一定的價值。

3 局限性與展望

顱外頸內動脈直徑較大且位置表淺，成像相對容易，還可與病理對比。與頸部血管相比，顱內動脈夾層更具挑戰性。在東亞人群中，顱內基底動脈夾層比顱外更多見，中國自發的顱內動脈夾層占67.1%，而且顱內動脈直徑小、走形迂曲、變異多、較難得到病理進行對比證實，未來的研究也可以關注顱內血管壁成像的病理學驗證[8-9，15]。

壁內血腫雖然是動脈夾層的典型征象，但其信號隨時間變化而改變。血腫急性期T1WI呈低信號，亞急性期呈高信號，2個月后多呈等信號，急性期血腫在T2WI多呈不均勻高信號。一方面，由于壁內血腫可能在急性期和慢性期呈等信號，T1WI可能會錯過這些階段；另一方面，粥樣動脈硬化斑塊與斑塊內出血顯示為T1WI高信號，易與壁內血腫混淆。因此夾層各期特別是急慢性期特點需要進一步更多的研究來指導診斷。

HR-MRI可直接觀察到動脈夾層的特征性壁內血腫，但管壁成像的定位仍然依賴MRA檢查，可導致檢查時間延長[31]。非對比血管成像和斑塊內出血同時成像(simultaneous noncontrast angiography and intraplaque hemorrhage，SNAP)序列僅用一次掃描獲得MRA和MR管壁圖像，它的出現大大縮短了掃描時間。Li等[32]研究表明在評估顱頸動脈夾層管腔狹窄與壁內血腫時，SNAP具有與多序列MRI較好的一致性，并節省了50%的掃描時間。SNAP序列作為一種新型管壁成像技術，或許可以替代傳統黑血成像技術，提高診斷效率。

HR-MRI作為目前唯一能夠在活體內顯示血管管壁結構的無創影像技術，在動脈夾層診斷和鑒別及病因診斷中將發揮重大作用。未來還可以結合分子影像技術，進一步深入研究動脈夾層等血管性疾病的發病機制，將有利于制訂個體化治療方案，提高治療效果和改善臨床預后。