高分辨MRI对颈动脉粥样硬化斑块的研究进展

，

颈动脉粥样硬化是脑血管系统疾病中常见的病因之一，多见于中老年人，以动脉内膜脂质沉积、纤维化、粥样斑块形成为基本病变，斑块内出血、破裂、血栓形成、管腔狭窄等继发性改变，从而引起供血区缺血、梗死等病变，严重危害人类健康。传统对血管的评价仍停留在对管腔狭窄程度的评估方面，但近年来大量研究表明，缺血性卒中的发生与颈动脉粥样硬化斑块的稳定性、斑块内成分及血管的正性重构关系密切。Kashiwazaki 等[1]研究表明，脑卒中发生与颈动脉易损斑块成分密切相关，尤其以易损斑块内出血及巨大脂质核为主。研究证实，高分辨率核磁共振(MRI)能较准确识别易损斑块内成分的特征，能对易损斑块较准确分型，评价斑块易损性[2]。

1 动脉粥样硬化斑块的分型

根据美国心脏病协会(American Heart Association，AHA)修正后动脉粥样硬化斑块MRI分型标准，动脉粥样硬化斑块可分为8 型[3]：Ⅰ型～Ⅱ型管壁厚度接近正常，管壁无钙化；Ⅲ型内膜弥漫性增厚或小的无钙化偏心性斑块； Ⅳ型 ～Ⅴ型含有较大的坏死脂核、覆有纤维帽的斑块，可伴有少量钙化；Ⅵ型斑块表面溃疡，或斑块内出血、血栓形成；Ⅶ型钙化斑块；Ⅷ型无脂质核心的纤维斑块，可伴有少量钙化。这种分型能更好地与临床表现及影像学表现相对应，其中Ⅳ型 ～ Ⅵ型被认为是不稳定斑块或易损斑块，是缺血性卒中发生的主要原因，其余类型归为稳定斑块，而且国内外研究表明，具有大的坏死脂质核心、薄或破裂纤维、斑块内出血的特征颈动脉粥样硬化斑块和缺血性脑血管事件的发生显著相关[1 -2]，同时印证了动脉粥样硬化斑块MRI分型的临床重要性、准确性、实用性，并且有助于动脉粥样硬化斑块风险性评估、指导治疗及疗效的动态观察。

2 高分辨MRI(HR -MRI)对颈动脉粥样硬化易损斑块的分析

2.1 亮血技术与黑血技术联合应用 亮血技术是采用梯度回波序列使血流信号增强而显示为高信号，用三维时间飞跃技术(three -dimensionaltime of flight，3D -TOF)法对动脉进行数据采集，经过图像后处理重建，能清晰显示动脉全貌，其血流为高信号，附壁斑块纤维帽、钙化呈低信号、脂质核呈等信号。黑血技术包括2D黑血MRI(2D -BB -MRI)和3D黑血MRI(3D -BB -MRI)，目前3D黑血MRI技术应用广泛，主要有增强前后T1加权成像(T1 weighted imaging，T1WI)、T2加权成像(T2 weighted imaging，T2WI)、质子密度加权成像(proton density weighted image，PDWI)。由于良好的组织学对比，能有效识别脂质核、纤维帽、钙化、出血等成分，同时可测量斑块体积。黑血技术进一步发展，Li 等[4]研究证明，DANTE(delay alternating with nutation for tailored excitation)将会成为一种更有希望的黑血模式， 其优于双向反转恢复(double inversion -recovery，DIR)。Narumi等[5]最新研究证明，三维快速自旋回波(three -dimensional fast spin echo，3D -FSE)T1WI 能准确判定斑块内不同成分，与二维自旋回波(two -dimensionalspin echo，2D -SE)T1WI 相比，能更准确区分稳定斑块和易损斑块。

2.2 HR - MRI对颈动脉易损斑块成分及血管重构的评价

2.2.1 斑块纤维帽 (fibrous cap， FC) 斑块纤维帽在3D -TOF上呈低信号，在T1WI呈等信号，PDWI呈稍高信号，T2WI通常为较高信号，但若脂质核出血时纤维帽与出血高信号难以区分。纤维帽的状态与斑块稳定性相关，纤维帽越薄，斑块稳定性越低，继发脑血管意外的风险也越大[6]。 Watanabe等[7]研究证明，3D -TOF MRI 对纤维帽的检测具有高灵敏度。有学者对斑块纤维帽的检测研究发现，T2WI比3D -TOF更常用[6]。

2.2.2 斑块坏死脂质核(lipid -rich necrotic core，LR -NC) 斑块坏死脂质核在T1WI及PDWI呈高信号，在T2WI信号多样，可以为低、中、高信号。Zhao 等[8]研究表明，在有相似体积和成分的颈动脉斑块时，坏死脂质的大小将是影响卒中风险和其严重度的主要因素。Mono 等[9]进行的一项前瞻性研究显示，斑块富含坏死脂质核是脑血管事件发生的警示；颈动脉粥样硬化斑块磁共振成像有助于无症状斑块风险分级及动态观察。

2.2.3 斑块内出血( intraplaque hemorrhage， IPH) 斑块内出血信号强度随时期信号不同变化复杂，根据出血时间可分为1周以内为新鲜出血，1周～6周新近出血，6周以上为陈旧出血；根据红细胞形态是否完整，将斑块内出血分为两型[10]，Ⅰ型：磁共振3D -TOF成像及T1WI呈高信号，T2WI呈等低信号，组织学证实红细胞形态完整，细胞内为高铁血红蛋白，Ⅱ型：磁共振3D -TOF、T1WI、T2WI上均呈高信号，组织学证实红细胞破裂，并伴细胞外高铁血红蛋白。有研究表明，斑块内出血可促进斑块的进展[11]，加速脂质核的形成[12]，血栓的形成增加了斑块的不稳定性[13]。

2.2.4 斑块钙化 斑块钙化在所有序列均呈低信号，容易被检出。美国心脏协会已经把斑块表面结节钙化列为判断斑块不稳定性的次要标准。徐贤等[14]研究表明，斑块钙化的形态及位置与斑块破裂、出血有一定相关性，发现斑块边缘钙化较中央钙化更容易出血，但斑块钙化与斑块稳定性关系仍存在一定争议。

2.2.5 颈动脉重构 颈动脉重构是颈动脉粥样硬化的一种普遍现象，包括正性重构和负性重构。Fukuda等[15]通过比较颈动脉重构程度与来自颈动脉内膜剥脱术易损斑块的研究，发现颈动脉重构较大的颈动脉有症状性和组织学斑块的存在，同时发现磁共振MPRAGE(magnetization -prepared rapid acquisition gradient echo imaging)技术有助于颈动脉重构的评估。

2.3 弥散加权成像(diffusion -weighted imaging，DWI) 弥散加权成像通过检测组织信号强度的衰减程度及扩散系数反应组织中水分子扩散状态，从而间接反映组织结构变化。由于动脉粥样硬化易损斑块含脂质、出血、钙化、血栓、纤维等不同成分，导致其中水分子扩散状况存在差异，DWI可用于对易损斑块各成分识别，进而评估斑块的易损性。脂质核DWI 呈高信号、纤维帽、血栓和钙化DWI呈低信号。弥散加权可以更准确地评估斑块的微观结构，如斑块内血栓、出血等。Young 等[16]研究表明，DWI 可以明确易损斑块中脂质核心及纤维帽的存在，选择性识别斑块脂质。Xie 等[17]分别运用三维弥散预备快速自旋回波系列(three -dimensional diffusion prepared turbo spin echo，3D -DP -TSE)较传统的单次激发弥散加权平面回波成像(single -shot diffusion weighted echo planar imaging，SS -DWEPI)具有高空间分辨率和图像质量，并且能清晰显示坏死脂质核。

2.4 MRI动态增强扫描(dynamic contrast enhanced MRI，DCE -MRI)技术和分子影像(molecular imaging)技术的应用

2.4.1 MRI动态增强扫描 动脉粥样硬化斑块内新生血管形成及单核 -巨噬细胞作用参与其发生与发展[18]。Moreno等[19]研究发现破裂斑块、出血斑块及薄纤维帽斑块中新生血管形成、局部微血管密度增加。斑块内新生血管形成既是运输、传导炎性细胞、介质的通道，又是斑块营养的来源。Gaens 等[20]建立了较完善的动态增强MRI 模型(Patlak 模型)，将Ktrans值(体积转移常数) 作为描述斑块微血管化的指标，而且重复性较好。刘国明等[21]进行DCE -MRI在颈动脉粥样硬化斑块新生血管定量测量中的应用研究发现，DCE -MRI 有能力评估特定斑块区域的灌注特征，K trans值测量可以量化新生血管，斑块的肩部区域新生血管分布更密集，炎性反应更激烈，斑块破裂风险更大。赵炳辉等[22]在MRI 多序列与动态增强扫描对动脉易损斑块的评估研究中，将动脉斑块强化方式人为分为4种强化方式，第一类：早期强化较明显， 晚期强化亦明显；第二类：早期强化明显，晚期强化程度明显下降；第三类：早期轻度强化或强化不明显。晚期强化明显；第四类：早期轻度强化或强化不明显。晚期亦轻度强化或强化不明显。结果发现易损斑块以第一、二类强化方式为主。稳定斑块以第三、四类强化方式为主，由此可印证易损斑块微血管密度高于稳定斑块，MRI动态增强扫描可用于易损斑块微血管化特性的研究及易损斑块与稳定斑块的鉴别诊断。

2.4.2 MRI分子影像(molecular imaging)技术 大量单核细胞、巨噬细胞吞噬胆固醇、低密度脂蛋白等转变为泡沫细胞不断聚集于动脉内膜[23]，同时释放大量炎性因子介导炎症、免疫过程，参与促进斑块的形成与进展[24]，因此对动脉粥样硬化斑块，尤以易损斑块中大量单核细胞、巨噬细胞的显像逐渐成为国内外研究的热点。随着分子影像技术的发展，MRI 分子影像技术通常以超顺磁性氧化铁(ultra small superparamagnetic iron oxide，USPIO)纳米颗粒作为显像剂进行显像，USPIO 纳米颗粒能被单核细胞、巨噬细胞吞噬，由于其本身的顺磁性效应而导致T2WI信号强度降低，斑块内局部信号降低区即是由于巨噬细胞聚集吞噬USPIO 所致，表明斑块内炎症反应存在，参与促进斑块的形成与进展，因此从动脉粥样硬化斑块T2WI局部区域信号减低程度来判断斑块的易损程度，即斑块内单核细胞、巨噬细胞越多，则斑块越趋于不稳定[25]。

3 图像分析(imaging analysis)

MRI 对颈动脉粥样硬化斑块的图像后处理技术迅速发展，不同MRI 软件技术应用于颈动脉粥样硬化斑块形态，斑块内出血、溃疡、脂质核心等重要成分半自动分析的研究。Adame 等[26]对颈动脉粥样硬化斑块、管腔的形态学特征进行自动分析，结果表明自动轮廓检测技术在斑块面积、纤维帽厚度测量与手动分析具有良好一致性。Kerwin 等[27]研究发现，用心血管疾病计算机辅助评价系统(computer -aided systemfor cardiovascular disease evaluation，CASCADE)，可以简化、半自动化分析颈动脉粥样硬化斑块成分、负荷，较手动分析具有准确、可重复等优势。Gao 等[28]研究得出类似结论。Gury -Paquet 等[29]提出用HULC 评分(hemorrhage，ulcerationor cap rupture，lipid -rich necrotic core)对有症状病人的颈动脉斑块内出血、溃疡、脂质核心分别进行分级，以此判断斑块的危险度，结果显示斑块内出血是有症状颈动脉斑块的特异性指标，HULC 评分具有良好的灵敏度和特异度。颈动脉粥样硬化斑块形态，斑块内出血、溃疡、脂质核心等成分半自动化分析，与手动分析相比，结果准确、清晰、省时、实用性、可重复性强。Skagen等[30]研究表明，高分辨MRI斑块半定量分析对斑块脂质能较客观、准确分析。随着MRI 图像后处理技术的不断发展与完善，颈动脉粥样硬化斑块自动化分析能为临床提供更加直观、准确、客观的诊断结果。

4 结 语

颈动脉粥样硬化斑块成分、血管壁重构及形态学特征与缺血性脑卒中的关系已得到肯定，其易损性的研究越来越成为关注的重点，而高分辨率MRI 检查能早期、准确、无创、全面地体现易损斑块的影像学特征，其明显的优越性将成为颈动脉易损斑块的较理想检查方法。