3.0T高分辨磁共振不同成像序列对大脑中动脉粥样硬化斑块成分分析

范存雷，孙艳华，陈少武，赵廷超，杨 明，张潇斐，李飞龙，陈亚磊

（平顶山市第一人民医院影像科，河南 平顶山 467000）

大脑中动脉狭窄的病因很多，动脉粥样硬化是其重要原因，而动脉粥样硬化斑块可分为稳定和不稳定性斑块，目前学者认为 “脆弱斑块”（不稳定斑块）与缺血事件关系更密切[1-2]。斑块内脂核、出血及钙化是影响斑块稳定的重要因素[3-5]，现在MRI多种序列包括 TOF、T1WI、T2WI、PDWI及增强 T1WI高分辨检查，可以对大脑中动脉狭窄处斑块进行扫描，我们根据高分辨磁共振（High-resolution magnetic resonance imaging，HR-MRI）不同序列对斑块内脂核、出血以及钙化的显示能力，有利于优化组合扫描序列及明确诊断。

1 资料和方法

1.1 一般资料

搜集2015年9月—2016年12月在我院神经内科住院的大脑中动脉M1段动脉粥样硬化性狭窄患者40例，其中男27例，女13例，年龄39～67岁，平均54.6岁。所有入选患者大脑中动脉狭窄处斑块厚度均大于1.5 mm；图像质量要求高，评级要达到优或良；均进行MRI平扫及增强扫描。

1.2 检查方法

使用Philips Achieva 3.0T双梯度磁共振8通道线圈先行TOF横断面扫描，用重建3D-TOF成像确定斑块位置，行黑血MRI技术垂直于狭窄段进行T1WI、T2WI、PDWI及增强 T1WI高分辨检查。 高分辨扫描主要参数： ①TOF：TR 20.00 ms，TE 3.45 ms，FOV 14 mm，层厚/间距为1 mm/0 mm，矩阵512×512；②T1WI：TR 750.00 ms，TE 9.00 ms，FOV 14 mm，层厚/间距为 1 mm/0 mm，矩阵 512×512；③T2WI：TR 2250.00 ms，TE 80.00 ms，FOV 14 mm，层厚/间距为1 mm/0 mm，矩阵 512×512；④PDWI：TR 1500.00 ms，TE 20.00 ms，FOV 14 mm，层厚/间距为 1 mm/0 mm，矩阵512×512；⑤增强T1WI：注射对比剂钆喷酸葡胺 （0.1 mmol/kg）4～5 min 后 进 行 T1WI 扫 描 ，TR 750.00 ms，TE 9.00 ms，FOV 14 mm， 层厚/间距为1mm/0 mm，矩阵 512×512。

1.3 图像分析

图像分级按照李明利等[3]的分级标准分为4级：①优：管腔内外壁显示清楚；②良：大部分层面管腔内外壁显示清楚，部分层面管腔外壁显示欠清；③一般：大部分层面能够观察到管腔的内外壁，但显示不清楚；④差：有较多的伪影，管腔的内外壁无法观察。MRI图像上斑块的信号与同序列的眼外肌信号相比分为4类：等信号斑块、高信号斑块、低信号斑块和混杂信号斑块（低等、等高信号）。斑块内脂核、出血、钙化在MRI各序列上的诊断标准见表1。上述定性分析由两名经验丰富的放射医师对MRI不同序列所有图像共同完成，两名医师分别对不同序列斑块内出现脂核、出血、钙化阳性例数及阴性例数进行统计，然后再计算出5个序列对斑块内脂核、出血、钙化显示的阳性率，并以此为综合判断结果。

表1 HR-MRI辨别大脑中动脉M1段斑块内脂核、出血及钙化标准

1.4 统计分析

各个序列对斑块内脂核、出血、钙化3种成分的敏感性及特异性用K值表示，评价各序列与标准的5序列对各种成分显示的一致性，K值为0.45～＜0.75为中度一致，而K值≥0.75为有极好的一致性。

2 结果

40例大脑中动脉M1段粥样硬化性狭窄患者所得的HR-MRI各序列图像均符合本研究要求。

2.1 HR-MRI各序列对斑块成分显示

40例患者斑块内脂核、出血、钙化标准例数分别为 32 例、18 例、22 例。 TOF、T1WI、T2WI、PDWI和增强T1WI分别辨别斑块内成分的显示结果见表2。

表2 HR-MRI各序列对斑块成分的显示

2.2 HR-MRI各序列判定结果的可信度

各序列对斑块成分显示的敏感性、特异性及K值见表3。从表中可看出，增强T1WI显示斑块内脂核较好，T1WI显示斑块出血最佳，TOF显示斑块内钙化能力最强。

3 讨论

3.1 运用3.0T HR-MRI管壁成像技术分析大脑中动脉斑块成分的可行性

HR-MRI管壁成像技术在颈部动脉血管的应用已较成熟，在临床上已得到广泛的应用[7-8]，随着磁共振先进技术的发展，对于大脑中动脉粥样硬化疾病的研究已有报道[9-11]。不稳定斑块与脑缺血事件的发生关系密切，而斑块内脂核、出血、钙化等是不稳定斑块的主要因素。应用3.0T高场磁共振多序列高分辨管壁成像技术，大多数患者可获得满意的大脑中动脉M1段管壁结构及斑块成分，不同成像序列对斑块内脂核、出血、钙化显示的信号特点不同，对其显示的敏感性及特异性也不相同。

表3 HR-MRI各序列显示斑块成分的敏感性、特异性、K值

3.2 不同序列对斑块不同成分的显示

本研究对于斑块内脂核的显示，在5个序列中，增强T1WI的敏感性及特异性最高。由于斑块内脂核的主要成分是甘油三脂或胆固醇，在T1WI呈高信号，而增强T1WI常规应用脂肪抑制技术，脂肪高信号被抑制为低信号，并且脂核强化程度较低，与明显强化的纤维帽及新生血管形成鲜明的对比，有利于对脂核的判定。斑块内钙化在各序列中均呈低信号，而研究显示增强T1WI对钙化有一定程度的强化[12]，这会使信号与脂核相近，造成误判，因此增强T1WI对斑块内脂核显示的特异性有所降低。在本研究的40个斑块中，有1例斑块内钙化在增强T1WI上被判定为脂核，但在其他4个序列中被证实为钙化（图1～3）。 在 TOF、T1WI、T2WI、PDWI序列中，富含糖蛋白基质、平滑肌细胞以及纤维成分的斑块与脂核的信号类似，对斑块内脂核显示的特异性有所降低。

图1 左侧大脑中动脉M1段粥样硬化斑块，斑块内脂核（箭头）。图1a：MRA显示左侧大脑中动脉M1段局限狭窄；图1b：T1WI示脂核为稍高信号；图1c，1d：T2WI及PDWI呈中等信号；图1e：增强T1WI示脂核为低信号。 图2 右侧大脑中动脉M1段粥样硬化斑块，斑块内出血（箭头）。图2a：MRA显示右侧大脑中动脉M1段局限狭窄；图2b：T1WI显示斑块内出血呈高信号；图2c，2d：T2WI与PDWI为高信号。 图3 左侧大脑中动脉M1段粥样硬化斑块，斑块内钙化（箭头）。图3a：MRA显示左侧大脑中动脉M1段局限狭窄；图3b～3d：T1WI、T2WI及PDWI示斑块内钙化均呈中等略低信号；图3e：TOF显示斑块内钙化为低信号。Figure 1. Plaque in the left cerebral artery,the lipid nucleus(arrow).Figure 1a:MRA showed stenosis in the left M1 segment of the middle cerebral artery;Figure 1b～1d:The lipid core had slightly high signal on T1WI and moderate signal on T2WI and PDWI;Figure 1e:The lipid core was low signal on enhanced T1WI.Figure 2. Plaque in the right cerebral artery,intraplaque hemorrhage(arrow).Figure 2a:MRA showed limited stenosis in the right M1 segment of the middle cerebral artery;Figure 2b～2d:The intraplaque hemorrhage had high signal on T1WI and high signal on T2WI and PDWI. Figure 3. Plaque in the left cerebral artery,calcification within plaque(arrow).Figure 3a:MRA showed stenosis in the left M1 segment of the middle cerebral artery;Figure 3b～3e:Calcification in plaques showed moderate or slightly low signal on T1WI,T2WI and PDWI,and low signal on TOF.

动脉粥样硬化斑块内出血是斑块不稳定的重要因素，对于出血的判定有利于对斑块稳定性的评估。出血在 TOF、T1WI、T2WI、PDWI上均呈高信号，在增强T1WI上呈等或高信号，而TOF、T1WI的特异性及敏感性较高，K值分别是0.859、0.922，与标准的5序列相比较，T1WI的一致性最高。T1WI应用黑血技术-四反转回复序列（Quadruple inversion recovery，QIR）能够抑制血管腔内血流信号，使其呈低信号，清楚显示血管壁及粥样硬化性斑块，对斑块内高信号的出血能够明显显示出来，具有很高的敏感性，本组研究达100%，其特异性稍低，主要是因为斑块内脂肪在T1WI上也呈高信号，在一定程度上出现了假阳性结果。由于TOF序列血管腔内血流呈明显高信号，而出血亦呈高信号，斑块内出血临近管腔时，容易造成假阴性结果，在一定程度上降低了其敏感性，本组研究为72.2%。不同时期的出血在T2WI及PDWI上信号是不相同的，研究表明急性期出血表现为低或等信号，亚急性期出血表现为高信号，慢性期出血表现为低信号[13]。由于脂肪信号在T2WI及PDWI上与急性期出血信号相近，在判定急性期出血的敏感性上有所降低，亚急性期出血在T2WI及PDWI上虽然为高信号，但含糖蛋白基质也为高信号，二者之间难于区分，亦导致其对出血判定的特异性降低。虽然增强T1WI对于出血的显示为等或稍高信号，但炎性斑块具有丰富的新生血管，增强扫描明显强化，难于与出血相鉴别，明显降低了其特异性，与标准的一致性较差。

斑块内钙化特别是表面钙化是导致斑块不稳定的重要因素，其可能使纤维帽破裂，并容易导致斑块内出血或溃疡形成[14-15]。斑块内钙化在5个序列中均表现为低信号，脑动脉管腔内血流在TOF序列上显示为高信号，与低信号的斑块内钙化能够形成鲜明的对比，容易辨别斑块内钙化，具有很高的敏感性，本组研究达100%，对于其余4个序列，由于利用黑血技术，管腔内血流为低信号，斑块表面的钙化与管腔分辨不清，使其判定斑块内钙化的敏感性降低。斑块的溃疡由于在T1WI、T2WI、PDWI序列上血流信号被抑制而呈低信号，与斑块表面的钙化很难区分，而在TOF序列上溃疡处为高信号，能够明确区分斑块的表面钙化。在增强T1WI上斑块内钙化有轻度强化，使其与脂核信号强度相仿，两者很难区分，会降低该序列对斑块内钙化检出的敏感性。

3.3 本研究的局限性

本研究局限性：①本研究为回顾性研究，样本量较少，颅内动脉管径较细，斑块厚度较薄，对3.0T HR-MRI图像质量要求较高。②无法获得活体大脑中动脉M1段斑块病理结果与HR-MRI信号特征进行对照证实，只能借鉴颈动脉斑块MR信号特征研究。③HR-MRI管壁成像时间较长，对于高龄、病情重的患者不能获得高质量图像，而达不到斑块分析的要求。

综上所述，增强T1WI对斑块内脂核的显示具有较高的敏感性及特异性。斑块内出血在TOF与T1WI上显示最佳。TOF能够准确判断斑块内较小钙化及表面钙化。增强T1WI、T1WI和TOF 3个序列相结合对斑块内3种成分能够很好地判别。