王效春：高分辨MR颅内血管壁成像技术研究及临床应用新进展

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来源：磁共振成像传媒

李俊彤, 苗丰, 王效春. 高分辨MR颅内血管壁成像技术研究及临床应用新进展. 磁共振成像, 2018, 9(5): 376-380.

王效春，山西医科大学第一医院磁共振影像科副主任，医学博士，博士后，硕士生导师；山西医科大学医学影像学系影像诊断教研室主任。

研究方向：从事医学影像学医疗、科研和教学工作，主要研究方向为神经影像学、功能磁共振成像及影像组学，在脑血管病、脑退行性变、脑肿瘤等中枢神经系统疾病的影像学诊断、多模态功能磁共振研究方面有较深的造诣。

获得奖励或荣誉称号：山西省学术技术带头人，山西省高等学校131领军人才，山西省“千人百县”高层次人才，山西省百千万卫生人才培养工程非临床高端领军人才。在超急性期脑梗死的预防和综合评估方面，提出一站式影像评估梗死核心和缺血半暗带，相关研究发表在神经影像顶尖杂志“美国神经放射学杂志”，并以第一负责人获省级科技进步奖二等奖；脑功能成像在脑肿瘤术前评估中的研究具有重要的临床及科研价值，研究成果发表在磁共振专业权威杂志“JMRI”，获省级科技进步奖三等奖。

学术任职：中华放射学会神经学组委员，中国老年医学会放射学分会委员，中国医学装备协会磁共振应用专业委员会委员，中国医药质量管理协会医学影像质量研究委员会委员，山西省放射专业委员会副主任委员，山西省女医师协会影像专业委员会副主任委员，《磁共振成像》杂志审稿专家。

随着人类生活水平的提高及生活方式的改变，脑卒中已成为严重威胁人类健康的致死性疾病之一。在我国，脑卒中是成人致残或致死的首要危险因素[1]且发病年龄呈年轻化趋势。Wang等[2]研究发现，我国约46.6%的急性缺血性卒中(acute ischemic stroke)由颅内动脉粥样硬化疾病(intracranial atherosclerotic disease， ICAD)引起，相关的脑血管事件每年复发率极高。颅内动脉夹层、Moyamoya病、脑动脉炎等也可导致缺血性脑卒中， 因此早期鉴别诊断脑血管病对临床指导治疗和患者预后十分重要。

目前临床主要应用管腔狭窄程度来评估脑血管病变的严重程度。常用的影像学检查技术有CT血管成像(computed tomography angiography， CTA)、数字减影血管造影(digital subtractionangiography，DSA)和MR血管成像(magnetic resonance angiography，MRA)等，DSA为有创检查，现已逐步被CTA及MRA取代。上述脑血管检查技术只能显示管腔狭窄程度，不能明确狭窄处管壁结构及导致其狭窄原因[3-4]。Leng等[5]认为单纯研究管腔狭窄程度对脑血管病变的诊断，评估病变特征及预防继发卒中的风险分层明显不足，而对病变处动脉管壁结构的研究更有意义。

高分辨率MR成像(high resolution magnetic resonanceimaging，HR-MRI)在颅外颈动脉斑块研究和临床应用中日渐成熟，其病理结果与高分辨率MR成像定义的斑块成分有很好的相关性，近年来逐渐被用于颅内动脉的研究，是目前唯一可在体进行脑血管成像的方法[6]。高分辨率MR成像与常规MRI相比，具有更高的信噪比(signal/noise ratio，SNR)、空间分辨率等优势[7]。

1

颅内血管壁HR-MRI原理

HR-MRI采用3.0 T高场强MR扫描设备及多通道头部线圈，显著提高了图像空间分辨率、对比噪声比(contrast/noise ratio，CNR)、信噪比(signal/noise ratio，SNR)，提高了图像质量[8]。高分辨率MR成像在脑血管成像中，较成熟的扫描技术有“亮血技术”和“黑血技术”。

1.1

亮血技术

“亮血技术”即三维时间飞跃法MR血管成像(3D time of flight magnetic resonanceangiography， 3D-TOF MRA)，是一种扰相梯度回波序列，采用短回波时间(echo time，TE)，短重复时间(repetitiontime，TR)及较小激发角度，使斑块显示为低信号、血流为高信号，在颅外颈动脉斑块成像中能够区分出管壁、血流及斑块等不同成分[9]，在显示低信号的纤维帽和高信号的斑块内出血(intraplaquehemorrhage，IPH)等方面具有优势。

1.2

黑血技术

“黑血技术”即使用双反转恢复、饱和脉冲法等方法来抑制管腔内血液信号，使血流呈低信号、管壁软组织和斑块呈较高信号，从而更好地显示管壁和斑块等结构。有学者研究发现，双反转恢复法较饱和脉冲法对血流的抑制效果更好， 该血管壁成像方法临床应用较广泛， 近年来被国内外学者用于颅内动脉管壁的成像研究，并获得了较好的病理印证， 是HR-MRI黑血技术现阶段比较公认的标准方法。

2

颅内HR MRI成像技术进展

2.1

三维磁化准备快速梯度回波序列

Mugler等[10]于1990年首次提出三维磁化准备快速梯度回波序列(3D magnetization prepared rapid gradient echo，3D MP-RAGE)序列，并将其应用于腹部与头颅的MR成像。3D MP-RAGE序列依赖反转恢复脉冲能很好地抑制血流信号和背景组织，较为敏感地识别出斑块内出血(intraplaque hemorrhage，IPH)信号，与传统的T1W和TOF序列相比，3DMP-RAGE序列可对IPH进行较准确的定量测量，其测量结果与病理结果具有较高的一致性[11]。Kwak等[12]采用3D MP-RAGE序列对大脑中动脉(middle cerebral artery，MCA)夹层进行高分辨率MR管壁成像研究，发现该序列能很好地显示假腔内出血信号。

2.2

三维同时非对比增强血管成像和斑块内出血成像序列

三维同时非对比增强血管成像和斑块内出血(3D simultaneous noncontrast angiography and intraplaque hemorrhage，3D SNAP)成像序列充分利用选择性相位敏感反转恢复(slab-selectivephase-sensitive inversion-recovery，SPI)技术的优势(IPH 显示为高信号，血流显示为低信号)，只需一次扫描就可区分出狭窄管腔和IPH；该技术既能在一次扫描过程中检测出ICAD管腔狭窄程度及IPH两个重要危险因素，又能灵活地对这两个因素进行独立分析或联合分析[13]。Wang等[14]分别用3D SNAP 序列和3D TOF序列对大脑中动脉(middle cerebral artery，MCA)成像，发现两者在显示动脉狭窄病变方面具有较高的一致性，且3D SNAP成像对大脑中动脉最小可见分支的显示优于TOF图像。

2.3

3D快速自旋回波序列

3D快速自旋回波(3D turbo spin echo，3D TSE)序列采用非选择脉冲和变角度回聚脉冲，使回波间距明显缩短，扫描效率得到提高[15]。该技术由不同的MR平台优化后形成了GE公司的CUBE序列、Siemens公司的SPACE序列和Philips 公司的VISTA序列。Edjlali等[16]在3.0 T下采用变翻转角度3D快速自旋回波T1(CUBE T1)非对比增强成像对11例颈动脉夹层患者进行研究，发现该序列可准确识别动脉夹层管壁壁间血肿，弥补了传统2D轴位成像的不足。2010年Fan等[17]将运动敏感散相脉冲(flow-sensitive dephasing，FSD)与3D SPACE序列相结合，提高了管壁与大管腔之间的CNR (P＜0.001)及管壁与残余血流区域的CNR (P＜0.001)。Zhu等[18]认为3D VISTA成像可以区分获得性动脉粥样硬化性狭窄与椎动脉发育不全(vertebralartery hypoplasia，VAH)。Qiao等[19]对13例健康志愿者及4例患者行3D VISTA成像研究，并与传统的2D TSE成像对比，发现管壁SNR 提高了约60%，管腔与管壁的CNR提高了约74%。

3

颅内血管壁高分辨率MR成像临床应用新进展

3.1

颅内动脉粥样硬化性病变

颅内动脉粥样硬化性病变(intracranialatherosclerotic disease，ICAD)是缺血性脑卒中主要风险之一。在中国，缺血性脑卒中患者约33%～50%存在颅内动脉粥样硬化[20]。Turan等[21]报道，3.0 T HR-MRI在体粥样硬化斑块成分与症状性ICAD患者斑块的病理标本具有较高一致性，可研究在体颅内动脉粥样硬化狭窄的病理改变，定性及定量分析斑块成分大小，探测管壁、管腔结构。HR-MRI可用于测量管壁厚度、管腔面积和管壁面积，分析斑块负荷、管壁重构及判断斑块易损性。Chung等[22]将HR-MRI应用于椎动脉脑卒中患者的成像研究并获得其病理结果，发现HR-MRI能够确定其潜在的病理生理机制， 从而改善症状性颅内动脉疾病的风险分层和治疗决策。

3.2

烟雾病

烟雾病(Moyamoya disease，MMD)是一种由于单侧或双侧颈内动脉终末端、MCA或大脑前动脉起始段狭窄或闭塞性脑血管疾病，常伴有异常血管网形成，其发病率仅次于动脉粥样硬化性MCA闭塞[23-24]。临床表现与动脉粥样硬化性疾病相近，常难以鉴别，且有时可并发。Kim等[25]对Moyamoya病、颅内动脉粥样硬化患者MCA管壁进行高分辨率扫描，发现Moyamoya病患者MCA 狭窄部位血管外径较小，少见偏心斑块，增强扫描局部未见明显强化。与动脉粥样硬化病变组相应病变部位比较，MMD患者同心圆型管壁更加均匀，伴有侧支血管形成，常可见MCA病理收缩现象，可作为病程进展的一个重要征象[26-27]，从而对MMD病程不同阶段进行监测及治疗。

3.3

颅内动脉夹层

颅内动脉夹层多发于椎基底动脉，是青年患者缺血性脑卒中及自发性蛛网膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage，SAH)的常见病因，在东亚人群中发病率达67%～90%。Jung等[28]采用3.0 T HR-MRI对自发性破裂和未破裂的急性颅内动脉夹层(spontaneous and unruptured acute intracranial artery dissection，SID)患者进行定量解剖研究，并对各脑动脉之间的差异进行了探讨，从而扩宽了HR-MRVWI的研究方向。Natori 等[29]对16例颅内椎基底动脉夹层(intracranial vertebrobasilarartery dissection，iVBD)患者进行前瞻性研究，发现与多序列MRI相比，T1W (3D-vascular wall imaging) 3D-VWI能直接显示脑卒中急性期血管壁异常病变，可清楚的显示夹层内膜瓣、双腔征以及假腔内血肿等。Chung等[22]认为HR-MRI可以发现大脑前动脉和MCA等颅内更加细小分支血管夹层。

3.4

颅内动脉炎性病变

颅内动脉炎性病变是一种因感染、药物或变态反应等因素导致脑动脉管腔狭窄、闭塞，病变供血区脑组织缺血、梗死的脑血管疾病，是缺血性脑卒中的发病原因之一。Saam等[30]报道，采用脂肪抑制技术下的HR-MR对比增强T1WI序列可对颅内动脉炎性病变进行诊断，该技术可代替常规血管造影和脑活检等有创性检查；此外，HR-MRI还能提供疾病相关炎性活动信息，可用于监测抗炎治疗。Siemonsen等[31]经活检证实HR-MRI能可靠地检测出巨细胞性动脉炎(giant cell arteritis， GCA)，发现病变颞浅动脉和枕动脉管壁呈弥漫性同心圆型增厚，病变处管壁光滑，对比增强明显强化，该方法检测GCA的灵敏度和特异性均可达80%。

3.5

其他脑血管病变

有学者将3D HR-MRI管壁成像应用于颅内动脉瘤、VAH等疾病导致缺血性脑卒中机制的研究[18，32]。Li等[33]对放疗后患者大脑中动脉行HR-MRI检查，发现病变管壁呈同心圆增厚，增强扫描均匀强化，其特征与动脉炎一致。近年有学者认为MRI管壁成像在鉴别血管炎与可逆性脑血管收缩综合征(reversiblecerebral vasoconstriction syndrome，RCVS)方面也有重要价值[34-35]。

4

存在问题及展望

高分辨率MR血管壁成像(high resolution magnetic resonancevascular wall imaging，HR-MR VWI)是目前唯一可在体进行颅内血管壁成像的无创检查技术，具有高空间分辨率、对比-噪声比(contrast/noise ratio，CNR)及信噪比(signal/noise ratio，SNR)等优势；可在体、无创、无辐射地评估颅内血管壁病变情况，为脑血管病变鉴别诊断、对因治疗提供极大帮助和影像依据，具有很大的潜力和临床应用前景，有望成为临床脑血管病鉴别诊断、预后评估及早期预防的重要检查手段之一。目前，HR-MR颅内血管壁成像仍存在扫描序列及参数不统一、扫描时间较长、病人耐受差、受运动伪影影响较大等问题，需要更多科研团队积极开展相关研究，并对成像参数及扫描序列做进一步改进和统一，相信随着相应研究的进展，这些问题即将被解决，HR-MRI将成为脑血管病变的一项常规检查手段。

 

参考文献

[References]

[1]Wang Y, Li Z, Zhao X, et al. Stroke care quality in China: substantialimprovement, and a huge challenge and opportunity. Int J Stroke, 2017, 12(3):229-235. 

[2]Wang Y, Zhao X, Liu L, et al. Prevalence and outcomes of symptomatic intracraniallarge artery stenoses and occlusions in China: the Chinese IntracranialAtherosclerosis (CICAS) study. Stroke, 2014, 45(3):663-669.

[3] XuP, Lv L, Li S, et al. Use of high-resolution 3.0-T magnetic resonance imagingto characterize atherosclerotic plaques in patients with cerebral infarction.Exp Ther Med, 2015, 10(6): 2424-2428.

[4]Zhao DL, Deng G, Xie B, et al. High-resolution MRI of the vessel wall inpatients with symptomatic atherosclerotic stenosis of the middle cerebralartery. J Clin Neurosci, 2015, 22(4): 700-704.

[5]Leng X, Wong KS, Liebeskind DS. Evaluating intracranial atherosclerosis ratherthan intracranial stenosis. Stroke, 2014, 45(2): 645-651.

[6]Zhang DF, Chen YC, Chen H, et al. A high-resolution MRI study of relationshipbetween remodeling patterns and ischemic stroke in patients withatherosclerotic middle cerebral artery stenosis. Front Aging Neurosci, 2017, 9:140.

[7]Sui B, Gao P, Lin Y, et al. Distribution and features of middle cerebral arteryatherosclerotic plaques in symptomatic patients: a 3.0 T high-resolution MRIstudy. Neurol Res, 2015, 37(5): 391-396.

[8]Bhatti L, Hoang JK, Dale BM, et al. Advanced magnetic resonance techniques: 3T. Radiol Clin North Am, 2015, 53(3): 441-455.

[9] LiM, Le WJ, Tao XF, et al. Advantage in bright-blood and black-blood magneticresonance imaging with high-resolution for analysis of carotid atheroscleroticplaques. Chin Med J (Engl), 2015, 128(18): 2478-2484.

[10]Mugler JP 3rd, Brookeman JR. Three-dimensional magnetization-prepared rapidgradient-echo imaging (3D MP RAGE). Magn Reson Med, 1990, 15(1): 152-157.

[11]Ota H, Yarnykh VL, Ferguson MS, et al. Carotid intraplaque hemorrhage imagingat 3.0-T MR imaging: comparison of the diagnostic performance of threeT1-weighted sequences. Radiology, 2010, 254(2): 551-563.

[12]Kwak HS, Hwang SB, Chung GH, et al. High-resolution magnetic resonance imagingof symptomatic middle cerebral artery dissection. J Stroke Cerebrowasc Dis,2014, 23(3): 550-553.

[13]Wang J, Börnert P, Zhao H, et al. Simultaneous noncontrast angiography andintraplaque hemorrhage (SNAP) imaging for carotid atherosclerotic diseaseevaluation. Magn Reson Med, 2013, 69(2): 337-345.

[14]Wang J, Guan M, Yamada K, et al. In vivo validation of simultaneousnon-contrast angiography and intraplaque hemorrhage (SNAP) magnetic resonanceangiography: an intracranial artery study. PLoS One, 2016, 11(2): e0149130.

[15]Mugler JP 3rd, Bao S, Mulkern RV, et al. Optimized singleslab three-dimensionalspin-echo MR imaging of the brain. Radiology, 2000, 216(3): 891-899.

[16]Edjlali M, Roca P, Rabrait C, et al. 3D fast spin-echo T1 black-blood imagingfor the diagnosis of cervical artery dissection. AJNR Am J Neuroradiol, 2013,34(9): E103-E109.

[17]Fan Z, Zhang Z, Chung YC, et al. Carotid arterial wall MRI at 3T using 3Dvariable-flip-angle turbo spin-echo (TSE) with flow-sensitive dephasing (FSD).J Magn Reson Imaging, 2010, 31(3): 645-654.

[18]Zhu XJ, Wang W, Du B, et al. Wall imaging for unilateral intracranial vertebralartery hypoplasia with three-dimensional high-isotropic resolution magneticresonance images. Chin Med J (Engl), 2015, 128(12): 1601-1606.

[19]Qiao Y, Steinman DA, Qin Q, et al. Intracranial arterial wall imaging using three-dimensionalhigh isotropic resolution black blood MRI at 3.0 Tesla. J Magn Reson Imaging,2011, 3(1): 22-30.

[20]Ojha R, Huang D, An H, et al. Distribution of ischemic infarction and stenosisof intra-and extracranial arteries in young Chinese patients with ischemicstroke. BMC Cardiovasc Disord, 2015, 15: 158.

[21]Turan TN, Rumboldt Z, Granholm AC, et al. Intracranialatherosclerosis:correlation between in-vivo 3T high resolution MRI andpathology. Atherosclerosis, 2014, 237(2): 460-463.

[22]Chung JW, Kim BJ, Choi BS, et al. High-resolution magnetic resonance imagingreveals hidden etiologies of symptomatic vertebral arterial lesions. J StrokeCerebrovasc Dis, 2014, 23(2): 293-302.

[23]Bang OY, Fujimura M, Kim SK, et al. The pathophysiology of moyamoya disease:anupdate. J Stroke, 2016, 18(1): 12-20.

[24]Kim JS. Moyamoya disease: epidemiology,clinical features,and diagnosis. JStroke, 2016, 18(1): 2-11.

[25]Kim JM, Jung KH, Sohn CH, et al. High-resolution MR technique candistinguish moyamoya disease from atherosclerotic occlusion. Neurology, 2013,80(8): 775-776.

[26]Ryoo S, Cha J, Kim SJ, et al. High-resolution magnetic resonance wall imagingfindings of Moyamoya disease. Stroke, 2014, 45(8): 2457-2460.

[27]Yuan M, Liu ZQ, Wang ZQ, et al. High-resolution MR imaging of the arterial wallin moyamoya disease. Neurosci Lett, 2015, 584: 77-82.

[28]Jung SC, Kim HS, Choi CG, et al. Quantitative analysis using high-resolution 3TMRI in acute intracranial artery dissection. J Neuroimaging. 2016, 26(6):612-617.

[29]Natori T, Sasaki M, Miyoshi M, et al. Detection of vessel wall lesions inspontaneous symptomatic vertebrobasilar artery dissection using T1-weighted3-dimensional imaging. J Stroke Cerebrovasc Dis, 2014, 23(9): 2419-2424.

[30]Saam T, Habs M, Pollatos O, et al. High-resolution black-bloodcontrast-enhanced T1 weighted images for the diagnosis and follow-up ofintracranial arteritis. Br J Radiol, 2010, 83(993): e182-e184.

[31]Siemonsen S, Brekenfeld C, Holst B, et al. 3T MRI reveals extra-andintracranial involvement in giant cell arteritis. AJNR Am J Neuroradiol, 2015,36(1): 91-97.

[32]Endo H, Niizuma K, Fujimura M, et al. Ruptured cerebral microaneurysm diagnosedby 3-dimensional fast spin-echo T1 imaging with variable flip angles. J StrokeCerebrovasc Dis, 2015, 24(8): e231-e235.

[33]Li M, Wu SW, Xu WH. High-resolution MRI of radiation-induced intracranialvasculopathy. Neurology, 2015, 84(6): 631.

[34]Mossa-Basha M, Hwang WD, De HA, et al. Multicontrast high-resolution vesselwall magnetic resonance imaging and its value in differentiating intracranialvasculopathic processes. Stroke, 2015, 46(6): 1567-1573.

[35]Obusez EC, Hui F, Hajj-Ali RA, et al. High-resolution MRI vessel wallimaging:spatial and temporal patterns of reversible cerebral vasoconstrictionsyndrome and central nervous system vasculitis. AJNR Am J Neuroradiol, 2014,35(8): 1527-1532.