磁共振血管壁成像在颅内动脉疾病评估中的研究进展.pdf
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1、中国血液流变学杂志.2023;33(2)315基金项目:苏州大学附属第一医院自然科学基金博习培育计划(BXQN202235)收稿日期:2023-05-26 作者简介:王旭超(1993),女,黑龙江齐齐哈尔人,硕士研究生,住院医师,研究方向:高分辨磁共振血管壁成像。通讯作者:刘瑾瑾,E-mail:doi:10.3969/j.issn.1009-881X.2023.02.036磁共振血管壁成像在颅内动脉疾病评估中的研究进展王旭超1,于洪昌1,刘瑾瑾2(1.南京医科大学附属苏州医院,苏州市立医院放射科,江苏 苏州 215008;2.苏州大学附属第一医院超声科,江苏 苏州 215006)摘要:颅内动脉
2、疾病在世界范围内的发病率逐年增高,近年来探究其发病机制成为研究的重点。基于MRI的颅内血管壁成像(intracranial vessel wall imaging,IVWI)相较于传统的血管诊断技术使用了高分辨率、多参数MRI序列不仅可以显示管腔狭窄情况,还可直接显示颅内血管壁及其病理改变,有非常好的应用前景,在该综述中,将介绍IVWI的技术特征、在颅内动脉疾病(包括动脉粥样硬化疾病和非动脉粥样硬化疾病)评估中的应用,并对IVWI技术做出总结和展望。关键词:高分辨;血管壁;颅内血管病变中图分类号:R445.2 文献标识码:A 文章编号:1009-881X(2023)02-0315-06Adva
3、nces in Magnetic Resonance Vessel Wall Imaging in the Assessment of Intracranial Arterial DiseaseWANG Xu-chao1,YU Hong-chang1,LIU Jin-jin2(1.Department of Radiology,The Affiliated Suzhou Hospital of Nanjing Medical University,Suzhou Municipal Hospital,Suzhou,Jiangsu,215008,China;2.Department of Ultr
4、asound,First Affiliated Hospital of Soochow University,Suzhou,Jiangsu,215006,China)Abstract:The incidence of intracranial arterial disease is increasing worldwide,and exploring its pathogenesis has become a focus of research in recent years.MRI-based intracranial vessel wall imaging(IVWI)has a very
5、promising application prospect compared with traditional vascular diagnostic techniques using high-resolution,multiparameter MRI sequences that not only show luminal stenosis,but also directly display intracranial vessel walls and their pathologic changes.In this review,we will introduce the technic
6、al features of IVWI,its application in the evaluation of intracranial arterial diseases(both atherosclerotic and non-atherosclerotic diseases),and make a summary and outlook of the IVWI technique.Key words:high resolution;the vascular wall;intracranial vascular lesions颅内动脉疾病是世界范围内卒中和血管认知障碍的主要原因1。颅内动
7、脉疾病的准确诊断尤为重要,它可以避免诊疗过程中的早期误诊或治疗不完善导致的不良后果2。基于MRI的颅内血管壁成像(intracranial vessel wall imaging,IVWI)是一种新型的成像技术,传统的颅内动脉成像技术可以检测血管腔的异常,IVWI与传统的管腔成像相互结合,具有互补作用。与传统的评估血管轮廓和内径变化的管腔成像技术相比,IVWI的主要优势在于检测非狭窄性病变以及对传统的管腔成像技术检测Chin J Hemorh.2023;33(2)316到的狭窄性病变进一步评估3。IVWI可以直接评估血管壁,并为血管壁病理学提供有价值的影像学诊断,从而更好地指导临床治疗方案的选
8、择。在这篇综述中,我们将介绍IVWI的技术特征、在颅内动脉疾病(包括动脉粥样硬化疾病和非动脉粥样硬化疾病)评估中的应用,最后,我们将对IVWI技术做出总结和展望。1 IVWI的技术特征1.1 场强 传统上用于评估颈动脉血管壁病理的血管壁成像技术不能应用于颅内,原因在于颅内血管与颈动脉不同,具有独特的解剖结构,体积较小,走行方向高度弯曲,并且通常被液体包围,所有这些都给IVWI带来了独特的技术挑战。因此,IVWI技术必须具有高空间分辨率、高信噪比(signal noise ratio,SNR)和高对比度噪声比(contrast to noise ratio,CNR)才能达到诊断质量要求。对于场强
9、而言,随着场强的增加,SNR和CNR也会相应增高,3.0T MRI比1.5T MRI更适合于颅内动脉管壁成像4。超高场强7.0T MRI可以更好地显示颅内血管壁,并有可能显示较小的颅内动脉,但除了可用性有限之外,主要缺点之一是它产生不均匀的B0和B1场强,这导致扫描质量存在差别,阻碍了对颞部和小脑区域的血管评估。1.2 各向异性的2D或各向同性的3D成像序列 IVWI可使用各向异性的2D或各向同性的3D成像序列。早期的研究多采用2D序列,但它的缺点较多,如扫描时间较长和空间分辨率较低,无法覆盖大量的颅内动脉5,当需要评估颅内动脉不同方向的不同节段时,需要扫描多个二维切片,每个切片的方向还应垂直
10、于局部血管方向,增加了扫描的难度。但其优点是二维可以为定向采集提供优异的对比度分辨率6。与2D序列对比,3D序列具有各向同性,允许垂直于任何局部血管方向进行重建7,从而改善了血管壁的可视化,虽然3D序列单次采集比2D序列花费更多的时间,但使用多平面重建,可以减少总体扫描时间。一些研究人员6建议将2D和3D采集相结合,以保留这两种采集技术的优势。1.3 血液和脑脊液抑制技术 大多数3D IVWI技术依赖于3D可变再聚焦翻转角度涡轮自旋回波(turbo spin echo,TSE)/快速自旋回波(fast spin echo,FSE)序列,因为它们具有固有的黑血特性,通过流动血液自旋的体素内去相位
11、和模拟回波的形成相结合实现,具有优异的图像质量、广泛的覆盖范围和相对较短的扫描时间,可应用于T1WI、T2WI和质子密度加权序列。运动敏感驱动平衡(motion sensitized driven equilibrium,MSDE)技术是一种利用在TSE/FSE序列之前施加3D流相梯度来进一步抑制腔内血流信号的技术。虽然MSDE可以改善血液抑制,但对磁场均匀性要求高,易受到影响而形成伪影,在一定程度上限制了其在IVWI采集中的应用8。脑脊液抑制是IVWI诊断的另一重要组成部分。变延迟进动定制激发(delayed alternating with nutation for tailored ex
12、citation,DANTE)是IVWI的一种技术,通过一系列低翻转角度的非选择性脉冲与短重复时间的梯度脉冲交替,实现脑脊液和血液抑制。与其他技术不同,DANTE技术对组织对比度没有影响,覆盖面积大,并最大限度地减少湍流或慢流产生的伪影9,但可能需要较长的采集时间。DANTE技术还实现了强大的血液抑制,对比之前的采集,T1WI信号明显缩短。此外,反驱动平衡(anti-driven equilibrium,ADE)或恢复脉冲序列在回波序列的末端使用一个正90脉冲,将横向磁化推向纵向负平面,有效地抑制横向磁化,使脑脊液信号最小化。结合ADE或恢复序列,可以提供高效的脑脊液抑制。2 颅内动脉粥样硬化
13、性疾病(intracranial atherosc-lerotic disease,ICAD)ICAD的特征是血管壁内异常纤维化组织沉积,混杂着不同数量的内部脂质、细胞碎片和出血10。虽然ICAD合并斑块溃疡和斑块内出血(intraplaque hemorrhage,IPH)比颅外动脉粥样硬化性疾病少见,但它们仍然与缺血性事件密切相关11。因此,我们将重点阐述以下几个特征。2.1 血管重塑 在IVWI上,ICAD通常产生局灶性的偏心性血管壁增厚,而向心性的血管壁受累罕见12。由于动脉血管可能通过正性重塑(血管壁向外扩张)或负性重塑(血管壁向内收缩)对斑块生长做出反应13,所以IVWI可以更全面
14、地评估血管腔及血管壁病变的状态。正性重塑可以延缓管腔狭窄,但斑块内常伴随的炎症及大的脂质核心使其更脆弱;负性重塑虽然加快管腔狭窄,但斑块中国血液流变学杂志.2023;33(2)317内常伴随的钙化、纤维化及小的脂质核心使其更稳定14。颅内经皮腔内血管成形术和支架置入术(percutaneous transluminal angioplasty and stenting,PTAS)已被视为症状性狭窄患者的重要治疗手段15。在临床实践中,伴随斑块脆弱的正性重塑病变往往比负性重塑的病变需要更积极的药物治疗16。此外,当对具有负性重塑的病变进行PTAS时,经验丰富的介入科医生会选择尺寸较小、逐渐膨胀的
15、球囊,以降低血管损伤甚至破裂的风险17。因此,了解重塑模式将有助于对患者进行风险分层,并指导卒中的治疗。而IVWI是实现这一目标的最有价值的工具18。2.2 斑块分布 ICAD的管壁斑块分布特征具有重要临床意义。PTAS术会将斑块向外推压到动脉壁上,这会导致斑块移位,可能引起穿支动脉的闭塞。利用IVWI可以帮助显示斑块的位置以及斑块与穿支动脉之间的相对位置关系。前期研究19表明,大脑中动脉(middle cerebral artery,MCA)的穿支动脉大多数起自其背侧壁和上壁。Fisher20研究发现MCA上壁的动脉粥样斑块可能阻塞穿支动脉并导致深部脑梗塞,但在其他尸检研究中却很少报道。后来
16、Xu等21的研究中,也证实MCA上壁斑块与急性深部脑梗塞相关。Chen等22也对基底斑块的位置进行了研究,他们招募了61 例短暂性脑缺血发作或卒中患者,共有85 个不同程度狭窄的基底动脉斑块,结果表明,斑块更可能发生在小脑前下动脉远端的基底动脉段,而这正是穿支血管的发源地。以上研究证实,颅内分支动脉附近的动脉粥样硬化斑块存在高危风险,而IVWI在识别该特殊位置斑块方面是一种可重复和可靠的测量方法,将有助于对患者进行风险分层和个性化治疗。2.3 IPH IPH是颈动脉卒中风险的有力预测指标23,但目前对颅内动脉IPH的研究仍然有限。MRI上颅内IPH的定义为信号强度等于或大于邻近肌肉的150%。
17、Yu等24报道了73 例基底动脉狭窄程度大于50%的患者,而在这些的患者中基底动脉存在IPH的卒中率显著高于无IPH患者的卒中率。Xu等25纳入了109 例MCA狭窄程度大于70%的患者,仅在11 个MCA节段中发现IPH,其中有症状的占9 个,无症状的占2 个。Sui等26还报道了46 例不同程度狭窄的有症状MCA中IPH的患病率,发现只有2 例患有IPH。这些研究可见颅内IPH的预测价值尚不完全可靠,未来,需要进行更多的前瞻性研究,以确定IPH预测颅内动脉卒中风险的能力。2.4 斑块增强 IVWI已用于通过比较增强前后T1WI图像来检测斑块增强27。多数研究28-30表明,斑块增强与近期缺
18、血性卒中密切相关,其中斑块在卒中后的前4 周增强明显,然后增强程度逐渐减弱28。这种时间演化可能反映了斑块活动性的变化。此外,不同研究中斑块增强的比例存在差异,这可能与卒中发生和血管壁成像检查之间的时间间隔不同有关。Vakil等29用定量方法对19 例前后循环动脉粥样硬化性狭窄大于70%的患者进行了斑块增强测定,研究表明有症状的斑块在造影后增强的程度较无症状的高。Gupta等30研究表明斑块增强在有症状斑块中比在无症状斑块中更常见。但是,斑块强化并不总是与症状状态相关,因为此研究显示23%的无症状斑块也可显示为强化。由于IVWI是一项新型技术,目前尚不完全清楚稳定、无症状斑块增强的临床意义。目
19、前斑块增强被初步认为可能与新生血管形成和内皮造影剂渗透性有关,或者是动脉粥样硬化斑块中血管扩张的结果。将来需要进一步探索对比剂摄取的病理生理机制,以进一步明确斑块增强的自然演变史、斑块增强程度差异的机理以及无症状斑块中斑块增强的发生率和意义,这也是研究的基本问题和难题。3 颅内非动脉粥样硬化性疾病3.1 颅内血管炎 中枢神经系统(central nervous system,CNS)血管炎分为原发性和继发性。原发性中枢神经系统血管炎(primary central nervous system vasculitis,PACNS)是一种罕见的疾病,年发病率约为每100万人2.4 例31,它不影响
20、CNS外的血管系统。相比之下,继发性CNS血管炎是系统性疾病的颅内表现32。继发性CNS血管炎比PACNS更常见,其发病率受潜在系统性疾病发病率的影响。CNS血管炎使用传统的血管造影术诊断,表现为管腔不规则和狭窄,这种非特异性表现容易与其他血管疾病混淆。而IVWI有相对特异的表现,有助于明确诊断。据报道,大多数患者的CNS血管炎表现为弥漫性向心增厚和增强,且增强通常持续很长时间,中位数约为7 个月,少数患者的IVWI表现为偏心性增厚和增强33。由于治疗方案不同,区分PACNS和继发性CNS血管炎很重要。Calabrese和Mallek34提出了PACNS的诊Chin J Hemorh.2023
21、;33(2)318断标准,包括:(1)获得性或其他无法解释的神经或精神疾病;(2)血管造影或组织病理学检查中血管炎的典型特征;(3)无继发性血管炎的证据。脑活检有助于CNS血管炎的诊断,但灵敏度有限,IVWI已被证明可以减少采样误差,提高诊断性组织取样的成功率35。3.2 可逆性脑血管收缩综合征(reversible cerebral vasoconstriction syndrome,RCVS)据推测,RCVS的发生是由于内源性和/或外源性因素引起脑血管张力改变,导致管壁收缩和管腔狭窄36。通常认为血管壁炎症在RCVS的发展中不起作用37。推荐的RCVS的诊断标准37包括以下内容:(1)雷击
22、性头痛,具有严重的复发性特征,伴有或不伴有其他神经系统症状;(2)脑脊液正常或接近正常;(3)没有动脉瘤破裂的证据;(4)颅内动脉交替收缩、口径正常或扩张(在RCVS的早期阶段,管腔成像偶尔显示正常);(5)血管收缩在3 个月内自发完全或接近完全消退。RCVS与CNS血管炎的临床和影像学特征有重叠38。但是二者的临床病程和治疗方法不同,对其鉴别诊断很重要。传统的血管成像方法很难准确鉴别。研究33表明,在IVWI上,RCVS与前述CNS血管炎具有不同的血管壁特征,RCVS一般表现为向心性管壁增厚,增强程度可忽略不计或轻度强化,随访可见IVWI上的管壁增厚完全消失。3.3 烟雾病(moyamoya
23、 disease,MMD)MMD是一种罕见的脑血管疾病,特征是双侧颈动脉远端或其主要分支的近端区域的进行性狭窄或闭塞,并继发狭窄动脉周围异常血管网络形成。但这些侧支最终在疾病的后期会损毁和减少。少于25%的MMD病例表现为单侧颈内动脉受累,其中约40%随着时间的推移进展为双侧受累39。对于伴有血管危险因素的老年患者来说,MMD与ICAD的鉴别并不容易,因为有些病例的临床表现和血管造影特征相似,但是二者治疗方法不同,MMD通常通过手术血管重建术治疗,而ICAD则通过药物进行治疗。IVWI可以作为无创诊断工具提供管壁信息来加以鉴别。Ryoo等40首次采用IVWI技术对MMD与ICAD进行了大型队列
24、研究,结果显示,无论症状或分期如何,MMD患者的颈内动脉远端和MCA均表现为管壁向心性增强,而ICAD患者在症状段表现为管壁局灶性偏心性增强。此外,另有研究41表明,MMD的IVWI上示管壁增强与颅内狭窄程度的影像学进展和临床症状进展密切相关。IVWI还可能有助于了解以内膜增生和介质收缩为特征的MMD的发病机制。弥漫性向心性增强可能代表管壁内膜增生区域,弥漫性管壁变薄代表介质收缩40。3.4 动脉瘤 颅内囊状动脉瘤的发病率为3%4%,其破裂具有相当高的死亡率,约30%的患者首次颅内动脉瘤破裂可能导致死亡42。但是,动脉瘤性蛛网膜下腔出血的发生率很低,表明大多数未破裂的动脉瘤仍然无症状。动脉瘤破
25、裂的危险因素包括动脉瘤特异性(大小、位置和形态)和患者特异性(年龄、种族、既往动脉瘤性蛛网膜下腔出血史和高血压)。无论未破裂还是破裂的动脉瘤都很小43。这一观察结果强调了对评估动脉瘤稳定性生物标志物的强烈需求。IVWI相对于管腔内成像可以提供管壁额外的信息。前期的动脉瘤IVWI研究主要集中在于评估动脉瘤壁增强情况。Nagahata等44报道70%的破裂动脉瘤壁增强,而不到5%的未破裂动脉瘤壁增强。最近的几项研究45-47表明,未破裂动脉瘤的壁增强可能与破裂风险有关。Edjlali等45对307 个未破裂动脉瘤研究表明,管壁增强与动脉瘤不稳定性(即在6 个月内发生变化或出现症状)显著相关。Bac
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