高分辨率磁共振血管壁成像在颅内动脉夹层中的应用进展

Application Progress of High-Resolution Magnetic Resonance Vascular Wall Imaging in Intracranial Arterial Dissection

摘要: 颅内动脉夹层(Intracranial arterial dissection, IAD)是中青年卒中的主要病因之一，IAD可导致严重的脑缺血或蛛网膜下腔出血。高分辨磁共振血管壁成像(High-resolution magnetic resonance vascular wall imaging, HR-VWI)可以直接显示血管壁特征，大大提高了IAD的检出率，本文就颅内动脉夹层在HR-VWI上的影像学表现进行分析，并对HR-VWI技术在IAD的鉴别诊断、疾病分期与风险以及指导治疗方面进行综述。

Abstract: Intracranial arterial dissection (IAD) is one of the main causes of stroke in young and middle-aged adults. IAD can lead to severe cerebral ischemia or subarachnoid hemorrhage. High-resolution magnetic resonance vascular wall imaging (HR-VWI) can directly display the characteristics of the vascular wall, which greatly improves the detection rate of IAD. This paper analyzes the imaging findings of intracranial arterial dissection on HR-VWI, and reviews the application of HR-VWI technology in the differential diagnosis, disease staging and risk, and guidance for the treatment of IAD.

1. 引言

颅内动脉夹层(intracranial artery dissection, IAD)是指颅内动脉由于自发性或创伤性原因发生内弹性膜破裂，血液流入致使管壁剥离分层形成的管壁结构异常，最终可造成动脉狭窄、闭塞或动脉瘤样改变 [1] 。流行病学显示，约50%~60% IAD患者发生蛛网膜下腔出血，而30%~78%合并缺血性卒中，且在中青年脑卒中患者中IAD占比可高达25% [2] [3] ，是中青年卒中主要病因之一，因此对其早期诊断非常重要。然而，由于颅内动脉纤细、走行迂曲，传统的管腔成像对其检出率仍然较低 [4] 。近年来，高分辨率磁共振血管壁成像(high resolution magnetic resonance vessel wall imaging, HR-VWI)以其无创、高分辨率、多参数、重复性强的优势逐渐受到临床关注，在脑血管疾病诊断中拥有巨大前景 [4] [5] 。较传统管腔成像而言，该技术不仅提供了管腔信息，还提供了对血管壁形态学和病理成分定量定性分析的可能，极大提高了IAD的检出率，很好的弥补了DSA、CTA等在临床诊断中的不足。本文就HR-VWI在IAD的影像学特点及临床应用价值方面进行综述。

2. HR-VWI技术简要介绍

颅内动脉血管壁成像由于颅内动脉管径纤细、走行高度迂曲、管壁菲薄的特点，较颅外动脉存在更大挑战，技术要求也更为严格 [6] [7] 。由于高场强的磁共振与多通道头颈线圈很大程度上改善了磁共振成像的信噪比，提高了空间分辨率，因此更推荐3.0T甚至未来更高场强的7.0T磁共振应用于脑血管病的诊疗与临床研究 [8] [9] 。此外，对颅内血管壁的成像，脑脊液与血液信号抑制是至关重要的。良好的血液和脑脊液抑制技术可以避免血流伪影造成假性管壁异常，能够正确评价血管边界，目前临床常用自旋回波(TSE)和双反转恢复预脉冲(DIR)达到抑制目的。但DIR序列容易出现流动伪影且采集时间长，在层厚较大时抑制效果不够理想 [10] 。对于3D黑血序列而言，更常用具有可变翻转角度重新聚焦脉冲的涡轮自旋回波序列 [9] [10] (variable flip angle fast/turbo spin-echo, VFA-FSE/TSE)。总体而言，不同厂成像序列参数与命名略有不同，但原理并无差异，如SPACE序列(Siemens Healthcare)、CUBE序列(GE Healthcare)、VISTA序列(Philips Healthcare)等。

3. 颅内动脉夹层的HR-VWI影像学特点及鉴别

颅内动脉夹层在亚裔人群中常好发于后循环，且较前循环动脉夹层更容易发生蛛网膜下腔出血 [11] [12] ；其诊断目前为止仍是以数字血管造影DSA检查为金标准，能够动态观察管腔形态与侧枝血流情况。典型IAD在DSA影像上的特点为不规则或节段性狭窄、锥形闭塞、串珠征或线样征、假腔对比剂滞留以及双腔征 [13] ，但由于其不能显示血管壁情况，可能存在一定漏诊误诊情况，难以与动脉粥样硬化导致的狭窄鉴别，不能很好观察到管径正常的夹层病变与瘤样扩张夹层全貌，对管腔形态异常征象显示率不高，尤其是累及了颅内细小动脉分支时更加难以准确显示，多以管腔串珠状、线样改变为依据间接诊断 [14] [15] 。因此，仅仅依靠传统管腔成像不能完全满足临床精准治疗的需求。Jaewon Shin等人在对312例DSA及CTA诊断为颅内动脉粥样硬化狭窄(intracranial atherosclerotic stenosis, ICAS)患者行HR-VWI检查中发现，其中113例患者事实上是颅内动脉夹层 [16] ；相关研究也报道经常规管腔成像诊断为颅内动脉粥样硬化狭窄病例中存在近2/3为颅内动脉夹层 [17] 。由此可见，对血管管壁成像具有独特优势的HR-VWI技术有助于及时辅助IAD准确诊断，减少漏诊误诊发生。

3.1. 内膜瓣与双腔征

内膜瓣与真假双腔形成是颅内动脉夹层在HR-VWI上的最为常见的直接征象 [14] [18] ，是由于动脉壁内膜损伤分离所形成。在常规黑血序列T1加权相上内膜瓣呈与血管壁相连的线样或花瓣样等或稍高信号，但由于血流伪影的和内膜瓣厚度的影响，其检出率仅为42% [19] 。而在T2加权相及对比剂增强后，内膜瓣检出率可以明显提高到91%、91.4% [19] [20] 。因此多序列与对比剂的联合可以有效提升夹层的诊断率。同时，对各向同性的3D序列多方位重建，可以有效避免伪影影响，对观察管腔内线样信号是否与管壁相连更为准确 [20] 。双腔征作为夹层的典型表现，可作为诊断依据。假腔由于缓慢血流的流入与积聚容易扩张压迫真腔，导致真腔变窄或闭塞，在T1加权相上血流缓慢容易形成湍流而呈不均匀高信号，真腔则呈流空信号，假腔内不稳定的血流动力学促进血栓形成，从而促进夹层进展。双腔征在HR-VWI上检出率高达82.8% [14] ，而在传统DSA检查中仅10%左右的IDA可观察到 [13] [21] ，这也可能是长久以来人们缺乏对IAD认识的原因之一。一项比较HR-VWI与DSA检查在IAD的诊断率的研究结果也证明了HR-VWI能提供更详细的解剖信息，其最终诊断一致性更高 [18] 。说明HR-VWI在颅内动脉夹层的诊断上有着巨大潜力与前景。

3.2. 壁内血肿与血栓形成

壁内血肿(intramural hematoma, IMH)是IAD典型表现，HR-VWI可以直接观察到IMH所导致的血管外径扩张和管壁新月形增厚，从而致使真腔受压移位 [22] 。当IMH与真腔相通时，血流的冲击作用导致血肿部分脱落栓塞远端血管管腔；部分发展为慢性生长的IMH可造成血管壁长期反复剥离出血，最终形成合并部分血栓的巨大夹层动脉瘤 [3] [23] 。IMH由氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白组成，其信号在磁共振上具有一定的变化规律。有研究显示，IMH在发病后40天内T1加权相上呈明显高信号，8天在T2加权相上呈高信号，并且其信号强度在1个月左右逐渐降低；大约80% 3个月后不再检测到IMH，6个月后基本吸收完全 [24] 。根据发病时间将IMH分为急性期(<7天)、亚急性期(7~2个月)和慢性期(>2个月)，发现急性期与亚急性期IMH显示效果明显优于慢性期，检出率可达85.7% [22] [25] 。此外，不同磁共振扫描技术对IMH检出也存在一定差异。有学者提出磁敏感加权成像诊断IMH灵敏感度较高，但由于磁敏伪影和血流流速影响，获得的管壁和管腔不能充分区分，从而降低了磁敏感加权成像对IMH的检出率 [26] [27] 。运动敏化驱动平衡(motion-sensitized driven-equilibrium, MSDE)利用流动质子的散相原理，可以获得较好的薄层黑血图像，即使是小动脉中较小的壁内血肿也能显示 [27] [28] ，已有研究证实其在椎动脉颅内段夹层中具有更加良好的诊断性能 [29] 。三维同步非增强血管造影和斑块内出血(three-dimensional simultaneous non-contrast angiography and intra-plaque hemorrhage, 3D-SNAP)技术对管腔血栓及血管壁的出血更加敏感，对IMH及假腔内血栓检出率高于其它序列 [30] 。新的磁共振技术以及参数优化后成像序列的应用可以提供更多图像信息，更好提高IAD诊断准确。

3.3. 鉴别诊断

颅内动脉粥样硬化病变在亚洲人群发病率较高，当继发斑块内出血是常常需要与IAD导致的壁内血肿进行鉴别。夹层通常累及范围较广，斑块累及范围较小，若斑块体积较大时，多能够观察到斑块的其他成分，如脂质核、疏松基质等，并且在T1加权像上斑块信号多低于壁间血肿 [22] 。结合黑血T2加权像，能够更清楚的观察到低信号假腔的存在，进一步与高信号的斑块内出血进行鉴别 [31] 。其次，夹层累及的血管外径多有轻度扩张，范围也较大，而粥样硬化斑块累及的血管即使是发生管径增粗的正性重构改变，其扩张程度相对不明显，两者间的重构指数是存在差异的 [32] 。

多项研究发现IAD累及血管在HR-VWI成像上可以见到管壁强化 [14] [33] ，当管壁环周强化时与血管炎表现类似，鉴别存在一定困难。但IAD管壁的强化程度多高于原发性血管炎，大多呈同心圆样强化；而原发性血管炎的强化呈相对均匀、光滑的向心性强化，常常呈多节段分布 [34] [35] 。对可疑IAD病变，结合多序列参数及多方位重建观察，确保各个角度清晰显示管腔及管壁改变可以最大程度减少其漏诊误诊概率。

4. HR-VWI在颅内动脉夹层诊疗中的临床应用价值

4.1. 评估疾病分期与风险

动脉夹层是血管管壁不断破坏、修复的过程，病理生理学上，IAD可分为四种类型：Ⅰ型(经典型)、II型(局部扩张型)、III型(冗长扩张型)以及IV型(巨大夹层动脉瘤型) [36] 。这四种类型之间随着病程的演变发展可互相转换，在HR-VWI上随时间发展而呈不同表现。多项研究发现 [37] [38] ，急性期与慢性期IAD影像表现存在显著差异，内膜瓣、双腔征、瘤样扩张及壁内血肿出现率或者信号强度随发病时间递减，壁内血肿信号强度及管壁强化程度在急性期较高，而慢性期减弱；Satoshi Hosoki等 [39] 对不同时期壁内血肿检出率观察发现其信号强度在1~2周内可达到峰值。因此根据其HR-MRI影像学表现可以为IAD的临床分期提供帮助，并且，相较于DSA而言，HR-VWI可以更全面的评估破裂风险较高、容易导致占位效应的III、IV型夹层。

此外，研究显示IAD患者合并较大的年龄、高血压以及壁内血肿时更容易出现脑缺血症状 [33] ，颈动脉夹层中腔内血栓强化与卒中的发生及复发相关 [40] ，在临床工作中对该类患者或许需要更积极的随访检测及药物治疗。有学者根据HR-VWI成像上管壁形态学改变将慢性期IAD转归分为完全修复、完全修复伴有微小管壁改变、不完全修复伴有微小管壁改变、夹层动脉瘤以及闭塞五种临床结局 [41] ，而这些变化是常规管腔成像不能检测到的；且在该研究中发现IAD发展为闭塞者管腔直径减小、管壁弥漫性强化，并出现了脑缺血症状，虽然这一结局不能独立评价IAD预后，但提示了管壁强化在病理上可能与活动期炎症反应相关，此处病变破裂风险更高 [42] ，因此通过HR-VWI对IAD随访能有效监测病情进展情况，发现疾病的微小变化，以提示及时进行干预，在最大程度上避免通过DSA随访可能造成的夹层进展等并发症。

4.2. 评估疗效与指导血管内治疗

在IAD不断破坏、修复交替的过程中，通过HR-VWI对其形态、成分的监测可以评价患者病情的稳定性。随访不同治疗方案下壁间血肿、腔内血栓的信号变化，夹层累及范围以及形态改变是否趋于修复或恶化，从而筛选出行之有效的个体化治疗策略。对椎基底动脉夹层动脉瘤栓塞术后的患者随访发现，支架覆盖和弹簧圈栓塞不理想的区域可观察到血管管壁强化，并且是预测IDA进展的独立危险因素 [43] ，而这是DSA技术不能提供的信息。因此，HR-VWI可通过提供管壁信息，弥补传统管腔成像的不足，以更全面评估IAD的治疗效果。

在指导血管内治疗方面，有学者认为HRMR-VWI可作为动脉夹层血管内治疗前评估及治疗后首选的无创随访手段 [44] 。HR MRI提供了更丰富解剖学信息，如内膜瓣的形态、假腔的入口、壁内血肿的大小和分支血管的开口位置等，更全面的观察夹层的走行，避免DSA由于不能全面观察壁内血肿所导致的测量误差，指导选择合适的支架型号、栓塞范围以及栓塞材料，减少对侧枝血管的损伤。并且，通过治疗后随访，可以发现影响不同血管内治疗预后因素和不良预后表现，以早期进行血管内治疗后的干预。

5. 小结与展望

总之，HR-VWI作为目前唯一能够在活体内观察血管壁结构的无创影像学检查，可以较好观察颅内动脉夹层管壁管腔的变化，有助于对IAD病理生理及自然病程转归的全面理解，进一步从影像学上阐述IAD的发病机制，以提高该病的早期诊断率，协助制订个体化治疗方案，改善临床预后。但是，HR-VWI图像的高空间分辨率与图像质量以及扫描时间三者的协调平衡往往存在一定挑战，可以满足临床诊断需要以及科研需求的图像质量往往需要较长的扫描时间和患者的高度配合，因此优化HR-MRI扫描序列是一个不小的挑战。在未来，或许可以结合深度学习重建算法进一步提高改善图像质量，借助人工智能技术更准确、有效的提高IAD诊断率。

NOTES

^*通讯作者。