《卒中与神经疾病》杂志  2016年02期 139-141   出版日期：2016-04-26   ISSN:1007-0478   CN:42-1402/R
高分辨率磁共振成像评估大脑中动脉粥样硬化性狭窄研究进展


颅内动脉粥样硬化性狭窄(intracranial atherosclerotic stenosis, ICAS)是缺血性脑卒中的主要发病机制之一,因大脑中动脉(middle cerebral artery, MCA)的供血区域广泛,且易发生粥样硬化性狭窄,其供血区域的缺血性卒中发生率高,严重威胁中国人群的健康[1]。研究显示,颅内动脉粥样硬化易损斑块破裂是缺血性卒中发生的主要促进因素[2]。目前临床治疗策略多依据血管狭窄的严重程度,但即使是轻、中度狭窄的患者,治疗后仍可能频繁发生缺血性事件,因此评估斑块成分比单纯狭窄程度更重要[3]。若能够从管壁结构及斑块特性等角度,筛选MCA粥样硬化性狭窄的脑卒中高危因素,观察疾病进程及评估药物治疗效果,并指导介入手术开展,可对患者进行分层管理,给予针对性治疗。目前已有许多关于高分辨率磁共振成像(high-resolution magnetic resonance imaging, HR-MRI)用于ICAS血管管壁及斑块特性的研究,被认为是目前唯一能进行在体颅内血管管壁成像的方法[4]。本研究将从磁共振血管成像的斑块成分、特征、血管管壁与MCA缺血性脑卒中的相关性方面作一综述,为缺血性脑卒中的病因学诊断和疾病的预防提供重要依据。 1 MCA粥样硬化斑块与缺血性脑卒中 MCA粥样硬化导致缺血性脑卒中的发生机制,主要包括动脉粥样斑块破裂形成血栓,造成局部血管闭塞或远端血管栓塞——例如血栓形成导致穿支动脉开口的闭塞,微栓子脱落后导致远端血管闭塞; 造成管腔重度狭窄或闭塞导致远端灌注不足,使脑组织发生低灌注损伤。Klein等[3]对123例单侧MCA狭窄所致致死性脑梗死患者脑组织进行解剖,比较病变侧MCA与对侧MCA斑块情况,结果发现责任血管MCA中、重度狭窄与斑块形成密切相关,进一步提示HR-MRI评价管壁、斑块对明确脑卒中病因的可靠性及重要性。为明确脑卒中发病机制,需要明确斑块分布、形态、成分等特征。目前的研究显示[5],HR-MRI 提示的易损斑块(斑块内出血以及纤维帽破裂),其可能机制为远端动脉栓塞,而稳定斑块( 小脂质核心、厚纤维帽)所致的重度狭窄,其可能机制为低灌注损伤。因此,HR-MRI可预测MCA粥样硬化导致缺血性脑卒中的机制,有助于进行针对性脑卒中二级预防。 2 HR-MRI评估MCA管腔和管壁 2.1 MCA粥样硬化的HR-MRI图像识别动脉血管造影即DSA仍然是影像诊断颅内血管病变的金标准[6]。Ryu等利用HR-MRI对MCA管壁及管腔进行研究,发现HR-MRI显示的狭窄程度与DSA检测结果符合[7]。MCA尸检组织病理学研究表明,颅内动脉易损斑块的主要成分为坏死的脂质核心、新生血管及斑块内出血(intra-plaque hemorrhage, IPH)或斑块内血栓形成等,与颈动脉易损斑块的病理变化相似[8]。目前颅内动脉HR-MRI成像多采用3.0T,不同序列成像各具优势,T1加权成像(T1WI)和T2加权成像(T2WI)识别斑块成分具有优势,质子密度加权成像(PDWI)适合对粥样硬化斑块量化分析。Swartz等[9]早期采用T2WI、T1WI平扫及增强扫描,对37 例颅内动脉狭窄患者行HR-MRI检查,结果症状性ICAS显示为偏心性管壁增厚并伴有强化,斑块表面明显增强推测为纤维帽。部分MCA斑块表面T2WI高信号带,推测也可能为纤维帽。此外,当存在出血、脂肪、金属沉积或高浓度蛋白时,T1WI可能显示高信号。有研究表明,颈动脉斑块内T1加权脂肪抑制像的高信号(high signal on T1-weighted fat-suppressed images, HST1)高度提示斑块内的新鲜出血或近期出血(<6周),这是预测缺血性事件很好的指标。有关颅内斑块的HST1也有报道[10]。 2.2 MCA管壁重构 HR-MRI可显示MCA管壁重构现象; 血管壁重构是狭窄血管自身的代偿选择,包含正性重构(positive remodeling, PR)、负性重构(negative remodeling, NR)两种模式。PR也称为外向重构,在动脉硬化过程中斑块面积增加,病变局部管壁代偿性扩张; NR也称为内向重构,病变局部管腔狭窄加重[11]。针对冠脉的研究证实PR有利于维持动脉管腔大小,但却表现为易损斑块的特性(大脂质核心、薄的纤维帽及斑块内较多炎性成分); 虽然NR加重管腔狭窄,但多为稳定斑块(脂质少、动脉内膜厚及纤维成分多)。针对MCA的研究也发现类似特性。Xu等采用3.0 T HR-MRI检查粥样硬化性狭窄的MCA,结果显示为症状性MCA狭窄患者以PR为主,无症状性MCA狭窄患者以非正性重构(non-PR)为主; 另外,部分MRA判断为中、重度狭窄的MCA管壁正常或仅轻度增厚,提示NR的存在,推测可能与富含纤维成分、脂质核心较小的斑块有关[1]。Shi等[12]的研究也证实,表现为PR的症状性MCA狭窄,其微栓子信号更多,可能更容易发生栓子脱落。上述关于MCA狭窄的研究提示,狭窄血管的管壁出现PR可能与斑块的易损性相关。 2.3 症状性MCA狭窄的斑块负荷 Klein等[13]最早采用1.5 T HR-MRI对MCA斑块定量分析,证实MCA粥样硬化存在易损斑块,由于图像质量差不能精确量化。随后,Ryu等[7]采用3.0 T HR-MRI定量分析症状性及无症状MCA狭窄患者斑块负荷及管壁特征,证实症状性MCA狭窄患者的斑块负荷更大,管壁面积更厚。后续针对MCA的一系列研究,进一步证实较大的斑块负荷稳定性差,是需要进行积极干预的脑卒中高危因素[2,10]。 2.4 症状性MCA狭窄的斑块分布颅内动脉斑块可因累及邻近穿支而导致缺血事件。大多数MCA穿支在从其管壁的后、上方发出。Xu等[14]对MCA狭窄斑块分布部位进行分析,发现粥样斑块主要分布于前壁(44.8%)、下壁(31.7%),明显多于上壁(14.3%)、后壁(9.0%),提示多数斑块与穿支开口相对,可解释多数患者尽管存在MCA狭窄但无症状; 如果症状性MCA狭窄患者伴有穿支动脉支配区域梗死,其粥样斑块更多分布于上壁,较少分布于前壁、下壁,提示是斑块阻塞了穿支开口。Sui等[15]的结果有所不同,斑块主要位于腹侧、背侧、下侧,可能与入选标准和关注点有关。以上研究支持HR-MRI可用于判断脑卒中发生机制,评估脑卒中风险。 3 MCA易损斑块与缺血性卒中的相关性具有相同MCA狭窄程度的患者,其临床表现可从无症状到频发缺血性脑卒中; 症状性MCA狭窄脑卒中再发风险明显高于无症状患者(12.5% vs 2.8%),提示管壁斑块特性与缺血性脑卒中相关[16]。 3.1 纤维帽破裂纤维帽(fibrous cap)是覆盖于脂质核表面的一层结缔组织,其厚度是决定斑块稳定性的重要因素。纤维帽一旦破裂,则局部血栓形成引发缺血性脑卒中。根据对颈动脉狭窄的HR-MRI研究,将纤维帽的图像分为三类——薄且完整、厚且完整、纤维帽破裂; 纤维帽破裂或薄纤维帽多见于症状性颈动脉狭窄组,而厚纤维帽多见于非症状组[17]。关于颅内血管的研究较少,但MCA与颈动脉粥样斑块具有相同组织学构成,因此在一定程度上也可解释MCA斑块的纤维帽破裂与缺血性脑卒中具有一定相关性。 3.2 富含脂质的坏死核心斑块的坏死核心中出现大量脂质沉积是易损斑块的另一特征。针对颈动脉斑块的研究发现,斑块中大的脂质核心与脑卒中发生率呈正相关[18]。在颅内动脉因缺乏病理检查支持,目前尚无应用HR-MRI评估斑块脂质核心的报道。 3.3 斑块内出血(IPH) 动脉粥样硬化过程中内皮细胞破坏导致异常新生血管形成,斑块内新生血管结构不完整,易诱发IPH,影响斑块稳定性[19]。目前研究表明IPH与脑卒中具有相关性。症状性和无症状性MCA狭窄患者的HR-MRI对比研究显示,近期出现症状者19.6%存在IPH,而无症状者仅3.2%[1]。HR-MRI可重复性研究发现,症状性和无症状性MCA狭窄患者IPH有明显差异,发生率分别为11/41、0/32[20]。 3.4 斑块内炎症反应和新生血管斑块内炎症反应和新生血管也是影响斑块稳定性的重要因素。新生血管不仅能够加速动脉粥样硬化病变的进程,甚至可诱发IPH和纤维帽破裂而出现脑血管事件。有证据表明,炎症活动参与动脉粥样硬化斑块的形成、进展以及破裂全过程[21]。对76例MCA狭窄患者死亡后尸检行组织病理学研究,并检测斑块内CD45RO、CD68,证实MCA易损斑块中炎性因子明显升高,提示可能有T淋巴细胞和巨噬细胞参与[8]。可见斑块内炎症反应及新生血管是促使易损斑块形成的因素,炎症可能是稳定斑块治疗的新靶点。为此,提出颅内动脉粥样硬化治疗的新策略,即所谓RNA干扰(RNAi)——通过抑制新生血管形成,减少斑块内出血,抑制血管内皮生长因子生成,从而减少脑卒中高危因素[22]。 3.5 MCA闭塞与侧枝循环具有良好侧枝循环的患者,其梗死面积再扩大的风险相对较低,侧枝循环差者则很少甚至没有可挽救的半暗带组织。因此,如果能够有效评估侧枝循环,可进一步调整患者治疗方案及判断预后。Xu等[23]利用HR-MRI研究MCA主干闭塞患者的血管横断面,发现无症状性MCA闭塞患者的闭塞动脉周围存在多个直径细小的血管流空信号,称为“深部微小流空”(deep tiny flow voids,DFTV),但症状性MCA闭塞患者则未发现这种现象,推测DFTV是血管闭塞后,深部侧枝再生或者是深部软脑膜侧枝动脉的影像学表现。由此,可利用HR-MRI来评估侧枝循环建立情况,但尚需大量研究证实。 4 HR-MRI评估临床疗效及预后 4.1 HR-MRI评价药物疗效及其预后通过HR-MRI观察他汀类药物对颈动脉斑块的影响,结果显示管壁面积明显减小,斑块负荷减轻,由此疾病进展得到抑制[24]。然而,有关ICAS患者的HR-MRI的研究目前很少。Xu等[25]对1例颈内动脉颅内段狭窄患者强化抗血小板聚集、他汀治疗,治疗后HR-MRI显示斑块消退,提示在ICAS患者HR-MRI能够作为观察药物疗效的评价工具。临床实践也发现,部分ICAS患者经过强化抗血小板、降脂治疗后HR-MRI显示斑块明显变小、更稳定,提示HR-MRI在ICAS的药物治疗随访中具有潜在价值,但尚需要大样本数据证实。 4.2 HR-MRI评价介入治疗效果及其预后利用HR-MRI对斑块进行分析、定位,有助于对MCA狭窄患者行介入治疗时合理选择器械,若器械选择不合理,在血管内治疗修复管腔直径时由于球囊压迫导致斑块移位,可能会阻塞穿支动脉开口而出现穿支动脉供血区域梗死。若在术前利用HR-MRI定位MCA狭窄斑块的位置,通过科学选择方案及器械,球囊膨胀过程中力量的调整,可避免斑块阻塞穿支开口[26]。由于担心支架伪影及经验缺乏,目前颅内动脉狭窄介入治疗后HR-MRI的临床应用很少。Shi 等[27]对5 例MCA狭窄血管介入治疗,其中2 例经皮腔内血管成形术(percutaneous transluminal angioplasty, PTA),3 例Wingspan 支架植入,并对患者进行围术期HR-MRI检查,结果发现PTA改变了MCA管壁结构,导致斑块不稳定,而Wingspan支架植入能有效恢复MCA管径,效果优于PTA,这提示HR-MR能够清晰显示介入前后管壁及斑块变化。该研究初步证实了HR-MRI用于颅内血管介入治疗的疗效评估的可行性,但病例数较少,仍有待进一步研究。 5 小 结颅内动脉粥样硬化易损斑块是导致缺血性脑卒中的主要危险因素。HR-MRI作为一种无创性影像学检查方法,可以准确提供斑块形态学及内部成分等信息,为脑卒中的病因诊断提供客观依据。通过HR-MRI对易损斑块进行早期识别和破裂风险评估,有助于优化临床治疗方案,从而有效降低脑血管事件的发生率。同时针对不稳定斑块治疗,除了强化药物治疗、介入操作外,细胞生物学治疗值得进一步探究。HR-MRI技术为缺血性脑卒中的病因学诊断和预防带来了新的契机,可以为缺血性脑卒中一级和二级预防提供依据。