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综述
磁共振血管壁成像对颅内动脉粥样硬化斑块易损性及疗效评估的研究进展
刘聪 宋焱

Cite this article as: Liu C, Song Y. Progress of magnetic resonance vessel wall imaging in the evaluation of vulnerability and treatment efficacy of intracranial atherosclerosis plaque[J]. Chin J Magn Reson Imaging, 2022, 13(3): 118-121.本文引用格式:刘聪, 宋焱. 磁共振血管壁成像对颅内动脉粥样硬化斑块易损性及疗效评估的研究进展[J]. 磁共振成像, 2022, 13(3): 118-121. DOI:10.12015/issn.1674-8034.2022.03.029.


[摘要] 颅内动脉粥样硬化(intracranial atherosclerosis,ICAS)与缺血性脑卒中密切相关。磁共振血管壁成像(magnetic resonance vessel wall imaging,VWI)作为一种新兴无创检查技术,相较于常规的管腔成像技术,可以在评估血管狭窄的同时,评估斑块的负荷及斑块易损性,从而预测患者发生缺血性脑血管病的风险,因此,该技术获得了广泛的关注与推广。近年来,随着研究的不断深入,有研究者利用该技术寻找颅内动脉易损斑块的临床危险因素,力图通过对这些危险因素的控制预防颅内动脉斑块发展为易损斑块;还有研究者利用该技术评价颅内动脉斑块药物或介入治疗后的疗效、探索更为有效的治疗方案,这些均有助于进一步推动缺血性脑血管病的预防。本文就VWI在评估ICAS斑块易损性、探讨颅内易损斑块危险因素及随访药物、介入疗效等方面的应用作一综述。
[Abstract] Intracranial atherosclerosis (ICAS) is closely associated with ischemic stroke. Compared with conventional arterial luminal imaging, magnetic resonance vessel wall imaging (VWI), a kind of new non-invasive imaging technique, could evaluate the plaque burden and vulnerability as well as the luminal stenosis. It could help to predict the risk of ischemic cerebrovascular disease. In recent years, more and more studies about the evaluation of ICAS with IVW have been carried out. Some of them search for the clinical risk factors of vulnerable intracranial atherosclerotic plaque, trying to prevent the development of vulnerable plaque by controlling these risk factors; some researchers apply VWI to evaluate the efficacy of drugs or interventional therapy for ICAS, exploring more effective treatment schemes. All these efforts will help to further promote the prevention of ischemic cerebrovascular disease. In this review, we summarized the application of VWI in the evaluation of intracranial atherosclerosis plaque vulnerability, risk factors and prognosis.
[关键词] 高分辨磁共振;血管壁成像;颅内动脉;动脉粥样硬化;危险因素;预后
[Keywords] magnetic resonance imaging;intracranial atherosclerosis;risk factors;prognosis

刘聪 1, 2   宋焱 1, 2*  

1 北京医院放射科,国家老年医学中心,中国医学科学院老年医学研究院,北京 100730

2 北京协和医学院研究生院,北京 100730

宋焱,E-mail:firesong@sina.com

作者利益冲突声明:全体作者均声明无利益冲突。


基金项目: 首都卫生发展科研专项 首发2020-2-4052
收稿日期:2021-11-30
接受日期:2022-03-02
中图分类号:R445.2  R743.1 
文献标识码:A
DOI: 10.12015/issn.1674-8034.2022.03.029
本文引用格式:刘聪, 宋焱. 磁共振血管壁成像对颅内动脉粥样硬化斑块易损性及疗效评估的研究进展[J]. 磁共振成像, 2022, 13(3): 118-121. DOI:10.12015/issn.1674-8034.2022.03.029

       在我国,颅内动脉粥样硬化(intracranial atherosclerosis,ICAS)是缺血性脑卒中最常见的病因[1]。ICAS好发于大脑中动脉,其次是基底动脉、颈内动脉和椎动脉颅内段,黑人、亚洲人较白人更为常见[2]。与颅外动脉粥样硬化相比,ICAS的发病年龄较晚,斑块状态更为稳定,这可能与颅内动脉的解剖结构有关。相较于身体其他部位管径相似的动脉,颅内动脉具有一些独特的组织结构特征,其内弹力板(internal elastic lamina,IEL)较厚,动脉中膜及外膜较薄,含少量弹性纤维,并且没有外弹力板(external elastic lamina,EEL)[3]。既往对于ICAS的评估多采用CT血管成像(computed tomography angiography,CTA)、MR血管成像(magnetic resonance angiography,MRA)等技术,通过血管的狭窄程度反映动脉粥样硬化病变的严重程度。近些年,随着磁共振血管壁成像(magnetic resonance vessel wall imaging,VWI)技术的不断成熟,实现了颅内动脉血管壁的2D、3D成像,该技术通过对血管内血流的抑制,可以清晰地显示血管壁以及动脉粥样硬化斑块等病变的结构、特征。本文就VWI在评估颅内动脉斑块易损性、探讨颅内动脉易损斑块临床危险因素以及随访颅内动脉斑块治疗疗效等方面的应用作一综述。

1 VWI对ICAS斑块易损性的评估

       与颈动脉不同,颅内动脉血管位置较深、血管直径较小、周围缺乏脂肪组织的衬托,因此目前的临床及科研工作中,应用3 T磁共振设备进行的颅内动脉VWI难以清晰、准确地显示斑块内的脂质坏死核、斑块纤维帽等结构,对于颅内动脉斑块易损性的评估多从以下四个方面进行:

1.1 斑块内出血

       与颈动脉粥样硬化斑块类似,ICAS斑块成分也包括富含脂质的坏死核心、纤维帽、斑块内钙化及出血(intraplaque hemorrhage,IPH)等[3, 4, 5]。通常认为动脉粥样硬化斑块IPH的发生是由斑块内新生血管破裂造成,IPH可以导致斑块体积增大,斑块壁的压力增加,使斑块更加脆弱[6]。一项对离体ICAS斑块的VWI研究显示,不同斑块成分在T1WI序列上的信号强度有显著差异,而在其他成像序列[如质子密度加权成像(proton density weighted imaging,PDWI)、T2WI和T2*WI]的信号强度无显著差异[4]。VWI可以较为准确地识别颅内动脉斑块内的出血,表现为T1WI序列上的明显高信号[3]。尽管一项关于ICAS患者尸检的研究结果显示,颅内动脉IPH的发生率低于颅外动脉[7],但多项研究结果显示,无论是在大脑中动脉还是基底动脉中,有症状组中斑块内出血的发生率明显高于无症状组[8, 9]

1.2 斑块表面不规则

       斑块表面形态不规则、凹陷,常提示斑块纤维帽可能出现糜烂,进一步可导致斑块破裂,从而引起血栓栓塞。也有学者认为,斑块表面不规则可能是斑块破裂后的表现,其确切意义尚不清楚[10]。Chung等[11]及Zhao等[12]的研究中,将大脑中动脉粥样硬化患者分为有症状组及无症状组,并进行3 T MRI扫描,发现有症状组患者斑块表面不规则的发生率较无症状组更高,但经过多元回归分析发现斑块表面不规则并不是症状性ICAS斑块的独立预测因素。由于缺乏组织病理活检,以上研究并未对3 T MRI判断颅内动脉斑块表面不规则的准确性进行分析。有研究表明,7 T MRI有可能详细准确描述斑块形态并区分斑块各种成分[4,10],但目前尚未见到应用7 T MRI研究斑块各种影像学特征与缺血性脑卒中相关性的研究。因此,颅内动脉斑块表面不规则与斑块易损性、与缺血性脑卒中之间的关系仍有待进一步研究阐明。

1.3 斑块强化

       斑块强化通常被认为是动脉粥样硬化不稳定或具有易损性的特征,并且可能是斑块进展的一个标志。既往研究表明,斑块强化通常与新生血管形成和血管炎症相关,并且颅内动脉斑块强化比冠状动脉及其他颅外动脉强化更具临床意义[13]。对于颅内动脉斑块强化的评估方法有定性评估和定量评估,所选取的参照物包括垂体、胼胝体和脑灰质等。Gupta等[14]的一项Meta分析纳入了8项研究,这些研究均以垂体的强化程度作为参照,定性分析斑块是否具有异常强化,并探讨斑块强化与急性脑卒中的相关性,Meta分析结果显示,斑块异常强化与责任血管供血区脑卒中明显相关(OR=10.8,95% CI:4.1~28.1,P<0.001)。Wang等[15]对ICAS斑块各种VWI影像特征进行定量分析,发现与无症状性ICAS斑块相比,症状性ICAS斑块具有更大的斑块强化体积[(20.70±3.07) mm3 vs. (6.71±1.87) mm3P=0.001)]及更高的斑块强化指数[(0.44±0.08) vs. (0.09±0.06,P=0.001),强化指数=(增强后斑块平均信号值/正常管壁平均信号值)/(增强前斑块平均信号值/正常管壁平均信号值)-1]。Shi等[16]利用“斑块强化率”对斑块的强化程度进行定量研究,斑块强化率定义为(增强后最大狭窄层面斑块平均信号/邻近脑灰质信号)/(增强前最大狭窄层面斑块平均信号/邻近脑灰质信号)×100%,发现斑块强化率是评估基底动脉不稳定斑块的重要特征(OR=9.476,95% CI:1.256~71.464,P=0.029)。Kwee等[13]的研究表明,在卒中发作后,责任斑块通常表现出明显强化,且斑块强化的持续时间较长,可达数月;而非责任斑块的强化程度会随着时间的推移逐渐下降。但作者认为,本研究中研究对象基线期均已出现急性脑卒中,所以无法评估责任斑块在卒中发生前是否出现强化,仍需要进一步研究阐明斑块强化随时间的演变以及其与临床事件之间的关系。

1.4 动脉重构

       动脉重塑模式最早是在冠状动脉的研究中被提出,包括正性重构和负性重构。正性重构导致血管外径增大,可以在一定程度上缓解斑块导致的血管狭窄,负性重构则导致斑块所在处的管腔狭窄。多项研究表明,出现正性重构的斑块在最大管腔狭窄处具有较大的血管面积和血管壁面积,而且正性重构比非正性重构更容易观察到微栓子[1,17]。在Zhang等[1]的研究中,将大脑中动脉粥样硬化性狭窄患者分为正性重构组和非正性重构组,发现正性重构组斑块的PDWI信号比非正性重构组更高,这说明正性重构在某种意义上是一种不安全的血管重构方式。

2 VWI对颅内动脉易损斑块的临床危险因素的研究

       VWI的应用,将ICAS的评估由传统的管腔狭窄提升至斑块稳定性的评估,因此很多研究者在此基础上,进一步利用VWI探讨易损斑块的临床危险因素,力求推进对缺血性脑卒中的一级预防和二级预防。

2.1 糖尿病

       糖尿病对动脉粥样硬化的影响,就其机制而言,是由于血糖控制不佳导致的高血糖、氧化应激和全身炎症因子的增加,作用于血管壁从而加速动脉粥样硬化病变的发生与发展。既往研究显示,糖尿病患者的ICAS发病率是非糖尿病患者的1.98倍(OR=1.98,95% CI:1.69~2.31,P=0.07),人群种族间无差异[18]。Huang等[19]的研究发现,与健康对照组相比,2型糖尿病患者ICAS斑块负荷更大、斑块出现强化的比例更高、斑块强化的程度更高,但是糖尿病病程与颅内动脉斑块负荷、斑块强化没有相关性。Li[20]等人的研究发现,糖尿病与颅内斑块总体数量独立相关。Jiao等[21]的研究进一步将糖尿病患者分为血糖控制好与血糖控制不好两个亚组,通过与健康对照组相比,发现就斑块负荷和血管狭窄程度而言,糖尿病的两个亚组均出现增高的趋势,但是只有血糖控制不好组与健康对照组之间的差异具有统计学意义;而对于斑块强化,血糖控制不好者与健康对照者、血糖控制不好与血糖控制好的患者之间的差异均有统计学意义。这一研究结果提示,糖尿病患者会出现ICAS斑块病变的加重,其中血糖控制不好是关键影响因素。

2.2 高血压

       高血压已被确定为动脉粥样硬化和心血管事件的危险因素,而不同血管床中血压参数和动脉粥样硬化斑块特征之间的联系仍不确定。Liu等[22]的研究在调整各种潜在协变量后,发现血压控制不佳与颅内粥样硬化斑块的程度及管腔狭窄程度仍具有相关性,且在各个模型中,收缩压控制不佳和舒张压控制不佳都与颅内粥样硬化斑块风险增加相关。Song等[23]的研究显示,在较严重动脉粥样硬化患者中可以发现更高的斑块内出血发生率,并且收缩压和脉压差与ICAS斑块负荷独立相关。尽管在对年龄、性别和心血管危险因素进行调整后的多变量分析中,收缩压与斑块内出血相关,但当动脉粥样硬化斑块负荷作为协变量被校正时,收缩压则与斑块内出血则无明显相关性。Ma等[18]的Meta分析显示,收缩压每加10 mmHg (1 mmHg=0.133 Kpa)或脉压差>45 mmHg会使动脉粥样硬化斑块风险增加,但在白人中,血压与颅内粥样硬化斑块无明显相关。

2.3 血脂异常

       研究发现,高水平的低密度脂蛋白胆固醇(low-density lipoprotein cholesterol,LDL-C)与ICAS相关,且无人群及种族间差异;高水平的载脂蛋白A1 (apo A1)与ICAS呈负相关;apo B/apo A1在亚洲人种中可预测ICAS,存在计量相关性[18,24]。Chung等[25]利用VWI前瞻性地探讨了大剂量他汀类药物对ICAS斑块稳定性的影响,发现患者接受大剂量他汀类药物治疗后,LDL-C水平变化与ICAS斑块强化体积正相关,与基线期相比,随着LDL-C水平的下降,斑块强化体积减小。

2.4 同型半胱氨酸

       血清高同型半胱氨酸(homocysteine,Hcy)水平可导致血管内皮功能障碍、平滑肌细胞增殖和血管钙化,从而诱导血管衰老,最终导致动脉血管粥样硬化改变,是心脑血管疾病的重要危险因素[26]。但Ma等[18]的Meta分析中发现,血清高Hcy水平与ICAS发生并无明显相关性。Dai等[27]运用3D VWI技术探讨了近期发生脑血管缺血事件的患者中血清同型半胱氨酸与卒中责任血管粥样硬化斑块之间的关系,发现控制混杂因素后,血清Hcy水平与多血管床斑块负荷之间存在显著相关,表明Hcy可能是多血管床多发斑块的独立危险因素。而且多血管床斑块负荷与更高的卒中复发率相关。此外,年龄和血清Hcy的组合对患者是否具有多血管床斑块的预测价值高于单独的每个危险因素。但该研究同样未发现血清Hcy水平与各单独血管床斑块特征之间存在相关性。由此可见,尽管Hcy在缺血性脑卒中的患者中具有重要意义,但是其与动脉粥样硬化斑块的关系尚需进一步探索。

2.5 代谢综合征

       Ma等[18]对4项研究的Meta分析发现,代谢综合征患者发生ICAS的风险是无代谢综合征患者的2.13倍(OR=2.13,95% CI:1.35~3.37,P<0.01),并且发生ICAS风险随着代谢综合征标准指标(根据国际糖尿病联盟标准[28])的增加而增加。但目前研究中均采用管腔狭窄程度对颅内动脉粥样斑块进行评估,尚缺乏利用VWI探讨代谢综合征对斑块易损性影响的研究。

2.6 生活习惯及其他疾病

       既往已有多项研究应用MRA作为评估手段,发现吸烟、身体质量指数(body mass index,BMI)以及冠心病与ICAS并没有明显相关性[29],且Ma等[18]对多项研究总计13 762名患者的Meta分析也得到了相同结果。当前几项VWI研究结果也表明,吸烟、BMI以及冠心病与斑块易损性无明显相关性[21,27,30]

3 ICAS斑块治疗疗效的VWI评估

       对于ICAS斑块,治疗手段主要包括药物治疗和血管内介入治疗,既往对于其治疗效果多是评估血管管腔狭窄程度是否得以改善,或者患者是否出现脑缺血事件的发生与复发。由于VWI可以更为直接地显示颅内动脉斑块治疗后的变化,因此相较于其他评估方法,VWI无疑是更为准确的一种手段。

3.1 他汀类药物对ICAS的疗效评估

       Chung等[30]研究发现,他汀类药物与斑块强化程度降低及斑块强化体积减小相关,且较低程度的斑块强化、发病前使用他汀类药物均与非栓塞性脑梗死发病率降低相关。这表明他汀类药物的应用可能会通过稳定ICAS斑块来预防大面积皮质梗死。而Chung等[25]进一步对已发生急性卒中患者的研究中发现,高剂量他汀类药物治疗可以有效地稳定症状性ICAS斑块,并且随着斑块的稳定,管腔狭窄程度也得到改善。但也有相当比例的患者接受他汀治疗后斑块特征无明显变化,此类患者通常对他汀类药物反应不佳,即使在高剂量他汀类药物治疗后,患者的LDL-C水平也未获得理想的降低。作者认为,高剂量他汀类药物治疗后LDL-C水平降低程度>50%与良好的预后相关。但其研究对象均为脑缺血事件发生后的患者,且管腔狭窄程度均>50%,所以,他汀类药物对于轻度管腔狭窄斑块的作用、他汀类药物是否能够减缓斑块发展的速度,以及斑块初始特征是否与药物疗效相关等问题,仍需进一步研究。

3.2 降糖药物对ICAS的疗效评估

       一项研究显示,伴有2型糖尿病的颈动脉粥样硬化患者在进行降糖药物治疗及降脂、降压治疗后,与无糖尿病但接受降脂及降压治疗的颈动脉粥样硬化对照组患者相比,其治疗2年后颈动脉管壁总体积明显减小[31]。近些年,有药物研发机构发现某些新型降糖药物有可能在控制血糖的同时,对动脉具有保护的作用,达到稳定动脉粥样硬化斑块的效果。但关于不同类型降糖药物对ICAS斑块治疗作用的相关VWI评估,仍有待进一步研究。

3.3 血管内介入治疗对ICAS的疗效评估

       Ma等[32]评估了严重基底动脉狭窄患者斑块特征、支架治疗后的穿支卒中等与动脉重塑模式的关系,发现在该组人群中,基底动脉支架置入后穿支卒中的发生率为10.0%,术后的穿支卒中可能与动脉负性重构相关,而斑块的VWI特征与血管重构模式无关。Power等[33]的一项血栓栓塞患者机械取栓术对颅内动脉管壁影响的横断面研究中发现,机械取栓可导致病变处颅内动脉管壁出现增厚和强化,产生类似大动脉炎的VWI表现,而这种动脉壁异常在仅接受药物治疗的动脉闭塞患者中较少见,作者认为这可能与取栓导致的血管内皮损伤相关。Li等[34]对1例同时进行血管抽吸取栓及支架取栓后行VWI的儿童患者的案例进行了报道,发现行支架取栓术后的血管在VWI上出现血管壁强化,但行抽吸取栓的血管未见明显血管壁强化,认为未来的研究可使用VWI评价各种介入治疗术后管壁的炎症和内皮损伤,以及这种病理生理学改变随时间的变化规律。

4 小结

       VWI作为一项新兴的影像检查手段,在对颅ICAS斑块的研究与评估中展现出了独特的优势,不仅可以对因动脉粥样硬化斑块继发的血管狭窄进行准确的评估,还可以对动脉粥样硬化斑块本身进行评估,通过斑块特征更加精确地判断斑块易损性及卒中风险。除此之外,通过对影响ICAS斑块稳定性的各种临床危险因素的研究,有助于揭示ICAS斑块发病机制及病理生理过程。而通过VWI对斑块治疗后变化的分析和研究,不仅可以研究药物、介入治疗对于斑块治疗的效果,同时可以有助于临床选择更加合理、有效的治疗方案。

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