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神經(jīng)綜述:顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化影像評(píng)估新進(jìn)展

 吳海香 2022-06-24 發(fā)布于河南

顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化是缺血性腦卒中的最常見病因,約占我國(guó)缺血性腦卒中的46.6%。缺血性腦卒中具有高復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn),高死亡率,因此準(zhǔn)確評(píng)估顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化已成為臨床工作中急需解決的問題。

傳統(tǒng)評(píng)估顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化的方法是基于血管成像來評(píng)估管腔狹窄,包括經(jīng)顱多普勒超聲(transcranial duplex sonography,TCD)、CT血管成像(CT angiography,CTA)、MR血管成像(MR angiography,MRA)、數(shù)字減影血管造影(digital subtraction angiography,DSA)等技術(shù),其中DSA被視為診斷顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄的金標(biāo)準(zhǔn),但它作為一項(xiàng)有放射性及侵入性的檢查,可能會(huì)引起相關(guān)并發(fā)癥,因此臨床常首選MRA和CTA,但由于患者依從性等問題,在長(zhǎng)期隨訪中也存在一定局限性。TCD由于其方便快捷已成為臨床長(zhǎng)期隨訪中的有效手段。但這些方法僅能評(píng)估管腔狹窄情況,而不能評(píng)估顱內(nèi)動(dòng)脈斑塊特征及血管壁情況。高分辨磁共振血管壁成像(high resolution MR vessel wall imaging,HR-VWI)、血管內(nèi)成像技術(shù),包括光學(xué)相干斷層掃描技術(shù)(opticalcoherencetomography,OCT)、血管內(nèi)超聲(intravascular ultrasound,IVUS)等影像學(xué)技術(shù)從血管壁及血管腔入手評(píng)估斑塊的形態(tài)、分布及組成。影像組學(xué)、計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(computational fluid dynamics,CFD)等方法在顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化中也發(fā)揮重要作用。本文將從幾種不同的影像學(xué)評(píng)估方法出發(fā),分別介紹它們?cè)陲B內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化中的應(yīng)用。

01

顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化與缺血性腦卒中的關(guān)系

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顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化導(dǎo)致缺血性腦卒中的主要機(jī)制有:分支動(dòng)脈閉塞、血栓閉塞和灌注不足,引起動(dòng)脈順應(yīng)性和彈性喪失,動(dòng)脈管腔變窄,最終發(fā)展為缺血、栓塞或斑塊破裂血栓形成、血管狹窄或栓塞是缺血性卒中發(fā)生的最常見原因,易損斑塊的脫落則是常見誘因

02

傳統(tǒng)影像學(xué)評(píng)估方法在顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化中的應(yīng)用

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2.1 TCD

TCD及經(jīng)顱彩色多普勒超聲(transcranial color-coded Duplex sonography,TCCS)檢測(cè)顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化的診斷價(jià)值較高,可評(píng)估血管狹窄程度,并可無(wú)創(chuàng)分析腦血管血流特征。它在經(jīng)濟(jì)效益、非創(chuàng)傷性和非電離輻射方面有著顯著優(yōu)勢(shì),加之其簡(jiǎn)便靈敏的特點(diǎn),可用于大規(guī)模篩查、術(shù)后隨訪和監(jiān)測(cè)患者對(duì)卒中治療后的反應(yīng)。在一項(xiàng)與DSA相比較的研究中證實(shí),TCD在評(píng)估顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄方面與DSA有較高一致性,并且敏感度與特異度,均達(dá)到80%以上。TCCS還可以測(cè)量腦血管的血流特征,頸內(nèi)動(dòng)脈閉塞(internal carotid artery occlusion,ICAO)會(huì)激活側(cè)支循環(huán),側(cè)支循環(huán)激活的類型(包括初級(jí)側(cè)支通路和次級(jí)側(cè)支通路)與判斷腦血管儲(chǔ)備能力是否受損密切相關(guān),而TCCS可以直接、實(shí)時(shí)地評(píng)估大腦側(cè)支循環(huán)狀態(tài),并可識(shí)別側(cè)支循環(huán)類型,評(píng)估受損時(shí)哪個(gè)通路參與并激活,進(jìn)而評(píng)估缺血性腦卒中的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。

但是該方法的主要缺點(diǎn)是顱骨骨質(zhì)較厚,不易穿透,易受操作者技術(shù)的影響,并且無(wú)法充分評(píng)估斑塊的組成成分,未來應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化檢查技術(shù)以更好地適用于臨床。

2.2 CTA

頭顱CTA是診斷顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化常用的方法,它掃描快、診斷率高及實(shí)用性強(qiáng),能清晰顯示顱內(nèi)管腔的細(xì)微改變,從而評(píng)估管腔斑塊及狹窄等情況。CTA廣泛應(yīng)用于慢性動(dòng)脈狹窄患者的評(píng)估中,最近的研究證實(shí),CTA在急性缺血性腦卒中患者中大血管閉塞的檢測(cè)具有很高的敏感度(96.2%)、特異度(88.6%)和陽(yáng)性預(yù)測(cè)值(91.1%),與DSA有較好的一致性,提示CTA可作為大血管閉塞的篩查工具。CTA還可用于獲得斑塊信息,尤其是在鈣化斑塊的識(shí)別上有獨(dú)特優(yōu)勢(shì),而其他非鈣化斑塊的CTA表現(xiàn)具有很大的重疊,可靠性會(huì)減低。

然而,CTA具有輻射性,并且需要注入碘對(duì)比劑,部分患者會(huì)出現(xiàn)過敏現(xiàn)象。能譜CTA成像與常規(guī)CTA相比,可以減少輻射劑量與對(duì)比劑的使用,并且減少骨質(zhì)偽影,提高圖像質(zhì)量,可以更好地適應(yīng)臨床。

2.3 MRA

MRA無(wú)創(chuàng)、簡(jiǎn)便且更為安全,在無(wú)電離輻射或注射對(duì)比劑的情況下即可評(píng)估顱內(nèi)動(dòng)脈形態(tài)和走行,發(fā)現(xiàn)急性缺血性腦卒中的責(zé)任血管,但其對(duì)于遠(yuǎn)端血管分支的顯示較差,具有一定局限性;對(duì)于判斷斑塊所在位置,MRA也具有明顯優(yōu)勢(shì),表現(xiàn)為高信號(hào)血流中低信號(hào)充盈缺損影,但敏感度較低并且難以判斷斑塊性質(zhì)。

MRA在診斷顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄中的敏感性和準(zhǔn)確性均較高,但易受血管彎曲和動(dòng)脈血流緩慢的影響,出現(xiàn)假陽(yáng)性狹窄或假性閉塞,在分析顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄方面不及HR-VWI。相比TCCS,MRA檢出的陽(yáng)性病變數(shù)量較多,可能對(duì)病變存在過度評(píng)估。此外其掃描時(shí)間長(zhǎng),易受金屬及運(yùn)動(dòng)偽影影響,檢查結(jié)果可能出現(xiàn)誤差,還有待優(yōu)化掃描序列來應(yīng)對(duì)這些局限性。

2.4 DSA

DSA是評(píng)估顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄的金標(biāo)準(zhǔn)。與CTA、MRA相比,DSA具有較高的空間分辨率。DSA主要用于觀察動(dòng)脈狹窄情況進(jìn)而測(cè)量動(dòng)脈狹窄程度,而且還提供具有高時(shí)間分辨率的血流動(dòng)力學(xué)信息。另外,DSA還可以為缺血性腦卒中患者的治療提供及時(shí)有效的參考依據(jù),在DSA明確診斷下,可直接進(jìn)行血管內(nèi)介入治療,并可評(píng)估治療效果。

但是該技術(shù)操作復(fù)雜、具有侵入性,會(huì)增加腦血管病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)以及產(chǎn)生潛在的相關(guān)并發(fā)癥。2D-DSA在觀察結(jié)構(gòu)復(fù)雜的血管以及血管重疊方面存在局限性,有時(shí)需要多次采集。未來可以將3D-DSA、4D-DSA技術(shù)應(yīng)用于臨床,3D-DSA的優(yōu)勢(shì)在于可以從不同角度觀察動(dòng)脈,能夠更準(zhǔn)確地判斷動(dòng)脈狹窄程度及范圍。4D-DSA是一種時(shí)間分辨技術(shù),它是將2D-DSA與3D-DSA相結(jié)合的重建技術(shù),允許在任何時(shí)間從任何所需的視角觀察動(dòng)脈情況,減少操作時(shí)間以及輻射暴露。

03

新型影像學(xué)評(píng)估方法在顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化中的應(yīng)用

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3.1 HR-VWI

HR-VWI在診斷顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊方面具有非常大的益處,傳統(tǒng)的影像學(xué)技術(shù)揭示了管腔的異常,而HR-VWI除了評(píng)估管腔病變外,還提供斑塊分布、形態(tài)、易損性、重塑模式以及斑塊強(qiáng)化方式的信息,補(bǔ)充了常規(guī)影像學(xué)技術(shù)的缺陷。斑塊增強(qiáng)、正性重構(gòu)、T1高信號(hào)以及表面不規(guī)則是缺血性腦卒中重要影像學(xué)標(biāo)志物。斑塊特征對(duì)預(yù)測(cè)復(fù)發(fā)性腦卒中也起著重要作用。Kim等報(bào)道存在斑塊增強(qiáng)的患者1年卒中復(fù)發(fā)率為30.3%,而無(wú)斑塊增強(qiáng)的患者為6.8%,提示斑塊增強(qiáng)可能在預(yù)測(cè)缺血性腦卒中方面具有巨大作用,Sun等的研究發(fā)現(xiàn)總斑塊數(shù)量、正性重構(gòu)及斑塊負(fù)荷與復(fù)發(fā)性缺血性腦卒中獨(dú)立相關(guān)。此外,它還可與血栓、動(dòng)脈瘤、動(dòng)脈夾層、血管炎等疾病的鑒別診斷提供依據(jù)。

最近,Hou等在HR-VWI引導(dǎo)下對(duì)非急性顱內(nèi)動(dòng)脈閉塞患者進(jìn)行血管內(nèi)再通治療,76%患者取得成功,并且該研究發(fā)現(xiàn)HR-VWI中閉塞血管中存在殘余管腔及較短的閉塞長(zhǎng)度是預(yù)測(cè)血管內(nèi)再通技術(shù)成功的關(guān)鍵,這也提示HR-VWI在血管內(nèi)治療中有重要意義。

然而該技術(shù)主要應(yīng)用局限是掃描時(shí)間長(zhǎng),患者耐受性差,并且價(jià)格較昂貴,因此不是缺血性腦卒中的常規(guī)檢查手段。未來還需要更多的研發(fā)者優(yōu)化掃描技術(shù),縮短掃描時(shí)間;另外,HR-VWI需要主觀判斷斑塊成分,可能造成對(duì)病變的錯(cuò)誤評(píng)估,因此,今后的研究中應(yīng)致力于開發(fā)更精準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)識(shí)別技術(shù)及后處理工具。

3.2 影像組學(xué)

計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步使自動(dòng)化、可重復(fù)的分析方法得以發(fā)展,基于HR-VWI的定量影像組學(xué)是近年來的研究熱點(diǎn),它可以從影像學(xué)表現(xiàn)中提取斑塊信息,以推斷單個(gè)患者的信息。以往影像組學(xué)大多應(yīng)用于腫瘤疾病,而現(xiàn)如今越來越多地應(yīng)用于顱內(nèi)外動(dòng)脈斑塊,Shi等基于基底動(dòng)脈探究癥狀性與無(wú)癥狀斑塊影像組學(xué)特征的診斷效能,發(fā)現(xiàn)結(jié)合T1及增強(qiáng)T1的影像組學(xué)特征的AUC值達(dá)到0.936,準(zhǔn)確度為83.2%,常規(guī)影像學(xué)特征的AUC值為0.833,優(yōu)于常規(guī)影像學(xué)特征,而兩者聯(lián)合AUC值達(dá)到0.974,提示聯(lián)合評(píng)估具有更好的預(yù)測(cè)能力;另一項(xiàng)研究分析了責(zé)任斑塊與非責(zé)任斑塊的影像組學(xué)特征,發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果。

雖然HR-VWI斑塊特征聯(lián)合影像組學(xué)特征提高了診斷效能,但在預(yù)測(cè)未來卒中風(fēng)險(xiǎn)方面缺少研究,這還需要更多的前瞻性研究來挖掘斑塊影像組學(xué)的作用,其次,未來可以納入基因、預(yù)后信息等以提高可靠性及準(zhǔn)確性。

3.3 血管內(nèi)成像技術(shù)

3.3.1 OCT

OCT是近年來迅速發(fā)展的一種高分辨率基于光的血管內(nèi)成像技術(shù),已應(yīng)用于冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性疾病,在表征纖維、鈣化和富含脂質(zhì)的斑塊方面表現(xiàn)出色,隨著技術(shù)的進(jìn)步,OCT逐漸應(yīng)用于顱內(nèi)動(dòng)脈。它具有高分辨(10-20m)的特點(diǎn),可以更詳細(xì)地識(shí)別動(dòng)脈斑塊形態(tài),特別是易損斑塊,例如識(shí)別斑塊破裂、薄或破裂纖維帽、富含脂質(zhì)的斑塊、巨噬細(xì)胞積聚和新血管生成,并且可以直接可靠地測(cè)量纖維帽厚度。OCT還可以測(cè)量管腔面積,識(shí)別管腔狹窄程度,但是由于前循環(huán)動(dòng)脈曲折,導(dǎo)管進(jìn)入動(dòng)脈困難,在顱內(nèi)動(dòng)脈中有一定局限性

除此之外,OCT還可以評(píng)估支架-血管相互作用,包括支架不對(duì)齊、斑塊脫垂和鄰近殘留血栓,評(píng)估這些相互作用可以幫助指導(dǎo)進(jìn)一步治療,防止不必要的血管內(nèi)干預(yù)

3.3.2 IVUS

IVUS是一種利用導(dǎo)管的侵入性技術(shù),可以直接觀察動(dòng)脈粥樣硬化病變。IVUS可以檢測(cè)斑塊的位置及其組成、管腔大小和血管重塑的絕對(duì)大小。在檢測(cè)斑塊方面,其對(duì)纖維化斑塊的檢出不及OCT,但在檢測(cè)膽固醇沉積方面優(yōu)于OCT。IVUS對(duì)斑塊組成的評(píng)估可能有助于區(qū)分顱內(nèi)動(dòng)脈斑塊的穩(wěn)定性,從而確定高或低的破裂風(fēng)險(xiǎn),進(jìn)而預(yù)防缺血性腦卒中發(fā)生

IVUS與OCT作用相似,也有助于支架選擇、支架放置。一項(xiàng)Meta分析顯示,與血管造影引導(dǎo)的支架植入術(shù)相比,IVUS引導(dǎo)的支架植入術(shù)改善了臨床結(jié)果和主要不良心血管事件,并且支架血栓形成顯著減少。

血管內(nèi)成像在未來將發(fā)揮越來越重要的作用,但血管內(nèi)成像技術(shù)在顱內(nèi)動(dòng)脈的應(yīng)用還處于初步階段,僅在少量病例報(bào)道中驗(yàn)證了其安全性,并且對(duì)操作者的臨床經(jīng)驗(yàn)要求較高,還需要在更多的臨床試驗(yàn)中進(jìn)一步驗(yàn)證使血管內(nèi)成像技術(shù)安全、有效地應(yīng)用于顱內(nèi)血管中。

3.4 CFD

CFD是一種已被研究用于識(shí)別血流動(dòng)力學(xué)顯著病變的工具。CFD包括建立一個(gè)血管系統(tǒng)的模型,然后通過求解流體動(dòng)力學(xué)方程來模擬血液流動(dòng)。顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化的CFD的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)包括壓力、流速以及壁剪切力(wall shear stress,WSS)等。這些參數(shù)在斑塊形成和破裂、預(yù)測(cè)卒中復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)以及監(jiān)測(cè)顱內(nèi)動(dòng)脈硬化性狹窄(intracranial atherosclerotic stenosis,ICAS)演進(jìn)方面發(fā)揮重要作用。研究認(rèn)為高WSS可能會(huì)增加斑塊破裂的風(fēng)險(xiǎn),通過誘導(dǎo)內(nèi)皮功能障礙、削弱斑塊表面、增加壞死核心等長(zhǎng)期作用,加重斑塊易損性,最終導(dǎo)致斑塊破裂,而低WSS與斑塊形成有關(guān)。Leng等基于CTA分析前循環(huán)ICAS時(shí)發(fā)現(xiàn),具有較大壓力梯度及過高WSS的患者發(fā)生復(fù)發(fā)性腦卒中的風(fēng)險(xiǎn)增高,可能與狹窄部位血流減少,而側(cè)支循環(huán)不足以代償局部血流量,從而導(dǎo)致低灌注及腦缺血有關(guān)。Lan等在CTA的基礎(chǔ)上構(gòu)建流體動(dòng)力學(xué)模型,模擬ICAS病變附近的血流,量化WSS,發(fā)現(xiàn)局灶性血流動(dòng)力學(xué)可能在ICAS的管腔狹窄演化中發(fā)揮重要作用,狹窄部位的高WSS可能與管腔狹窄隨時(shí)間的推移逐漸減少有關(guān)。

CFD在顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化中的作用還需要更大規(guī)模的研究。未來的研究可基于HR-VWI提供有價(jià)值的附加信息。同時(shí),需要努力建立更準(zhǔn)確、更有針對(duì)性的腦血流模型,以促進(jìn)更準(zhǔn)確的危險(xiǎn)分層,更有效地對(duì)ICAS患者進(jìn)行二級(jí)預(yù)防。

04

多種影像學(xué)評(píng)估方法在顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化中的聯(lián)合應(yīng)用

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TCD主要用于篩查是否存在顱內(nèi)的動(dòng)脈粥樣硬化,對(duì)存在這類疾病的患者進(jìn)一步應(yīng)用CTA或MRA可以直觀地觀察動(dòng)脈狹窄情況而HR-VWI可以進(jìn)一步檢測(cè)血管壁的情況、斑塊的形態(tài)、分布,基于HR-VWI的斑塊的影像組學(xué)能夠更準(zhǔn)確地診斷及預(yù)測(cè)預(yù)后DSA作為金標(biāo)準(zhǔn)在診斷及治療顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄中發(fā)揮重要作用。但是單一的方法具有局限性,多種影像學(xué)方法的聯(lián)合是必然趨勢(shì)。例如,隱源性腦卒中是尚未明確病因的腦卒中,其病因診斷具有一定挑戰(zhàn)性,常規(guī)影像技術(shù)僅能評(píng)估管腔狹窄情況,往往不能診斷其病因,F(xiàn)akih等對(duì)常規(guī)影像檢查中無(wú)明確病變的患者進(jìn)一步使用7T HR-VWI,識(shí)別出了潛在的顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化疾病,明確其病因。血管內(nèi)成像技術(shù)、CFD等方法在顱內(nèi)動(dòng)脈中的應(yīng)用還較少,但CFD基于CTA、MRA及IVUS方法已在臨床應(yīng)用,有待于應(yīng)用更有意義的影像技術(shù)來獲得更精確的腦血流模型。聯(lián)合應(yīng)用這些影像學(xué)評(píng)估方法可以全面而準(zhǔn)確地評(píng)估患者動(dòng)脈情況,提高臨床診斷率,從而為患者提供合適的治療方案。

綜上所述,每種影像評(píng)估方法都有其自身的優(yōu)勢(shì)和局限性,其聯(lián)合應(yīng)用有助于提高臨床診斷率,預(yù)測(cè)缺血性腦卒中事件的發(fā)生并為臨床治療提供更為全面的影像學(xué)依據(jù)和參考。早期診斷顱內(nèi)的動(dòng)脈粥樣硬化并及時(shí)評(píng)估疾病進(jìn)程會(huì)顯著降低缺血性腦卒中的發(fā)生率,而對(duì)于無(wú)癥狀的顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化人群來說,盡早發(fā)現(xiàn)并確定其危險(xiǎn)因素可以以較低的成本和更高的療效實(shí)施治療性干預(yù)措施。

磁共振成像  2022年2月第13卷第2期

作者:周慧(山西醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)影像學(xué)院)王效春(山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院影像科)

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