3D高分辨磁共振血管壁成像評估顱內(nèi)動脈粥樣硬化性疾病特征.pdf

1、顱內(nèi)動脈粥樣硬化性疾病(intracranial atheroscl erotic disease，ICAD)是全世界范圍內(nèi)引起缺血性腦卒中最常見的病因，是一個全球性的公共健康問題。ICAD進展緩慢，早期發(fā)現(xiàn)并采取積極有效的治療措施對預(yù)防腦卒中有重要意義。越來越多的研究表明顱內(nèi)動脈粥樣硬化癥狀發(fā)生除了與管腔狹窄程度有關(guān)，還與斑塊特征如炎性細胞浸潤、豐富脂質(zhì)核心以及斑塊內(nèi)出血有關(guān)。只有對管壁結(jié)構(gòu)和斑塊特征進行全面客觀的評估，才能更好地進行

2、腦卒中危險分級并指導(dǎo)個體化治療。
　　顱內(nèi)血管疾病的傳統(tǒng)診斷方法是血管造影，包括數(shù)字減影血管造影(digitalsubtraction angiography，DSA)以及無創(chuàng)性的CT血管造影(computedtomography angiography， CTA)和磁共振血管造影(magnetic resonanceangi ography，MRA)。這些技術(shù)僅能顯示管腔狹窄程度;由于動脈管壁對斑塊形成有一定的代償能力（血管重構(gòu)

3、）而表現(xiàn)為無管腔狹窄（尤其是在ICAD的早期），血管造影可能會低估ICAD的發(fā)生率。黑血磁共振成像(black blood magneticresonance imaging，BBMRI)不僅可以清晰顯示管壁結(jié)構(gòu)，還能夠顯示斑塊內(nèi)各種成分的形態(tài)并測量其體積，其已成功應(yīng)用于評估顱外動脈斑塊破裂的危險因素。
　　與顱外動脈相比，顱內(nèi)動脈管徑細小、走形迂曲、位置較深，加之其周圍被腦脊液環(huán)繞，早期MRI技術(shù)成像質(zhì)量不佳。近年來，3D BB

4、MRI成像技術(shù)應(yīng)用到顱內(nèi)血管壁成像方面，一次掃描即可獲得顱內(nèi)多個血管的圖像，3D特性是精確測量顱內(nèi)動脈管壁及斑塊的關(guān)鍵。3D BBMRI成像技術(shù)中最常使用的序列是可變重聚翻轉(zhuǎn)角序列，如VISTA(Phi lips Healthcare)，SPACE(Siemens)和Cube(GEHeal thcare)。該技術(shù)使用非常長的回波鏈，并使用可變翻轉(zhuǎn)角來維持相對穩(wěn)定的信號。利用3D BBMRI技術(shù)發(fā)現(xiàn)并定性增厚的血管壁，在缺血性腦卒中及顱內(nèi)

5、出血等疾病有非常大的應(yīng)用潛力。本研究旨在提高并應(yīng)用3D高分辨BBMRI成像技術(shù)對ICAD進行評價分析，進一步明確動脈管壁及斑塊特性，為腦卒中的一級預(yù)防和風(fēng)險性評價提供參考。
　　論文分兩個部分，如下:
　　第一部分: ADE-BBMRI技術(shù)抑制腦脊液信號的可行性研究
　　目的:為了優(yōu)化3D高分辨率黑血磁共振技術(shù)，在以可變翻轉(zhuǎn)角快速自旋回波為基礎(chǔ)的序列末端施加反驅(qū)動均衡(anti-driven-equilibrium，A

6、DE)脈沖，評估其對腦脊液(cerebrospinal fluid，CSF)信號的抑制效應(yīng)及臨床應(yīng)用的可行性。
　　材料與方法:本研究使用應(yīng)用3.0T飛利浦掃描儀(Achieva; PhilipsHeal thcare，the Netherland)行3D高分辨黑血MRI檢查，納入8名健康志愿者對ADE-BBMRI序列進行優(yōu)化，使用分辨率為0.5×0.5×0.5mm3，掃描時間為5.4分鐘，并與相同成像參數(shù)的BBMRI序列進行對比

7、。選取9名ICAD患者進行3D增強ADE-BBMRI掃描。研究選取目標血管段包括大腦中動脈(middle cerebralartery，MCA)和基底動脈(basilar art ery，BA)，使用VesselMass軟件(LeidenUniversity Medical Center，the Netherlands)對獲取的ADE-BBMRI和相應(yīng)BBMRI圖像、以及增強前和增強后ADE-BBMRI圖像進行測量并計算其信噪比(sig

8、nal-to-noise ratio，SNR)、對比信噪比(contrast-to-noise ratio，CNR)、管腔面積(lumen area，LA)、管壁面積(wall area，WA)、平均管壁厚度(meanwall thickness，MWT)、最大管壁厚度(maximum wall thickness，MaxWT)。使用組間相關(guān)性(intraclass correlations，ICC)評估測量可靠性。
　　結(jié)果:

9、ADE-BBMRI序列可以有效抑制腦血管周圍CSF信號;其CSF信號強度（SNRCSF）與相應(yīng)BBMRI序列相比降低36％-44％。ADE-BBMRI序列與相應(yīng)BBMRI序列相比管壁信號強度(SNRwall)降低8％-8.5％，血管壁與CSF信號強度對比（CNRwall-to-CSF）卻顯著提高:MCA，5.93±0.59 vs.3.95±1.67，p＜0.01; BA，3.8±1.76 vs.1.34±0.54，p=0.01。ADE-

10、BBMRI與相應(yīng)BBMRI序列相比，形態(tài)學(xué)測量未見差異(ADE-BBMRI vs.BBMRI: LA，6.35±2.87 mm2 vs.6.32±2.84mm2,p=0.23; WA,1.28±0.52mm2 vs.1.27±0.53nn2, p=0.47; MWT,0.93±0.30mm vs.0.93±0.32m,m, p=0.95; MaxWT,1.27±0.33 mm vs.1.28±0.36mm,p=0.84)。與增強前的圖像

11、相比，增強后ADE-BBMRI圖像可以顯著提高SNRwall、CNRwall-to-SF以及血管壁與血液間信號對比（CNRwall-to-(blood)），管壁清晰度明顯提高。所有測量（包括信號測量SNR(lumed)、SNRwall、SNRCSF和形態(tài)學(xué)測量LA、OWA、MWT）的可靠性良好，ICC區(qū)間為0.54-0.95。
　　結(jié)論:3D ADE-BBMRI序列可以有效抑制血液和腦脊液信號，在5分鐘掃描時間內(nèi)獲得各向同性分辨率

12、為0.5的圖像，并可以對顱內(nèi)血管壁進行可靠的測量。本研究可以為腦卒中風(fēng)險評估及預(yù)防提供參考價值。
　　第二部分:無癥狀顱內(nèi)動脈粥樣硬化性疾病的3D高分辨率增強磁共振成像特征
　　目的:大部分腦卒中在無癥狀I(lǐng)CAD人群中突然發(fā)生，因此，在沒有出現(xiàn)癥狀階段發(fā)現(xiàn)并評估ICAD可能會為腦卒中風(fēng)險預(yù)防提供參考。本次研究目的是使用3D高分辨增強BBMRI評估無癥狀I(lǐng)CAD的疾病特征，并與腦卒中患者的癥狀斑塊進行比較，進一步明確管壁及斑塊

13、特性。
　　材料和方法:本次研究符合HIPAA(Health Insurance Portability andAccountabi lity Act)標準并得到研究機構(gòu)審查委員會批準。一共納入55名（平均年齡，71.3±11.2歲）研究對象，包括29名來自粥樣硬化風(fēng)險社區(qū)（Atherosclerosis Risk in Communities，ARIC）的無癥狀志愿者和26名腦卒中患者。掃描設(shè)備為飛利浦3.0T MRI掃描儀(A

14、chieva;Phil ips Heal th care，theNetherland)，掃描序列包括3D時間飛躍(time-of-flight，TOF) MRA、3D增強ADE-BBMRI和3D對比增強(contrast enhanced，CE) MRA。由兩名有經(jīng)驗的放射醫(yī)師對是否出現(xiàn)斑塊進行判定;對每一個認定的斑塊均進行下列分級，包括斑塊強化程度（0級、1級、2級）、管腔狹窄程度（不能探測、＜50％、50％-70％、＞70％、幾乎閉

15、塞）和MRI上可能引起腦卒中的程度（包括責(zé)任、可能責(zé)任和無責(zé)任斑塊）。記錄斑塊內(nèi)出血(in trap laque hemorrhage，IPH)的出現(xiàn)情況及斑塊表面不規(guī)則性。根據(jù)位置對來自腦卒中組和ARIC組的29對斑塊配對并進行定量分析。計算斑塊厚度、標準管壁指數(shù)(normal wall index，NWI)和強化程度(％contrast enhanced，％CE)。使用回歸分析評估責(zé)任病灶與定性及定量測量的相關(guān)性。
　　結(jié)果:

16、在ARIC志愿者中共發(fā)現(xiàn)162個斑塊（平均5.8個/人），共有101個(62％)斑塊出現(xiàn)強化（1級或者2級強化）。腦卒中患者共發(fā)現(xiàn)134個斑塊（平均，5.2個/人），共有111個(83％)斑塊顯示出強化（1級或者2級強化）;責(zé)任斑塊有29個(22％)。將29對根據(jù)位置匹配的無癥狀斑塊和責(zé)任斑塊進行斑塊水平比較發(fā)現(xiàn)，與無癥狀斑塊相比，責(zé)任斑塊信號不均質(zhì)性(79％ vs.38％，p=0.001)、表面不規(guī)則性(48％ vs.7％，p＜0.0

17、1)和IPH(24％ vs.3％，p=0.022)更常見，斑塊負荷更大(84％ vs.75％，p＜0.01)，管腔狹窄程度更嚴重(e.g.，＞50％，48％ vs.17％， p＜0.01)，強化程度更高(25.66±15.34 vs.8.02±5.85，p＜0.01)。多因素回歸分析中，調(diào)整單因素回歸分析中與責(zé)任斑塊顯著相關(guān)的變量后，發(fā)現(xiàn)IPH(OR，15.84;95％CI，1.52-165.44; p=0.021)和強化程度(％CE)

18、(OR，1.24;95％ CI，1.07-1.43;p=0.004)與斑塊引起腦卒中的可能性相關(guān)。管腔狹窄程度與責(zé)任斑塊之間(OR，5.32;95％CI，0.73-39.05; p=0.100)以及斑塊負荷(NWI)與責(zé)任斑塊之間（OR，1.00;95％CI，0.92-1.10; p=0.919）無相關(guān)性。
　　結(jié)論:3D高分辨增強BBMRI可用于評估無癥狀和有癥狀顱內(nèi)動脈粥樣硬化疾病人群的特征，有助于發(fā)現(xiàn)有不穩(wěn)定因素的斑塊，從而