1、高血压患者颈动脉粥样硬化斑块磁共振成像应用与进展 崔豹 孙兴旺 祝玉芬 杜昱平 徐卫峰 崔进国 蔡剑鸣 白求恩国际和平医院放射诊断科 解放军总医院放射诊断科 关键词： 高血压; 颈动脉疾病; 动脉粥样硬化; 磁共振成像; 血流动力学; 血管紧张素转换酶抑制药; 作者简介：蔡剑鸣, E-mail:收稿日期：2017-05-30基金：北京市科技计划项目 (Z161100000516194) Received： 2017-05-30高血压是心脑血管病的主要危险因素, 是引起脑卒中的重要原因1。动脉压增加, 血管壁结构、功能及血流动力学发生复杂变化, 在自身易感因素及降压药物等因素影响下, 不同高血压
2、患者动脉粥样硬化 (atherosclerosis, AS) 发生、发展, 以及与缺血性脑卒中的关系也将不同2-4。早期识别颈动脉易损斑块并对其进行有效治疗是脑卒中预防与控制的关键问题之一。颈动脉 MRI 种类丰富, 可以多方面评价 AS 特性, 包括管腔狭窄、管壁形态、斑块内容物、斑块炎症以及局部血流动力学等等, 被认为是现阶段识别颈动脉易损斑块的最佳无创性影像学手段5-6。我们将结合高血压患者 AS 主要特点, 综述颈动脉 MRI 相关应用价值及研究进展。1 高血压患者颈动脉斑块内容物 MRI目前, 体内识别颈动脉斑块内容物最为成熟并广泛应用的成像方法是由美国华盛顿大学血管成像实验室开发的
3、高分辨率多对比度管壁 MRI 技术, 主要包括三维时间飞跃法 (3DTOF) 、T 2WI、T 1WI (四翻转恢复快速自旋回波“黑血”序列) 和对比增强 T1WI5。多项研究证实, 多对比度 MRI 技术能够准确识别颈动脉分叉上下 AS 斑块内容物, 如富含脂质的坏死核、斑块内出血、纤维帽以及钙化等, 对比增强 T1WI 提高了对脂质坏死核及纤维帽的显示敏感度和定量分析的准确性。颈动脉多对比度 MRI 评价斑块内容物与其他影像学相比具有显著优势。1.1 斑块内出血斑块内出血在 3DTOF 和 T1WI 均呈高信号。高血压患者颈动脉斑块局部应力增高, 机械力环境改变, 常常促进炎性反应及新生血
4、管破裂引起斑块内出血7。现阶段认为可能与血压值、高血压类型及降压药物使用情况有关8。Selwaness 等9研究发现, 与收缩压、舒张压相比, 脉压差和颈动脉斑块内出血存在显著相关性, 脉压差越大, 斑块内出血的可能性越大;不同类型高血压对斑块内出血的影响也不相同。另外, Sun 等10研究发现, 经抗高血压治疗后, 低舒张压是颈动脉斑块内出血的独立相关因素, 舒张压急性降低可能是斑块内出血的病理生理环节。斑块内出血又是促进表面纤维帽破裂的重要危险因素, 因此, 早期检测高血压患者颈动脉斑块内是否出血具有重要价值。磁化准备快速梯度回波成像 (MPRAGE) 为重 T1WI 序列, 与 3D T
5、OF 和 T1WI 相比, 识别斑块内出血具有较高的敏感性和准确性。层块选择的相位敏感反转恢复序列 (SPI) 与现阶段MPRAGE 序列相比, 具有更好血流信号抑制效果和更好的出血灶与管壁纤维组织的信号对比, 提高了斑块内出血的检出率。通过对 SPI 进一步优化采集方式和成像参数, 近年来提出的非对比增强血管造影和斑块内出血同时成像序列, 仅利用一次采集, 就可以同时获得近似于 3DTOF 的管腔信息以及斑块内出血的分布信息, 避免了采集效率上的损失, 并能检测到更细小的出血灶。1.2 纤维帽颈 AS 易损斑块纤维帽破裂, 栓子脱落引起下游管腔栓塞, 是缺血性脑卒中重要发病机制。完整厚纤维帽
6、表现为近管腔斑块表面均匀光滑的带状信号, 3D TOF呈低信号, T 2WI 及对比增强 T1WI 呈高信号。薄或破裂纤维帽表现为斑块表面带状信号缺失或局部缺损, 3D TOF 呈高信号“龛影”, 边缘可见强化。研究显示, 老年高血压患者颈动脉斑块纤维帽薄或破裂与近期缺血性脑卒中具有显著相关性, 其危险性是纤维帽完整厚者的 7 倍11。颈动脉斑块破裂是一个多因素干预的复杂过程, 管腔中重度狭窄、纤维帽较薄、脂质坏死核较大、斑块内出血及丰富的炎性细胞容易导致斑块破裂。此外, 高血压患者颈动脉斑块内血管紧张素还可以促进基质金属蛋白酶的生成, 分解细胞外基质削弱纤维帽厚度, 最终增加斑块破裂风险12
7、。1.3 脂质坏死核与钙化脂质坏死核在 3D TOF 和 T1WI 上呈等信号, T 2WI 和对比增强 T1WI 上呈低信号。研究表明, 颈动脉管壁张力与 MRI 检测斑块脂质坏死核相关, 高脂血症也与斑块脂质坏死核明显相关13。脂质坏死核内部缺乏新生血管, 强化程度很低, 因此, 可以通过对比增强 T1WI 明确判断脂质坏死核的存在及其比例大小。脂质坏死核所占斑块比例40%时斑块易于破裂。2 型糖尿病与斑块内钙化相关, 钙化在所有 MRI 序列中呈低信号, 钙化若出现在斑块表面或薄纤维帽内, 则斑块的不稳定性亦明显增加。颈动脉斑块 MRI 研究优势还体现在良好的定位能力和可重复性强。AS
8、具有多血管床性, 颈动脉斑块易损性与冠状动脉、颅内 AS 程度具有显著相关性, 颈动脉位置表浅易于影像学检测, 可以作为监测全身 AS 疾病进程的良好“窗口”。通过设计标准化扫描方案, 颈动脉 MRI 能够活体状态下随访观察 AS 进展或逆转情况, 从而有效评估抗 AS 药物疗效。本研究团队首次动态观察他汀类调脂药物对我国患者 (初次调脂治疗) 颈 AS 斑块疗效, 发现瑞舒伐他汀可以减小脂质坏死核大小, 具有稳定和逆转斑块作用14。2 高血压患者颈动脉斑块内炎症 MRI高血压患者颈动脉斑块中血管紧张素转换酶及血管紧张素能够诱导多种炎性因子表达, 促进斑块进展15。基础研究证明, 与其他降压药
9、物不同, 血管紧张素转换酶抑制剂和血管紧张素受体拮抗剂能够发挥强有力的抗 AS 作用, 不仅因为降低血压, 而且因为其具有抗炎, 抗增殖及抗氧化特性, 具有改善血管顺应性, 减弱斑块易损性的作用, 从而减少缺血性心脑血管事件发生率16。因此, 评价高血压患者颈动脉斑块内炎症, 有助于临床实践中采取个体化的治疗方案, 达到缺血性脑卒中早期预警和干预的目的。动态增强 MRI 作为目前研究微血管通透性最有效的无创性成像技术, 被应用于检测 AS 新生血管和炎症的研究17-18。血管滋养管增生数目越多, 通透性越高, 斑块炎性反应程度越高, 纤维帽破裂及斑块内出血发生率越高。应用双翻转恢复技术及临床常
10、规 MRI 钆造影剂, 以 16s 间隔重复扫描 15 次, 基于斑块内时间-信号强度变化, 应用人群动脉输入函数及 Patlak 模型计算药代动力学参数 K 和 Vp定量反应斑块血管滋养管灌注功能19。造影剂转移常数 K 代表血管内皮表面积和微血管通透性, 血管 (血浆) 容积分数 Vp反应局部血流量。目前研究显示, K 值与斑块内巨噬细胞为主的炎性细胞、血浆中 C 反应蛋白等炎性标记物呈正相关20。3 高血压患者颈动脉血管重构 MRIAS 发展过程伴随血管重构已被普遍认同。高血压会逐渐促使大的动脉管径增大, 管壁增厚, 颈动脉 MRI 能够清晰显示血管壁横轴和纵轴形态, 更有利于研究高血压
11、患者颈动脉血管重构情况。依据血管重构严格定义, 外向重构是指斑块层面管壁外径比邻近正常管壁大而血管腔不变小。众所周知, AS 病变易发生于血管分叉或管壁弯曲处, 颈 AS 斑块最常位于颈内动脉起始段管壁膨大处。为更好的反应血管重构与颈 AS 进程的关系, 基于多项冠状动脉影像学研究, 提出了颈动脉血管重构指数 (CRI) 的概念, 即斑块层面血管外周横轴面积 (CSVA) 除以邻近正常 CSVA21。颈 AS 斑块常累及血管壁一定范围, 在定义斑块层面 CSVA时, Fukuda 等22选取颈内动脉最狭窄层面。根据北美症状性颈动脉内膜剥脱术试验标准测量颈动脉狭窄程度, 临床上发现斑块不一定有狭
12、窄, 且颈动脉最狭窄层面通常位于斑块最厚层面, 为此国内有学者选取颈动脉斑块横轴位最厚层面测量 CSVA23。在邻近正常 CSVA 方面, 有研究定义为邻近斑块最近端和最远端正常 CSVA 的平均值21。近年几项颈动脉 MRI 研究阐述了血管重构与斑块易损性及缺血性脑卒中的关系21-22。动物实验也证实了 MRI 检测血管正性重构与斑块破裂相关24。本研究团队发现, 高血压患者颈动脉斑块最厚层面 CRI 越大, 斑块表面破裂概率越大 (OR=4.6) 23。颈动脉 3D“黑血”管壁成像技术, 具有成像速度快、扫描范围大、各向同性、高分辨率等特点, 有利于显示纡曲血管和不规则的分叉部, 分析复杂
13、管壁形态, 具有较好的临床应用前景25。4 高血压患者颈动脉血流动力学 MRI局部血流动力学特性影响 AS 进程, 是促使易损斑块形成及斑块破裂的重要因素, 在高血压患者中效果可能更加明显。结合相位对比 MRI 技术, 颈动脉 MRI 能够同时显示斑块内容物、3D 管壁形态结构及局部血流动力学信息, 有助于多角度研究斑块破裂机制。研究发现, 斑块近端血流剪切力明显增高, 远端剪切力低而血流明显紊乱, 这种血流动力学特性或许可以解释斑块常在上游肩部破裂, AS 逐渐向远端管壁发展的现象26。然而, 有研究采用流固耦合的方法发现, 斑块局部结构应力远高于血流剪切力, 前者可能是导致斑块破裂的主因,
14、 而后者可能起到对管壁表面的长期弱化作用27。斑块内出血是促进斑块破裂的重要因素, 含出血斑块比无出血斑块局部应力明显增高, 局部机械力环境可能引起新生血管破裂从而导致斑块内出血28。超微超顺磁性氧化铁增强 MRI 研究表明, 斑块内炎症与局部机械应力也具有相关性。同样是降低血压, 但是服用不同降压药, 血管壁重构及血流动力学变化可能不同29。随着 4D 成像和后处理技术的不断发展, 颈动脉 MRI 可能成为观察高血压对全身动脉血流动力学影响及血管壁损坏的重要“窗口”, 用于评估患者 AS 易损性。5 小结我们结合高血压患者颈 AS 特点, 综述了颈动脉 MRI 相关应用价值及研究进展。颈动脉
15、 MRI 能够多方面评价高血压患者颈 AS 斑块易损性, 对预防和控制缺血性脑卒中具有重要临床意义。参考文献1Li Y, Yang L, Wang L, et al.Burden of hypertension in China:a nationally representative survey of 174, 621adultsJ.Int J Cardiol, 2017, 227:516-523.DOI:10.1016/j.ijcard.2016.10.110. 2Imbalzano E, Vatrano M, Quartuccio S, et al.Clinical impact of
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