高分辨磁共振血管壁成像技術在煙霧病中的研究進展

陳 銳 徐浩文

鄭州大學第一附屬醫院神經介入科，河南 鄭州 450052

煙霧病(moyamoya disease，MMD)是一種以頸內動脈末端或大腦前動脈、大腦中動脈起始段進行性狹窄直至閉塞，顱底異常血管網形成為特征的慢性腦血管疾病，病變通常累及雙側[1-4]。流行病學調查研究顯示煙霧病患者遍布全球，但亞洲地區患者較多，尤其多發于韓國、日本、中國等東亞地區[5-8]，一般女性患者多于男性，男女性別比例約1∶2，其發病年齡有兩個高峰，主要集中在5歲左右的兒童和40歲左右的中年人[9]。煙霧病患者的臨床癥狀主要有腦缺血、腦出血及癲癇等。兒童患者最常見的臨床癥狀是腦缺血[10]，成年患者中約50%以上會出現顱內出血癥狀，主要原因是代償的煙霧狀血管或其合并的微小動脈瘤破裂出血[11-12]。煙霧病患者的神經功能障礙與腦缺血或顱內出血部位等相關[13]。

影像學檢查是目前診斷煙霧病的主要方法，其中數字減影血管造影術是最準確、可靠的診斷方法，但該檢查為一種有創檢查，有時可能出現并發癥，且其只能反映顱內動脈血管腔的狹窄而不能反映顱內動脈血管壁的病理變化。近年來，高分辨磁共振技術已經得到飛快發展，其是一種非侵入性的先進成像技術，已成為傳統成像技術的有用輔助工具[14-15]。既往研究顯示，高分辨磁共振技術已經成熟應用于頸外動脈粥樣硬化斑塊的分析中，而且取得病理學結果的對照證實[16-18]。本文對高分辨磁共振成像技術在煙霧病中的臨床應用研究進展做一綜述，了解煙霧病在高分辨磁共振影像學表現上的新發現，進一步指導臨床診斷及治療。

1 高分辨磁共振成像技術

高分辨磁共振技術采用3.0T高場強磁共振掃描設備及多通道頭部線圈，顯著提高了圖像空間分辨率和信噪比，提高了圖像質量[19]。高分辨磁共振的顱內血管壁成像已達到<1 mm的分辨率(0.2～0.9 mm)。高分辨磁共振血管壁成像由快速自旋回波或黑血技術的T1加權像、T2加權像、質子密度像(PdWI)、對比增強T1加權像等序列構成，靜脈注入造影劑后對比分析血管壁的強化程度，在顱內動脈血管壁的研究中起到至關重要的作用[20]。不同的磁共振序列作用不同，T1加權像和T2加權像在分析及識別血管壁斑塊內性質方面更具優勢，常用于分析病因；而PdWI的信噪比高，使管壁和管腔形成很高的對比，可以用于測量斑塊相關指標，更適合進行量化分析。

高分辨磁共振包括2D和3D成像，2D掃描序列一般用于掃描一段較平直的顱內動脈，如大腦中動脈、基底動脈等，其能夠垂直于病變血管方向成像并掃描多個層面，而3D掃描序列可廣泛掃描顱內血管，并且可以根據臨床需要重建出感興趣血管的冠狀位、矢狀位及軸位等圖像[21]。對煙霧病患者進行高分辨磁共振血管壁成像時，一般選取主要病變血管為感興趣血管，如雙側大腦中動脈，但因大腦中動脈在顱內位置較深，3D成像技術提供的圖像質量一般，所以常選用2D成像提供更高質量的圖像。

2 煙霧病的病理和血管重構

煙霧病受累動脈壁的基本病理改變為血管內膜纖維細胞性增厚，管腔狹窄，甚至閉塞，內彈力層高度屈曲、蛇行、斷裂；中膜平滑肌層萎縮變薄；外膜改變不明顯[22-24]。大腦中動脈的血管壁由內膜，中膜和外膜構成。煙霧病血管內膜增厚主要是平滑肌細胞增殖和細胞外基質大量堆積。MASUDA等[25]研究發現，煙霧病增厚的動脈內膜主要由平滑肌細胞組成，其表層有巨噬細胞和T淋巴細胞散在分布，偶爾和纖維蛋白血栓形成相關，平滑肌細胞增殖細胞核抗原(PCNA)陽性，并認為炎癥因素在動脈內膜的平滑肌細胞增殖中起作用。煙霧病動脈中膜變薄可能與平滑肌細胞向內膜遷移、空泡變性、細胞凋亡等有關。TAKEKAWA等[26]通過煙霧病患者的尸體解剖研究發現，煙霧病患者的大腦中動脈的中膜層中平滑肌細胞的含量較正常人少。HOUKIN等[27]研究發現，在煙霧病動脈中膜平滑肌中存在凋亡過程，而內膜的平滑肌則不存在凋亡過程。

動脈有兩種重構(Glagov現象)形式：一種重構指數>1.05，稱之為正性重構(positive remodeling，PR)，另一種重構指數<0.95，稱為負性重構(negative remodeling，NR)，其重構指數是指狹窄部分血管的管腔面積除以臨近正常血管的管腔面積[28-29]。近年來對大腦中動脈粥樣硬化性狹窄患者的高分辨磁共振研究發現，癥狀性患者的大腦中動脈多為正性重構，而無癥狀患者的大腦中動脈更多見負性重構，可能與正性重構患者的斑塊不穩定、易脫落有關[30-32]。KAKU等[33]利用三維穩態進動結構相干序列MRI測量煙霧病和顱內動脈粥樣硬化性狹窄患者的大腦中動脈血管外徑，結果顯示煙霧病患者的血管外徑明顯小于顱內動脈粥樣硬化性狹窄患者(煙霧病1.61～2.01 mm，動脈粥樣硬化3.03～3.31 mm)。因此，煙霧病患者的大腦中動脈血管外徑較正常人明顯縮小，根據重構指數的公式可以推斷出煙霧病患者的血管重構指數應<0.95，為負性重構。

3 煙霧病的高分辨磁共振表現

AOKI等[34]認為，與放射性動脈炎患者相比，煙霧病患者未觀察到頸內動脈末端管壁增強后延遲期的強化。RYOO等[35]研究表明，無論癥狀或分期如何，煙霧病高分辨磁共振血管壁成像的特點是大腦中動脈管壁縮小，雙側頸內動脈遠端和大腦中動脈顯示為向心性均勻強化，并認為這種強化與煙霧病動脈內膜的病理性肥厚相關。KIM等[36]分別對煙霧病患者和顱內動脈粥樣硬化患者的大腦中動脈血管壁進行了高分辨磁共振研究，結果發現，與顱內動脈粥樣硬化患者相比，煙霧病患者的管壁呈均勻向心性縮窄，無強化，且伴豐富的側支循環血管腔。也有研究[37]顯示，煙霧病最常見的是無增強后延遲期管壁強化和偏心性的管壁增厚，但當在煙霧病中觀察到管壁增強(13%)時，其表現為向心性均勻強化。煙霧病的高分辨磁共振表現有如此大差異的原因在很大程度上仍然是未知的。有人提出了這種混合結果的可能解釋，如亞洲人與非亞裔人群的不同遺傳背景以及病理生理機制。其他可能性包括不同的選擇標準，成像方案，以及觀察者之間的差異等。但這顯然仍然需要進一步的研究來進一步明確。

4 煙霧病顱內血管壁增強的病理機制

煙霧病顱內血管壁增強的病理生理機制仍然模糊不清。以前的研究表明[38-39]，顱內血管壁增強反映了疾病活動。有關顱內動脈瘤的高分辨磁共振研究中表明[40]，顱內動脈瘤壁的強化程度與動脈瘤的狀態有關，在不穩定(破裂、癥狀或經歷形態學改變)的顱內動脈瘤中更容易發現周圍動脈瘤壁的強化，而在穩定(偶發性和非動態)動脈瘤中瘤壁的強化較少見。動脈粥樣硬化病變的對比度增強多發生于血管壁廣泛或局灶性炎癥的情況下[41]，這可能反映了巨噬細胞浸潤和新生血管的增加[42]。也有研究證實，高分辨磁共振成像中的血管壁強化與炎癥細胞侵襲，新血管形成和血管滋養管的存在有關。當沒有炎癥的組織學跡象時，不會發生強化[43]。此外，在顱外血管中，炎癥狀態被認為與同心、周壁增厚和病理證實有關[34]。因此，增強程度被認為與炎癥活動水平密切相關[44]，可能是由于新血管形成和內皮通透性增加所致[45]。

煙霧病患者的病理改變中包括動脈壁彈性內膜纖維性增厚，內膜纖維性增厚的原因是內膜增生。來自平滑肌細胞或內皮細胞的增殖導致內膜增生，內膜的增生和其后形成的血管內血栓可能導致血管閉塞進而引起缺血癥狀[46]。CHMELOVA等[23]發現，受煙霧病影響的動脈內皮中血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)和VEGF受體高于正常人，而VEGF和VEGF受體可能是血管生成的調節因子，其中包括煙霧病異常血管網的形成，表明煙霧病患者的血管壁中存在活躍的血管生成過程。因此，煙霧病患者血管壁的增強可能反映了新生血管的增殖過程或病變的活動過程。

5 高分辨的強化級別與急性缺血性梗死的關系

既往研究認為，顱內動脈粥樣硬化斑塊的對比增強與近期缺血事件的可能性有關[47]，可作為其穩定性的標志。也有研究表明，在缺血性腦卒中后4周內觀察到供血區域的血管動脈粥樣硬化斑塊的強化，且強化的程度與缺血性腦卒中和血管壁影像學評估之間的時間密切相關[48]。類比顱內動脈粥樣硬化患者的研究結果，WANG等報道[49]，煙霧樣血管病患者顱內血管壁的明顯強化與其急性缺血性梗死獨立相關，且認為其顱內血管壁強化的程度可以提供額外的信息來預測煙霧樣血管病患者的缺血性腦卒中風險。MURAOKA等[50]認為煙霧樣血管病變患者的動脈血管壁有無強化與顱內動脈狹窄的進展密切相關，顱內血管壁的明顯強化與顱內動脈狹窄進展相關，缺乏強化與顱內動脈狹窄的穩定性相關。煙霧病繼發急性梗死患者的血管壁增強病灶數幾乎是無梗死患者的2倍。此外，有癥狀患者血管壁的增強也更明顯，所以煙霧病患者顱內血管壁的明顯強化與其缺血性腦卒中有關，且與顱內動脈狹窄的進展有關。

6 局限性

關于煙霧病的高分辨磁共振研究仍存在許多局限性。首先，高分辨成像技術本質上是“黑血”技術[51]，其依賴于流動空隙的存在以在血管腔和血管之間產生對比。如果血流速度緩慢就可導致流動空隙的損失，更重要的是，可使血管壁易出現增強，這就有可能產生假陽性異常。其次，有關血管壁成像評估的大多數現有文獻來自顱外動脈，而顱內血管的病理研究從活體患者獲取動脈標本非常困難。最后，煙霧病本身就是一種動態變化的疾病，而高分辨磁共振正是一種可以隨訪顱內血管壁結構變化的有效檢查方法，但由于高分辨磁共振價格較高且檢查所用時間長，患者隨訪時多不愿配合檢查，故關于煙霧病患者的高分辨磁共振的隨訪研究較少。

7 結論

煙霧病的高分辨磁共振表現為煙霧病更深入的研究提供了極大幫助。近年來，高分辨磁共振技術已經足夠成熟，可以在臨床上成功實施，并且已經成為常規顱內血管成像的有用輔助工具，其在疾病發生發展過程中提供新信息的能力極大程度上提高了鑒別診斷腦血管疾病的能力，在臨床上具有重要意義。盡管高分辨磁共振技術的應用仍處于起步階段，但它具有很大的未來研究潛力，并且可以將其應用范圍擴展到更廣泛的區域。