脑卒中与头颈动脉斑块成

2017-01-17 16:23:28 平湖新华医院 阅读

脑卒中

目前,脑卒中是世界第二常见的死亡原因,仅次于心脏类疾病且高于癌症,在2011年造成620万人死亡(约占总数的11%)。三分之二的中风发生在65岁以上,从1990年到2010年,发达国家的中风患者下降约10%而发展中国家增长约10%

根据统计中国每年新发脑卒中病人达200万,脑发病现幸存中风病人700万,其中450万病人不同程度丧失劳动力和生活不能自理。循证医学证实,脑卒中康复是降低致残率最有效的方法,也是脑卒中组织化管理模式中不可或缺的关键环节。脑中风给人类健康和生命造成极大威胁,给患者带来极大痛苦,家庭及社会负担沉重。因此,如何提高脑中风的治疗与预防水平、降低脑中风的发病率,致残率和死亡率,不仅具有极高的医学价值,更将产生影响深远的社会价值。

缺血性脑卒中成因

脑卒中(Stroke) 是脑中风的学名,又叫脑血管意外,是一种突然起病的脑血液循环障碍性疾病。脑卒中分为缺血性脑卒中和出血性脑卒中,其中缺血性脑卒中约占所有脑卒中的80%。头颈动脉粥样硬化易损斑块导致管腔狭窄、血流动力学改变是缺血性卒中风险的重要标志。随着对血管病理生理学和内皮细胞分子生物学研究的深入以及新的成像技术的迅速发展,人们发现许多脑缺血脑卒中事件实际上源自动脉粥样硬化易损斑块。

脑卒中是严重危害中国人健康和生命安全的常见的难治性疾病

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动脉粥样硬化斑块发展过程

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A. 易破裂斑块(薄纤维帽)

B. 斑块破裂/愈合(纤维帽破裂)

C. 易腐蚀斑块(血小板等)

D. 已腐蚀斑块(血栓/纤维蛋白)

E. 斑块内出血( 新生血管化)

F.  斑块钙化结节(钙化结节)

G. 斑块严重狭窄(大面积钙化)                              
                                                 

世界范围内,动脉粥样硬化易损斑块的发病位置不尽相同。在中国,动脉斑块主要发生在颅内动脉:31%-47% ,颅外颈动脉:28.4% ,主动脉弓:14%-24% 。在美国,主动脉弓斑块的发病率(19.6%-40.8%)高于颅内动脉(8%-10%)很多。但在欧洲,以上三个位置的斑块发病率几乎相当。欧美国家通过长期的临床实践与科研研究已经建立起一套相对成熟的防控体系与临床诊断治疗方法。由于国人的生活环境与体质状况都与西方人群存在很大差异。因此,通过加大基础研究力度和实现技术创新,逐步建立起适合中国人群特征的影像学诊断,治疗与防控体系迫在眉睫。

 

动脉粥样硬化斑块成像

 

某些易损斑块仅造成轻度管腔狭窄,管腔狭窄并非评价粥样硬化病变严重性的最佳指标,有必要对动脉斑块直接成像从而反映斑块所在管壁组织学变化。目前用于头颈动脉粥样硬化斑块的影像学方法主要包括血管数字造影术(DSA)CTMRI和超声,其主要的优缺点如下:

 

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总的来说,DSA是评价管腔狭窄程度的金标准,但对于动脉壁的细节显示不足且容易诱发缺血性脑血管病等并发症;CT在检测软硬斑和闭塞性血管优于其他方法,但在动脉壁内血肿和血栓区域的信号衰减较为严重;超声快速且无辐射可作为斑块诊断的筛选方法然而在低度狭窄区敏感度较低。相比其它三种技术,MRI可以对任意平面成像,在软组织、血管外壁及管腔成像方面极佳,对于颈内动脉的灵敏度和特性度高达99%。因此对于动脉管壁成像来说MRI是首选技术。

 

动脉管壁MR 成像

 

临床常用时间飞跃法(Time of Flight, TOF)来实现动脉的MR血管成像,通过最大密度投影(Maximal Intensity Projection, MIP)可以方便地进行血管形态的3D显示,原始图像则可用于观测管壁的阳性重构和钙化、纤维帽、脂质核等成分。血流在TOF法中的信号强度与血流流速和翻转角密切相关,当血流流速过慢时(如存在狭窄,或因年龄高导致的血流流速缓慢等)信号明显减弱甚至消失,这样一方面提示了血管壁存在问题的可能,另一方面也容易导致对血管狭窄程度的过度评估。同时,血流的高信号也大幅压缩了管壁信号的动态范围,使得各成分的对比并不强烈,不容易观察。

 

为了更好地单独观测血管壁,需要抑制掉血流的信号,基于这一需求发展出来的相关技术被称为黑血Black Blood, BB)技术。常规的SETSE序列对垂直扫描层面的流动存在流空效应,可以天然的实现黑血扫描。所以在血流流速比较均匀平缓的血管可以直接应用常规的SETSE序列扫描。而在颈动脉分叉处等结构比较复杂的部位,血流受湍流的影响会产生伪影,从而影响对管壁的观测,这就需要一些特殊的黑血技术来抑制血流的信号。需要提及的是,大部分下面提及的黑血技术是预准备技术,与各种基本成像序列可以任意的组合。不过TSE序列由于自身也有黑血效应,往往是首选的扫描方案。最基本的黑血技术就是双翻转(DoubleInversion Recovery, DIR)技术。该技术是将一个选择性翻转的180 度脉冲和一个非选择性的180度脉冲相结合。扫描层面内的静态组织经过两组翻转脉冲作用,信号强度基本不变;而流入扫描层面的血液只经历了非选择性翻转,在其信号纵向弛豫至零点时再采集图像,血液信号就被彻底抑制掉了。DIR技术目前已广泛配置在临床MR设备中,主要被设计用于心脏的扫描,故常规需要连接VCGPG使用。DIR技术只能扫描单层,欲观测多层时只能逐层进行扫描,速度较慢,所以在临床应用中大多只扫几层。

 

为了快速扫描较大的范围,Itskovich等发展了可快速扫描多层的mDIR技术,还有人使用了3D采集策略。由于DIR技术是基于血液T1的,当血液T1发生变化(如注射对比剂)时,DIR压血的效果将大幅减弱。为了解决这一问题,Yarnykh等人发明了使用两组DIR脉冲的QIR技术。QIR技术可以抑制T1值在大范围内变化的血液的信号,故可应用于对比剂注射前后的对比。另类抑制血液信号的办法是利用血液的流动将其散相,如Flow-Sensitive DephasingFDP)和Motion-Sensitized Driven-EquilibriumMSDE)技术。这一类技术是将磁化矢量翻转到横平面,利用扩散梯度破坏流动的信号,再将磁化矢量翻转回Z 轴。这种技术可以有效地抑制各个方向的血流,但是对流速的范围有一定的要求,同时会损失一部分信噪比。利用组织和血液的T1值不同,在两者分别翻转恢复至正负信号时采集图像,就可以利用相位信息将两者分割开来,从而在一次扫描就得到亮血和黑血,如SNAP技术。该技术还对于斑块内出血极为敏感。

 

欲实现对动脉斑块的精细观察需要较高的分辨率,一般层内分辨率在0.4-0.8mm 的范围内。对于颅内血管而言,常规的头线圈可以提供足够的信噪比。而对颈动脉而言,普通的头颈联合线圈无法实现对颈部的充分贴合,难以支持很高的分辨率,故往往需要单独的颈动脉线圈。从扫描序列来看,颈动脉流速较快,在分叉处和斑块处容易产生湍流,故大多需要上述提及的特殊黑血技术与2D横断位扫描相结合。而颅内血管血流流速较缓,湍流伪影较少,使用常规序列也可呈现高质量的图像。但是由于血管比较迂曲且斑块较小,2D多层扫描往往难以严格垂直于成像血管,较厚的层厚和层间隔导致无法呈现病灶全貌。而3D扫描可以清晰完整的展示病灶全貌,故有其独有的优势。在全数字平台上,数字化带来的高信噪比与冠状位3D VISTA黑血序列相结合,可以便捷地实现头颈一站式大范围高分辨扫描,有助于对整个头颈血管系统进行全面的评估。

 

为了得到磁敏感伪影较少的图像,我们还可以使用三维多回波重组梯度回波磁共振序列即3D-MERGEmultiple echo recalled gradient echo)在一次小角度射频脉冲激发后,利用读出梯度场的多次切换,采集多个梯度回波,这些梯度回波采用同一个相位编码,最后这些回波都合并起来填充在K空间的同一条相位编码线上,相当于采集单个回波的梯度回波序列进行了多次重复,在采集带宽较宽的情况下仍可以保持较高的SNR,提高了空间分辨力并减少了磁敏感伪影。这些特点使得3D MERGE序列可探测其他方法无法检出的动脉粥样硬化斑块。

 

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MR颈动脉斑块成像的临床研究相对比较成熟,已有大量病理结果和体外实验等数据印证了影像结论的正确性。比如对于钙化成分的判断,Saam等人将T1WT2WPDWTOF像中均表现为低信号的区域判断为钙化,其敏感度可达76%,特异性86%。如果只考虑面积大于2mm2的区域,则可获得更好的敏感度和特异度。而Mitsumori等人使用多种对比度来评价不稳定纤维帽,敏感度和特异度分别可达81% 90%T1WTOF可以被用来区分斑块内出血和脂质核,而MP-RAGE序列也可以有效地检出斑块内出血。而颅内血管斑块的MR影像由于缺乏金标准的验证而一直进展缓慢,目前的诊断依据大多移植于颈动脉斑块成像。但是由于头骨的影响,超声、CT等影像手段在颅内斑块成像的应用也有困难,所以MR的颅内斑块成像仍有其独特价值和广阔的前景。

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