梅 蘭 綜述，刁顯明，邱麗華* 審校

(1.西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院放射科，四川 瀘州 646000；2.宜賓市第二人民醫(yī)院CT/MR室，四川 宜賓 644000)

頸動(dòng)脈斑塊的力學(xué)發(fā)展機(jī)制及MR成像技術(shù)的研究進(jìn)展

梅 蘭1，2綜述，刁顯明2，邱麗華2*審校

(1.西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院放射科，四川 瀘州 646000；2.宜賓市第二人民醫(yī)院CT/MR室，四川 宜賓 644000)

頸動(dòng)脈斑塊與腦卒中或短暫性腦缺血疾病密切相關(guān)。MRI于診斷和評(píng)估頸動(dòng)脈斑塊預(yù)后方面有重要作用，目前頸動(dòng)脈斑塊的MRI研究主要集中于評(píng)估斑塊穩(wěn)定性和明確病理機(jī)制等方面。本文對(duì)頸動(dòng)脈斑塊力學(xué)發(fā)展機(jī)制和MR成像技術(shù)的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

頸動(dòng)脈；斑塊，粥樣硬化；磁共振成像；力學(xué)機(jī)制

頸動(dòng)脈狹窄是缺血性腦卒中的嚴(yán)重危險(xiǎn)因素，可致10%～20%的患者腦卒中或短暫性腦缺血發(fā)作[1]。隨著MR血管成像技術(shù)的發(fā)展，高分辨率MR血管成像既可顯示管腔狹窄程度，又可識(shí)別頸動(dòng)脈斑塊內(nèi)組成成分，如斑塊內(nèi)出血(intraplaque hemorrhage， IPH)、壞死脂質(zhì)核心(lipid-rich necrotic core, LRNC)、變薄或破裂的纖維帽(thinned/ruptured fibrous cap, TRFC)和鈣化等，可準(zhǔn)確判斷斑塊的穩(wěn)定性，對(duì)患者行更精準(zhǔn)的危險(xiǎn)度分級(jí)[2]。本文對(duì)頸動(dòng)脈斑塊的力學(xué)發(fā)展機(jī)制及MR成像方法進(jìn)行綜述。

1 頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊力學(xué)發(fā)展機(jī)制

頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的并發(fā)癥主要包括急性動(dòng)脈血栓形成、動(dòng)脈栓塞及腦卒中，而頸動(dòng)脈斑塊周圍血流動(dòng)力學(xué)因素可能與其發(fā)病過程相關(guān)。Lovett等[3]認(rèn)為血管壁面剪切應(yīng)力(wall shear stress， WSS)有抗動(dòng)脈粥樣硬化作用，但當(dāng)流體流經(jīng)管腔的狹窄部位時(shí)，狹窄前端過高的剪切應(yīng)力使血小板源性生長(zhǎng)因子分泌減少，抑制了血管平滑肌細(xì)胞的蛋白合成，細(xì)胞凋亡增加，導(dǎo)致斑塊的易損性增加。Marshall等[4]通過頸動(dòng)脈模型重建及血流動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬研究，認(rèn)為WSS作用于斑塊可被轉(zhuǎn)化為生化信號(hào)。不同的剪切應(yīng)力場(chǎng)可誘導(dǎo)趨化因子的表達(dá)不同，導(dǎo)致所形成的斑塊組成成分不同，頸動(dòng)脈的低剪切應(yīng)力(low shear stress, LSS)相對(duì)于振動(dòng)剪切應(yīng)力更易誘導(dǎo)不穩(wěn)定斑塊形成，其特征為L(zhǎng)SS誘導(dǎo)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)基因α、趨化因子Fractalkine和趨化因子IP-10的表達(dá)增加，其中趨化因子Fractalkine在LSS誘導(dǎo)形成不穩(wěn)定斑塊的過程中至關(guān)重要，所以抑制趨化因子Fractalkine與受體的相互作用，可能是一種減少不穩(wěn)定斑塊形成的有效方法[5]。當(dāng)WSS超出斑塊纖維帽強(qiáng)度限值時(shí)，斑塊即發(fā)生破裂，來比較，患者的血壓越高則斑塊破裂的風(fēng)險(xiǎn)越大[6]。Lu等[7]通過模擬動(dòng)脈粥樣硬化斑塊力學(xué)條件的有限元分析模型發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致斑塊內(nèi)新生血管出血的力學(xué)環(huán)境與斑塊的形狀、曲率、斑塊與頸動(dòng)脈管腔的距離和斑塊組成成分的特性有關(guān)。相同條件下，合并有出血和潰瘍成分的斑塊越靠近頸動(dòng)脈管腔，其周長(zhǎng)與曲率越大、承受的壓力和拉伸越大，斑塊內(nèi)的新生血管更易出血并加速斑塊的破裂。目前對(duì)于斑塊生物力學(xué)和易損斑塊破裂間關(guān)系的研究少見，將其應(yīng)用于治療決策和手術(shù)規(guī)劃中還需大量研究證實(shí)。

2 頸動(dòng)脈斑塊MR成像技術(shù)

隨著高場(chǎng)強(qiáng)MR頸部專用多通道相控陣表面線圈、特殊成像序列以及靶向?qū)Ρ葎┑膽?yīng)用，采用MR成像技術(shù)對(duì)患者進(jìn)行多次隨訪掃描，可為建立個(gè)體化頸動(dòng)脈斑塊血流動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬提供真實(shí)可靠的解剖結(jié)構(gòu)和血流速度數(shù)據(jù)，為研究血流動(dòng)力學(xué)因素對(duì)血流與動(dòng)脈壁之間物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的影響，及其與斑塊形成發(fā)展之間的關(guān)系提供了客觀、有效的方法。

2.1 MR成像序列 最常用的脈沖序列為快速自旋回波(fast spin echo, FSE)序列，三維FSE T1WI較二維FSE T1WI具有更高的敏感度及特異度[8]。亮血技術(shù)常用時(shí)間飛躍法(time of flight， TOF)，可顯示斑塊內(nèi)低信號(hào)的纖維帽、鈣化及中等信號(hào)的LRNC，優(yōu)勢(shì)為采集時(shí)間短。相比TOF，黑血技術(shù)的優(yōu)勢(shì)為可顯示斑塊的形態(tài)及其組成成分，但采集時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。以章動(dòng)作為選擇激勵(lì)的延遲交替(delay alternating with nutation for tailored excitation， DANTE)黑血技術(shù)，縮短了檢查時(shí)間、擁有更高的信噪比，并可全方位覆蓋管壁病灶，且三維動(dòng)態(tài)DANTE黑血技術(shù)可實(shí)現(xiàn)外周血管壁快速全方位等分辨率成像[9]；三維運(yùn)動(dòng)敏感驅(qū)動(dòng)平衡準(zhǔn)備快速梯度回波(3D-MERGE)序列血流抑制的效果好，可清晰顯示頸動(dòng)脈管壁內(nèi)外邊界及斑塊內(nèi)鈣化，對(duì)頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊負(fù)荷的測(cè)量更準(zhǔn)確[10]，可于2 min內(nèi)覆蓋全部頸動(dòng)脈，保證了患者的依從性和圖像質(zhì)量[11]。三維彌散預(yù)備快速自旋回波DWI上LRNC呈高信號(hào)、低ADC，纖維帽、血栓和鈣化則呈低信號(hào)，且LRNC的ADC值明顯小于纖維帽和正常管壁的ADC值，有助于區(qū)分斑塊內(nèi)的LRNC與纖維帽[12]。Ota等[13]研究證實(shí)T1加權(quán)三維磁化強(qiáng)度預(yù)備梯度回波序列檢測(cè)頸動(dòng)脈IPH的敏感度和特異度可達(dá)到80%和97%。Wang等[14]認(rèn)為厚層塊選擇性相位敏感反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列識(shí)別高鐵血紅蛋白的特異度及準(zhǔn)確率較T1加權(quán)三維磁化強(qiáng)度預(yù)備梯度回波序列更高。各向同性容積三維快速自旋回波成像具有空間分辨率高和良好的血流抑制功能，能可靠地測(cè)量顱內(nèi)血管壁的厚度并描繪斑塊形態(tài)，于3.0T MR上掃描時(shí)間約7 min，可評(píng)估頸動(dòng)脈及其遠(yuǎn)端顱內(nèi)血管斑塊的負(fù)荷，預(yù)測(cè)腦卒中的風(fēng)險(xiǎn)[15]。

2.2 MR常規(guī)增強(qiáng)掃描 目前臨床常用的對(duì)比劑為Gd-DTPA，MR增強(qiáng)成像(contrast enhanced magnetic resonance imaging， CE-MRI)可用于量化評(píng)估斑塊內(nèi)新生血管的形成及炎癥反應(yīng)(正性相關(guān))。LRNC和IPH于CE-MRI上無(wú)強(qiáng)化，而斑塊內(nèi)的纖維帽因富含新生血管而出現(xiàn)強(qiáng)化。CE-MRI還可直觀地顯示纖維帽的厚度及其連續(xù)性。Cai等[16]采用CE-MRI定量測(cè)量斑塊內(nèi)整體纖維帽沿管腔的周長(zhǎng)和LRNC的大小，并與組織病理學(xué)檢查結(jié)果行對(duì)照研究，發(fā)現(xiàn)二者具有高度一致性。準(zhǔn)確評(píng)估纖維帽的厚度對(duì)判斷斑塊穩(wěn)定性具有重要的臨床意義。三維對(duì)比增強(qiáng)磁共振血管成像(three-dimensional dynamic contrast-enhanced magnetic resonance angiography, 3D-DCE-MRA)可顯示頸動(dòng)脈管腔狹窄程度、管壁厚度及其與管腔的關(guān)系，還可顯示重度狹窄或閉塞管腔的側(cè)支循環(huán)建立情況并測(cè)量狹窄范圍，在一定程度上彌補(bǔ)了DSA的不足。與3D-DCE-MRA相比，3D-TOF-MRA和相位對(duì)比法MRA的優(yōu)勢(shì)為不需注射對(duì)比劑，無(wú)創(chuàng)傷；不足為易受血流動(dòng)力學(xué)影響，于評(píng)價(jià)狹窄程度方面存在一定程度的夸大效應(yīng)[17]。

2.3 MR特異性靶向分子對(duì)比劑 超小超順磁性氧化鐵(ultra small superparamagnetic iron oxide, USPIO)納米顆粒CE-MRI是一種可量化斑塊內(nèi)炎癥的影像學(xué)成像方法，可特異性識(shí)別頸動(dòng)脈斑塊內(nèi)炎癥反應(yīng)，USPIO納米顆粒通過受損的內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)入斑塊后被巨噬細(xì)胞特異性吞噬，當(dāng)其聚集于巨噬細(xì)胞內(nèi)的時(shí)間大于24～36 h時(shí)，其本身的順磁效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)區(qū)域T2WI信號(hào)降低，因此可從信號(hào)減低程度判斷斑塊易損性的程度[18]。Chen等[19]研究認(rèn)為采用對(duì)比劑為高密度脂蛋白螯合釓(gadolinium-based contrast agent using high density lipoproteins, GBCA-HDL)的CE-MRI可監(jiān)測(cè)斑塊內(nèi)巨噬細(xì)胞與膠原蛋白的含量，有利于臨床分析斑塊內(nèi)成分的轉(zhuǎn)歸，并為尋求相應(yīng)干預(yù)措施提供參考依據(jù)。Shen等[20]發(fā)現(xiàn)改變GBCA-HDL顆粒成分的組成和形狀可進(jìn)一步提高CE-MRI檢測(cè)頸動(dòng)脈斑塊的有效性，將含載脂蛋白A-I的改良GBCA-HDL顆粒應(yīng)用于CE-MRI，可提高富含巨噬細(xì)胞型頸動(dòng)脈易損斑塊的早期診斷率，評(píng)估療效更加準(zhǔn)確。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)圓盤形GBCA-HDL粒子主要由腎臟排泄清除；而球形GBCA-HDL粒子主要由肝臟排泄并可削弱葡萄糖對(duì)腎功能的影響，從而降低患者患葡萄糖相關(guān)腎源性系統(tǒng)性纖維化的風(fēng)險(xiǎn)，并可應(yīng)用于肝臟MRI造影。對(duì)比劑P947可用于檢測(cè)和表征富含基質(zhì)金屬蛋白酶的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊，亦可作為檢測(cè)活體內(nèi)不穩(wěn)定斑塊中血管緊張素轉(zhuǎn)化酶、金屬蛋白酶環(huán)和氨肽酶N的有效對(duì)比劑[21]。

3 MRI定量分析頸動(dòng)脈斑塊成分

采用MRI定量分析斑塊成分以預(yù)測(cè)患者預(yù)后為目前研究熱點(diǎn)。Takaya等[22]研究發(fā)現(xiàn)IPH面積每增加10 mm2，斑塊風(fēng)險(xiǎn)比(hazard ratio, HR)增加2.6(P=0.006)；LRNC最大百分比每增加10%，HR增加1.6(P=0.004)；管壁纖維帽的最大厚度每減少1 mm，HR增加1.6(P=0.008)。Gupta等[23]采用Meta分析評(píng)價(jià)MR頸動(dòng)脈斑塊成像與腦卒中風(fēng)險(xiǎn)發(fā)現(xiàn)頸動(dòng)脈斑塊內(nèi)IPH、LRNC和TRFC與同側(cè)缺血性事件密切相關(guān)(斑塊HR的范圍增大)，LRNC的HR≈3、IPH的HR≈4.59和TRFC的HR≈6，雖然3組HR結(jié)果比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但該順序卻與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊病理學(xué)發(fā)展順序一致，即在頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的發(fā)生發(fā)展過程中LRNC常發(fā)生于IPH之前，然后進(jìn)一步發(fā)展為TRFC，最后形成栓子栓塞同側(cè)遠(yuǎn)端動(dòng)脈導(dǎo)致缺血或卒中。Ota等[24]研究發(fā)現(xiàn)在頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的發(fā)展過程中，IPH、LRNC%與TRFC獨(dú)立相關(guān)，并證實(shí)MRI評(píng)估斑塊內(nèi)變薄纖維帽厚度的閾值與患者發(fā)生腦血管事件顯著相關(guān)。Van Den Bouwhuijsen等[25]發(fā)現(xiàn)頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中鈣化、IPH和脂質(zhì)核心之間的關(guān)系復(fù)雜，具有較高鈣化負(fù)荷的斑塊內(nèi)含有更多的出血性成分，但此類斑塊內(nèi)脂質(zhì)核心較少，于高度狹窄患者中更為明顯，提示鈣化可能為不穩(wěn)定因素。

綜上所述，隨著MR成像技術(shù)的發(fā)展，為進(jìn)一步明確頸動(dòng)脈斑塊生物力學(xué)機(jī)制及臨床評(píng)價(jià)頸動(dòng)脈不穩(wěn)定斑塊破裂風(fēng)險(xiǎn)提供了客觀的生物力學(xué)及影像學(xué)指標(biāo)。MRI對(duì)頸動(dòng)脈斑塊形態(tài)、組成成分和局部血流動(dòng)力學(xué)的綜合評(píng)估，不僅有助于認(rèn)識(shí)發(fā)病機(jī)制，還為評(píng)價(jià)斑塊的穩(wěn)定性與缺血性卒中的關(guān)系提供了依據(jù)。

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使用阿拉伯?dāng)?shù)字和漢字?jǐn)?shù)字的一般原則

根據(jù)GB/T 15835《出版物上數(shù)字用法的規(guī)定》

(1)在統(tǒng)計(jì)圖表、數(shù)學(xué)運(yùn)算、公式推導(dǎo)中所有數(shù)字包括正負(fù)整數(shù)、小數(shù)、分?jǐn)?shù)、百分?jǐn)?shù)和比例等，都必須使用阿拉伯?dāng)?shù)字。

(2)在漢字中已經(jīng)定型的詞、詞組、成語(yǔ)、縮略語(yǔ)等都必須使用漢語(yǔ)數(shù)字，例如：一次方程、三維超聲、二尖瓣、法洛四聯(lián)癥、星期一、五六天、八九個(gè)月、四十七八歲等。

(3)除了上述情況以外，凡是使用阿拉伯?dāng)?shù)字而且又很得體的地方，都應(yīng)該使用阿拉伯?dāng)?shù)字。遇到特殊情況時(shí)，可以靈活掌握，但應(yīng)該注意使全篇同一。

(4)如果數(shù)字的量級(jí)小于1時(shí)，小數(shù)點(diǎn)前面的零(0)不能省去，如0.32不能寫成.32。

ProgressesofmechanicsdevelopmentmechanismandMRtechniquesincarotidplaque

MEILan1,2，DIAOXianming2，QIULihua2*
(1.DepartmentofRadiology,theAffiliatedHospitalofSouthwestMedicalUniversity,Luzhou646000,China;2.CT/MRIDivision,theSecondPeople'sHospitalofYibin,Yibin644000,China)

Carotid plaques are closely related to strokes or transient ischemic attacks. MRI plays an important role in the diagnosis and evaluation of prognosis. At present, the study of carotid plaque MRI is mainly focused on the evaluation of plaque stability and pathological mechanism. The research progresses of development mechanism and MR techniques in the diagnosis of carotid plaque were reviewed in this article.

Carotid arteries; Plaque, atherosclerotic; Magnetic resonance imaging; Mechanics mechanism

10.13929/j.1003-3289.201703140

R543.5; R445.2

A

1003-3289(2017)10-1558-04

四川省衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)普及應(yīng)用項(xiàng)目(16PJ584)。

梅蘭(1991—)，女，重慶人，在讀碩士。研究方向：神經(jīng)系統(tǒng)影像學(xué)。E-mail: 1241042245@qq.com

邱麗華，宜賓市第二人民醫(yī)院CT/MRI室，644000。E-mail: 283708370@qq.com

2017-03-26

2017-06-15