苑萬(wàn)眾 綜述 王 濤 審校

(北京大學(xué)第三醫(yī)院神經(jīng)外科，北京 100191)

缺血性腦卒中已成為國(guó)人死亡的首要原因[1]，頸動(dòng)脈內(nèi)膜切除術(shù)(carotid endarterectomy，CEA)治療動(dòng)脈粥樣硬化引起的頸動(dòng)脈狹窄有效且安全[2,3]，而頸動(dòng)脈狹窄率的準(zhǔn)確診斷是后續(xù)外科處理的關(guān)鍵。不同醫(yī)學(xué)影像技術(shù)根據(jù)其成像原理不同，所提供的影像信息是有限的，即單模態(tài)成像。隨著醫(yī)學(xué)影像診斷技術(shù)的不斷提高，針對(duì)狹窄率的診斷，臨床上一般需要采用多模態(tài)成像[4]，即進(jìn)行多種不同模態(tài)成像，亦或一種模態(tài)的多次成像，使計(jì)算機(jī)輔助診斷頸動(dòng)脈狹窄方面獲得更加詳細(xì)的信息。影像融合(image fusion)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將不同模態(tài)影像學(xué)檢查所獲信息進(jìn)行系統(tǒng)處理，多元化數(shù)據(jù)協(xié)同應(yīng)用，同時(shí)融合各種檢查方法的優(yōu)勢(shì)，以達(dá)到診斷目的?？晒┤诤系尼槍?duì)頸動(dòng)脈狹窄的影像學(xué)技術(shù)有多普勒超聲、CT血管成像(CT angiography，CTA)、磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)及數(shù)字減影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)。本文就頸動(dòng)脈狹窄診斷相關(guān)的不同模態(tài)醫(yī)學(xué)影像學(xué)現(xiàn)狀與進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 不同模態(tài)神經(jīng)系統(tǒng)影像技術(shù)對(duì)CEA的指導(dǎo)作用

1.1 多普勒超聲

多普勒超聲作為一種便捷、無(wú)創(chuàng)、直觀且高敏感性的輔助檢查，已經(jīng)成為評(píng)估頸動(dòng)脈狹窄程度的首選篩查方法[5]。2012年Stroke雜志發(fā)表了國(guó)際公認(rèn)的描述頸動(dòng)脈狹窄程度的超聲標(biāo)準(zhǔn)[6]：采用北美癥狀性頸動(dòng)脈內(nèi)膜切除試驗(yàn)(North American Symptomatic Carotid Endarterectomy Trail,NASCET)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，中度狹窄定義為頸動(dòng)脈狹窄率50%～69%，重度狹窄定義為頸動(dòng)脈狹窄率>70%。

在CEA術(shù)前，頸動(dòng)脈多普勒超聲的指導(dǎo)意義重大[6]。歐洲血管外科學(xué)會(huì)(European Society for Vascular Surgery，ESVS)2017年指南指出[7]：狹窄率<50%的患者，均不為CEA手術(shù)最佳適應(yīng)人群；6個(gè)月內(nèi)發(fā)作過短暫性腦缺血發(fā)作(transient ischemic attack,TIA)或缺血性腦卒中，且同側(cè)狹窄率50%～69%的患者，建議依據(jù)具體情況決定是否實(shí)施CEA；狹窄率>70%的無(wú)癥狀患者，以及6個(gè)月內(nèi)有過TIA或缺血性腦卒中，且同側(cè)頸動(dòng)脈狹窄率70%～99%的患者，是CEA手術(shù)的絕對(duì)適應(yīng)證。不僅如此，Attigah等[8]的研究顯示，多普勒超聲可檢測(cè)頸動(dòng)脈狹窄處的交叉血流，其對(duì)預(yù)測(cè)CEA術(shù)中頸動(dòng)脈夾閉期間腦缺血的敏感性為88.9%，特異性為61.1%，在術(shù)前無(wú)交叉血流的情況下術(shù)中發(fā)生缺血的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)高出12倍(OR=12.6，95%CI:3.7～43.3)，這對(duì)CEA術(shù)前評(píng)估術(shù)中動(dòng)脈夾閉期間腦缺血風(fēng)險(xiǎn)及術(shù)中是否需要轉(zhuǎn)流有提示作用。

在CEA術(shù)中，多普勒超聲也有一定指導(dǎo)作用。經(jīng)顱多普勒超聲(transcranial Doppler，TCD)可在術(shù)中用于測(cè)量大腦中動(dòng)脈流速(middle cerebral artery flow velocity，MCAFV)和腦微栓子信號(hào)(microembolic signal，MES)以檢測(cè)CEA術(shù)中栓塞事件，在CEA術(shù)后預(yù)測(cè)圍手術(shù)期卒中時(shí)具有72.7%(95%CI：61.2%～81.8%)的特異性和56.1%(95%CI：46.8%～65.0%)的敏感性，且MCAFV與MES相比表現(xiàn)出84.1%(95%CI：74.4%～90.6%)的強(qiáng)特異性，可用于預(yù)測(cè)CEA術(shù)后的腦卒中[9]。

頸動(dòng)脈超聲造影的出現(xiàn)，彌補(bǔ)了既往超聲對(duì)評(píng)價(jià)斑塊內(nèi)新生血管水平、早期預(yù)測(cè)不穩(wěn)定性斑塊方面的不足[10]。狹窄斑塊內(nèi)新生血管數(shù)目越多，其破裂出血進(jìn)而導(dǎo)致卒中的風(fēng)險(xiǎn)越高[11]，頸動(dòng)脈超聲造影恰可利用微泡造影劑在微動(dòng)脈循環(huán)中的流動(dòng)，清晰地呈現(xiàn)粥樣硬化斑塊及其內(nèi)部新生血管，并將其量化分級(jí)，從而對(duì)斑塊易損性、手術(shù)時(shí)機(jī)的判斷及缺血性卒中等不良腦血管事件做出可靠評(píng)估[12]。

超聲多普勒在CEA術(shù)前手術(shù)指征評(píng)估、術(shù)中腦缺氧事件的預(yù)測(cè)及監(jiān)測(cè)、斑塊性質(zhì)評(píng)估方面均有指導(dǎo)意義。Mozzini等[13]建議，在利用多普勒超聲診斷頸動(dòng)脈狹窄時(shí)，應(yīng)注意結(jié)合狹窄血管內(nèi)收縮期最大流速(peak systolic velocity，PSV)、Gray-Weale回聲分類、側(cè)支血流量評(píng)估等方面，以及術(shù)前超聲造影分析斑塊性狀，術(shù)中TCD監(jiān)測(cè)，真正利用多模態(tài)成像指導(dǎo)頸動(dòng)脈狹窄的診治。

1.2 CTA

近年來(lái)，CTA在頸動(dòng)脈狹窄的診斷方面得到廣泛應(yīng)用。CTA運(yùn)用容積再現(xiàn)(volume rendering，VR)、多平面曲面重建(multiplanar reconstruction and curved planar reformation，MCPR)、最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)等三維重建技術(shù)對(duì)狹窄的頸動(dòng)脈血管進(jìn)行重建，具備以下優(yōu)勢(shì)：①CTA能夠均衡顯示從主動(dòng)脈弓到顱內(nèi)的各段血管，成像受顱骨的影響較小。②CTA橫截面圖像的高分辨率，加之重建的血管影像，可以使臨床醫(yī)生形象直觀地評(píng)價(jià)頸動(dòng)脈狹窄情況、狹窄部位與鄰近血管的關(guān)系及與管腔外的軟組織及骨質(zhì)的關(guān)系。③CTA對(duì)頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊成分顯示及頸動(dòng)脈狹窄程度的評(píng)估，與頸動(dòng)脈多普勒超聲和DSA均有較好的一致性[14]，尤其是在顯示富含纖維組織斑塊和富脂斑塊方面有一定優(yōu)勢(shì)[15]。④可以通過雙能計(jì)算機(jī)斷層掃描(dual-energy computed tomography，DECT)技術(shù)，將顱外頸動(dòng)脈狹窄的鈣化影去除，以降低來(lái)自鈣化斑塊的暈染可能導(dǎo)致對(duì)狹窄等級(jí)的高估[16]。

總之，CTA在評(píng)價(jià)頸動(dòng)脈狹窄方面所提供的信息準(zhǔn)確且全面[17]，不僅可清晰地顯示狹窄病變范圍及其于鄰近血管關(guān)系，還可了解斑塊的形態(tài)，使臨床醫(yī)師在觀察狹窄血管的全貌的同時(shí)，了解動(dòng)脈粥樣硬化斑塊，從而客觀評(píng)價(jià)血管的狹窄或閉塞情況，以及相應(yīng)腦血管事件發(fā)生的危險(xiǎn)性。且CTA檢查無(wú)創(chuàng)，很少引起腦血管痙攣。根據(jù)2017年EVSV指南[7]，對(duì)于頸動(dòng)脈狹窄，建議使用CTA評(píng)估顱內(nèi)頸動(dòng)脈狹窄的程度和嚴(yán)重程度，并且為Ⅰa類推薦，對(duì)有創(chuàng)造影僅為Ⅲa類推薦。

但CTA亦有不足。Anderson等[18]對(duì)40例頸動(dòng)脈狹窄(80條頸動(dòng)脈)的CTA檢測(cè)和定量與DSA進(jìn)行比較，觀察到CTA無(wú)法可靠區(qū)分中度和重度狹窄，相應(yīng)的敏感度水平低至0.65和0.73。對(duì)此我們認(rèn)為頸內(nèi)動(dòng)脈鄰近顱底骨質(zhì)及自身走行曲折是導(dǎo)致上述現(xiàn)象的主要原因，且CTA不能動(dòng)態(tài)觀察頸動(dòng)脈重度狹窄或閉塞之后側(cè)支循環(huán)建立的情況以及周圍動(dòng)脈代償?shù)那闆r，CTA也不能提供狹窄血管的血流動(dòng)力學(xué)情況。針對(duì)此問題，我們認(rèn)為，在CTA檢查同期追加頸動(dòng)脈高分辨磁共振及多普勒超聲，可彌補(bǔ)上述不足。

1.3 MRI

從20世紀(jì)90年代開始，無(wú)創(chuàng)性MRI技術(shù)為診斷頸動(dòng)脈狹窄提供了重要的非侵入性檢查手段，其診斷的安全性、特異性、敏感性和準(zhǔn)確性均達(dá)到臨床要求，且CEA術(shù)前用頸動(dòng)脈MRI來(lái)評(píng)估斑塊，可使腦缺血并發(fā)癥的發(fā)生率大大降低[19]。一般臨床上使用磁共振血管成像(magnetic resonance angiography，MRA)及高分辨磁共振(high-resolution magnetic resonance imaging，Hr-MRI)評(píng)估頸動(dòng)脈狹窄。

在CEA術(shù)前，Hr-MRI更適于對(duì)頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊本身進(jìn)行分析，可以可靠地評(píng)估粥樣硬化斑塊內(nèi)的出血情況及斑塊纖維帽異常，從而評(píng)判斑塊的穩(wěn)定性。多個(gè)研究顯示[20～23]，對(duì)于顱外頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊，頸動(dòng)脈Hr-MRI對(duì)于粥樣硬化斑塊的形態(tài)學(xué)，組分(脂質(zhì)核心、鈣化、出血、基質(zhì))，纖維帽(厚型、薄型、破裂型)等方面的診斷均有較高的敏感性(85%,56/66)和特異性(92%，22/24)；且借助動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描可以較為可靠地了解粥樣硬化斑塊中新生滋養(yǎng)血管的數(shù)量和狹窄血管的通透性，從而間接評(píng)價(jià)動(dòng)脈粥樣病變的炎性反應(yīng)程度。Trelles等[24]的研究通過受試者工作特征曲線(receiver operator characteristic curve, ROC曲線)顯示，軟斑塊成分厚度閾值為4.4 mm時(shí)，檢測(cè)復(fù)雜斑塊(斑塊內(nèi)出血、斑塊內(nèi)血栓或血栓纖維帽破裂)的靈敏度(65%)和特異度(94%)達(dá)到最佳，且術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率隨著軟斑塊厚度的增加而增加，所以臨床醫(yī)師可以通過了解斑塊內(nèi)成分、測(cè)量斑塊厚度，對(duì)腦血管事件的發(fā)生進(jìn)行簡(jiǎn)單評(píng)估。不僅如此，MRI在鑒別不同病因如原發(fā)性或繼發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)血管炎、顱內(nèi)血管先天性發(fā)育不良、夾層動(dòng)脈瘤所導(dǎo)致的頸動(dòng)脈狹窄方面具有重要的意義[25,26]，通常認(rèn)為動(dòng)脈粥樣硬化性狹窄多表現(xiàn)為管壁偏心性增厚，增強(qiáng)掃描可見不均勻強(qiáng)化。因此，頸動(dòng)脈Hr-MRI是動(dòng)態(tài)觀察頸動(dòng)脈斑塊形態(tài)學(xué)及穩(wěn)定性變化的最佳檢查手段。但是對(duì)于顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊組分的研究尚處于探索中，斑塊的不同信號(hào)強(qiáng)度與臨床缺血性卒中事件的發(fā)生是否有相關(guān)性尚需進(jìn)一步探討。

MRA也常用于CEA圍術(shù)期評(píng)估，圖像立體感強(qiáng)，瞬時(shí)清晰度良好，使頸動(dòng)脈狹窄處的成像更為清晰，但非強(qiáng)化的MRA特異性較差。其他磁共振技術(shù)對(duì)于CEA手術(shù)的指導(dǎo)方面也有重要意義。Tsutsui等[27]觀察到磁共振波譜成像(magnetic resonance spectroscopy，MRS)的腦溫成像技術(shù)，增加了在有癥狀單側(cè)頸動(dòng)脈狹窄患者的CEA術(shù)中頸內(nèi)動(dòng)脈夾閉期間預(yù)測(cè)腦半球缺血的準(zhǔn)確性，對(duì)CEA術(shù)中血流重建效果有很強(qiáng)的提示性。7T MR定量磁敏度圖譜(7T MR quantitative susceptibility mapping)所產(chǎn)生的術(shù)前氧氣提取分?jǐn)?shù)成像能夠較為準(zhǔn)確識(shí)別CEA術(shù)后腦灌注過高者[28]，這對(duì)于CEA圍術(shù)期高灌注的調(diào)控有很大的指導(dǎo)意義。

總之，MRI對(duì)術(shù)前頸動(dòng)脈狹窄的鑒別診斷、狹窄斑塊性質(zhì)有指導(dǎo)意義，但亦不能提供狹窄處血流動(dòng)力學(xué)信息。所以，對(duì)于無(wú)創(chuàng)性檢查手段，我們不建議以單一方法作為術(shù)前影像標(biāo)準(zhǔn)(容易造成手術(shù)適應(yīng)證擴(kuò)大)，應(yīng)綜合考量不同模態(tài)成像的信息。無(wú)論何種檢查方法，特別強(qiáng)調(diào)不應(yīng)只進(jìn)行頸動(dòng)脈檢查，其他腦供血?jiǎng)用}和顱內(nèi)血管也必須檢查并予以評(píng)價(jià)。

1.4 DSA

DSA是通過電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助成像的血管造影方法，不僅能準(zhǔn)確提供腦血管病變的確切部位，而且能清楚了解病變范圍及嚴(yán)重程度。雖然CTA及MRA等無(wú)創(chuàng)檢查已得到充分肯定，但很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)DSA仍是診斷頸動(dòng)脈狹窄的“金標(biāo)準(zhǔn)”。

在CEA術(shù)前，DSA可以清楚地顯示顱內(nèi)外動(dòng)脈管腔狹窄、顱內(nèi)外腦血流的代償、側(cè)支循環(huán)建立等情況。不僅如此，Lownie等[29]對(duì)102例CEA術(shù)前行DSA檢查所獲得的解剖學(xué)特征進(jìn)行研究，并用其預(yù)測(cè)的頸動(dòng)脈殘端壓力(用作側(cè)支血流的替代指標(biāo))與CEA術(shù)中臨時(shí)頸內(nèi)動(dòng)脈夾閉期間的頸動(dòng)脈殘端壓力比較，兩者具有相關(guān)性(P<0.0001，r2=0.34)，這對(duì)在CEA術(shù)前評(píng)估術(shù)中動(dòng)脈夾閉期間顱內(nèi)側(cè)支循環(huán)情況具有指導(dǎo)作用。

在CEA術(shù)中，DSA亦可在血管縫合過程中使用，可以有效檢出血運(yùn)重建后出現(xiàn)頸動(dòng)脈內(nèi)膜膜瓣清除不凈、殘留斑塊、血管內(nèi)血栓形成、殘余管腔狹窄及縫合原因?qū)е碌难芘まD(zhuǎn)等血管異常。Wieker等[30]在827例CEA術(shù)中完善血管造影，由于出現(xiàn)上述血管異常而進(jìn)行手術(shù)翻修率為6.9%(57/827)，這些血管異?？蓪?dǎo)致腦栓塞，有嚴(yán)重致殘甚至致命風(fēng)險(xiǎn)。

但DSA也存在一定的局限性：①DSA屬于有創(chuàng)性檢查，通常較少用于單獨(dú)診斷，不能作為CEA術(shù)前首選檢查。造影劑注射使檢查后并發(fā)癥較多，除了可產(chǎn)生低血壓、皮疹、胸悶外，還可能導(dǎo)致神經(jīng)血管副反應(yīng)及腎功能損傷。對(duì)于嚴(yán)重并發(fā)癥，Connors等[31]總結(jié)多項(xiàng)試驗(yàn)，認(rèn)為DSA檢查有0.3%～5.7%的致殘率和<0.1%的病死率。②DSA對(duì)于斑塊的顯示及其性狀的提示作用十分有限。③DSA操作復(fù)雜，需要高水平操作人員；患者依從性較差；與多普勒超聲、CTA及MR相比，DSA檢查費(fèi)用昂貴。

盡管DSA仍是診斷頸動(dòng)脈狹窄的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但隨著CTA、MRI等成像技術(shù)的提高，我們建議首先考慮無(wú)創(chuàng)檢查提供初步診斷資料，必要時(shí)再行DSA檢查。

2 多模態(tài)影像融合技術(shù)在頸動(dòng)脈狹窄診斷中的應(yīng)用

影像融合技術(shù)目前在頸動(dòng)脈狹窄的診療過程中應(yīng)用較少。目前，SPM、DtiStudio、iPlan等醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)軟件均能通過影像邊緣的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)影像融合，但影像邊緣的處理精度不夠。周濤等[32]建議使用不可分離的小波變換進(jìn)行多模態(tài)醫(yī)學(xué)影像融合，使融合后的信息更有可借鑒性，但目前尚無(wú)統(tǒng)一的醫(yī)學(xué)影像融合技術(shù)準(zhǔn)則，相同的影像資料在融合時(shí)亦存在爭(zhēng)議。

多模態(tài)影像融合技術(shù)在頸動(dòng)脈狹窄診斷及對(duì)CEA手術(shù)指導(dǎo)方面的研究、應(yīng)用仍然較少。方慧等[33]將Hr-MRI、MRA及磁共振彌散成像(diffusion weighted imaging,DWI)的多模態(tài)MRI成像技術(shù)，與三維血流定量測(cè)量(three dimensional quantitative flow measurement,3D QFlow measurement)相結(jié)合，可顯示頸動(dòng)脈狹窄所致的頸內(nèi)動(dòng)脈血流量減低及供血腦區(qū)的低灌注損傷，QFlow技術(shù)亦能較準(zhǔn)確評(píng)價(jià)頸內(nèi)動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)變化；Vesey等[34]的綜述認(rèn)為，通過將Hr-MR成像的多功能性和對(duì)斑塊的優(yōu)越成像能力，以及PET-CT對(duì)血管成像的靈敏度和生物分子靈活性相融合，可為臨床醫(yī)師提供更加詳細(xì)的頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的多參數(shù)信息。這些研究間接通過上述融合技術(shù)獲得的頸動(dòng)脈狹窄血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)、斑塊參數(shù)及腦灌注情況等信息，為頸動(dòng)脈狹窄的診療提供幫助。

3 小結(jié)

理想的頸動(dòng)脈狹窄的術(shù)前診斷方法應(yīng)具有無(wú)創(chuàng)、易行、高敏感性及特異性且價(jià)格合理等特點(diǎn)，且對(duì)CEA手術(shù)具備一定的指導(dǎo)作用。目前還沒有一種檢查能夠可靠且全面地做到，但不同模態(tài)成像有不同的優(yōu)點(diǎn)和作用。因此，我們建議，CEA術(shù)前需要根據(jù)術(shù)者技術(shù)及醫(yī)院條件，對(duì)頸動(dòng)脈狹窄患者常規(guī)實(shí)施頸動(dòng)脈多普勒超聲、CTA及MRI成像，必要時(shí)行DSA，通過不同模態(tài)成像的術(shù)前綜合評(píng)估，以在頸動(dòng)脈狹窄的術(shù)前診斷、狹窄部位詳情(狹窄率及血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo))、斑塊性質(zhì)評(píng)估、CEA術(shù)中指導(dǎo)方面提供有價(jià)值的參考。

目前，多模態(tài)影像融合技術(shù)在CEA的應(yīng)用較少，在繼續(xù)探尋更全面的方法的同時(shí)，現(xiàn)有的技術(shù)應(yīng)做到：①篩選具備CEA手術(shù)指征的病例。根據(jù)國(guó)內(nèi)外指南[7,35]，在有癥狀患者預(yù)期圍術(shù)期卒中發(fā)生率和病死率<6%、無(wú)癥狀患者預(yù)期圍術(shù)期卒中發(fā)生率和病死率<3%、患者預(yù)期壽命>5年的前提下，多普勒超聲、CTA、MRI等無(wú)創(chuàng)檢查顯示狹窄率≥70%或DSA顯示狹窄率>50%的有癥狀性頸動(dòng)脈狹窄為CEA手術(shù)絕對(duì)適應(yīng)人群；無(wú)創(chuàng)檢查顯示狹窄率50%～69%的有癥狀性頸動(dòng)脈狹窄患者，以及無(wú)創(chuàng)檢查狹窄率≥70%且DSA顯示狹窄率≥60%、無(wú)創(chuàng)檢查狹窄度<70%但血管造影或其他檢查提示狹窄病變處于不穩(wěn)定狀態(tài)的無(wú)癥狀性頸動(dòng)脈狹窄為CEA手術(shù)的相對(duì)適應(yīng)證。通常通過無(wú)創(chuàng)檢查提供診斷信息，必要時(shí)再行DSA。②聯(lián)合應(yīng)用不同模態(tài)成像解剖結(jié)構(gòu)影像資料。③根據(jù)不同模態(tài)影像資料進(jìn)行全面細(xì)致的術(shù)前評(píng)估。④安排規(guī)范且個(gè)體化的CEA手術(shù)方案。