張煜堃，常佩佩，劉娜，苗延巍

2020 年發(fā)表的《中國(guó)腦血管病影像應(yīng)用指南2019》指出腦血管病已成為我國(guó)首位死亡病因，也是單病種致殘率最高的疾病，給社會(huì)帶來(lái)沉重的負(fù)擔(dān)。早期發(fā)現(xiàn)責(zé)任血管病變及程度，及早干預(yù)、治療對(duì)于腦血管疾病患者的預(yù)后有重要的意義。頭頸部血管影像技術(shù)是評(píng)估腦血管疾病的主要方法，包括血管超聲、數(shù)字減影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)、CT 血管造影(CT angiography，CTA)、磁共振血管造影(magnetic resonance angiography，MRA)、高分辨血管壁磁共振成像(high resolution vessel wall MRI，HRVW MRI)等[1]。其中，HRVW MRI是新興的血管成像技術(shù)，不僅可以進(jìn)行管腔成像，而且能夠直觀顯示管壁結(jié)構(gòu)，是目前唯一可在體進(jìn)行頭頸部血管壁成像的無(wú)創(chuàng)檢查技術(shù)[2-3]。磁共振同步非對(duì)比劑血管成像和斑塊內(nèi)出血成像(simultaneous non-contrast angiography and intraplaque hemorrhage，SNAP)技術(shù)為HRVW MRI中眾多序列之一，相比其他顱頸部血管MRI 技術(shù)，SNAP 具有覆蓋范圍廣、空間分辨率高、同時(shí)獲得固定多對(duì)比圖像集及掃描時(shí)間較短的優(yōu)勢(shì)，在顱內(nèi)和頸部血管有很大的應(yīng)用潛力和研究?jī)r(jià)值。本文擬對(duì)SNAP 技術(shù)原理、臨床應(yīng)用及其研究進(jìn)展予以綜述。

1 SNAP技術(shù)原理與優(yōu)勢(shì)

SNAP 的脈沖序列如圖1 所示，由相位敏感反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列(slab-selective phase-sensitive inversion-recovery，SPI)演變而來(lái)[4]。首先由180°反轉(zhuǎn)脈沖(inversion pulse，IR)將所有組織信號(hào)反轉(zhuǎn)；緊接著兩組連續(xù)的、不同激勵(lì)翻轉(zhuǎn)角(flip angel，F(xiàn)A)：α 角、θ 角的反轉(zhuǎn)脈沖渦輪場(chǎng)回波(inversion pulse turbo field echo，IR-TFE)和參考采集渦輪場(chǎng)回波(reference acquisition turbo field echo，Ref-TFE)進(jìn)行血液質(zhì)子信號(hào)的抑制，形成黑血成像，其中α角大于θ 角。這兩個(gè)回波分別獲得重T1WI 效果的反轉(zhuǎn)恢復(fù)(inversion recovery，IR)圖像和質(zhì)子密度加權(quán)效果的Ref(reference acquisition)圖像，Ref圖作為參考圖估計(jì)背景相位后進(jìn)行相位校正[5-6]。IR圖和Ref圖像經(jīng)過(guò)相位敏感重組生成黑血校正CR (corrected real)圖像。將CR圖像中的所有血管周圍組織的正極信號(hào)設(shè)為零，所有動(dòng)脈腔的負(fù)極信號(hào)進(jìn)行絕對(duì)值處理，即生成明亮血流造影圖像(MRA圖)。因?yàn)橹伙@示負(fù)極信號(hào)，此MRA 圖像不會(huì)受到背景組織的污染。由于Ref 圖的腔-壁對(duì)比度較低，可將Ref圖與MRA圖結(jié)合進(jìn)一步生成具有高腔-壁對(duì)比的SNAP血液圖像(Ref2圖)[7]。SNAP能夠獲得5種自然配準(zhǔn)的不同對(duì)比的圖像，即IR 圖、Ref 圖、CR 圖、MRA 圖和Ref2 圖[8]。并且這5 幅圖像是由具有相同線圈靈敏度的IR圖和Ref圖進(jìn)行相敏重組來(lái)計(jì)算加權(quán)比的，所以圖像強(qiáng)度不受線圈靈敏度偏差影響[9]。此外，為了便于疾病檢查還可以對(duì)SNAP圖像進(jìn)行彩色編碼以及三維最大強(qiáng)度投影(maximum intensity projection，MIP)，從多個(gè)投影角度顯示和評(píng)估病變。

圖1 常規(guī)同步非對(duì)比劑血管成像和斑塊內(nèi)出血成像脈沖序列的示意圖[4,8]。1A：IRTR 為兩個(gè)IRs 之間的延遲時(shí)間，時(shí)間較長(zhǎng)；TI 為IR 脈沖與IR-TFE 采集中心的延遲時(shí)間，該點(diǎn)采集到的脈沖回波信息填充到線性K 空間的中心；1B：IR 板為層面選擇性的，其覆蓋面積大于成像采集板面積。IR 板由IR-TFE 采集，成像板由Ref-TFE 采集。IR：反轉(zhuǎn)恢復(fù)；IRTR：反轉(zhuǎn)恢復(fù)時(shí)間；TI：反轉(zhuǎn)時(shí)間；IR-TFE：反轉(zhuǎn)脈沖渦輪場(chǎng)回波；Ref-TFE：參考采集渦輪場(chǎng)回波。Fig. 1 Schematic diagram of SNAP sequence[4,8]. 1A: IRTR was the delay time between two IRs, which was long; TI was the delay time between IR pulse and IR-TFE acquisition center, and the pulse echo information collected at this point filled the center of K space;1B:IR plate was layer selective and its coverage area was larger than imaging plate. IR plate was acquired by IR-TFE, and imaging plate was acquired by Ref-TFE. IR: inversion recovery; IRTR: inversion recovery repetition; TI:inversion time; IR-TFE: inversion pulse turbo field echo; Ref-TFE:reference acquisition turbo field echo.

2 SNAP在頸部血管病變的臨床應(yīng)用與進(jìn)展

2.1 頸動(dòng)脈狹窄

SNAP 技術(shù)可以對(duì)頸動(dòng)脈狹窄(carotid stenosis)進(jìn)行評(píng)估，通過(guò)MIP 重建可以得到大范圍的血管造影圖像，即SNAP MRA，提高了頸動(dòng)脈檢查的時(shí)間效率。相對(duì)于時(shí)間飛躍法MRA(time-of-flight MRA，TOF-MRA)、SNAP MRA不易受流動(dòng)相關(guān)偽影的影響[8,10]，原因是：第一，SNAP 序列中兩個(gè)連續(xù)的IR 脈沖之間的周期較長(zhǎng)(大約2 s)，為新鮮血液填充提供了充足的時(shí)間，有利于頸動(dòng)脈疾病中具有挑戰(zhàn)性的血流模式的顯示，如湍流或擾動(dòng)流(通常見于頸動(dòng)脈小球或狹窄下游)；第二，采用冠狀面成像，當(dāng)平面外部的搏動(dòng)性血液流入時(shí)，血液信號(hào)不會(huì)在心動(dòng)周期中發(fā)生變化；第三，通過(guò)調(diào)整SNAP 序列的FA 和反轉(zhuǎn)時(shí)間(inversion time，TI)，靜態(tài)組織和動(dòng)脈腔的極性分別重組為正極和負(fù)極。這種額外的極性對(duì)比有利于頸動(dòng)脈管腔的描繪。然而，與其他MRA技術(shù)一樣，SNAP也不能避免體素內(nèi)失相位，這可能會(huì)導(dǎo)致在湍流存在時(shí)信號(hào)丟失；也會(huì)發(fā)生動(dòng)、靜脈同時(shí)顯示，因此需要在MIP 重建期間裁剪掉靜脈信號(hào)[8,11]。此外，一些研究[8,10]發(fā)現(xiàn)SNAP MRA 測(cè)量的管腔面積大于TOF-MRA測(cè)量值，但是當(dāng)管腔面積為＜20 mm2時(shí)，SNAP MRA 測(cè)得的管腔面積比TOF-MRA 小。提示在管腔嚴(yán)重狹窄時(shí)，SNAP 圖像可能高估管腔狹窄程度。

目前SNAP 技術(shù)已經(jīng)達(dá)到與對(duì)比增強(qiáng)(contrast-enhanced，CE) MRA 技術(shù)相當(dāng)?shù)姆直媛?，無(wú)需并行采集，并且技術(shù)在不斷改進(jìn)[12]。相比CE MRA，SNAP技術(shù)不需要對(duì)比劑注入，采集不受首次通過(guò)時(shí)間的限制，可以更靈活地用于高分辨率采集；SNAP MRA不包含未抑制背景信號(hào)，后處理簡(jiǎn)單實(shí)用[8]。

總之，SNAP 技術(shù)有潛力成為顯示頸動(dòng)脈狹窄新的MRA 方法，但是其成像穩(wěn)定性和臨床實(shí)用性仍需進(jìn)一步的驗(yàn)證。

2.2 頸動(dòng)脈粥樣硬化

頸動(dòng)脈粥樣硬化的斑塊具有不同成分，包括斑塊內(nèi)出血(intraplaque hemorrhage，IPH)、富脂壞死核心(lipid-rich necroticcore，LRNC)、近腔鈣化(juxtaluminal calcification，JCA)、潰瘍(nulceration，UL)和纖維組織(fibrous tissue，F(xiàn)T)等。

2.2.1 IPH的檢測(cè)

半數(shù)頸動(dòng)脈粥樣硬化患者的斑塊中存在IPH[13]。IPH的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致腦血管缺血事件的風(fēng)險(xiǎn)增加4～12倍[13-15]，被認(rèn)為是臨床采取手術(shù)干預(yù)的一個(gè)重要因素[16]。因此，對(duì)IPH進(jìn)行定性和定量評(píng)估有助于腦血管事件風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)和優(yōu)化患者管理。IPH成分能夠縮短T1弛豫時(shí)間，在T1加權(quán)圖像上呈現(xiàn)高信號(hào)。SNAP技術(shù)具有重T1WI 屬性，通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)腡I 和FA 可以獲得最大的IPH-壁和壁-腔對(duì)比度[8]，對(duì)頸動(dòng)脈IPH 檢出的敏感性高于其他血管成像技術(shù)[8,10,17-19]。Li等[18]以組織學(xué)檢查作為參照，分別探究SNAP 技術(shù)、T1 加權(quán)三維磁化強(qiáng)度預(yù)備梯度回波(magnetization prepared rapid acquisition gradient echo，MP-RAGE)技術(shù)與組織學(xué)改變的關(guān)系，結(jié)果顯示在識(shí)別IPH 方面，SNAP 成像比MP-RAGE 成像更符合組織學(xué)改變，特別是對(duì)于較小的IPH；在定量IPH面積方面，SNAP成像與MP-RAGE成像相比，與組織學(xué)表現(xiàn)的一致性更好，偏差更小。值得注意的是，MRI 和組織學(xué)測(cè)量IPH 區(qū)域的偏差隨IPH 面積增大而增大，因?yàn)檩^大的IPH 信號(hào)受斑塊內(nèi)其他成分的影響更明顯。斑塊內(nèi)鈣化成分會(huì)導(dǎo)致IPH 在SNAP 和MP-RAGE 上信號(hào)強(qiáng)度下降，低估IPH 面積[20]；斑塊內(nèi)脂質(zhì)成分可能導(dǎo)致IPH 的高信號(hào)增加，面積被高估[21]。

不同階段的IPH存在顯著異質(zhì)性，特別是在無(wú)癥狀患者中。定量分析T1 信號(hào)有助于了解IPH 的異質(zhì)性，并可能成為監(jiān)測(cè)IPH進(jìn)展的生物標(biāo)志物[22]。為了更好地定量檢測(cè)IPH，Qi等[23]設(shè)計(jì)了GOAL-SNAP 技術(shù)，通過(guò)引入三維金角徑向K 空間采樣，采用滑動(dòng)窗重構(gòu)對(duì)不同TI 圖像進(jìn)行體素T1 擬合。與現(xiàn)有的SNAP 技術(shù)相比，GOAL-SNAP 成像可以產(chǎn)生更多定量的、可重復(fù)的生物標(biāo)志物，用于描述IPH 并監(jiān)測(cè)其進(jìn)展。此外，由于人工定量檢測(cè)IPH 不僅費(fèi)時(shí)，而且對(duì)于區(qū)域邊界不規(guī)則、不明顯的IPH容易產(chǎn)生測(cè)量誤差，Liu等[9]提出半自動(dòng)化的IPH量化分割方法，以減少人工誤差和繁雜的勾畫工作。

目前，SNAP 不僅僅應(yīng)用于頸動(dòng)脈病變，Kim 等[24]采用單個(gè)SNAP序列實(shí)現(xiàn)了一站式評(píng)估頸動(dòng)脈和椎基底動(dòng)脈上IPH的可能性。同時(shí)，與其他技術(shù)結(jié)合，SNAP技術(shù)進(jìn)一步擴(kuò)展了應(yīng)用領(lǐng)域。Lee等[25]將SNAP與時(shí)間平均壁面剪切應(yīng)力(time-averaged wall shearstress，WSS)分析聯(lián)合應(yīng)用，分析了血流動(dòng)力學(xué)和形態(tài)學(xué)因素共同對(duì)IPH 的影響，發(fā)現(xiàn)與無(wú)IPH 的頸動(dòng)脈相比，有IPH的頸動(dòng)脈組具有較高的壁面剪應(yīng)力和較小的頸動(dòng)脈分叉角。Chen 等[5]對(duì)SNAP 技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，推出快速SNAP 序列，采用任意的K 空間填充順序和低分辨率的Ref-TFE 采集進(jìn)行相敏重組，在頸動(dòng)脈成像中與常規(guī)SNAP具有相似的IPH檢測(cè)性能，但減少了37.5%的掃描時(shí)間，提高了成像效率。

2.2.2 斑塊其他成分的檢測(cè)

除了IPH，斑塊內(nèi)LRNC、JCA、FT、UL 也會(huì)影響斑塊穩(wěn)定性[26-27]。與常規(guī)多對(duì)比成像相比，SNAP 成像對(duì)斑塊成分的識(shí)別具有良好一致性和高度重復(fù)性[7]。由于IPH 被確認(rèn)是LRNC的一部分[28]，LRNC 在SNAP 圖像上表現(xiàn)為等或高信號(hào)，取決于IPH 擴(kuò)散到LRNC 的數(shù)量或時(shí)間[29]。JCA 在Ref 和Ref2 圖像上表現(xiàn)為低信號(hào)，但在CR 圖像上呈中等信號(hào)[7]。UL 在SNAP 序列中表現(xiàn)為斑塊表面的凹凸不平，可以在Ref圖、CR圖中見到管腔中相應(yīng)的血流信號(hào)延伸至斑塊內(nèi)部[30]。此外，研究發(fā)現(xiàn)SNAP成像在識(shí)別JCA和UL方面與常規(guī)多對(duì)比成像也有很好的一致性，并且也有利于JCA 和UL 的鑒別[7,30]?；赟NAP 技術(shù)檢測(cè)出的斑塊形態(tài)學(xué)及信號(hào)特征可以對(duì)斑塊成分進(jìn)行分割，Zhang 等[28]開發(fā)了一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的算法，在單一的SNAP圖像上識(shí)別并分割出斑塊成分，包括LRNC (含或不含有IPH)、CA、FT。

如上所述，SNAP 技術(shù)對(duì)頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中IPH 的檢測(cè)效能可以與組織學(xué)檢查相媲美，對(duì)其余成分的檢測(cè)也有一定的特異性。通過(guò)對(duì)頸部SNAP技術(shù)的改進(jìn)和優(yōu)化，SNAP對(duì)斑塊的評(píng)價(jià)更加全面，效率更高。但是優(yōu)化過(guò)的SNAP 技術(shù)只是停留在理論層面，并未廣泛地應(yīng)用于臨床。

2.3 頭頸動(dòng)脈夾層

頭頸動(dòng)脈夾層(craniocervical artery dissection，CCAD)是導(dǎo)致青年性卒中的最常見原因之一，約占10%～25%[31-32]。CCAD 的直接影像學(xué)征象為雙腔、壁內(nèi)血腫及內(nèi)膜瓣，間接征象為動(dòng)脈瘤樣擴(kuò)張、血管狹窄或閉塞[33]。其中，壁內(nèi)血腫被認(rèn)為是CCAD 的是關(guān)鍵標(biāo)志。一些研究認(rèn)為，如果顱頸動(dòng)脈閉塞但沒有壁內(nèi)血腫的證據(jù)，則不能診斷為夾層，除非夾層壁完全再通[34]。

一些研究[33-35]發(fā)現(xiàn)SNAP是檢出顱內(nèi)動(dòng)脈夾層壁內(nèi)血腫的最敏感序列，其信號(hào)強(qiáng)度明顯高于其他高分辨MRI 序列；并且，SNAP序列對(duì)顱內(nèi)動(dòng)脈夾層的其他征象的檢測(cè)也具有優(yōu)勢(shì)。此外，CE MRA 對(duì)顱內(nèi)動(dòng)脈夾層中的雙腔征、內(nèi)膜瓣征最敏感，其總診斷效率略高于SNAP。因此，將SNAP結(jié)合CE MRA聯(lián)合應(yīng)用會(huì)明顯提高顱內(nèi)動(dòng)脈夾層檢出率及準(zhǔn)確性。

頸動(dòng)脈夾層常發(fā)生于頸動(dòng)脈和椎動(dòng)脈，顱外段比顱內(nèi)段更容易發(fā)生夾層。研究發(fā)現(xiàn)SNAP 技術(shù)對(duì)頸動(dòng)脈夾層壁內(nèi)血腫的檢測(cè)比常規(guī)黑血序列更有優(yōu)勢(shì)，并與頸部血管超聲具有較高的一致性[36-37]。

由此可見，SNAP 技術(shù)對(duì)CCAD 診斷具有較高的敏感性和特異性。

3 SNAP技術(shù)在顱內(nèi)動(dòng)脈病變的臨床應(yīng)用與進(jìn)展

多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)[38-40]，與TOF-MRA 相比，SNAP MRA 對(duì)顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄的檢出具有相似效能；雖然SNAP 和TOF 對(duì)比度都是隨血流速度的增加而增加，但SNAP 圖像對(duì)比度對(duì)血流速的敏感性高于TOF-MRA，SNAP 可能是檢測(cè)腦血流動(dòng)力學(xué)變化更敏感的技術(shù)；SNAP MRA對(duì)顱內(nèi)動(dòng)脈遠(yuǎn)端的顯示較好，但對(duì)近端的顯示較差。但是，Gould 等[41]研究卻發(fā)現(xiàn)TOF-MRA 中血管長(zhǎng)度明顯大于SNAP MRA 中血管長(zhǎng)度，即TOF 圖像對(duì)遠(yuǎn)端顱內(nèi)動(dòng)脈遠(yuǎn)端的顯示效果較好，其原因還需要進(jìn)一步研究。

與頸動(dòng)脈不同，顱內(nèi)動(dòng)脈管壁更薄，走行更彎曲，分支更多，背景組織(灰質(zhì)、白質(zhì)和腦脊液)更復(fù)雜。顱內(nèi)動(dòng)脈小分支因彎曲或分叉走行，信號(hào)衰減較強(qiáng)，信噪比較低[42]。常規(guī)SNAP MRA較適用于頸部動(dòng)脈成像，近年來(lái)一系列針對(duì)顱內(nèi)動(dòng)脈成像的SNAP MRA優(yōu)化策略得到嘗試。Xiong等[42]對(duì)常規(guī)SNAP序列中的掃描參數(shù)(TI和FA)進(jìn)行優(yōu)化，提出了4D SNAP MRA技術(shù)，采用不同TIs的SNAP進(jìn)行掃描，獲得不同血流通過(guò)時(shí)間的血流擴(kuò)散區(qū)域圖。進(jìn)一步使用敏感性編碼技術(shù)和壓縮感知技術(shù)，4D SNAP MRA可以在5 min內(nèi)獲得各向同性的、分辨率為1 mm的8個(gè)時(shí)相的動(dòng)態(tài)MRA。4D SNAP MRA可以提供更詳細(xì)的大腦血流動(dòng)力學(xué)信息(血液隨時(shí)間擴(kuò)散區(qū)域和大腦血液循環(huán)總體狀態(tài))。Chen等[43]提出改良SNAP (iSNAP)序列，由脈沖動(dòng)脈自旋標(biāo)記和3D黃金角徑向采集技術(shù)[32]組成。在優(yōu)化數(shù)據(jù)共享策略下，采用K 空間加權(quán)圖像對(duì)比度方法[44]重組圖像可以得到腦動(dòng)態(tài)MRA (dMRA)、靜態(tài)MRA (sMRA)、血管壁圖像和T1WI腦結(jié)構(gòu)圖像。與已有序列相比，iSNAP序列所采集的圖像在定性和定量評(píng)價(jià)方面均具有優(yōu)勢(shì)。與4D-TRANCE (time-resolved angiography non-contrastenhanced sequence)相比，iSNAP-dMRA 具有相似的動(dòng)態(tài)管腔信號(hào)和遠(yuǎn)端動(dòng)脈的顯示能力，并能夠靈活地平衡空間和時(shí)間分辨率，而不易受動(dòng)脈運(yùn)動(dòng)偽影的影響。iSNAP-血管壁成像(vessel wall imaging，VWI)比常規(guī)SNAP 有更好的血管壁-腦脊液對(duì)比。聯(lián)合使用iSNAP-MRA 和iSNAP-VWI 可以獲得與T1W-容積、各向同性快速自旋回波采集(volume, isotropic turbo spin echo acquisition，VISTA)序列相似的動(dòng)脈病變描述能力。

近期，有研究利用iCafe 工具對(duì)TOF 及SNAP 顯示的血管進(jìn)行追蹤、分割和標(biāo)記，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)量化分析[45]。Gould 等[41]對(duì)頸動(dòng)脈粥樣硬化和狹窄患者進(jìn)行頭部MRI 掃描[包括TOF、SNAP、動(dòng)脈自旋標(biāo)記(arterial spin labeling，ASL)、相位對(duì)比法MRA (phase contrast MRA，PC MRA)]，發(fā)現(xiàn)全腦TOF 和SNAP 測(cè)量的血管長(zhǎng)度均與全腦ASL 和3D PC MRA 血流測(cè)量值相關(guān)，且SNAP血管長(zhǎng)度相關(guān)性更高；同時(shí)，SNAP的血管長(zhǎng)度半球不對(duì)稱指數(shù)與ASL 腦血流半球不對(duì)稱指數(shù)也存在顯著相關(guān)性。這提示TOF和SNAP上的血管長(zhǎng)度均可作為腦血流的替代指標(biāo)，并且SNAP 序列對(duì)血流狀態(tài)的顯示有更高的敏感性；同時(shí)，SNAP 血管長(zhǎng)度在識(shí)別半球血流不對(duì)稱性方面也具有一定潛力。Xiong 等[46]也利用SNAP MRA 和偽連續(xù)式ASL(pseudo-continuous arterial spin labeling，pCASL)圖像進(jìn)一步研究左旋多巴對(duì)帕金森患者腦動(dòng)脈和血流的影響。

總之，頭部SNAP技術(shù)可以同時(shí)獲得血管壁圖和MRA圖，提供了豐富的診斷信息。但該技術(shù)仍處于探索開發(fā)的階段，成像的可重復(fù)性低，缺乏臨床標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)。

綜上所述，SNAP 技術(shù)具有覆蓋范圍廣、空間分辨率高、可同時(shí)獲得固定多對(duì)比圖像、掃描時(shí)間較短的優(yōu)勢(shì)，在頸動(dòng)脈及動(dòng)脈狹窄可視化、頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊成分量化評(píng)估和動(dòng)脈夾層壁內(nèi)血腫檢出方面的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟；在顱內(nèi)動(dòng)脈疾病的應(yīng)用正在嘗試，但是目前尚缺乏統(tǒng)一、成熟的顱內(nèi)SNAP成像標(biāo)準(zhǔn)，成像技術(shù)也需不斷改進(jìn)。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無(wú)利益沖突。