赵锡海:颅颈大动脉MR管壁成像技术进展

动脉粥样硬化是我国缺血性卒中的主要病因之一,尤其在颈动脉和颅内动脉段。斑块的特征如脂质坏死核、斑块内出血、纤维帽破裂、新生血管和炎症反应,这些都无法通过管腔成像获得。如果单纯地通过管腔的狭窄程度来评估粥样硬化易损斑块的情况,极易造成误诊。

相关研究表明,导致颅内动脉狭窄的病因除了动脉粥样硬化外,还有动脉夹层、血管炎、Moyamoya病、可逆性脑血管收缩综合征等。不同类型的血管壁病变其临床治疗策略和预后均存在一定的差异。因此,治疗前明确动脉狭窄的病因具有重要的临床意义。目前,专家学者们认为动脉管壁特征是诊断血管病和斑块易损特征的关键。

MR管壁成像可以准确地识别颈动脉易损斑块的特征如大小、成分、表面特征以及炎症反应等。MR管壁成像技术已趋向成熟,但仍然有许多临床问题亟待解决。颈动脉MR管壁成像技术呈2D成像到3D成像,多对比度成像到杂交成像,定性分析到定量成像的发展趋势。

赵锡海:颅颈大动脉MR管壁成像技术进展

MR3D管壁成像技术进展

目前在临床上2D管壁成像技术开展的较多。2D成像技术可以获得高SNR、高平面内分辨率的血管壁图像,但2D血管壁成像存在以下缺点:扫描时间长(>30mins);成像范围有限,仅局限在特定的血管节段,无法获得颅内血管的全局信息;为确保图像具有足够的SNR,2D成像常采用1.5-2.0mm的层厚,这降低了层面间的分辨率;对走行迂曲的血管进行成像会产生部分容积效应。

与2D成像相比,3D管壁成像技术扫描速度更快(5mins),成像范围更大,此外3D成像可以实现各向同性分辨率,能够最大限度地减少部分容积效应。

据悉,赵锡海教授团队对3D成像序列进行了优化,能够一次单序列扫描获得大范围的图像。

由图可见,3D大范围成像能够覆盖颅外颈动脉到颅内动脉,虽然颅内动脉分辨率欠佳,但作为初筛能够满足病变诊断的基本需求。而且覆盖范围较广,一次可以获得颅内外动脉血管床的容貌,同时对于有无病变以及累积范围可以进行精准的评估。

此外,利用大范围成像可以进行3D的重建。3D图像重建以后不仅可以看到多对比度的成像,而且对于临床的诊断、决策以及治疗来说意义重大。

MR杂交成像技术的发展

常规管壁成像序列TOF, T1W 、T2W、MP-RAGE等,每个序列单独成像均会占用一定的扫描时间,并且总扫描时间较长。此外在判读图像时,要对这些序列进行配准,一旦配准失败,判读斑块成分就会非常困难。杂交成像可以实现仅需一次扫描即可同时获得不同加权的图像。杂交成像获得的这些图像是天然配准的,不存在配准失败的问题。

SNAP序列:MRA+hyperT1W

此技术特点是可以同时评估动脉管腔狭窄程度及识别斑块内出血,可以获得一张黑血MR图像。此外,还可以提供5种不同对比度的原始图像,根据临床需要可以重建出SNAP-MRA和hyperT1W图像。

SNAP序列:MRA+Gray blood+hyperT1W

优化上述技术后,还可以获得一张灰血的MR图像,除了可以评估动脉管腔狭窄程度及识别斑块内出血外,在图像上还可以看到斑块表面的钙化情况。

MATCH序列:hyperT1+ Gray blood+T2W

此项技术的特点是一次扫描,可同时识别斑块内出血、脂质核、钙化、疏松基质。

Multitask DCE序列:DCE+T1 mapping

此技术适用于全身多血管床,能够识别斑块内出血和评估斑块中的炎症反应,也称为5D成像。

MR定量成像技术的发展

多对比度成像能够定性的分析出斑块有无钙化、有无出血,有无脂质核。但是斑块内的成分非常复杂,彼此之间是你中有我,我中有你,很难分辨。利用定量成像,可以把每个体素的T1、T2和T2*值计算出来。为易损斑块能够建立一个新的风险评估模型,是现阶段以及未来发展的方向之一。

SWI:QSM技术

主要用于识别斑块内的钙化和出血,尤其是含铁的陈旧性出血。

DWI:2D EPI-DWI

DWI:2D single shot EPI,b=10,b=500

DWI:3D DWI,DP-TSE

赵锡海教授指出,扩散成像技术,对于识别存在脂质沉积或大脂质坏死核的斑块具有一定的优势。

T1 mapping

主要用于识别斑块内出血。赵锡海教授团队对T1 mapping技术进行了验证,发现脂质核、斑块内出血,疏松基质三者的T1值是有显著差异的。

T2 mapping

主要用于识别斑块内的脂质核。

T2* mapping

主要用于识别斑块内的钙化、斑块内出血。

T1&T2 mapping 、T1& T2* mapping、T1&T2& T2* mapping这些技术目前正在研发之中。

赵锡海教授最后表示,新型成像技术的可靠性需要进一步验证,其临床应用价值也需要开展临床队列研究才能得以体现,从技术研发到临床应用转化更需要多个学科共同合作。

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