作者：张箭，陕西中医药大学医学技术学院；刘燕，韩婷婷，薛旭涛，杨如武，西电集团医院医学影像科
动脉粥样硬化斑块是导致脑血管疾病发生的一个重要风险因素，因此准确地评估斑块的稳定性、鉴别易损斑块对于预防脑卒中事件具有重要意义。目前常用于头颈部血管成像的方法有多普勒超声、磁共振血管造影术（magnetic resonance angiography，MRA）、CT血管造影术（computed tomography angiography，CTA）、数字减影血管造影术（digital subtraction angiography，DSA）等。
多普勒超声是临床筛查颈动脉斑块的首选检查，可以显示斑块的大小、形态及边缘，但其对纤维帽完整性、斑块内炎症等病理特征的评价存在局限性。MRA是基于血液流入增强效应原理对血管进行成像，此技术无须注射造影剂，可以较清晰地显示头颈部血管的变异及狭窄程度，缺点在于血管迂曲处会产生部分血流信号缺失，从而影响局部病变的准确评估。CTA主要用于对管腔狭窄程度和斑块性质进行判断，局限性在于血管壁严重钙化时会影响其狭窄程度判断的准确性，而且存在电离辐射。DSA仍是目前诊断脑血管疾病的金标准，但其费用昂贵、辐射量较大且属于有创操作。以上技术只局限于对血管管腔通畅程度的显示，对血管壁成分特征信息评估存在很大局限性。
磁共振血管壁成像（vessel wall magnetic resonance imaging，VW-MRI）作为传统血管成像的补充和优化，可以全面评价血管管壁，帮助鉴别管腔狭窄原因并进一步评价易损斑块的组成成分，具有较好的发展前景。现对VW-MRI技术的实现、临床应用进行简要综述。
1.VW-MRI技术的实现
VW-MRI的应用应尽可能满足以下要求：①图像具有高分辨率；②多对比加权采集；③多平面的2D或者3D采集；④抑制不必要的血液流动信号，从而准确识别血管腔-壁交界。
1.1高分辨率
高分辨率包括高空间分辨率和高信噪比。大脑中动脉和基底动脉管壁正常厚度为0.2～0.3mm，约为管腔直径的1/10，小于目前可实现的VW-MRI的体素尺寸。但是，在体素块内抑制血液和邻近脑脊液流动信号后，管壁、管腔及周围结构对比度增高，从而实现颅内动脉管壁显像。此外，由于血管疾病通常表现在管壁厚度方面，这就增加了VW-MRI高分辨率成像的直观性和可实现性。在同等条件下，3T比1.5TVW-MRI具有更高的信噪比。未来将VW-MRI技术融合应用于高场强磁共振是提高图像分辨率和图像质量的重要方法之一。
1.2多对比加权采集
头颈部血管壁评估需整合多对比加权成像所提供的信息，即结合所有可用的序列确定是否有管壁增厚或增强。“亮血”及“黑血”技术是最常用于头颈部血管成像的序列。“亮血”技术属于梯度回波序列，是用重复射频激励脉冲序列加一个短的重复时间来采集，从而使背景静止组织产生低信号，流入成像区域的血液产生高信号，即流动相关增强效应。三维时间飞跃法（3D time of flight，3DTOF）成像是“亮血”技术的代表，主要用作血管壁成像序列的定位像。“亮血”技术的最大优点是重复时间及回波时间短、扫描速度快，缺点是在血管分叉处或弯曲处由于涡流等因素影响，容易导致血流信号丢失，从而影响对管腔狭窄程度的准确评估，使其在VW-MRI的应用具有一定局限性。
“黑血”技术是采用快速自旋回波T2序列，使流入到层面内的质子因无横向磁化而无信号，血管壁及粥样硬化斑块有信号，从而更好地显示增厚的血管内膜、斑块及其与邻近组织的空间位置关系，但是“黑血”序列的主要缺点是采集时间较长。“亮血”技术和“黑血”技术两者相互补充、联合扫描可全面评价血管壁情况。T1加权像（T1 weighted imaging，T1WI）、T2加权像（T2 weighted imaging，T2WI）和质子密度加权像（proton density weighted imaging，PdWI）序列在VW-MRI中应用最多。PdWI比T1WI信噪比高，但缺点是PdWI抑制脑脊液搏动伪影效果差，从而干扰血管信号强度，而T2WI可以一定程度上克服这一缺点。
1.3多平面2D及3D成像
VW-MRI需结合多平面、多方位成像信息来观察管壁情况。2D成像序列的优势在于图像分辨率高（0.2～0.5mm），局限性在于扫描范围较小、定位较难。3D成像序列的优势在于可以大范围全脑血管（包括Willis环）各向同性分辨率容积扫描、对管壁增厚程度（斑块尺寸）的测量更为准确、采集效率高，其局限性在于分辨率相对较低（0.5～0.8mm）。总之，最理想的VW-MRI成像协议应包括2D序列和3D序列。
1.3.12D采集技术
2DVW-MRI技术包括空间预饱和技术和双重反转恢复（double inversion recovery，DIR）技术。空间预饱和技术又称饱和带法，是将饱和带放置在血流流入方向，从而抑制血流信号。此技术是最早的MRI抑制血流技术，但由于其对血液T1值很敏感，易出现血液流动伪影，现已较少在临床应用。DIR技术的原理是分别通过非层面选择反转预脉冲和层面反转脉冲，使成像层面的磁化矢量偏转回到原始平衡位置，经过一定的时间之后施加90°激励射频脉冲后成像。标准DIR技术只能单层采集、重复时间较长而且采集效率较低。
Song等认为，多层选择反转脉冲技术可以改善这种低采集效率。Yarnykh和Yuan提出了多反转恢复序列的一种延伸技术，即四反转恢复序列，主要由两组双反转射频脉冲和反转延迟时间组成，理论上四反转恢复序列对血液T1值的变化不敏感。DIR快速自旋回波血管壁图像软组织对比度好，其不足之处在于扫描野较小且扫描时间较长。DIR超快速场回波的优势在于图像分辨率高、扫描时间较短，可作为2DVW-MRI的最佳选择之一。
1.3.2 3D采集技术
1.3.2.1多角度自旋回波序列
最常用于颅内VW-MRI的3D成像序列是利用可变的小翻转角重聚焦射频脉冲来实现的。不同生产商对3DFSE（Fast Spin Echo）序列有不同的名称。Philips称VISTA，Siemens称SPACE，GE称CUBE。3DFSE在最开始和最后的读出阶段，由于横向弛豫的衰减会产生一个潜在的模糊效应，此效应可通过改变长回波链前反转角来减少，从而维持一个相对稳定的信号。3DFSE序列由于包含大量的180°回聚脉冲，产生的回波通路恰好邻近于散相梯度，所以对复杂血流模式的抑制效果更好，但此技术对运动敏感性较高，而且大量180°脉冲的存在使采集效率变低，特定吸收率增高。因此，Busse等提出了变角度硬脉冲方法，该方法是基于拓展相位图实现的，使FSE在高场下能够完成3D大视野的成像而不会产生过高的特定吸收率。有研究人员在第一个180°回聚脉冲前后各加入一个单梯度，获得了更好的血流抑制效果。
1.3.2.2 T2选择性血流抑制（T2-prepared inversion recovery，T2IR）技术
2010年，Liu等提出T2IR技术，是基于T1、T2弛豫时间来抑制血流的。T2IR技术和2DFSE技术相结合主要应用于主动脉成像。有学者将2DFSE技术替换成平衡稳态自由进动技术，利用T2IR技术和平衡稳态自由进动技术相结合主要应用于下肢血管（腘动脉）成像。2010年，Xie等提出将T2IR技术联合相位敏感技术，可以提高血管管壁、管腔及周围结构的对比度。T2IR技术的局限性在于T2脉冲时间较长，无法抑制复杂流动模式的血流。
1.3.2.3运动敏感驱动平衡（motion sensitized driven equilibrium，MSDE）技术
MSDE技术是由两个研究组先后提出，该技术是最早应用于颈动脉成像的技术，原理是通过动态调整梯度的阶矩使血流去相位，达到抑制血流目的。而后Balu等提出了3D立体图像创建技术，将MSDE技术结合散相梯度回波技术后扫描，得到的图像具有三维各向同性，纵向覆盖范围可达150mm。还有学者将3D立体图像创建技术联合弛豫增强压缩感知技术，从而加快了扫描速度，提高了采集效率。
1.3.2.4延迟进动定制激发（delays alternating with nutation for tailored excitation，DANTE）技术
DANTE技术的基本原理是通过非选择性射频脉冲联合散相梯度回波，使处于不同运动模式的物质产生不同的信号，从而使血流信号衰减。Li等将采用DANTE脉冲链与常规DIR和MSDE准备模块的成像效果进行对比，结果显示采用DANTE技术的图像具有更高的空间分辨率和信噪比。DANTE技术的优势在于可以较好地显示静态组织，对B0和B1的场均匀性要求不高，局限性在于对梯度系统的要求较高。Wang等将DANTE技术与VISTA技术相结合，与传统DANTE技术相比，提高了管壁、管腔和脑脊液之间的对比度和信噪比。
1.3.2.5同步非对比剂血管成像和斑块内出血成像（simultaneous non-contrast angiography and intra plaque hemorrhage，SNAP）技术
SNAP技术主要利用物质相位信息进行成像，可将斑块内出血（正相位）与管腔内血流（负相位）区分开来，增加了出血信号与管腔内血流信号和周围血管壁之间的对比度。一次采集可同时观察动脉粥样硬化的两个相关信息，即管腔狭窄情况和斑块内出血信息。Wang等发现3DSNAP提供的MRA和3DTOFMRA相比，两者在检测动脉狭窄性方面效能相当，且3DSNAP对于大脑中动脉最小可见分支的显示效果优于3DTOF-MRA。
1.4抑制不必要的伪影
血流抑制技术一般是通过抑制管腔内的流动血液来使血管壁成像，其他基于血液固有纵向弛豫时间的血液抑制技术往往也一定程度上依赖于血液的流动效应。为了抑制动脉搏动伪影，数据采集可采用脉搏门控或心电门控技术等。
2.临床应用
2.1颅内动脉狭窄病因鉴别
动脉粥样硬化斑块的主要成分有脂质、血栓性物质（血小板和纤维蛋白）、细胞物质和结缔组织基质等。斑块的进展主要与斑块内脂质的聚集、纤维帽的形成及斑块内出血密切相关。动脉粥样硬化斑块在VW-MRI中大多数表现为不均匀性、偏心性管壁增厚，靠近管腔侧纤维帽T2WI上呈高信号，增强扫描有强化，而纤维帽下组织（主要为脂质成分）T2WI信号减低，增强无强化。部分斑块表现为分层样强化，即靠近管腔侧强化纤维帽层、纤维帽下无强化脂质层及近管壁侧强化动脉滋养血管层。
与其他部位的脂质信号不同（如皮下脂肪在T1WI和T2WI均表现为高信号），动脉粥样硬化斑块中的脂质成分在T1WI和T2WI上均呈中-低信号，原因是动脉粥样硬化斑块内的脂质成分主要是胆固醇类物质，这些物质不会引起T1弛豫时间的缩短。Park等认为，对于传统血管成像技术上显示无明显血管狭窄的卒中患者，可将VW-MRI作为常规检查手段。例如，大脑中动脉供血区域发生的急性脑梗死人群，VW-MRI对动脉粥样硬化斑块的检出率达52%；在脑桥梗死人群中，对斑块的检出率达42%，而常规MRA均提示无明确血管狭窄征象。
大多数颅内动脉夹层继发于椎动脉夹层或者颈内动脉夹层，部分是由于颅内血管本身结构异常导致。动脉夹层的VW-MRI的影像特征主要为迂曲的T2高信号线（即内膜片，将血管的真、假腔分隔）、偏心性动脉管壁增厚以及内部的血液信号（壁间血肿）。壁间血肿的诊断主要基于T1WI高信号，其信号随时间演变特征与颅内其他血肿一致。Wang等将67例怀疑有动脉夹层的患者纳入试验，CTA、MRA、DSA对内膜片的检出率均约为16%，而VW-MRI对内膜片的检出率高达61%。烟雾病是一种病因不明的、以双侧颈内动脉末端及大脑前、中动脉起始部慢性进行性狭窄或闭塞为特征，并继发颅底异常血管网形成的一种脑血管疾病。Yuan等认为，与动脉粥样硬化斑块相比，烟雾病血管管壁偏心性增厚不明显，强化程度较低，外直径更小，大脑中动脉的病态收缩可作为烟雾病进展的一个重要征象。
Kim等报道，烟雾病主要表现为颈内动脉末端分叉部的管壁环形增厚以及大脑中动脉的异常强化。Mossa-Basha等研究表明，VW-MRI技术可以用来鉴别血管炎和可逆性脑血管收缩综合征（reversible cerebral vasoconstriction syndrome，RCVS）。血管炎主要表现为环形、光滑以及均匀一致的管壁增厚，偏心性管壁增厚非常罕见，增强扫描呈延迟性强化（主要原因是血管内皮细胞的渗透性增加，从而使对比剂从管腔内渗漏到管壁）。RCVS虽然也表现为管壁环形增厚，但RCVS增强扫描呈无或轻度强化（与血管的短暂性收缩有关）。Zhu等还将VW-MRI技术应用于椎-基底动脉发育不全的诊断，利用VW-MRI鉴别获得性动脉粥样硬化疾病和椎-基底动脉发育不全。
2.2动脉粥样硬化斑块的位置及风险评估
冠状动脉的粥样硬化斑块主要分布在分叉嵴的对侧。与冠状动脉粥样硬化斑块的分布类似，大脑中动脉的斑块也主要分布在血管的腹侧、下壁（分别约45%、32%），在背侧、上壁分布较少（分别约9%、14%）。基底动脉的斑块主要发生在血管的腹侧。部分斑块紧邻于血管分叉嵴，这增加了血管成形术的风险。手术可能将目标动脉的斑块推入分叉动脉内，增加分叉动脉供血区域卒中的风险，即“雪犁效应”。术前评估手术风险时应明确斑块与血管分叉嵴的位置关系。颅内动脉粥样硬化斑块与颈内动脉硬化斑块具有相同的病理特征，当出现斑块增厚、异常强化、管壁结构重塑以及斑块内出血等征象时提示为高危斑块。
大多数VW-MRI研究表明，有症状的粥样硬化斑块比无症状的粥样硬化斑块更厚，而且斑块表面不连续。血管壁结构重构包括正性重构和负性重构。管腔的外凸性改变称为正性重构，从而减轻了斑块导致的管腔狭窄。负性重构是指血管缩窄，主要与纤维组织成分的聚集有关。Chung等研究认为，有症状的粥样硬化斑块多发生正性重构，无症状的粥样硬化斑块主要发生负性重构。换言之，当血管壁结构发生正性重构则高度提示斑块有导致缺血性脑卒中的风险。VW-MRI也可用于评估血管炎疾病的活动性，大多数活动期的血管炎在T2WI呈高信号，增强扫描明显强化，而非活动期的血管炎在T2WI呈低信号，增强扫描无强化或轻度强化。此外，对于可疑血管炎患者，VW-MRI还可定位外周炎症受累动脉（如颞浅动脉），从而指导活检。
2.3动脉瘤破裂的预测
相对于VW-MRI在缺血性脑卒中的应用，VW-MRI技术在蛛网膜下腔出血相关的血管疾病上相对经验不足。然而，近年来有研究表明，VW-MRI在诊断急性蛛网膜下腔出血合并动脉瘤方面也具有一定优势。Edjlali等报道，大多数破裂出血的动脉瘤、有症状的动脉瘤及虽未破裂但已有形态学改变的动脉瘤壁呈明显强化，而未破裂、无症状或稳定的动脉瘤壁无强化。破裂的动脉瘤壁被证实有大量巨噬细胞和白细胞浸润，而且炎性细胞浸润先于动脉瘤破裂，而并非动脉瘤破裂后产生。还有部分学者将VW-MRI用于中脑周围非动脉瘤性蛛网膜下腔出血的研究，但目前没有突破性进展。
VW-MRI对疾病的准确定位以及精准诊断主要基于VW-MRI技术的多种成像序列和临床医师丰富的经验，当这两个因素不完全必备时，部分正常结构组织则会被误认为病变，误诊原因主要归结为以下三方面。
①低速血流的影响：大多数VW-MRI技术是基于抑制管腔内血液的流动来实现，大多数血液流动的模式是层流，靠近管壁的血液流速减慢，从而导致这部分血流在黑血序列上表现为高信号，容易被误认为管壁的增厚或血管壁的异常强化。低流速情况多见于动脉瘤内血流的再循环或流速的减慢及部分局限性扩张的动脉中。
②滋养血管的影响：随着年龄的增长以及动脉粥样硬化斑块风险的增加，滋养血管可以出现在邻近的颈内动脉或椎动脉周围，从而影响对管壁增厚及强化程度的准确判断，极易被误诊为血管炎。
③静脉的影响：紧邻于动脉的强化的静脉结构也可被误认为是血管管壁的强化，结合多方位成像及MRA可以帮助鉴别。
3.小结
随着磁共振软硬件的不断发展，作为传统管腔成像技术的补充和优化，VW-MRI技术已逐渐成熟，如成像空间由2D到3D发展、联合利用各种脉冲序列使血流抑制效果不断改善、加大目标动脉的空间覆盖率、对管壁斑块的检出、斑块的定量分析以及对邻近管腔结构的显示更加精确化。未来VW-MRI技术的应用中，如何获得更高的分辨率、更好的对比度及更快的成像时间，如何将血流动力学、管壁压力及弹性等功能融合，如何一站式评价大范围血管（颈动脉、颅内动脉等），如何进行前瞻性、多中心性研究等将是今后研究的重点。
来源：张箭,刘燕,韩婷婷,薛旭涛,杨如武.磁共振血管壁成像的技术实现及应用进展[J].医学综述,2018(07):1414-1419.
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