顱內動脈瘤(intracranial aneurysm，IA)的發(fā)病機制復雜，導致其破裂的確切生物力學過程尚不明確。普通人群中的發(fā)病率為2%~4%，大多數(shù)未破裂動脈瘤(unruptured intracranial aneurysm，UIA)的患者常常無臨床癥狀。IA一旦破裂(每年約有1%)，其所致蛛網膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage，SAH)的病殘率及病死率極高。

如何精準有效地評估IA的破裂風險成為臨床醫(yī)生對UIA患者進行手術治療或保守治療的關鍵所在。以往主要通過計算機斷層掃描血管成像(computed tomography angiography，CTA)、磁共振血管造影(magnetic resonance angiograhpy，MRA)、數(shù)字減影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)等獲取血管腔的特點，對血管壁及瘤壁缺乏有效的檢查，臨床上大致以IA的大小、位置、形態(tài)、破裂史、高血壓及種族等指導治療和預測未來IA破裂的風險。

磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)作為一種安全、無創(chuàng)、無輻射的影像學檢查手段，能有效地檢測血管腔內的結構、血流方式和速度特征、瘤壁的厚度及強化等情況，對于臨床IA的診斷和治療策略的制訂具有重要的意義。近年來隨著技術的進步，設備磁場強度的逐漸增高，特殊造影劑及分子對比劑的發(fā)明，高分辨率磁共振成像(high resolution magnetic resonance imaging，HRMRI)可以更有效地反映血管壁的信息，在評估IA破裂風險方面發(fā)揮越來越重要的作用。

1.HR-MRI評估動脈瘤壁厚度

動脈瘤壁很薄，為0.02~0.50mm。因動脈瘤壁的重塑過程導致了瘤壁進行性變薄，最終可引起IA破裂出血，故測量動脈瘤壁的厚度可能對破裂風險的評估起到一定的作用;但動脈瘤壁纖薄，且以往可用的成像技術分辨率有限，使得壁厚成像具有挑戰(zhàn)性。研究發(fā)現(xiàn)：動脈瘤壁與鄰近腦實質或腦脊液的界限模糊，難以準確測量其厚度。Sherif等使用3.0TMRI血管壁序列對實驗兔動脈瘤壁的厚度進行測量，結果顯示組織學測量的厚度與MRI測量的厚度存在差異。這可能與成像分辨率閾值有關。

研究表明：當動脈瘤壁厚超過了成像空間分辨率時，高分辨率技術就可以準確地測量壁厚。近年來，MRI技術得到了進一步發(fā)展。新興的7.0TMRI具有更高信號噪聲比和更高對比噪聲比，這使動脈瘤壁厚度的研究成為可能。Kleinloog等使用7.0TMRI研究了33例UIA患者，觀察到28例患者的動脈瘤壁和信號強度有變化。

值得注意的是，由于部分體積效應，作者使用各向同性體素而不是高平面分辨率來推斷體內MRI的壁厚變化，并通過楔形體模和體外研究來驗證他們的發(fā)現(xiàn)。體外MRI顯示動脈瘤壁的信號強度變化與體內成像相似。兩個動脈瘤壁標本的信號強度與壁厚呈線性相關(Pearson相關系數(shù)分別為0.85和0.86)。

Matsushige等使用7.0T時間飛躍磁共振血管成像(time of flight magnetic resonance angiography，TOF-MRA)和磁敏感加權成像(susceptibility weighted imaging，SWI)來識別7個巨型UIA患者血管壁的三層微結構。這項研究的高空間分辨率使活體微結構可視化成為可能。此外，兩個標本的組織病理學分析顯示鐵在外膜和平滑肌層內均勻沉積。由于SWI在超高磁場強度下的強暈染效應，動脈瘤壁厚度較TOF-MRA高估約1.5倍，與組織病理學測量結果具有極好的相關性。

Blankena等使用7.0T磁化準備反轉恢復快速自旋回波(magnetization-prepared inversion-recovery turbo spin-echo，MPIR-TSE)序列來關聯(lián)11個UIAs的壁厚和壁切應力，發(fā)現(xiàn)表觀壁厚與壁切應力之間存在負相關(r=−0.35，P<0.05)，這表明7.0TMPIR-TSE可用于評估與IA生長和破裂等病理生理過程相關的空間壁厚變化。盡管7.0TMRI仍處于發(fā)展階段，但它對動脈瘤壁厚度有良好的顯示效果，提示在未來的研究中，動脈瘤壁厚度的變化可作為IA破裂的一個危險因素。

2.HR-MRI評估動脈瘤壁炎癥

越來越多的研究表明：IA是一種炎癥性疾病，其發(fā)生、發(fā)展及破裂的過程與炎癥有不可分割的聯(lián)系。Virchow在1847年首次提出炎癥是IA的病因。其他可能導致IA形成血管壁炎癥的間接原因包括血管壁的癌性浸潤，如黏液瘤性動脈瘤，或由于微生物的存在而形成的霉菌性動脈瘤。Chyatte等報道炎癥和免疫反應是UIAs的共同特征。動脈瘤壁上的補體，IgG，IgM，巨噬細胞和T淋巴細胞水平高于正常血管。之后，一些研究提出了IA形成和破裂的特異性免疫通路和介質。持續(xù)的炎癥變化可能導致持續(xù)的壁重構，最終導致低密度脂蛋白的積累和動脈粥樣硬化的改變。

大多數(shù)IA的破裂發(fā)生在瘤頂，瘤壁通常被炎性細胞浸潤，并有纖維化改變。由于炎癥介質和細胞因子的作用，巨噬細胞浸潤血管壁，表達并釋放基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)。MMPs分解動脈壁的細胞外基質和膠原蛋白，進而導致其他炎癥細胞的聚集，增加額外蛋白酶的表達，并使動脈壁迅速退化。這些過程通常受正反饋調節(jié)和炎癥因子共同作用，最終導致IA的形成。進一步的炎癥可嚴重影響動脈壁的結構，引發(fā)IA破裂和SAH。

Aoki等的組織學研究表明巨噬細胞在IA的發(fā)生、發(fā)展與破裂中起至關重要的作用。巨噬細胞還可表達髓過氧化物酶(myeloperoxidase，MPO)，破壞血管壁，使得血管壁變薄破裂。Chu等通過小鼠實驗證實MPO在IA的形成和破裂中起重要作用。針對浸潤的巨噬細胞可表達MPO的特性，DeLeo等應用MPO特異性MRI對比劑檢測動物模型頸總動脈瘤壁的炎性改變，結果發(fā)現(xiàn)：在炎性動脈瘤模型中，MPO特異性對比劑較非特異性對比劑在體內清除延時，據(jù)此可以利用MRI結果檢測評估IA的炎性改變。

另一種針對炎癥細胞的成像技術是使用納米氧化鐵(ferumosytol)作為對比劑的MRI。納米氧化鐵是一種超小超順磁性納米顆粒，通過巨噬細胞吞噬來清除，可以用作造影劑和炎癥標志物。研究表明：納米氧化鐵增強MRI可以對IA破裂風險進行個體化分層。Hasan等研究表明：注入納米氧化鐵后，IA管壁24h內攝取納米氧化鐵可能預示著在未來6個月內IA不穩(wěn)定和破裂。

此外，Hasan等還進一步研究得出：納米氧化鐵增強MRI可進一步顯示阿司匹林對顱內動脈瘤壁巨噬細胞的作用，動脈瘤壁的炎癥進程可被抗炎藥物抑制。未來需要進一步的研究來驗證這些結果。

3.HR-MRI評估動脈瘤壁強化

正常的血管壁有完整的內皮屏障，釓劑不能透過，當出現(xiàn)IA或者其管壁炎癥進展及病理性滋養(yǎng)血管增生時，釓劑滲入，影像學表現(xiàn)為瘤壁局部信號影增強。1995年，Aoki等首次通過MRI評估顱內血管壁的強化程度，發(fā)現(xiàn)隨著年齡的增長，血管壁強化的程度有增加的趨勢，并認為與動脈粥樣硬化進展有關。

13年后，Küker等采用多維高分辨率T1加權成像重新研究，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)腦血管炎患者的血管壁出現(xiàn)增厚和強化。該技術可用于描述顱內血管病變，包括腦血管炎、腦動脈粥樣硬化和IA等。最近的研究表明HR-MRI可以鑒別不穩(wěn)定或破裂的囊狀動脈瘤。Edjlali等研究表明：在不穩(wěn)定動脈瘤中，動脈瘤壁環(huán)形強化(circumferential aneurysmal wall enhancement，CAWE)的發(fā)生率高于穩(wěn)定動脈瘤。上述觀察結果支持動脈壁增強可以作為血管壁炎癥的間接標志，也可以作為動脈瘤不穩(wěn)定的潛在標志。

Nagahata等運用MRI血管壁成像MSDE-3D-TSE序列對IA患者進行檢測，發(fā)現(xiàn)在破裂動脈瘤中明顯強化者占73.8%，中度強化者占24.6%，無強化者占1.6%;在未破裂動脈瘤中明顯強化者占4.8%，中度強化者占13.3%，無強化者占81.9%。這表明瘤壁強化通常發(fā)生在破裂動脈瘤中，動脈瘤壁的強化可能是IA破裂的標志。

隨著MRI技術的不斷發(fā)展，越來越多的學者投入到顱內動脈瘤HRMRI瘤壁的研究，其中多數(shù)學者認為HR-MRI中瘤壁的增強可以預測顱內囊狀動脈瘤的不穩(wěn)定狀態(tài)。但HR-MRI中瘤壁增強對于UIA的臨床意義仍然存在爭議，在將顱內血管壁MRI應用于常規(guī)臨床實踐之前，需要更多的前瞻性隊列研究來跟蹤可能不穩(wěn)定的動脈瘤，以確定CAWE在預測不穩(wěn)定性方面的臨床價值。

4.HR-MRI評估動脈瘤壁滲透率

對比劑可滲透動脈瘤壁，其對比劑的滲透率(transfer constant，Ktrans)可評估血管壁的完整性和由血流動力學壓力等相關環(huán)境因素所導致的病灶血管退化。因此，準確檢測顱內動脈瘤壁的Ktrans對于評估IA破裂風險具有重要的意義。Vakil等對UIA患者進行動態(tài)對比增強磁共振成像(dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging，DCE-MRI)，發(fā)現(xiàn)臨床定義的高破裂風險UIA鄰近區(qū)域的Ktrans較高，提示Ktrans可能是預測動脈瘤破裂風險的獨立指標。

Cantrell等報道了IA擴散補償滲透性建模的第1個證據(jù)，并提出了Ktrans擴散效應的參數(shù)。測量數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)的比較表明對比劑滲漏發(fā)生在動脈瘤壁上，并認為擴散補償壁滲透率(Ktrans-Ktrans DC)可以提供一個額外的生物成像標志物來表征IA的破裂風險。Qi等探討了UIA的DCE-MRI中動脈瘤壁通透性與造影后血管壁MRI中動脈瘤壁增強的關系，結果發(fā)現(xiàn)DCE-MRI顯示IA鄰近區(qū)的Ktrans增加，與血管壁MRI后動脈瘤壁強化無關，并認為Ktrans的增加可能代表著動脈瘤壁滲透性的增加，這為IA風險評估提供了新的信息，且與動脈瘤壁強化提供的信息不同。未來有必要進一步探討其與IA破裂風險的相關性。

5.HR-MRI評估血流動力學相關破裂危險因素

血流動力學異常一直被認為是誘發(fā)IA形成、破裂的重要危險因素，其主要包括IA周圍血流動力學及IA內部血流動力學。Karmonik等運用相位對比MRI(phase contrast magnetic resonance imaging，pcMRI)評估計算流體力學(computational fluid dynamics，CFD)方法模擬IA血流動力學的可靠性。結果顯示：應用2DpcMRI計算的與CFD模擬的IA內流速曲線具有較好的一致性。這為分析IA的血流動力學提供了一種可能，也為臨床上IA患者的個體化評估與診治提供了新思路。

Schnell等運用4DflowMRI對體內不同IA的血流動力學及其與大小、形態(tài)的關系進行了綜合分析，包括量化IA三維表面的體積時空速度分布、渦度和壁切變應力(wall shear stress，WSS)。結果顯示IA大小和形態(tài)對IA血流動力學有影響。這提示4D flow MRI可能有助于對單個IA進行分類。

Kimura等回顧性分析了IA生長前的原始數(shù)據(jù)，將IA的TOF-MRA數(shù)據(jù)轉換為三維血管幾何數(shù)據(jù)，展示了IA生長過程中的實際血流動力學情況;并開發(fā)了一個特殊的CFD工具，可運用晶格玻爾茲曼方法計算流線、WSS、振蕩剪切指數(shù)3項血流動力學指標，對兩組進行定量比較。結果發(fā)現(xiàn)：在6個生長中的動脈瘤中，局部動脈瘤囊的WSS在心臟收縮的高峰期出現(xiàn)暫時性增加。

相比之下，6個穩(wěn)定動脈瘤中有3個的WSS在心臟周期的任何時候都沒有增加。兩組間WSS峰值差異有統(tǒng)計學意義。這表明收縮期WSS的局部增高可能是近期動脈瘤擴大的危險因素。但這些研究尚不能評估UIA局部血流動力學與其破裂風險之間的關系。

6.HR-MRI在IA破裂后的相關研究

準確的非侵入性識別出血的來源是靶向治療多發(fā)動脈瘤伴急性SAH患者的關鍵所在。以往判斷IA破裂的標準有出血的分布，IA的形態(tài)(大小、位置、形狀、頸圓頂比)，充盈的特征，局灶性血管痙攣的存在，癥狀和體征的定位等。Matouk等首次在5名急性SAH患者中應用血管壁MRI，發(fā)現(xiàn)所有患者都有較厚的動脈瘤壁強化，其中3例患者存在多發(fā)動脈瘤，而在未破裂的動脈瘤壁中均未見強化。

在Nagahata等的一系列病例中，15例患者在IA的頂點或瘤泡處可見強化，其中7例接受了顯微外科手術，這些病例的破裂點都與增強相關。研究表明：多達30%的患者可能有較小的IA破裂。Kondo等報道了1例急性SAH患者，其有4.2mm的前交通動脈瘤和5.8mm的基底動脈尖動脈瘤。

HR-MRI顯示較小的前交通動脈瘤增強。隨后在顯微外科手術中證實前交通動脈瘤破裂。顱內多發(fā)動脈瘤破裂的鑒別也可以指導血管痙攣的臨床處理。HR-MRI有可能成為一種預測工具，用于判斷在血管痙攣的情況下誘導血壓升高的安全性。Mossa-Basha等對29例30個IA(22個破裂，8個未破裂)患者進行了3.0THR-MRI檢查。

與預期一樣，破裂IA的強化程度明顯高于UIAs。此外，在控制出血等級的情況下，管壁強化與隨后的血管造影時血管痙攣顯著相關，提示破裂動脈瘤的管壁強化可能與血管造影時血管痙攣的發(fā)展有關。

7.結語

不同類型IA的生物學行為差異很大，這在很大程度上取決于血管壁病理的差異，包括炎癥、新生血管、壁內出血、腫瘤植入和物理破壞等。HR-MRI有潛力識別這些血管壁特征的成像替代物，從而識別動脈瘤行為的成像生物標志物。目前關于HR-MRI在IA患者中臨床應用的證據(jù)有限。盡管存在一些關于IA的HR-MRI的數(shù)據(jù)，但遠不如用常規(guī)MRI或組織病理學對許多類型的IA進行描述的數(shù)據(jù)豐富。

大多數(shù)的研究并沒有對UIA患者進行縱向隨訪。前瞻性驗證數(shù)據(jù)的缺乏限制了HRMRI在UIAs治療決策中的臨床應用。此外，IA的不穩(wěn)定性沒有準確的定義。破裂是IA不穩(wěn)定的終點，不能用來驗證HR-MRI。研究間用于評估IA的HRMRI序列和方案存在明顯差異。切片厚度、翻轉角度、重復/回波時間、場/矩陣/體素大小和掃描時間尚未標準化，限制了其在日常實踐中的再現(xiàn)性。因此，需要建立具有標準化和經過驗證的成像協(xié)議，以便更好地指導當前的臨床實踐和未來的研究。

HR-MRI作為一種新興的影像學檢查技術，彌補了傳統(tǒng)影像學檢查對于IA顯示的不足，可對IA厚度、形態(tài)、血流動力學等特征進行有效的評估。有理由相信，隨著人工智能、多參數(shù)機器學習的興起，大量影像學數(shù)據(jù)的自動分析及預測建模或可為IA的發(fā)病機制、診斷及治療提供新的見解。

來源：郭炳忠,李毅鋒,姜維喜,楊順,李不言,袁盾.高分辨率磁共振成像技術評估顱內動脈瘤破裂風險的研究進展[J].中南大學學報(醫(yī)學版),2020,45(12):1476-1482.