苑 純, 趙錫海
隨著磁共振(MR)軟、硬件技術(shù)的迅速發(fā)展,黑血、高分辨率、多對比成像序列已發(fā)展成較為成熟的動(dòng)脈管壁成像技術(shù),尤其是在頸動(dòng)脈血管床。這一技術(shù)在動(dòng)脈粥樣硬化易損斑塊的識(shí)別和定量分析[1-4]、生物學(xué)行為監(jiān)測[5-7]及其與心腦血管事件的相關(guān)性研究[8-10]方面發(fā)揮著重要作用,與其他成像手段相比顯示出巨大優(yōu)勢。MR黑血管壁成像技術(shù)的優(yōu)勢在于其能夠直接顯示粥樣硬化斑塊的重要生物學(xué)特征,如斑塊的大小(面積、體積)、成分(包括斑塊內(nèi)出血[intra-plaque hemorrhage,IPH]、富含脂質(zhì)的壞死核[lipid-rich necrotic core,LRNC]、鈣化等)、纖維帽完整性(纖維帽厚度、纖維帽破裂[fibrous cap rupture,F(xiàn)CR]、表面潰瘍等)和炎癥反應(yīng)狀態(tài)(Ktrans值等)。
一系列影像學(xué)與病理學(xué)對照研究證實(shí),在識(shí)別和定量分析粥樣硬化斑塊生物學(xué)特征方面,如大小、成分、纖維帽完整性和炎癥反應(yīng)狀態(tài),MR黑血管壁成像技術(shù)與組織病理學(xué)具有高度的一致性[1,3,4,11]。另外,這一技術(shù)無論是在不同研究中心之間[12],不同磁共振廠商掃描儀器之間[13],同一掃描儀不同掃描次數(shù)之間[14],同一觀察者內(nèi)還是不同觀察者之間[15],均具有較好的可重復(fù)性。因此,這一技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于粥樣硬化易損斑塊特征及其與心腦血管事件的相關(guān)性研究和臨床藥物試驗(yàn)中[16-18]。
大量橫斷面和前瞻性研究結(jié)果顯示,頸動(dòng)脈高危斑塊的主要形態(tài)學(xué)特征為IPH、FCR和較大的LRNC,這些特征與卒中發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)密切相關(guān)。有學(xué)者發(fā)現(xiàn),頸動(dòng)脈粥樣硬化IPH和FCR的出現(xiàn)率在有腦血管癥狀(短暫性腦缺血發(fā)作或腦卒中)的患者明顯高于無癥狀患者[19]。一項(xiàng)前瞻性研究結(jié)果顯示,IPH、FCR和大的LRNC等易損斑塊特征為腦血管事件的重要預(yù)測指標(biāo)[8]。根據(jù)上述研究成果,Underhill等依據(jù)多中心橫斷面研究數(shù)據(jù)(橫跨4個(gè)中美研究中心)建立了頸動(dòng)脈粥樣硬化高危斑塊風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測模型[20]。該模型按照形態(tài)學(xué)特征將斑塊發(fā)生IPH或FCR的風(fēng)險(xiǎn)分為四個(gè)級(jí)別:①低危:動(dòng)脈管壁最大厚度(MWT)<2 mm;②中低危:MWT>2 mm,同時(shí)LRNC最大管壁百分比≤20%;③中高危:MWT>2 mm,同時(shí)LRNC最大管壁百分比為20%~40%;④高危:MWT>2 mm,同時(shí)LRNC最大管壁百分比>40%。 雖然該模型未能將斑塊特征與終點(diǎn)事件(如腦卒中)關(guān)聯(lián)起來,但卻為篩查人群頸動(dòng)脈高危易損斑塊提供了重要理論依據(jù)。
基于MR黑血管壁成像技術(shù)的快速發(fā)展,以及在基礎(chǔ)和臨床相關(guān)研究領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用的事實(shí),國內(nèi)外心血管及影像學(xué)專家學(xué)者普遍認(rèn)為有必要將這一技術(shù)在臨床推廣應(yīng)用?,F(xiàn)階段,對于動(dòng)脈粥樣硬化病變嚴(yán)重程度臨床上仍以管腔狹窄為診斷治療標(biāo)準(zhǔn)。然而,近年來多數(shù)研究證實(shí),急性心肌梗死更容易發(fā)生在管腔狹窄程度小于50%的患者[21],管腔正常或輕度狹窄的動(dòng)脈并不意味著不存在高危易損斑塊的可能性。Dong等研究證實(shí),在頸動(dòng)脈管腔未出現(xiàn)狹窄的患者中,8.7%存在IPH,4.3%存在FCR等易損斑塊特征[22]。另有一項(xiàng)研究顯示,盡管易損斑塊特征與斑塊負(fù)荷(標(biāo)準(zhǔn)化管壁指數(shù)[NWI]或管壁厚度)密切相關(guān),但仍有一定數(shù)量的易損斑塊征象發(fā)生在較低的斑塊負(fù)荷組[23]。因此,單純依賴于測量管腔狹窄程度(如超聲、CT、MR、DSA等各種血管成像技術(shù))或管壁厚度(如超聲測定的頸動(dòng)脈內(nèi)膜-中層厚度[IMT])難以全面獲得動(dòng)脈易損斑塊的信息,有必要通過管壁成像技術(shù)對這些高危易損斑塊的特征(如IPH或FCR)進(jìn)行直接成像,并作出準(zhǔn)確判斷,從而有效降低心腦血管事件的發(fā)生率。
盡管MR成像為評價(jià)動(dòng)脈粥樣硬化易損斑塊的重要無創(chuàng)性手段之一,但目前如何將該技術(shù)向臨床推廣應(yīng)用,以及如何發(fā)揮MR成像技術(shù)在心腦血管病防控方面的優(yōu)勢作用還面臨著許多挑戰(zhàn)。
第一,雖然MR黑血管壁成像技術(shù)能夠準(zhǔn)確識(shí)別頸動(dòng)脈易損斑塊,但在其他動(dòng)脈血管床成像方面仍存在一定的局限性。冠狀動(dòng)脈MR黑血管壁成像面臨的主要挑戰(zhàn)在于冠狀動(dòng)脈自身特有的解剖學(xué)和生理學(xué)特征,如管徑較小(直徑2~4 mm)、位置深在(距胸壁4 cm左右)、走行紆曲、不斷運(yùn)動(dòng)(主要來自于心臟自身的節(jié)律性運(yùn)動(dòng)和呼吸運(yùn)動(dòng))等。盡管胸主動(dòng)脈管徑大于冠狀動(dòng)脈,但因其具有與冠狀動(dòng)脈類似的解剖學(xué)與生理學(xué)特點(diǎn),現(xiàn)有的磁共振成像技術(shù)難以獲得能夠?yàn)榕R床接受的高分辨率管壁圖像。近年來下肢動(dòng)脈粥樣硬化疾病越來越受到臨床的重視,主要原因在于一方面其血栓閉塞性病變?nèi)菀字職?,另一方面有學(xué)者發(fā)現(xiàn)其與心腦血管事件密切相關(guān)[24]。下肢動(dòng)脈血管由于具有管徑較小、縱向成像范圍較大(大于50 cm)及血流狀態(tài)復(fù)雜(尤其是嚴(yán)重硬化狹窄的動(dòng)脈血管)等特點(diǎn),其磁共振管壁成像技術(shù)難度較大。在冠狀動(dòng)脈、胸主動(dòng)脈和下肢動(dòng)脈MR管壁成像方面,我們面臨的技術(shù)難度和挑戰(zhàn)也正是今后這一研究領(lǐng)域的發(fā)展機(jī)遇和研究熱點(diǎn)所在。目前有學(xué)者正在開發(fā)針對這些血管床的三維、快速、高分辨率MR黑血管壁成像技術(shù),并取得了一定的技術(shù)突破[25,26]。
第二,從費(fèi)用/效益比角度來看,磁共振并不是粥樣硬化易損斑塊首選的無創(chuàng)性篩查手段,與其相比,超聲檢查技術(shù)因其具有方便、無創(chuàng)、價(jià)廉等特點(diǎn)更容易被臨床接受。然而,由于受操作者技術(shù)熟練程度、圖像的空間分辨率和組織對比分辨率的限制,目前的超聲技術(shù)難以準(zhǔn)確識(shí)別和判斷粥樣硬化易損斑塊的重要形態(tài)學(xué)特征,如IPH等。Saam等研究發(fā)現(xiàn)[15],超聲測定頸動(dòng)脈管腔狹窄1%~15%的患者有8.1%的患者存在易損斑塊,狹窄16%~50%的患者有21.7%存在易損斑塊。如何準(zhǔn)確把握超聲和磁共振技術(shù)在評價(jià)易損斑塊方面的優(yōu)勢和不足,如何合理利用兩者在易損斑塊篩查中的優(yōu)勢作用,這些科學(xué)問題還需要今后進(jìn)一步研究探討。
第三,正確認(rèn)識(shí)動(dòng)脈粥樣硬化易損斑塊與心腦血管事件的因果關(guān)系,從疾病預(yù)防角度出發(fā),以一個(gè)或幾個(gè)動(dòng)脈血管床為監(jiān)測窗口,結(jié)合遺傳和血液生物標(biāo)志物特征,綜合評價(jià)發(fā)生心血管事件的風(fēng)險(xiǎn)是今后心血管病一級(jí)預(yù)防的重要研究方向。以腦卒中為例,有研究顯示,臨床上僅有20%~25%的缺血性腦卒中與頸動(dòng)脈易損斑塊有關(guān),而顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化、胸主動(dòng)脈粥樣硬化、心源性血栓栓塞等為缺血性腦卒中的其他病因。目前,如何全面評價(jià)人群心腦血管病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)仍有許多問題需要進(jìn)一步探討:一方面,開發(fā)一項(xiàng)能夠通過一次檢查對全身所有動(dòng)脈血管粥樣硬化易損斑塊進(jìn)行篩查的MR技術(shù)目前仍有許多技術(shù)瓶頸需要突破;另一方面,單純一項(xiàng)MR技術(shù)難以兼顧所有非粥樣硬化性腦卒中病因的識(shí)別和判斷;此外,有研究證實(shí),以西方人群為基礎(chǔ)建立的Framingham風(fēng)險(xiǎn)評分明顯高估了中國人群心腦血管病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)[27]。因此,以一個(gè)或幾個(gè)動(dòng)脈血管床為影像學(xué)監(jiān)測窗口,結(jié)合最新的遺傳和血液生物標(biāo)志物檢測技術(shù),建立符合中國人群特征的心腦血管病風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)體系,從而有效降低中國人的心腦血管病發(fā)病率和死亡率,為今后心腦血管病一級(jí)預(yù)防的重要策略之一。
[1]Cai JM, Hatsukami TS, Ferguson MS, et al.Classifi cation of human carotid atherosclerotic lesions with in vivo multicontrast magnetic resonance imaging.Circulation,2002, 106(11):1368-1373.
[2]Cai J, Hatsukami TS, Ferguson MS, et al.In vivo quantitative measurement of intact fi brous cap and lipidrich necrotic core size in atherosclerotic carotid plaque:Comparison of high-resolution, contrast-enhanced magnetic resonance imaging and histology.Circulation,2005, 112(22):3437-3444.
[3]Saam T, Ferguson MS, Yarnykh VL, et al.Quantitative evaluation of carotid plaque composition by in vivo mri.Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2005, 25(1):234-239.
[4]Hatsukami TS, Ross R, Polissar NL, et al.Visualization of fi brous cap thickness and rupture in human atherosclerotic carotid plaque in vivo with high-resolution magnetic resonance imaging.Circulation, 2000, 102(9):959-964.
[5]Underhill HR, Yuan C, Yarnykh VL, et al.Predictors of surface disruption with mr imaging in asymptomatic carotid artery stenosis.AJNR Am J Neuroradiol,2010,31:487-493.
[6]Underhill HR, Yuan C, Yarnykh VL, et al.Arterial remodeling in [corrected]subclinical carotid artery disease.JACC Cardiovasc Imaging, 2009, 2(12):1381-1389.Erratum in: 2010, 3(2):226.
[7]Saam T, Yuan C, Chu B, et al.Predictors of carotid atherosclerotic plaque progression as measured by noninvasive magnetic resonance imaging.Atherosclerosis,2007,194(2):e34-42.
[8]Takaya N, Yuan C, Chu B, et al.Association between carotid plaque characteristics and subsequent ischemic cerebrovascular events: A prospective assessment with mri--initial results.Stroke, 2006, 37(3):818-823.
[9]Takaya N, Yuan C, Chu B, et al.Presence of intraplaque hemorrhage stimulates progression of carotid atherosclerotic plaques: A high-resolution magnetic resonance imaging study.Circulation, 2005, 111(21):2768-2775.
[10]Yuan C, Zhang SX, Polissar NL, et al.Identification of fi brous cap rupture with magnetic resonance imaging is highly associated with recent transient ischemic attack or stroke.Circulation, 2002, 105(2):181-185.
[11]Kerwin WS, O'Brien KD, Ferguson MS, et al.Infl ammation in carotid atherosclerotic plaque: A dynamic contrast-enhanced mr imaging study.Radiology, 2006,241(2):459-468.
[12]Chu B, Zhao XQ, Saam T, et al.Feasibility of in vivo, multicontrast-weighted mr imaging of carotid atherosclerosis for multicenter studies.J Magn Reson Imaging, 2005,21(6):809-817.
[13]Saam T, Hatsukami TS, Yarnykh VL, et al.Reader and platform reproducibility for quantitative assessment of carotid atherosclerotic plaque using 1.5t siemens, philips,and general electric scanners.J Magn Reson Imaging,2007, 26(2):344-352.
[14]Li F, Yarnykh VL, Hatsukami TS, et al.Scan-rescan reproducibility of carotid atherosclerotic plaque morphology and tissue composition measurements using multicontrast mri at 3T.J Magn Reson Imaging, 2010,31(1):168-176.
[15]Saam T, Underhill HR, Chu B, et al.Prevalence of american heart association type vi carotid atherosclerotic lesions identified by magnetic resonance imaging for different levels of stenosis as measured by duplex ultrasound.J Am Coll Cardiol, 2008, 51(10):1014-1021.
[16]Underhill HR, Yuan C, Zhao XQ, et al.Effect of rosuvastatin therapy on carotid plaque morphology and composition in moderately hypercholesterolemic patients:A high-resolution magnetic resonance imaging trial.Am Heart J, 2008,155(3):584.e1-8..
[17]Zhao XQ, Phan BA, Chu B, et al.Testing the hypothesis of atherosclerotic plaque lipid depletion during lipid therapy by magnetic resonance imaging: Study design of carotid plaque composition study.Am Heart J,2007,154(2):239-246.
[18]Phan BA, Chu B, Polissar N, et al.Association of highdensity lipoprotein levels and carotid atherosclerotic plaque characteristics by magnetic resonance imaging.Int J Cardiovasc Imaging, 2007, 23(3):337-342.
[19]Saam T, Cai J, Ma L, et al.Comparison of symptomatic and asymptomatic atherosclerotic carotid plaque features with in vivo mr imaging.Radiology, 2006, 240(2):464-472.
[20]Underhill HR, Hatsukami TS, et al.A noninvasive imaging approach to assess plaque severity: The carotid atherosclerosis score.AJNR Am J Neuroradiol, 2010,31(6):1068-1075.
[21]Ward MR, Pasterkamp G, Yeung AC, et al.Arterial remodeling.Mechanisms and clinical implications,Circulation, 2000, 102(10):1186-1191.
[22]Dong L, Underhill HR, Yu W, et al.Geometric and compositional appearance of atheroma in an angiographically normal carotid artery in patients with atherosclerosis.AJNR Am J Neuroradiol, 2010, 31(2):311-316.
[23]Zhao X, Cai J, Underhill H, et al.Prevalence of carotid atherosclerotic plaque composition and surface disruption for different categories of normalized wall index as measured by magnetic resonance imaging.Circulation,2008, 118:S_688 (AHA meeting proceedings).
[24]Simons PC, Algra A, Eikelboom BC, et al.Carotid artery stenosis in patients with peripheral arterial disease: The smart study.Smart study group.J Vasc Surg, 1999, 30(3):519-525.
[25]Gerretsen S, Wang J, Maki JH, et al.Reproducible coronary vessel wall imaging at 3T using improved motion sensitized driven equilibrium (IMSDE).ISMRM 2010 in Stockholm.
[26]Zhang Z, Fan Z, Carroll TJ, et al.Three-dimensional T2-weighted MRI of the human femoral arterial vessel wall at 3.0 tesla.Invest Radiol, 2009, 44(9):619-626.
[27]Liu J, Hong Y, D'Agostino RB, et al.Predictive value for the chinese population of the framingham chd risk assessment tool compared with the chinese multiprovincial cohort study.JAMA, 2004, 291(21):2591-2599.