陳 兵,劉 月,王汝良

(牡丹江醫(yī)學(xué)院附屬紅旗醫(yī)院放射科,黑龍江 牡丹江 157011)

盡管醫(yī)療保健取得了巨大進(jìn)展,但腦血管病仍是全球死亡和致殘的主要原因之一,每年超過(guò)1 200萬(wàn)人腦卒中,其中超過(guò)600萬(wàn)人死于該事件[1]。頸動(dòng)脈疾病占腦卒中和短暫性腦缺血發(fā)作(TIA)的10～15%,通常發(fā)生在頸動(dòng)脈分叉和頸內(nèi)動(dòng)脈(ICA),并且依賴血管狹窄程度對(duì)卒中進(jìn)行危險(xiǎn)分層。最近的證據(jù)表明:卒中不僅與頸動(dòng)脈狹窄程度有關(guān),更與斑塊的性質(zhì)有關(guān)[2]。此外,斑塊的易損性是由其內(nèi)部成分決定的,包括薄而不完全的纖維帽、壞死的脂質(zhì)核心、斑塊內(nèi)出血、斑塊內(nèi)新生血管、潰瘍性斑塊形成等。目前頸動(dòng)脈斑塊的主要技術(shù)包括超聲成像、x射線成像、磁共振成像和正電子發(fā)射斷層成像,每種技術(shù)都有優(yōu)點(diǎn)和局限性,可根據(jù)其可用性、成本等進(jìn)行選擇[3]。雖然超聲成像目前被認(rèn)為是頸動(dòng)脈斑塊檢測(cè)的一線技術(shù),在無(wú)癥狀的明顯狹窄時(shí),需要考慮使用其他技術(shù),如計(jì)算機(jī)斷層血管造影或磁共振血管造影以及正電子發(fā)射斷層成像技術(shù),從而更好地進(jìn)行斑塊破裂風(fēng)險(xiǎn)的分層和介入治療前監(jiān)測(cè),以及斑塊發(fā)展的早期識(shí)別。本文對(duì)頸動(dòng)脈易損斑塊的病理生理學(xué)、機(jī)制以及其影像學(xué)研究進(jìn)展作以綜述,為IS與頸動(dòng)脈斑塊的進(jìn)一步診斷和鑒別診斷提供參考。

1 頸動(dòng)脈斑塊的病理生理學(xué)、危險(xiǎn)因素及分類

1.1 頸動(dòng)脈斑塊的病理生理學(xué)動(dòng)脈粥樣硬化是一種炎癥性纖維增生的過(guò)程,在這個(gè)過(guò)程中血管內(nèi)膜上形成的斑塊可以引起血管腔狹窄或血栓形成,從而導(dǎo)致缺血。目前人們普遍認(rèn)為由高血壓、免疫損傷或吸煙等因素引起內(nèi)皮損傷從而啟動(dòng)炎癥反應(yīng)。損傷的內(nèi)皮細(xì)胞通透性增加,內(nèi)皮下巨噬細(xì)胞吞噬血管中大量的低密度脂蛋白(LDL),經(jīng)由修飾后,導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)一步的損傷,隨后更多的巨噬細(xì)胞聚集,成為富含脂質(zhì)的泡沫細(xì)胞沉積在血管內(nèi)膜中。同時(shí),為了修復(fù)血管內(nèi)皮功能,平滑肌細(xì)胞從中膜遷移到內(nèi)膜增殖,并產(chǎn)生結(jié)締組織基質(zhì)形成纖維帽覆蓋脂質(zhì)核心,導(dǎo)致病變進(jìn)一步增厚[4]。此外,在動(dòng)脈粥樣硬化晚期,大量巨噬細(xì)胞等炎性細(xì)胞浸潤(rùn)血管壁,分泌基質(zhì)金屬蛋白酶,降解斑塊細(xì)胞外基質(zhì)中的膠原纖維,導(dǎo)致斑塊破裂、出血、血栓形成,進(jìn)而導(dǎo)致心腦血管事件的發(fā)生。

1.2 頸動(dòng)脈斑塊的危險(xiǎn)因素頸動(dòng)脈斑塊的危險(xiǎn)因素分為可控制和不可控制兩類。后者主要指年齡、性別、種族、遺傳因素等;而傳統(tǒng)的可控制危險(xiǎn)因素包括高血壓、糖尿病、冠心病、高血脂等;其他的危險(xiǎn)因素包括頸動(dòng)脈剪應(yīng)力、頸動(dòng)脈粥樣硬化形態(tài)學(xué)危險(xiǎn)因素、頸動(dòng)脈硬化斑塊和血液中的生化危險(xiǎn)因素、感染危險(xiǎn)因素[5]。

1.3 頸動(dòng)脈斑塊的分類頸動(dòng)脈斑塊可分為易損斑塊和穩(wěn)定斑塊,易損斑塊指形成血栓傾向較大及容易進(jìn)展的斑塊,其病理特點(diǎn)主要包括薄或(和)破裂的纖維帽、大脂質(zhì)壞死核、斑塊表面潰瘍及血栓形成、斑塊內(nèi)出血、炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)、新生血管形成等;與此相反,穩(wěn)定的頸動(dòng)脈斑塊的特征是厚的纖維帽,不含豐富的脂質(zhì)核。2000年美國(guó)心臟病協(xié)會(huì)(AHA)將動(dòng)脈粥樣斑塊分為I-VIII型,其中富脂質(zhì)核(IV、V型)和斑塊內(nèi)出血、纖維帽破裂或(和)突入管腔的鈣化結(jié)節(jié)(VI型)的復(fù)雜斑塊為易損斑塊[6]。

2 頸動(dòng)脈斑塊的影像學(xué)檢查

2.1 超聲目前檢測(cè)頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的存在和監(jiān)測(cè)其發(fā)展的主要技術(shù)是超聲,以往研究表明:超聲具有使用廣泛、無(wú)創(chuàng)、低成本、有效鑒別潰瘍、斑塊內(nèi)出血及可量化斑塊體積等優(yōu)勢(shì),但對(duì)操作者技術(shù)較為依賴,且易受鈣化斑塊及血管畸形的影響[7]。對(duì)比增強(qiáng)超聲(CEUS)能準(zhǔn)確顯示動(dòng)脈粥樣硬化斑塊,它能夠客觀地觀察動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中新生血管,清楚地表明活動(dòng)性炎癥,并可對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的嚴(yán)重程度進(jìn)行可視化和分級(jí)[8]。Lv等[9]通過(guò)對(duì)行頸動(dòng)脈內(nèi)膜切除術(shù)(CEA)的頸動(dòng)脈狹窄患者做晚期對(duì)比增強(qiáng)超聲(LP-CEUS)檢查,對(duì)晚期斑塊增強(qiáng)的強(qiáng)度和相對(duì)強(qiáng)度比進(jìn)行定量分析。術(shù)后對(duì)頸動(dòng)脈斑塊進(jìn)行CD68組織病理學(xué)檢查,計(jì)算巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)數(shù),采用Pearson相關(guān)分析超聲參數(shù)與組織病理學(xué)的相關(guān)性。結(jié)果表明:晚期增強(qiáng)強(qiáng)度和相對(duì)強(qiáng)度與巨噬細(xì)胞數(shù)量呈正相關(guān)(r=0.69,r=0.65,均P<0.05),LP-CEUS的參數(shù)有助于評(píng)估頸動(dòng)脈斑塊的炎癥,但其造影劑對(duì)腎功能不全患者等造成一定的局限。此外,超快超聲成像(UUI)通過(guò)剪切波彈性成像(SWE)估計(jì)頸動(dòng)脈斑塊硬度,并對(duì)壁剪切應(yīng)力(WSS)進(jìn)行量化。Guillaume等[10]分析了46個(gè)具有SWE和29個(gè)具有WSS的斑塊數(shù)據(jù),回歸計(jì)算出斑塊峰值處最大WSS(與SWE織構(gòu)分析參數(shù)相關(guān))的多參數(shù)評(píng)分,該評(píng)分具有80%的敏感性和78%的特異性,表明使用UUI的多參數(shù)評(píng)分系統(tǒng)(包括斑塊硬度和流量分析)可以有效識(shí)別組織學(xué)上易損的頸動(dòng)脈斑塊,不足之處是其不能進(jìn)行圖像后處理及多個(gè)縱向觀察。近年來(lái),3D超聲已被用于測(cè)量動(dòng)脈粥樣硬化斑塊體積,可視化斑塊的厚度和長(zhǎng)度以及更為敏感地檢測(cè)斑塊面積變化[11-12]。Zhou等[13]結(jié)合基于體素的完全卷積網(wǎng)絡(luò)(Voxel-FCN)和連續(xù)最大流量模塊用來(lái)自動(dòng)分割頸動(dòng)脈中膜外膜(MAB)和內(nèi)腔內(nèi)膜邊界(LIB),發(fā)現(xiàn)算法分割精度與觀察者內(nèi)手動(dòng)分割相當(dāng),表明這種方法可以在臨床上監(jiān)測(cè)頸動(dòng)脈斑塊的進(jìn)展和消退。

2.2 數(shù)字減影血管造影(DSA)DSA一直是頸動(dòng)脈粥樣斑塊評(píng)估的“金標(biāo)準(zhǔn)”,它減少了侵入性檢查的窗口,增加了準(zhǔn)確度及敏感度,可以輕松檢測(cè)出頸動(dòng)脈斑塊的位置及狹窄程度。但是DSA不能明確斑塊的性質(zhì),具有創(chuàng)傷性,易引起易損斑塊脫落引起頸動(dòng)脈遠(yuǎn)端狹窄造成腦卒中。四維DSA(4D-DSA)是DSA新興技術(shù),它將2D-DSA的即時(shí)時(shí)間信息與3D-DSA的體積信息相結(jié)合,以提供時(shí)間分辨斷層掃描3D重建,從而可能減少手術(shù)時(shí)間和輻射[14-15]。Yu[14]等過(guò)評(píng)估臨床醫(yī)生對(duì)腦血管病理學(xué)的判斷能力來(lái)評(píng)估虛擬單幀4D-DSA相對(duì)于2D-DSA圖像的診斷質(zhì)量,他們發(fā)現(xiàn)4D-DSA預(yù)測(cè)的平均診斷質(zhì)量為1.75,而2D的為2.8(0=非診斷性,1=差,2=可接受,3=好)。4D-DSA和2D-DSA之間的診斷質(zhì)量存在顯著差異(P<0.001),且4D-DSA采集時(shí)輻射劑量?jī)H占總體平均總劑量的30%。

2.3 計(jì)算機(jī)斷層血管造影(CTA)頸動(dòng)脈斑塊形態(tài)(幾何形狀和組織組成)的量化可能有助于對(duì)中風(fēng)的風(fēng)險(xiǎn)分層和評(píng)估斑塊進(jìn)展或消退。Chrencik等[16]人使用CTA測(cè)量93位患者前后4周的總斑塊體積,狹窄百分比(直徑和面積),富含脂質(zhì)的壞死核心(LRNC)和斑塊內(nèi)出血(IPH)。結(jié)果顯示56%的人曾有過(guò)中風(fēng)。平均斑塊體積為(837.3±431.3)mm3,狹窄直徑百分比為(44.5±25.6)%,狹窄面積百分比為(58.1±29.0)%,且有較強(qiáng)的相關(guān)性。這項(xiàng)研究表明:盡管使用不同技術(shù)水平的人進(jìn)行檢測(cè),頸動(dòng)脈斑塊幾何形狀(總體積、直徑狹窄和區(qū)域狹窄)和組織成分(鈣、LRNC和IPH)都能通過(guò)可靠半自動(dòng)圖像分析程序得到臨床CTA圖像,這種方法可以促進(jìn)縱向研究,以識(shí)別高風(fēng)險(xiǎn)斑塊特征并量化治療后斑塊的進(jìn)展或消退。不過(guò)雖然該方法減輕了偽影的影響,例如來(lái)自植入硬件的條紋偽影,但是在極端情況下,仍然會(huì)損害分割和分析的質(zhì)量,且需要人工輸入標(biāo)記參考點(diǎn)和編輯分割的輪廓。多排螺旋CT血管造影(MDCTA)的發(fā)展使嚴(yán)重組織學(xué)異質(zhì)性頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊(CAPs)(包含潰瘍、脂質(zhì)、纖維化、血栓沉積、出血、新血管形成和炎癥的5種及以上)的檢測(cè)成為可能。Veraldi等使用MDCTA分別檢測(cè)非鈣化斑中嚴(yán)重異質(zhì)斑塊和輕、中度異質(zhì)斑塊的密度和強(qiáng)度,發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重組斑塊密度≤40、60、80和100 HU的軟組織百分比更高,平均強(qiáng)度明顯降低。這些結(jié)果表明MDCTA對(duì)于區(qū)分斑塊嚴(yán)重性有重要意義,局限性在于沒(méi)有評(píng)估狹窄程度和排除了鈣化斑塊。

2.4 磁共振成像(MRI)隨著MRI技術(shù)的發(fā)展,其對(duì)斑塊的不同成分成像方面具有特定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)[17]。Zhang等[18]建立一個(gè)以發(fā)現(xiàn)高風(fēng)險(xiǎn)斑塊為目標(biāo)的模型—高風(fēng)險(xiǎn)MRI模型(HRPMM),他們對(duì)162名頸動(dòng)脈狹窄患者進(jìn)行了多對(duì)比MRI,包括飛行時(shí)間(TOF)、T1和T2加權(quán)成像以及對(duì)比增強(qiáng)成像。記錄和計(jì)算頸動(dòng)脈斑塊的放射學(xué)特征以建立傳統(tǒng)模型,在提取這些圖像上的放射組學(xué)特征后構(gòu)建了具有最小絕對(duì)收縮和選擇算子算法的HRPMM,比較了所有模型識(shí)別高危頸動(dòng)脈斑塊的表現(xiàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)頸動(dòng)脈斑塊多對(duì)比MRI可存儲(chǔ)基本圖像以外的其他有價(jià)值的信息,以供放射組學(xué)分析進(jìn)一步準(zhǔn)確區(qū)分有癥狀和無(wú)癥狀的頸動(dòng)脈斑塊,以及在此基礎(chǔ)上建立的放射組學(xué)模型在識(shí)別高危斑塊方面優(yōu)于傳統(tǒng)模型。由于圖像是人工分割的,雖然可重現(xiàn)性很好,但還沒(méi)有完全自動(dòng)化,對(duì)整個(gè)圖像切片進(jìn)行三維分析花費(fèi)時(shí)間也很長(zhǎng)。AP表面形態(tài)可能與血管時(shí)間有關(guān),Li等人[19]通過(guò)MRI測(cè)量140名有腦血管癥狀的患者,確定是否存在頸動(dòng)脈狹窄和其最大壁厚(Max WT)。結(jié)果顯示MRI血管壁成像確定的AP表面形態(tài)(特別是不規(guī)則斑塊表面)是隨后血管事件的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子,表明MRI可通過(guò)斑塊形態(tài)預(yù)測(cè)腦血管事件,但其難以明確狹窄程度。

2.5 其他的影像學(xué)檢查雖然正電子發(fā)射斷層掃描(PET)掃描傳統(tǒng)上與MRA一樣存在著同樣的局限性,即采集時(shí)間長(zhǎng)、空間分辨率有限,但新型PET-CT和PET-MR掃描儀已經(jīng)使PET成像成為進(jìn)一步研究頸動(dòng)脈斑塊的一種選擇,它將解剖圖像或代謝圖像與炎癥和缺氧等特定標(biāo)記相結(jié)合[20-21]。雖然超聲作為頸動(dòng)脈斑塊的首選檢查,但在嚴(yán)重狹窄時(shí)需要考慮使用CTA、MRA或PET。MRA、CTA和PET幫助我們更好地了解斑塊破裂風(fēng)險(xiǎn)的分層和介入前監(jiān)測(cè),以及斑塊發(fā)展的早期識(shí)別。Kelly等人最近發(fā)表的一項(xiàng)隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn)表明,較高18F-FDG的攝取是炎癥引起的斑塊代謝的有效標(biāo)志物,與斑塊不穩(wěn)定標(biāo)志物和晚期臨床事件相關(guān),而與復(fù)發(fā)性腦梗死的并發(fā)癥無(wú)關(guān)[22]。根據(jù)這一結(jié)論得到癥狀性頸動(dòng)脈粥樣硬化炎癥管腔狹窄評(píng)分(SCAIL),它將PET-CT上18F-FDG標(biāo)準(zhǔn)化攝取值作為斑塊炎癥參數(shù)從而評(píng)估缺血性卒中復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)[23]。

鈣化和斑塊破裂是癥狀性頸動(dòng)脈狹窄的重要病因。Shi等人[24]對(duì)88名患者進(jìn)行了頸動(dòng)脈斑塊的光學(xué)相干斷層掃描(OCT)檢測(cè)頸動(dòng)脈斑塊中鈣化的幾何特征,并檢查其與斑塊破裂的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)淺表鈣化和圓形鈣化與頸動(dòng)脈斑塊破裂有關(guān),OCT在檢測(cè)鈣化的位置和形狀有獨(dú)到作用。Yang Q等[25]通過(guò)OCT評(píng)估斑塊的詳細(xì)特征,并開(kāi)發(fā)一個(gè)結(jié)合臨床指標(biāo)DSA和OCT成像標(biāo)記物的簡(jiǎn)單量表來(lái)識(shí)別癥狀性頸動(dòng)脈斑塊,表明基于OCT檢測(cè)(高密度脂蛋白)HDL-C<0.925 mmol/L、血管造影不規(guī)則斑塊、白色血栓的三項(xiàng)量表可為鑒別癥狀性頸動(dòng)脈斑塊提供信息,但需要進(jìn)一步的大規(guī)模研究來(lái)驗(yàn)證癥狀性頸動(dòng)脈斑塊量表在早期識(shí)別頸動(dòng)脈粥樣硬化方面是否具有臨床價(jià)值。

3 小結(jié)與展望

目前成熟的影像學(xué)通過(guò)識(shí)別頸動(dòng)脈斑塊易損性從而有效識(shí)別腦卒中風(fēng)險(xiǎn)。比較不同的斑塊成像方式可能是有用的,但多種影像技術(shù)的結(jié)合互補(bǔ)可能最有價(jià)值。此外,進(jìn)行成本效益研究也很有必要,一些小型臨床研究已經(jīng)使用先進(jìn)的斑塊成像來(lái)指導(dǎo)治療(可以選擇進(jìn)行藥物治療或血管重建術(shù)的患者,監(jiān)測(cè)藥物治療的患者),但仍需要開(kāi)展大型多中心試驗(yàn)來(lái)確定這些斑塊成像是否優(yōu)于僅使用狹窄程度來(lái)選擇有創(chuàng)治療的患者。