磁共振血管成像评估颈动脉狭窄的研究进展

磁共振血管成像评估颈动脉狭窄的研究进展
张浩南1，宋清伟1*，张钦和1，张楠1，宋宇2
作者单位：1.大连医科大学附属第一医院放射科，大连116011；2.四川大学华西第二医院放射科，成都610041*
通信作者：宋清伟，E-mail：中图分类号：R445.2；R653文献标识码：A DOI ：10.12015/issn.1674-8034.2021.03.022
本文引用格式：张浩南,宋清伟,张钦和,等.磁共振血管成像评估颈动脉狭窄的研究进展[J].磁共振成像,2021,12(3):92-94.[摘要]颈动脉狭窄是导致缺血性脑卒中的重要原因，早发现和早治疗可显著降低其致死率和致残率。

磁共振血管成像以无创、无辐射、软组织分辨率高等特点而在颈动脉狭窄评估方面具有重要意义。

作者就时间飞跃法磁共振血管成像(time of flight magnetic resonance angiography，TOF-MRA )、对比增强磁共振血管成像(contrast enhanced MRA，CE-MRA )、四维相位对比磁共振血管成像(four dimensional flow magnetic resonance angiography，4D-Flow-MRA )、零回波时间动脉自旋标记血管成像(zero echo time arterial spin labeling magnetic resonance angiography，zTE-ASL-MRA )、黑血成像技术(black blood，BB )和磁共振同时非增强血管成像和斑块内出血成像(simultaneous noncontrast angiography and intraplaque hemorrhage imaging，SNAP )等磁共振血管成像技术以及磁共振快速成像技术在评估颈动脉狭窄的应用及研究进展予以综述。

[关键词]颈动脉狭窄；磁共振成像；血管成像；压缩感知技术
Research advances of magnetic resonance angiography in evaluating carotid arterystenosis
ZHANG Haonan 1,SONG Qingwei 1*,ZHANG Qinhe 1,ZHANG Nan 1,SONG Yu 21
Department of Radiology,the First Affiliated Hospital of Dalian Medical University,Dalian 116011,China;2Department of Radiology,West China Second University Hospital,Sichuan University,Chengdu 610041,China *
Correspondence to:Song QW,E-mail:Received 18Dec 2020,Accepted 21Jan 2021;DOI ：10.12015/issn.1674-8034.2021.03.022
Cite this article as:Zhang HN,Song QW,Zhang QH,et al.Research advances of magnetic resonance angiography in evaluating carotid arterystenosis[J].Chin J Magn Reson Imaging,2021,12(3):92-94.
Abstract Carotid stenosis is an important cause of ischemic stroke.Early detection and early treatment can significantly reduce the fatality and disability rates .Magnetic resonance angiography plays an irreplaceable role in the quantitative assessment of carotid artery stenosis because of its advantages such as non-invasive,non-radiation and better resolution of soft tissue.This paper reviews the latest technology applications and research advances in the quantitative assessment of carotid artery stenosis using magnetic resonance angiography such as time of flight magnetic resonance angiography (TOF-MRA),contrast enhanced MRA (CE-MRA),zero echo time arterial spin aabeling MRA (zTE-ASL-MRA),four dimensional flow MRA (4D-Flow-MRA),black blood (BB),simultaneous noncontrast angiography and intraplaque hemorrhage imaging (SNAP),and rapid magnetic resonance imaging.Key words carotid stenosis;magetic resonance imaging;angiography;compressed sensing 缺血性脑卒中(ischemic stroke，IS )是指脑供血不足导致的脑组织坏死，具有高致残率、高死亡率等特点。

颈动脉血
管狭窄是引发IS 的主要原因[1]。

早发现，早治疗可显著降低缺血性脑卒中的致死率和致残率。

影像学检查是临床评估颈动脉狭窄的重要方式，方法包括：颈动脉血管超声(cervical vascular ultrasound，CVUS )、CT 血管成像(CT angiography，CTA )、数字减影血管造影(digital subtraction angiography，DSA )以及磁共振血管成像(magnetic resonance angiography，MRA )等。

由于CVUS 检查受操作者主观影响大，CTA 存在对比剂过敏风险，DSA 创伤较大等缺点，其临床应用受到了一定的限制。

MRA 以分辨率高、多平面成像、无辐射等优势在对颈动脉狭窄的评估方面起着重要作用。

以往研究表明MRA 诊断颈动脉狭窄具有良好的可行性和可重复性[2-3]。

MRA 通过多序列的扫描，可以对动脉管腔的形态、狭窄程度、斑块的结构及成分进行准确评估。

笔者拟对MRA 及MR 快速成像技术在颈动脉狭窄评估方面的应用及其研究进展予以综述。

1MRA 技术
1.1时间飞跃法磁共振血管成像(time of flight magnetic resonance angiography，TOF-MRA)
TOF-MRA 基于血液的流入增强效应，无需对比剂即可完成
人体内血管成像[4]。

该技术最先由Hinshaw等[5]应用于磁共振成像，常用的TOF-MRA 成像技术包括：二维(two dimensional，2D )和三维(three dimensional，3D )TOF-MRA。

2D-TOF-MRA 常采用
T1加权GRE 序列，对扫描区域逐层激励和采集，然后对连续多层的图像数据进行后处理，完成血管成像。

其优点是扫描速度快、对流动高度敏感，但对与采集层面平行方向的血流不敏感、易受患者运动影响而产生截断伪影。

3D-TOF-MRA 采用层块激励采集的方法，将采集的原始数据利用最大密度投影法重建获得血管图像，具有采集范围大、信噪比高、信号丢失少、空间分
辨率高等优点[6]。

Zhang 等[7]
研究表明3D-TOF-MRA 与DSA 在评估管腔狭窄等级时没有明显差异，但TOF-MRA 成像易受涡流的影响而导致信号丢失，从而过度评估血管狭窄的程度。

Weber 等[8]
对比41例怀疑有颈动脉狭窄的受检者的3D-TOF-MRA 和对比增强磁共振血管成像(contrast enhanced MRA，CE-MRA )的图像，研究结果表明3D-TOF-MRA 和CE-MRA 均是检测近端颈动脉重度狭窄(70%～99%)的可靠方法，但3D-TOF-MRA 由于受伪影影响而易误将重度狭窄诊断为完全闭塞。

1.2CE-MRA
CE-MRA 通过静脉注射顺磁性对比剂使血液T1值缩短，采用快速、高权重的T1WI 序列进行成像。

血液与周围组织由于T1值存在差异而形成对比，常用于颈部血管病变的诊断[9]。

但Tartari 等[10]研究表明CE-MRA 图像空间分辨率较低，相比
DSA 可能会过度评估狭窄程度。

陆建平等[11]
通过增加对比剂的浓度、改进注射速率等方式提升图像的对比度和信噪比，突出了动脉血管的显示，提高了轻中度血管狭窄诊断的准确率。

收稿日期：2020-12-18
接受日期：
2021-01-21
然而钆对比剂可能引发过敏反应等并发症[12]，且肾功能受损
的患者无法进行该项检查。

1.3零回波时间动脉自旋标记MR 血管成像(zero echo time arterial spin labeling magnetic resonance angiography，zTE-ASL-MRA)
zTE 技术是回波时间为零的MR 成像技术。

其射频是在梯度场的爬升之后施加的，射频结束后不再进行梯度切换，立刻读取信号。

zTE-ASL-MRA 技术无需注射对比剂，可以选择性地对目标血管显像。

该技术依靠血液内被标记的氢质子成像，血管形态、血流方向和速度等血流状态不会影响血管的信号
强度[13]。

重要的是，zTE 技术信号采集的TE 时间为零，该技术不仅可降低磁敏感伪影，还可减少涡流效应造成的伪影及信
号缺失[14]。

Irie 等[15]
研究表明，zTE-MRA 技术较TOF-MRA 在评价颅内动脉瘤介入术后疗效方面更有优势。

翟茂雄等[16]以CE-MRA 为参考标准，对比发现zTE-MRA 技术较3D-TOF-MRA 可以更好地显示颈内动脉虹吸部。

然而，过短TE 可能会导致扫描线圈以及床垫等物体显影，影响诊断结果。

且zTE 成像时带宽很宽，特殊吸收率值明显升高。

1.4四维相位对比磁共振血管成像(four dimensional flow magnetic resonance angiography，4D-Flow-MRA)
传统相位对比磁共振血管成像(phase contrast magnetic resonance angiography，PC-MRA )采用双极梯度场对流体进行编码，并对多个方向进行编码成像。

4D-Flow-MRA 作为一种新兴MRI 技术，其可以同时在三个相互垂直的方向进行相位编码，一次扫描即可获得包括解剖结构、可视化以及定量血流动力学信息的图像，并获得血液流速、剪切力、压差[17]等参数。

相关文献表明，4D-Flow-MRA 技术在复杂的血流动力学条件下依然具有很好的可重复性，结果可靠[18]。

Harloff 等[19]使用4D-Flow-MRA 技术研究外翻颈动脉内膜切除术对颈动脉血流动力学的影响，研究表明术后颈内动脉收缩期剪切力和振荡剪切指数显著降低。

Schrauben 等[20]应用4D-Flow-MRA 技术对颈内动脉病变进行评估，其认为可以预测脑卒中或痴呆。

然而，4D-Flow-MRA 扫描时间长、图像分辨率低。

其测量数据易受噪声及涡流的影响出现偏差。

1.5黑血(black blood，BB)技术
BB 技术通过施加饱和脉冲使血液无信号，以改善血管壁的可视化，并可评估动脉硬化斑块的形态和成分[21]。

斑块的纤维帽常呈T1WI、T2WI 上等低信号，增强扫描时在T2WI 上呈偏心性明显强化。

钙化成分在T1WI、T2WI 上均为低信号。

而含脂肪较多的斑块在T1WI 上呈高信号，抑脂后信号明显降低，T2WI 上呈高信号。

而内含出血的斑块，T1WI 上呈明显的
高信号[22]。

汪振佳等[23]
对比分析怀疑颈内动脉闭塞患者的BB-T1WI 和DSA 图像，结果表明BB 技术可以很好地诊断颈动脉闭塞病变，并且能清晰地显示颈动脉急、慢性闭塞病变特征。

Wu 等[24]
开发了一种深度形态学辅助诊断网络，用于自动分割颈动脉管壁，并能在BB-T1WI 上自动诊断颈动脉粥样硬化。

但BB 技术扫描时间长、易受患者不自主运动及呼吸运动影响产生伪影，影响后续图像诊断。

1.6磁共振同时非增强血管成像和斑块内出血成像(simultaneous noncontrast angiography and intraplaque hemorrhage imaging，SNAP)
SNAP 技术利用参考扫描来还原反转恢复T1加权图像的真实相位，将静态组织和颈动脉腔的极性重建为正负。

这种额外的极性对比可用于颈动脉腔的成像[25]。

该技术由Wang 等[26]提出。

SNAP 技术因反转脉冲之间的间隔较长(约2s )，受湍流的影响较小，且一次扫描可以得到反转恢复的亮血图、质子密度加权的亮血图和黑血图，常用于观察血管内动脉粥样硬化形态、成分以及出血情况。

多项研究表明，SNAP 技术获得的非增强MRA 图像与3D-TOF-MRA 以及CE-MRA 在评估管腔狭窄方面一致性好[27-28]。

Zhang 等[29]开发了一种基于机器学习的算法来分割SNAP 图像上的斑块成分，并验证了其可行性。

另外，SNAP 技术也可应用于斑块内出血和壁内血肿的诊
断。

陆艳等[30]研究表明，SNAP 技术与T1WI-BB、T2WI-BB 以及
PDWI-VISTA 相比，可以更好地识别壁内血肿。

但该技术对磁共振设备软硬件的要求相对较高，限制了其临床的推广。

2
MR 快速成像技术
MRA 可根据不同需求实现个体化序列扫描的选择。

然而，多序列的叠加难免会延长检查时间。

对于脑部供血不足的患者，配合欠佳，扫描成功率较低，在保证图像质量的前提下缩短扫描时间具有重要临床意义。

2.1敏感性编码技术(sensitivity encoding，SENSE)
SENSE 技术最先由Pruessmann 提出[31]
，该技术利用多通道相控阵线圈并行采集的方式，使K 空间内采集位置距离增加，减少K 空间的采样密度，达到缩短扫描时间的目的。

通过减少相位编码的数目，SENSE 技术可将采集速度提高1.5～
3.0倍。

Sumi 等[32]
将SENSE 与3D-TOF-MRA、3D-PC-MRA 以及3D 平衡稳态自由进动序列相结合，对颈外动脉及其分支进行评估。

研究结果表明，结合SENSE 的3D-PC-MRA 对颈外动脉及其二级分支的显示最佳。

然而，SENSE 技术采集过程中，会出现一些无法避免的伪影，例如幻影样伪影、混叠伪影、卷积伪影等，影响图像质量。

2.2压缩感知技术(compressed sensing ，CS)
2007年，Lustig 等[33]
首先将CS 理论应用于MR 成像。

CS 采用随机化数字稀疏采样方式，在远小于Nyquist 采样频率的条件下获取信号的离散样本，然后通过非线性重建算法重建获得图像。

在保证图像质量的前提下，可以明显缩短扫描
时间[34]。

相关研究表明，对比SENSE、CS 可在保证图像质量的
前提下，进一步提高成像速度[35-36]。

将MRA 不同序列与CS 结合，可显著提高扫描成功率。

Li 等[37]将CS 与3D-TOF-MRA 相结合，当加速因子为4时，扫描时间较常规序列缩短70%(90s 与300s )，且图像质量能够满足临床诊断。

Yuan 等[38]将CS 应用于BB-T2WI mapping 序列，结果表明结合CS 的BB-T2WI mapping 具有准确T2测量值和良好的可重复性。

然而，随着CS 加速倍数的增加，图像质量也会有所下降。

目前将CS 与MRA 相结合的研究较少，其他序列与CS 的结合，寻找适应于临床的最佳加速倍数是未来主要研究方向。

综上所述，MRA以无创性、无电离辐射、操作简单、多序列分析、重复性较高等优点被广泛应用于评估颈动脉狭窄。

其通过多序列的扫描，可以很好地描述血管壁形态、颈动脉狭窄程度以及动脉粥样硬化斑块成分。

临床上可根据患者的具体病情及需求，制定对应的个体化扫描方案，提高检出率。

对MRA 序列进行优化，尤其是基于CS 的MRA 成像技术，可以大大地缩短扫描时间，提高扫描成功率，具有很好的临床价值及科研潜力。

作者利益冲突声明：全体作者均声明无利益冲突。

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