磁共振动态增强扫描成像检测动脉粥样硬化斑块的临床应用价值

　　　　 作者：曲晓峰 杨海山 刘书峰 刘亚洁 王乃玉 李笋

【摘要】 目的 探讨磁共振动态增强扫描成像（Dynamic Contrast Enhanced MRI，DCEMRI）对动脉粥样硬化斑块检测临床应用价值。方法 应用DCEMRI检测兔早期及成熟期动脉粥样硬化斑块，影像表现与HE染色病理切片、CD31免疫组化染色结果对照。结果 DCEMRI对于早期动脉粥样硬化斑块的检测的准确率为83%，敏感度为76%，明显高于MRI T1WI/T2WI平扫（P＜0.05）。MRI动态增强扫描斑块的强化与斑块内CD31表达具有一定的相关性。结论 MRI动态增强扫描可以作为临床早期检测动脉粥样硬化及评价动脉粥样硬化斑块易损性的无创性的影像学检查方法。

【关键词】 磁共振动态增强扫描；动脉粥样硬化斑块；早期检测；斑块易损性

随着磁共振扫描技术及图像后处理软件的不断发展，磁共振成像已成为一项早期诊断动脉粥样硬化(AS)的重要影像学检查方法。本研究通过动物实验，对比磁共振多序列扫描影像学表现与病理学表现，探讨磁共振动态增强扫描成像（Dynamic Contrast Enhanced MRI，DCEMRI）诊断AS的临床应用价值。

　　1 材料与方法

　　1.1 动物模型制作及分组 成年新西兰雄性大白兔30只，体重2.5～3.5 kg。高脂喂养（200 g饲料，2.5％胆固醇，15％蛋黄粉，10%猪大油）〔1〕，自由饮水，高脂喂养4 w后实施球囊拉伤损伤主动脉内膜。麻醉后腹股沟区备皮及消毒，切开长约3 cm切口；确认股动脉后，采用Seldinger技术穿刺插入导丝导管，将4 F球囊扩张导管插入至腹主动脉约心脏下方水平2 cm处，球囊内充入生理盐水，感觉有阻力后缓慢拉出约10～15 cm，拉出的速度约为10 cm/s ，反复3 次〔2〕；取出球囊压迫止血后，缝合切口。术后肌肉注射庆大霉素3 d预防感染。于第4、8周各对1只实验兔进行MRI扫描，观察血管壁情况，调整饲料内胆固醇含量或进行2次动脉内膜损伤。实验兔分成2组，每组15只。实验I组于第10～12周、实验Ⅱ组于第20～24周行影像学检查及病理学检查。

　　1.2 影像学检查方法 美国GE Sigma CV/i 1.5T磁共振扫描仪，扫描前8 h禁食，仰卧位，使用表面线圈。MRI多序列扫描采用FSE序列T1WI、T2WI抑脂序列，质子密度加权像重复时间与回波时间(TR／TE)分别为T1WI：200/4.2 ms；FSE T2WI：4 000/86 ms；PDW：2 000/20 ms；FOV：20×20 mm；矩阵256×160。DCEMRI采用腹部动态增强扫描序列，扫描12个时相，每个时相间隔约1 min，造影剂为德国先灵公司生产马根维显(0.5 mmol/kg)，经耳缘静脉推注，注射速度为1 ml/s。扫描范围均为从腹主动脉分叉处至膈肌水平。

　　1.3 病理学检查 影像学检查扫描结束后，经耳缘静脉注射过量的3%戊巴比妥钠处死实验兔，解剖尸体，取出自主动脉根部至髂总动脉分叉处的主动脉，按其相应解剖标志，选取扫描范围内病变血管。生理盐水冲洗干净后，10%福尔马林浸泡固定，24 h后组织制片，使用HE染色观察血管的形态及动脉粥样硬化斑块形态。免疫组化方法使用CD31染色，标记动脉粥样硬化斑块内新生微血管内皮细胞。

　　1.4 结果判定标准 使用ImagePro Plus专业图像分析软件分析免疫组化图像，以血管内皮细胞胞质内出现棕黄色颗粒且着色强度高于背景染色者判定为阳性，计数3个不重叠区域中每个视野内的新生微血管内皮细胞数和阴性细胞数（个/400倍视野），取均值作为动脉粥样硬化斑块平均新生微血管内皮细胞数，计算CD31染色阳性细胞百分率。采用半定量计数方法将CD31表达分为阴性、弱阳性、阳性、强阳性(弱阳性：10%～25% 阳性26%～50% 强阳性>50%)，以阳性及强阳性作为阳性率统计计数标准〔3〕。使用GE ADW4.0工作站对MRI采集图像进行图像分析。对比T1WI、T2WI、DCEMRI影像学表现与动脉内膜及动脉粥样硬化斑块HE染色病理学改变及CD31免疫组化半定量计数结果。

　　1.5 统计学方法 使用SPSS13.0统计学分析软件，所有数据用x±s表示，两组之间率的比较使用χ2检验。

　　2 结果

　　2.1 MRI影像学检查结果 实验I组第10～12周T1WI/ T2WI平扫扫描结果显示：兔腹主动脉内膜明显不规则增厚，动脉管腔狭窄。检测出18个小斑块样病灶，其中4个病灶DCEMRI增强扫描早期及延迟均明显强化，8个病灶早期轻度强化，延迟期明显强化，6个病灶未见明显强化，见图1。DCEMRI扫描发现46个动脉粥样硬化斑块样强化病灶，其中34个动脉粥样硬化斑块样病灶T1WI、T2WI平扫扫描未见确切显示。动态增强扫描示：其中32个动脉粥样硬化斑块样病灶动态增强早期强化明显，延迟期持续强化14处病灶呈早期轻度强化，延迟期强化明显。实验Ⅱ组高脂喂养第20～24周MRI扫描结果显示：T1WI 、T2WI抑脂序列平扫实验兔腹主动脉管腔明显狭窄，腹主动脉内膜不规则增厚，管腔明显狭窄，检测出60个动脉粥样硬化斑块样病灶，T1WI 、T2WI呈略高信号。MRI动态增强扫描示：其中42个动脉粥样硬化斑块样病灶动态增强早期及延迟期均明显强化，10个病灶早期轻度强化，延迟期强化明显，8个病灶无明显强化。

　　2.2 MRI影像学表现与病理学检查对比结果 实验I组DCEMRI扫描发现的46个动脉粥样硬化斑块样强化病灶中38处HE染色可见小斑块形成，准确率为83%，敏感度为76%。实验I组MRI T1WI T2WI平扫发现18个小斑块样病灶，其中10处HE染色可见小斑块形成，准确率为55%，敏感度为20%。DCEMRI扫描对于早期动脉粥样硬化斑块检测的准确率、敏感度明显高于MRI、T1WI/T2WI平扫(P＜0.05）。实验Ⅱ组发现的60处动脉粥样硬化斑块样病灶中51处HE染色可见斑块形成，准确率为85%，敏感度为78%。DCEMRI扫描影像学表现与CD31免疫组化染色(见图2)结果见表1，2。

　　表1 实验I组DCEMRI扫描与CD31免疫组化染色结果对照（略）

　　表2 实验Ⅱ组DCEMRI扫描与CD31免疫组化染色结果对照（略）

　　图1 DCEMRI增强扫描动脉粥样硬化斑块（略）

　　图2 CD31免疫组化染色标记新生血管内皮细胞（略）

　　3 讨论
　　
　　临床上对于AS缺乏早期及特异性的实验室诊断方法，随着磁共振影像技术的发展、MRI图像的分辨率可以达到检测出大血管壁的厚度水平〔4〕，可为临床提供一种早期检测AS及评价动脉粥样硬化斑块易损性的无创性影像学检查方法。
　　
　　本实验表明：高脂喂养4 w后可以观察到动脉内膜增厚，磁共振T1WI/T2WI抑脂序列扫描可以检测到动脉内膜增厚。高脂喂养10～12 w T1WI/T2WI抑脂序列扫描检测小动脉粥样硬化斑块准确率为55%，敏感度为20%。DCEMRI扫描检测小斑块准确率为83%，敏感度为76%。DCEMRI扫描对于早期动脉粥样硬化斑块检测的准确率明显高于T1WI/T2WI平扫。有文献报道：使用低分子细胞外造影剂，如GdDTPA可以增加动脉粥样硬化斑块信号强度和MRI发现斑块的敏感性，钆剂可以存在于纤维帽内〔5～8〕，增强的纤维组织可以和管腔形成良好的对比。分析其原因为动脉粥样硬化斑块形成早期，AS侵蚀了血管壁，血管壁外膜和中膜的血管网延伸至动脉粥样硬化的内膜，动脉内膜存在一定的炎性反应，斑块可以进入斑块细胞外空间。MRI T1WI/T2WI平扫在AS早期可以检测出增厚的动脉内膜，对于检测早期的动脉粥样硬化斑块敏感性较低，因此DCEMRI扫描对于早期检测动脉粥样硬化斑块具有重要的临床意义。
　　
　　实验Ⅱ组高脂喂养第20～24周T1WI、T2WI抑脂序列平扫对实验兔腹主动脉管腔狭窄程度做出准确的评价，MRI动态增强扫描对于成熟期动脉粥样硬化斑块检测的准确率为85%，敏感度为78%。DCEMRI扫描表现为早期及延迟强化、早期轻度强化，延迟明显强化、无明显强化三种强化方式，强化的方式与斑块的血管渗透性和排泄动力学、细胞外的容积和斑块内多种成分有关。斑块炎性过程可以增加细胞外容积和细胞内皮的通透性，造影剂可以快速进入斑块细胞外的空间，动脉粥样硬化斑块可以出现强化〔6，7〕。本研究表明MRI动态增强扫描斑块的强化与斑块内CD31表达具有一定的相关性。新生血管是易损性动脉粥样硬化斑块的重要病理标志〔9〕，斑块的稳定性与斑块的成分密切相关，而不是与管腔的狭窄程度有关〔10，11〕。近年来研究表明新生血管可以促进斑块的发展，诱发斑块的破裂及并发症的形成〔12〕。在斑块新生血管周围既存在大量的巨噬细胞、淋巴细胞，又有黏附因子（VCAM1）表达，这表明新生血管可能与斑块内炎性细胞的进入有关，又可能促进斑块内新生血管的形成。因此动脉粥样硬化斑块的强化与斑块内的新生血管和斑块内炎性反应具有一定的相关性，DCEMRI扫描可以作为一项检测动脉粥样硬化斑块易损性的影像学检查方法。
　　
　　本组实验I组有8处动脉粥样硬化斑块样强化病灶，实验Ⅱ组7处，HE染色未见确切动脉粥样硬化斑块形成，DCEMRI扫描可见斑块样强化。分析其原因可能为：①动脉粥样硬化斑块MRI成像容易受到血液流动、血管搏动、呼吸运动等因素的影像，容易产生伪影。②血管内造影剂影响，产生部分容积效应。③由于动物实验不能很好的使用呼吸门控及心电门控技术，容易产生伪影。本实验I组、Ⅱ组共有14处动脉斑块样病灶DCEMRI扫描未见明显强化，其中9处病灶HE染色观察可见斑块形成，CD31染色呈弱阳性7处，分析其原因为早期动脉粥样硬化斑块新生血管数目少，斑块处于稳定期，斑块内的炎性反应水平低，造影剂不易扩散至斑块细胞外空间。
　　
　　总之，DCEMRI扫描可以作为一种评价动脉粥样硬化斑块易损性的无创性检查方法，为临床早期干预治疗动脉粥样硬化，预防心脑血管意外的发生提供可靠的依据。

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