陳士躍 李 帥 彭雯佳 陳錄廣 楊家誠 孫澤 陸建平

中國人民解放軍海軍軍醫(yī)大學第一附屬醫(yī)院影像醫(yī)學科(上海 200433)

腦卒中已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)的常見病，發(fā)病率、復發(fā)率、致殘率和致死率極高，嚴重危害著人類生命健康[1]。頸動脈和顱內(nèi)動脈斑塊是引起卒中的主要原因，如何確定是否存在斑塊及斑塊是否高危，是預防卒中的關鍵?；贛RI對頸動脈斑塊的研究已有二十余年，逐漸成為分析斑塊、預防卒中的最有效工具。磁共振管壁成像(magnetic resonance vessel wall imaging，MR-VWI)的3D掃描是大范圍血管壁成像的基礎，各種新興的血流抑制(黑血)技術(shù)是降低管腔內(nèi)血流偽影的有效手段，其中，延遲交替進動的定制激發(fā)技術(shù)(delay alternating with nutation for tailored excitaion，DANTE)就是黑血預備脈沖的一種[2-3]。本研究以動脈粥樣硬化的新西蘭大白兔模型為研究對象，對其腹主動脈進行一系列的2D和3D MR-VWI掃描，定量分析基于DANTE預脈沖3D CUBE序列對管壁定量測量的可重復性。

1 資料與方法

1.1 動物模型

1.1.1 實驗動物 純種健康成年新西蘭大白兔10只，雄性和雌性各5只，體質(zhì)量為2.6～3.2kg，由海軍軍醫(yī)大學實驗動物中心提供，動物單籠飼養(yǎng)，基礎飼料適應性喂養(yǎng)2周后進行分組，實驗組8只(雄性4只)，對照組2只(雄性1只)。

1.1.2 模型制作 實驗組高脂飼料(兔維持飼料79.5%，豬油5%，蛋黃粉15%，膽固醇0.5%)喂養(yǎng)，自由飲水，4周后進行球囊損傷主動脈內(nèi)膜手術(shù)。術(shù)前禁食12h，仰臥位氣體麻醉(詳見1.2.1動物麻醉)，腹股溝區(qū)脫毛消毒，皮膚切口約3cm，確認股動脈后采用Seldinger技術(shù)穿刺插入導管導絲，將4F球囊擴張導管插入至腹主動脈約心臟下方水平2cm處，并在該處用橡皮管綁定腹主動脈。球囊內(nèi)緩慢充入生理鹽水，感覺有阻力后緩慢拉出，反復3次。之后去除球囊，壓迫止血后，傷口處撒少許青霉素粉末，縫合傷口。術(shù)后，肌肉注射青霉素3d，以預防感染；繼續(xù)高脂喂養(yǎng)，第8、第12周檢測血脂含量變化。待高脂血癥出現(xiàn)后，進行后續(xù)MRI檢查。期間實驗組先后有2只兔(雄性)意外死亡。對照組始終基礎飼料喂養(yǎng)，控制食量，自由飲水。最終共8只兔(實驗組6只)進入后續(xù)實驗。

1.2 MRI檢查

1.2.1 動物麻醉 動物在MRI檢查前12h禁食、前4h禁水。動物稱重后放置于兔夾箱固定軀體并露出頭部，利用MRI兼容的動物麻醉機(MSS-3S，上海任誼生物科技有限公司)連接口鼻面罩吸入異氟烷行誘導麻醉，麻醉濃度為5%，流量計流量為1L/min。待動物全身麻醉后將之俯臥位放置于MRI掃描床，檢查期間繼續(xù)進行吸入式麻醉，維持麻醉的麻醉濃度為1.5%～2%，流量計濃度0.5L/min。

1.2.2 MRI掃描 運用3.0T磁共振掃描儀(Discovery MR750，GE Healthcare，Milwaukee)，32通道腹部線圈覆蓋軀干，俯臥位、尾先進。成像目標血管是腹主動脈，掃描序列包括(圖1～圖4)：(1)3D DANTE CUBE T1WI序列，冠狀位掃描，掃描范圍上至膈肌下至腹股溝下緣, TR/TE 1100.0ms/12.9ms，層厚1.2mm，層間距0.6mm，層數(shù)92，F(xiàn)OV 200mm×200mm，采集矩陣256×256，采集時間8min22s；(2)3D DANTE CUBE T2WI序列，冠狀位掃描, 掃描范圍上至膈肌下至腹股溝下緣,TR/TE 2000.0ms/58.6ms，層厚1.2mm，層間距0.6mm，層數(shù)84，F(xiàn)OV 200mm×200mm，采集矩陣256×256，采集時間5min51s；(3)2D FSE T1WI序列，以右腎動脈開口為中心橫軸位掃描，TR/TE 506.0ms/9.7ms，層厚5mm，層數(shù)22，層間距6mm，F(xiàn)OV 200mm×200mm，采集矩陣 320×192，采集時間2min22s；(4)2D脂肪抑制PROPELLER T2WI序列，TR/TE 7917.3ms/86.0ms，采集矩陣 352×352，掃描定位及其他主要參數(shù)與2D FSE T1WI一致，采集時間2min54s。

1.3 圖像分析及測量利用RadiAnt DICOM Vie wer 4.2.1(Medixant, Poland)軟件導入所有掃描序列，首先在2D橫軸位T2WI和T1WI圖像中觀察腹主動脈管壁情況，是否有增厚或斑塊形成，然后依次對冠狀位掃描的DANTE預脈沖3D CUBE T1WI和T2WI序列進行橫軸位重建，最后在重建的圖像中進行定量評價，有斑塊的血管以斑塊最厚處為中心選取上下連續(xù)的6個層面測量，無明顯斑塊的血管則以右腎動脈開口處為起始向下選取連續(xù)的6個層面測量，測量參數(shù)包括腹主動脈的管腔面積(LA)、血管總面積(TA)，計算管壁面積(WA)，WA=TA-LA。兩位放射科醫(yī)師(均為高年資主治醫(yī)師，分別從事血管疾病影像診斷9年和7年)分別獨立完成一次管壁測量，2周后其中一位醫(yī)師重復一次測量。

1.4 病理學檢查完成磁共振檢查后將實驗動物處死(10%KCl溶液1mL/kg耳緣靜脈注射)，解剖分離出主動脈，按相應解剖標志截取掃描范圍內(nèi)的腹主動脈，經(jīng)生理鹽水沖洗干凈血凝塊，將標本固定于10%中性福爾馬林溶液，脫鈣、整體包埋于石蠟中，連續(xù)切片(間距1mm，層厚10μm)，從近心端開始依次編號。病理檢查包括HE染色(顯示血管/斑塊結(jié)構(gòu)，圖5、圖7)和免疫組化CD31染色(標記新生微血管，圖6、圖8)。

1.5 統(tǒng)計學方法使用SPSS 22.0和Medcalc 13.0統(tǒng)計軟件進行分析。采用Kolmogorov-Smirnov方法對計量資料正態(tài)性檢驗，符合正態(tài)分布資料用(±s)表示。采用配對樣本t檢驗比較觀察者內(nèi)和觀察者間重復測量的差異性。統(tǒng)計變異系數(shù)(CV)和組內(nèi)相關系數(shù)(ICC)以評估觀察者間和觀察者內(nèi)的一致性，ICC低于0.4表示信度較差；CV小于15%、ICC大于0.75表示信度良好。

2 結(jié) 果

2.1 定性結(jié)果評價最終入組的8只兔均順利完成MRI檢查且圖像質(zhì)量良好。6只實驗組中，有3只的腹主動脈局部可見管壁不均勻增厚/偏心性增厚，余3只腹主動脈局部管壁僅輕微增厚。病理檢查示，3只實驗組的不均勻增厚/偏心性增厚的管壁為AHA Ⅱ型斑塊，主要表現(xiàn)為增厚的內(nèi)膜中出現(xiàn)巨噬細胞和泡沫細胞，且管壁內(nèi)膜下出現(xiàn)較多CD31標記的新生血管內(nèi)皮細胞；另3只輕微增厚的管壁為AHA Ⅰ型斑塊，特征為增厚的內(nèi)膜主要由平滑肌細胞組成。2只對照組腹主動脈管壁在MRI圖像和病理染色中均無明顯異常。

2.2 DANTE預脈沖3D CUBE序列的可重復性評價同一位醫(yī)師兩次測量(觀察者內(nèi))的一致性較高(表1)：基于DANTE預脈沖的CUBE T1WI和T2WI兩個序列的LA、TA和WA的CV均小于15%；ICC均大于0.4，其中DANTE CUBE T1WI序列的TA的ICC大于0.90，DANTE CUBE T1WI的LA、WA和DANTE CUBE T2WI的TA的ICC均大于0.75。兩位醫(yī)師各自獨立測量(觀察者間)的一致性也較高(表2)：除了DANTE CUBE T2WI序列的LA的CV稍大于15%(15.86%)以外，DANTE CUBE T1WI的三個管壁參數(shù)、DANTE CUBE T2WI的TA和WA的CV均小于15%；兩個序列的所有管壁參數(shù)的ICC均大于0.4，其中DANTE CUBE T2WI序列的TA和WA的ICC均大于0.90，DANTE CUBE T1WI序列的三個管壁參數(shù)的ICC均大于0.75。

3 討 論

動脈粥樣硬化是誘發(fā)心腦血管疾病的直接原因之一，及時識別動脈粥樣硬化斑塊的易損性逐漸成為近年的研究熱點?，F(xiàn)代神經(jīng)影像的發(fā)展使大動脈粥樣硬化可被及時發(fā)現(xiàn)及評估，其中，MR-VWI是近年發(fā)展起來的針對動脈管壁的高分辨成像方法。MR-VWI可以很好地定性和定量評價管腔、管壁及其病變情況，在動脈血管壁成像中具有不可替代的優(yōu)勢，越來越廣泛地應用于血管病的實驗研究、診斷和隨訪[4-6]。

3D技術(shù)和血流抑制(黑血)技術(shù)是MR-VWI的發(fā)展方向[7]。3D成像有諸多優(yōu)勢：層面方向的空間分辨率較高，幾乎可達到各向同性；掃描范圍大，尤其在冠狀位采集方向的覆蓋較廣；可以對圖像進行任意方位和任意層厚的后處理重建，尤其對于較迂曲的顱內(nèi)血管。但是，目前臨床應用的3D管壁成像的層面內(nèi)空間分辨率略遜于2D圖像，且3D成像對磁場的均勻性要求更高，對運動偽影也更加敏感。

表1 觀察者內(nèi)測量兔腹主動脈血管面積的一致性分析

表2 觀察者間測量兔腹主動脈血管面積的一致性分析

圖1 ～圖4 同一只新西蘭大白兔(實驗組)的腹主動脈MRI圖像。圖1～圖2常規(guī)橫軸位2D管壁成像，已將原俯臥位圖像翻轉(zhuǎn)180度呈現(xiàn)、以適應讀片習慣，圖1為T1WI，圖2為脂肪抑制T2WI，可見腹主動脈左后側(cè)壁管壁增厚(白箭)。圖3～圖4冠狀位3D DANTE CUBE成像，圖3為T1WI，圖4為T2WI，可見腹主動脈中下段管壁不均勻增厚，以虛白箭指示范圍明顯。圖5～圖6 實驗組腹主動脈病理染色，圖5 HE染色(×100)，可見動脈粥樣硬化斑塊(紅箭)；圖6 免疫組化CD31染色(×200)，可見棕色陽性表達的斑塊內(nèi)新生血管內(nèi)皮細胞(紅箭)。圖7～圖8 對照組腹主動脈病理染色，圖7為HE染色(×100)，管壁未見明顯異常；圖8為免疫組化CD31染色(×200)，管壁未見陽性表達區(qū)域。

黑血技術(shù)可以專門抑制管腔內(nèi)流動的血液信號，以便更好地對比出管壁/斑塊信號。近年來，隨著MRI軟硬件的發(fā)展，各種新興的黑血技術(shù)層出不窮，而DANTE序列就是其中的代表之一。DANTE序列對于B0和B1場的不均勻性都不敏感；能夠抑制任何方向的血流信號；對于緩慢流動的液體(如腦脊液)也有較好的抑制效果[8]，可以應用于管壁成像[9]和中樞神經(jīng)系統(tǒng)成像[10-11]等。研究報道，基于DANTE預脈沖的3D SPACE序列對頭頸部動脈和靜脈血流抑制的效果明顯優(yōu)于僅用SPACE序列的圖像[9]。但DANTE技術(shù)也有一些不足之處，如靜止組織的信號也有所降低(5%～10%)，使用對比劑增強后，可能需要重新設置脈沖鏈的參數(shù)以維持充分的血流信號抑制效果[2]。本研究對新西蘭大白兔腹主動脈的管壁成像發(fā)現(xiàn)，無論2D還是3D序列，由于腹主動脈周圍包繞腹腔脂肪組織，脂肪抑制后對管壁外輪廓的顯示優(yōu)于非脂肪抑制。3D DANTE CUBE的T1WI和T2WI對動脈粥樣硬化病變的管壁和正常管壁均可達到理想的黑血成像效果，定量分析也證實對管壁厚度測量方面有較高的可重復性。

本研究選擇新西蘭大白兔作為研究對象主要是其質(zhì)量體積適宜臨床MRI儀檢查，兔的主動脈管徑與人的頭頸部主干動脈管徑相當。關于動物的動脈粥樣硬化模型有很多種方法，高脂飼料喂養(yǎng)法接近人類飲食習慣，造成的模型較接近人類病變，但造模周期相對較長；動脈內(nèi)膜拉傷等機械損傷法建立模型快速并且動脈粥樣硬化斑塊的部位明確，但手術(shù)操作要求高，對動物損害較大[12]。本研究結(jié)合這兩種造模技術(shù)，實現(xiàn)了在較短時間內(nèi)目標血管的動脈粥樣硬化病變形成。

本研究存在一些不足：第一，雖然設計了實驗組和對照組，但是在結(jié)果中并沒有對兩組測量值進行比較。筆者在初步統(tǒng)計分析時曾經(jīng)分組統(tǒng)計過兩組管壁厚度，但由于樣本量較小，差異無統(tǒng)計學意義。另外，本實驗的主要目的是測量DANTE CUBE序列的重復性，結(jié)果提示實驗組和對照組的總體可重復性都較理想，亦說明本研究的MR-VWI序列對動脈粥樣硬化早期病變(輕微增厚的管壁)也有很好的定性和定量評估效果。第二，沒有利用MR-VWI對斑塊成分進行判斷，原因是利用動物模型短期很難模擬形成具有復雜成分(如斑塊內(nèi)出血、鈣化等)的斑塊。本研究的MR-VWI發(fā)現(xiàn)病變均勻不同程度的管壁增厚，且各序列信號無明顯異質(zhì)性，經(jīng)病理檢查也發(fā)現(xiàn)斑塊均屬于動脈粥樣硬化早期病變。第三，沒有行增強DANTE CUBE序列掃描，如前所述DANTE序列在注射對比劑后如果不重新調(diào)整參數(shù)可能達不到最佳的血流抑制效果，筆者將來擬對人的頸動脈及顱內(nèi)動脈應用DANTE CUBE序列，以直接探索適用于臨床的相關參數(shù)。

綜上所述，基于DANTE預脈沖CUBE高分辨磁共振管壁成像序列掃描范圍較大，時間效率較高，空間分辨率可達到對動脈粥樣硬化血管進行定量評估的要求。