美国神经放射学会:2017颅内血管壁MRI成像原则以及专家共识


摘要:

 颅内血管壁MRI成像技术,是传统的血管造影方法(包括CTA,MRA,DSA(数字减影血管成像)的有效补充,这种技术在缺血性脑卒中和颅内出血由多重潜在利用价值。我们对颅内血管MRI成像技术的理解还很有限,相关研究正在进行,但是这种技术已经应用于很多基础临床中心,本文,谨代表美国神经放射血管壁成像研究小组,为当前临床实践提供专家共识建议。

 

正文:

CTA,MRA,DSA是传统的颅内血管成像技术,可以看出管腔异常,但是不能确定隐藏在管壁的疾病。因此,高分辨率颅内管壁MRI成像技术,越来越引起人们的兴趣,并在很多医疗中心应用于基础临床。

在2012年,美国神经放射成立了一个跨学科的研究小组,用于支持VM-MRI的研发和临床实施。本文,谨代表美国神经学会血管壁成像研究小组,综述颅内血管壁成像的基本原理,并提供临床实践的共识建议,当然,我们深知对颅内血管MRI成像技术的理解还很有限,相关研究正在进行。

 

一、技术实施

美国神经放射血管壁成像小组研究小组正在与磁共振厂商合作推广这类能优化颅内VW-MR成像的商业脉冲序列。当这样的序列广泛可用时,可以调整扫描现有序列的参数并获得血管壁图像,图像质量能满足临床使用。

颅内VW-MR成像的序列和扫描参数高度依赖于医疗中心可用的参数扫描仪硬件和软件。以下技术部分为开发颅内VW-MR成像协议提供一般性建议,我们也正在启动一个动态的文件(通过美国神经放射学会网站),通过这个文件,有经验的医疗中心可以描述他们发现有用的。MR成像系统和具体的脉冲序列和扫描参数。

颅内VW-MR的主要技术要求如下:1)高空间分辨率,2)多平面2D采集或3D采集,3)多个组织权重,和4)抑制腔内血液和CSF中的信号。


1.空间分辨率

正常大脑中动脉和基底动脉壁厚是0.2-0.3毫米,约是管腔直径的十分之一,小于目前可以实现的VW-MR成像体素的尺寸。

但是,颅内动脉壁成像时可以实现的,因为壁面产生可检测的MR成像信号,并且可以抑制由体素内的邻近血液和CSF产生的MR成像信号。此外,血管壁疾病常导致血管壁增厚,增加其显着性。

3T处的信噪比比1.5T处的信噪比更高,有利于颅内VW-MR成像,并且在许多情况下是必要的。3T场强,2D序列, 2.0 X 0.4 X 0.4mm 体素,可以合理平衡空间分辨率和信噪比,扫描2至4厘米厚的组织的时间约为5-7分钟(图1A)。3T场强,3D序列,0.5X0.5X0.5mm体素是合理的的起点(图1B),在7-10分钟内,可以覆盖Willis环和第二/三阶分支。很多有经验的中心正在使用各向同性的0.4-0.7mmde 体素维度用于3D采集。磁共振成像技术的持续发展,包括更高的磁场强度,可以进一步提高空间分辨率和画面质量。



图1.VW-MR成像的技术实现。 比较健康志愿者冠状面2D T1加权FLAIR VW-MR成像序列(A)和3D质子密度加权变量翻转角重新聚焦脉冲,快速自旋回波VW-MR成像序列(B)插图显示颈动脉终端的放大图像,箭头指向管壁,对照的标准对比增强T1加权自旋回波序列(C)和优化对比增强的T1加权VW-MR成像序列(D)显示了血液抑制,左侧MCA M1段显示增强性动脉粥样硬化斑块(箭头)。

 

2.多平面2D采集或3D采集

 准确解释VW-MR成像需要在短轴和长轴平面上的血管壁可视化。 一种选择是在正交平面多次使用2D序列,侧重于感兴趣的特定血管。 此方法的局限性时是大多数颅内动脉是弯曲的,而不是直的,血管的倾斜度和曲率会导致局部的体积平均效应,混淆了外观动脉壁。 另一种选择是使用3D(体积)序列, 然后重新格式化各向同性数据,在多个2D平面中查看。 此方式减少了总体扫描时间,提供更多的灵活性。因为可以在任何重新格式化的轴看到任何成像的血管。 但是,一些小组发现:当成像是针对特定的感兴趣的血管时,当前的2D序列提供更好的图像质量。 最佳的VW-MR成像协议可能包括二维和3D序列。

 

3.多个组织权重,

 TOF MRA主要用于表征管腔异常和定位后续血管壁序列。低速流动可能导致MRA TOF的血管内信号损失,所以在已知管腔变窄或扩张的患者中,添加钆丸有助于MRA准确定义内腔的轮廓(即,管腔管壁之间的边界)。大多数检查需要一个T1加权血管壁序列,并在静脉注射钆进行前后对比。质子密度加权序列,提供更高的SNR,可以代替T1加权序列,缺点是对比度增强可能不太明显,脑脊液信号强度可以接近血管壁强度。 T2加权VW-MR成像序列通常是有帮助的。脂肪抑制是对于颈外动脉在头皮分支的VW-MR成像是必要的(例如,疑似颞骨动脉炎的患者),但对颅内VW-MR成像通常是不需要的。

 

4.抑制腔内血液和CSF中的信号。

 血管壁的MR成像表征需要抑制来自腔内血液和脑脊液(或靠近大脑的血管的脑实质)的磁共振成像信号(图1C,-D)。血液抑制技术通常利用血液流动状态和血管壁静止状态。其他的血液抑制技术依赖于特定的血液的纵向弛豫时间(T1),但这些技术通常对流动有一定的依赖性。最常见的血液信号抑制的方法如下:

  •  自旋回波

  • 中空间预饱和(饱和带)

  • 双反转恢复准备


5.3D序列

颅内VW-MR最常用的三维序列成像是可变的翻转角重聚脉冲,快速自旋回波序列,如VISTA,SPACE和Cube。这些序列有非常长的回声列,在读数的开始和结束之间,横向磁化衰减,是一个潜在模糊成像的来源。可以通过改变回波串长度上的翻转角来达到保持相对稳定的信号,从而使模糊最小化。

用于2D序列的血液抑制技术。结合3D序列,通常效果不佳。但是,其他机制可以用3D序列可以产生足够的血液抑制。一个重要的机制是体素内散相:管腔血液包含旋转以不同的速度运行(例如由于层流)。在激发和读数之间,这些自旋在磁场中移动场梯度不同,导致体内阶段有信号丢失的扩散。可以进一步利用体内通过增加所谓的扩散敏化梯度来减少相位效应准备到3D序列。这种方法类似于扩散加权成像,但b值数量级更低,所以序列抑制了整体流动而不是分子扩散。几个中心报告了他们如何优化颅内血管壁成像的商业可用的3D序列。

 

6.外设脉冲门控

目前大多数中心正在进行颅内VW-MR成像没有外围脉冲门控。脉冲门控对扩张型颅内动脉或大型动脉瘤的VW-MR成像可能是有用的:其中浇注到容器中最大流量的点可以减少与缓慢流动相关的伪像并改善血液抑制。

 

7.监控与不监控

当使用2D序列时,一些小组监视检查并选择能最佳显示目标血管的序列和扫描平面。 在使用3D序列时,监控不那么重要,但仍然有助于确定覆盖面和选择

 

二、颅内血管壁MR成像对于传统影像很可能是有用的辅助方法

  1. 可以区别颅内粥样硬化斑块、血管炎、可逆性脑血管收缩综合征、动脉夹层及其他原因引起的颅内动脉狭窄。

  2. 可以确定有症状的、颅内动脉的无狭窄性病变。

  3. 可以确定与粥样硬化斑块位置相关的分支动脉开口来诊断卒中的病因。

  4. 可以评估粥样硬化斑块的活动性。

  5. 可以评估血管炎的活动性。

  6. 可以选择疑似中枢神经系统血管炎患者的颅内活检靶点。

  7. 可以确定有急性蛛网膜下腔出血及多发动脉瘤患者中哪个动脉瘤已经破裂。

颅内血管壁MR成像目前正在研究的项目:预测未破裂颅内囊状动脉瘤未来的情况。


三、解释

解释血管壁MR成像

1,遵循其他部位使用的影像解释的基本原则。在多个层面确定血管壁的表现及最好使用多个加权成像,结合所有可用序列信息来确定是否有血管壁增厚或强化。这种评估需要通过直接比较T1WI、T2WI、对比增强的T1WI及MRA原始图像来准确的判断血管壁的内壁及外壁边界。为了准确的解释,综合观察所有序列的异常很关键。

2,常见陷阱的理解,如年龄相关的邻近颅底大血管滋养血管的强化,慢流速引起的动脉管壁增厚或者强化,正常强化的静脉经常靠近动脉,以及血管壁的治疗影响。

3,了解患者更多的临床信息。

4,结果的沟通与内科医师沟通血管壁MR成像的结果,部分血管壁成像的发现已经研究的很透彻,但是还有部分结果没有充分证实。



【原文截图】



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