4D Flow MRI量化评估颈动脉狭窄


1.png导读:本次推文介绍的研究探讨了利用多速度编码4D flow MRI评估颈内动脉狭窄的可行性与临床价值。通过量化心动周期内湍流动能(TKEbeat)及血流量(BFV),研究发现TKEbeat随腔道狭窄和斑块信号强度增加而升高,而BFV则随狭窄进展下降,两者互为补充,为狭窄相关血流动力学提供更全面的评估。结果显示,TKEbeat和BFV在观察者间具有高度一致性,并与MRA和超声测得的狭窄程度、斑块特征及血管壁厚度呈显著相关。这一方法为颈动脉疾病的血流动力学分析提供了新的非侵入性工具,可能在未来改善卒中风险分层和临床决策中发挥重要作用。简要翻译如下(原文链接:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40583286/):



背景:颈内动脉狭窄(Internal Carotid Artery Stenosis, ICS)是缺血性卒中的重要风险因素,占所有卒中或短暂性脑缺血发作(TIA)的 10–20%。临床上通常以狭窄程度来评估风险,但单纯形态学指标并不能完全反映局部血流动力学变化。例如,狭窄程度与血流量(blood flow volume, BFV)减少并非线性相关;而血流动力学扰动,如壁面剪切力、湍流及压力损失,可能更直接促进斑块形成与破裂,从而增加卒中风险。

湍流

4D Flow MRI 能够测量血流速度、血流量、壁面剪切力,且可视化流线。然而在高度狭窄区域,传统速度或WSS参数受空间分辨率限制,可能产生误差。本研究因此旨在评估多速编码(Multi-VENC)4D Flow MRI在颈动脉TKE与BFV量化中的可重复性,并探讨其与传统影像参数的关系。


方法:本研究为前瞻性研究,共纳入23名ICS患者,总计46条颈动脉。排除因素包括心律不齐及已知的颈总动脉狭窄。

影像采集:所有患者接受同一次检查中的 TOF-MRA、T1黑血成像(T1BB)以及约10分钟的 Multi-VENC(33/100/300 cm/s)4D Flow MRI。空间分辨率为1.0 mm³,使用k–t PCA加速。TKE通过多VENC幅度图像的贝叶斯估计重建获得。


指标量化:

  • TKEbeat:每个心动周期的总湍流动能,为所有时间帧TKE之和,反映单心跳内的总湍流耗散。

  • BFV:在狭窄 upstream 区域的颈总动脉测量平均血流量。

  • 狭窄程度:基于TOF-MRA,用NASCET方法测量。

  • 斑块性质:基于T1BB的5级信号评分及斑块/腺体(p/g)比。


统计分析:采用ICC评估观察者一致性;Spearman相关性系数(r)分析TKE与常规参数的相关性;使用Mann-Whitney U检验比较不同分组的差异。



结果:

1. 一致性  两位阅片者对 BFV 和 TKEbeat 的 ICC 分别为 0.875 和 0.922,均达到极佳一致性。


2. TKEbeat 与狭窄程度及斑块不稳定性显著相关

  • 与 MRA 狭窄程度呈正相关(r = 0.309)。

  • 与 T1BB 斑置信号等级高度相关(r = 0.392)。

  • 与超声 IMT(r = 0.543)及峰值收缩期速度 PSV(r = 0.462)显著相关。


3. BFV 与传统指标呈负相关

  • 与狭窄程度(r = –0.330)、斑块等级(r = –0.301)、斑块大小(r = –0.516)均显著负相关。


4. 分组比较

  • ≥50%狭窄组的TKEbeat显著更高(391 vs. 254 μJ)。

  • 不稳定斑块(T1BB等级≥4)TKEbeat显著升高(369 vs. 260 μJ)。


5. TKE与高血压、高脂血症、糖尿病等危险因素无显著关联,提示TKE更可能是与局部血流动力学直接相关的独立指标。


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结论:本研究首次系统地将Multi-VENC 4D Flow MRI 应用于颈动脉狭窄的TKE评估,并得出以下核心结论:


  1. TKEbeat与狭窄程度、斑块不稳定性及IMT显著相关,可反映传统影像无法直接呈现的湍流与能量耗散。

  2. BFV为反映全局血流减少的补充指标,与TKE共同呈现更完整的狭窄血流动力学图谱。

  3. TKE受传统危险因素影响较小,有潜力成为独立的血流动力学标志物。


总体而言,本研究表明 4D Flow MRI可提供超越传统形态学的细致血流动力学信息TKE与BFV作为互补参数,有望改善颈动脉狭窄患者的风险评估,并为未来的个体化治疗与预后预测提供新的影像生物标志物。不过,仍需更大样本、多中心和前瞻随访研究来验证其临床价值。


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