囊状未破裂颅内动脉瘤（unruptured intracranial aneurysms，UIA）是指脑血管主要分支动脉的病理性、局限性扩张。成年人群中，UIA的患病率约为3.2%，总体年破裂率约为1.9%，虽然绝大多数颅内动脉瘤不会破裂，然而一旦破裂，将引起蛛网膜下腔出血（subarachnoid hemorrhage，SAH），病人的致残率和致死率都非常高。
美国心脏协会/美国卒中学会2015年发布的UIA管理指南指出，对于偶然发现的UIA，如果选择预防性介入治疗或外科治疗也有卒中、死亡的风险，因此在临床诊疗决策中应权衡其自然破裂风险与治疗并发症风险。2021年，中国医师协会神经介入专业委员会和中国颅内动脉瘤计划研究组发布的中国UIA诊疗指南指出，对于低风险UIA，随访观察安全可靠，而一旦发现破裂风险应尽早治疗。因此，精准评估偶发UIA的稳定性对临床管理有重要的指导意义。
颅内动脉瘤的发生、发展及破裂与血管壁炎症及血管壁结构破坏密切相关。数字减影血管造影（DSA）、CT血管成像（CTA）和MR血管成像（MRA）等影像学检查仅能显示血管腔的形态变化，而高分辨血管壁成像（high-resolution vessel wall imaging，HR-VWI）能够直观反映动脉瘤壁的特征，如动脉瘤壁强化（aneurysm wall enhancement，AWE）、动脉瘤壁厚度（aneurysm wall thickness，AWT），对于评估UIA的稳定性具有重要价值。本文介绍HR-VWI成像技术原理，并对该技术及其结合人工智能（artificial intelligence，AI）技术在UIA中的应用进行综述。
1.HR-VWI技术原理
1.1血液和脑脊液信号抑制技术
HR-VWI技术能够通过抑制流动的血液和脑脊液而突显血管壁，常称为“黑血”（black blood，BB）序列。血液和脑脊液抑制技术除传统的空间预饱和技术、双反转恢复技术、变延迟进动定制激发技术等，目前新兴的同步非对比剂血管成像和斑块内出血（simultaneous noncontrast angiography and intraplaque hemorrhage，SNAP）成像序列能够实现多重对比成像，即一次扫描就能获取质子密度加权参照、BB校正和MRA共3组影像，能很好地显示血管壁特征，目前主要用于识别血管腔狭窄和斑块内出血。但SNAP成像序列在显示动脉瘤壁特征方面是否具有优势，目前尚未见相关研究。
近期，HR-VWI还引入了压缩感知（compressed-sensing，CS）技术，CS能选择性地采集少量K空间数据，并采用非线性重构算法从采样不足的数据中重构出时空分辨率都较高的影像，在保证足够的影像质量基础上明显缩短采集时间。
1.2高分辨成像
颅内血管纤细、血管壁较薄，如大脑中动脉直径范围为3~5mm，血管壁厚度仅为0.4~0.7mm，而动脉瘤壁的厚度可以更薄。因此，高对比度（区分2种结构信号强度差异的能力）和高空间分辨率（区分2种不同结构的能力）是精准显示薄血管壁及壁内病变的关键。
2D和3D序列在HR-VWI影像采集时能实现技术互补。二维（2D）序列是在垂直于血管径平面上采集兴趣区血管的影像，一般采用2.0mm×0.4mm×0.4mm体素，能够合理平衡空间分辨力和信噪比，2~4cm层厚的组织扫描时间为5~7min。而三维（3D）序列具有更佳的各向同性体素采集能力（体素可达0.5mm×0.5mm×0.5mm），扫描速度快且大脑覆盖范围更广（可在7~10min内覆盖Willis环和二、三级分支），还可避免血管走行迂曲产生的部分容积效应。
目前，为平衡成本、采集时间和影像质量，临床首选分辨率为0.4mm×0.4mm×0.4mm的3D序列。随着磁场强度的增加，HR-VWI的空间分辨率和成像质量还可进一步提升，为颅内动脉瘤的诊断和评估提供更精准的信息。一项基于7.0THR-VWI的研究发现，在7.0TMR影像上可以明确区分UIA瘤壁不同厚度的区域，其中1例病人的动脉瘤经手术切除后，组织学标本测得动脉瘤壁厚度为0.22~0.84mm，在体7.0TMRI上测得的瘤壁厚度为0.33~0.87mm，两者测得的结果基本一致。
2.动脉瘤壁特征评估
2.1AWE
正常的血管壁内皮细胞层完整，钆剂不能渗透；但当动脉瘤壁出现炎性细胞浸润或病理性滋养血管增生时，钆剂渗入，影像学表现为AWE。因此，AWE在评估动脉瘤稳定性上具有重要意义。
2.1.1分级评估
早期对AWE研究仅关注动脉瘤是否有强化，之后的研究多是对AWE的分级评估并在强化程度（强/弱）、强化范围（局灶/环周）、强化厚度（厚壁/薄壁）上做了精确的区分。例如，Edjlali等在分析AWE与UIA稳定性相关性的研究中，基于医生视觉评估将AWE分为4级：0级，无明显强化；1级，点状强化；2级，薄壁的环周强化；3级，厚壁（>1mm）的环周强化，结果发现3级强化在鉴别稳定和不稳定动脉瘤的特异性最高。
2.1.2定量评估
对AWE进行定量评估更为客观，有助于临床更加精准判断UIA的破裂风险。既往研究为了量化T1WI上动脉瘤壁增强前后的信号强度（signal intensity，SI）变化，分别引入壁强化指数（wall enhancement index，WEI）、动脉瘤-垂体柄强化对比率（contrast ratio against stalk，CRstalk）和壁强化率（enhancement rate，ER）这三项指标。
Roa等以直径≥7mm作为判定动脉瘤不稳定的标准进行受试者操作特征（ROC）曲线分析，比较了WEI、CRstalk和ER在评估UIA稳定性时的敏感度和特异度，结果发现CRstalk诊断效能较好（CRstalk≥0.60时敏感度为81.5%，ROC曲线下面积为0.776），且在不同场强及设备条件下，CRstalk的诊断效能稳定，是量化AWE最可靠客观的方法。此外，通过3D模型分析和AI技术也可以更好地展示整个动脉瘤壁的AWE分布情况，有利于提高实验的准确性、客观性和可重复性。
Veeturi等将瘤壁SI映射到通过分割MRA影像获得的动脉瘤模型表面，结合HR-VWI和MRA开发并验证了一个可以量化和客观识别AWE的工具，并提出增强面积比（enhancement area ratio，EAR）这一指标，即增强区域面积与动脉瘤表面积的比值，以EAR为23%作为划分高、低破裂风险动脉瘤的阈值。
Raghuram等采用一种半自动化的方法来生成整个动脉瘤的3D-AWE图，将AWE直方图与3D重建影像相结合，可以对AWE进行定性和定量评估，以研究动脉瘤增大和破裂的生物学过程，相比在2D水平上对AWE测量的方法更加全面客观，尤其是对于不规则形态的UIA。
2.2AWT
UIA发展的过程中瘤壁重塑导致AWT发生变化，AWT与UIA破裂风险相关。早期就有研究通过术中观察和组织学分析发现超薄瘤壁和厚薄不均匀瘤壁的UIA破裂风险增加，HR-VWI技术和AI技术的发展为准确测量AWT提供了可能。Feng等比较7.0T和3.0THR-VWI对24例UIA病人瘤壁成像的质量和测得的AWT发现，3.0T上测得的AWT较7.0T上的厚15%[分别为（0.52±0.07）mm、（0．45±0．05）mm,P<0.001]，3.0TMRI易高估AWT，而7.0TMRI能准确显示颅内动脉瘤壁，清晰度更高。
近期，Liu等结合组织学结果证实7.0TMRI可以提升影像质量，实现在体准确量化AWT，研究发现瘤壁越厚时强化程度越高。AWT测量与AI技术结合有利于获得更准确的结果，vanHespen等将7.0TMRI（体素为0.8mm×0.8mm×0.8mm）扫描34个离体Willis环标本获得的影像作为训练集，同时基于此数据集训练卷积神经网络模型，并以超高分辨力（体素为0.11mm×0.11mm×0.11mm）获取的影像作为金标准评判训练结果，发现该模型可以准确测得小于体素大小的AWT。
3.UIA瘤壁特征与组织病理学改变的相关性
颅内血管在各种有害因素（如吸烟、高血压等）及异常血流动力的作用下可触发炎症反应，导致内弹力膜断裂、炎性细胞浸润、内皮细胞功能障碍及平滑肌细胞凋亡或表型转化，进而发生血管壁结构异常，动脉瘤的形成、增大，甚至破裂，这一系列过程都与血管壁炎症密切相关。目前已有多个基于HR-VWI获得的瘤壁特征和相应部位组织病理学的对照研究。
Quan等发现2种瘤壁增强模式（均匀性和局灶性）均与瘤壁炎症的组织学标记相关，但局灶性强化可能与动脉粥样硬化斑块的形成相关，这表明不同的瘤壁强化特征可能代表瘤壁炎症状态的变化，为评估瘤壁结构和稳定性提供新的思路。近期，Zhong等结合免疫组织化学染色对27例UIA的微观特征进行了评估，多因素logistic回归分析显示动脉粥样硬化是唯一与AWE独立相关的因素，但动脉粥样硬化病变与AWE的模式无关，组织学检查显示炎症细胞浸润、腔内血栓和血管形成与AWE显著相关。
Ishii等进一步探究了AWE与动脉粥样硬化主要成分脂蛋白a之间的相关性，发现动脉瘤囊内较高的脂蛋白a浓度与UIA壁增强显著相关。以上这些研究发现均支持了这样一种假设，即HR-VWI上的AWE或许可以直接反映动脉瘤壁炎症和退行性改变，从而成为动脉瘤壁炎症和UIA不稳定性的无创性的生物标志。
由于外科手术中也不能完全显示动脉瘤，采样时只能获取一部分瘤体，加之各个研究所取瘤壁节段（穹窿、颈部等）不同且病例样本较小等原因，AWE模式与组织学改变并不能一一对应。因此，今后需要进一步研究来证实AWE与动脉瘤壁组织病理改变之间的关联。
4.UIA瘤壁特征与血流动力学的相关性
异常血流动力学在动脉瘤的发生、发展中起重要作用。长期过高的血流量会导致内弹力膜断裂、平滑肌细胞增殖或减少等变化，从而导致血管壁变性和重塑。有研究提示壁切变应力（wall shear stress，WSS）和剪切震荡指数是决定动脉瘤破裂的重要血流动力学参数。Hadad等采用计算流体力学方法对23例UIA病人进行7.0TMRI和3D血管成像研究发现，在同一动脉瘤中出现AWE区域的WSS往往低于非强化区域的；进一步根据在AWE动脉瘤上的不同位置（瘤颈、瘤体及瘤顶）分组比较WSS发现，瘤颈出现AWE区域较非强化区域倾向暴露于较高的WSS和WSS梯度，而瘤体、瘤顶出现AWE区域则倾向暴露于均匀较低的WSS，这一发现表明不同位置的AWE的血流动力学机制不同。
Zhang等首次结合4D-flowMRI和HR-VWI技术对UIA中AWE进行定性分级发现，WSS与AWE呈负相关，即随着WSS的降低，AWE程度增加，动脉瘤破裂的可能性增加。Veeturi等结合之前的AWE量化工具研究发现瘤壁信号强度（CRstalk）与WSS存在弱的负相关性，与剪切震荡指数之间无相关性，WSS和瘤壁SI的空间相关性较差，并推测低WSS可能更易出现AWE。
5.UIA瘤壁特征与各项破裂危险因素的相关性
UIA破裂危险因素包括流行病学相关的危险因素（包括高血压、吸烟、既往SAH史、家族史等）、形态学危险因素(直径、部位、纵横比、尺寸比等)以及出现相关症状（例如剧烈头痛及动眼神经麻痹）等。UIA瘤壁特征与上述危险因素存在一定的相关性。
5.1PHASES（Population,Hypertension,Age,Size of aneurysm,Earlier SAH,Site of aneurysm）评分
PHASES评分是一种临床用于预测偶发颅内动脉瘤5年破裂风险简便易行的辅助方法，其基于6个相关危险因素进行评分，即人种、高血压、年龄、动脉瘤大小、既往其他动脉瘤出血史、动脉瘤部位。PHASES评分越高，动脉瘤破裂的风险越大。Lv等对110例病人的140个UIA进行研究后发现，AWE与传统的破裂相关特征（动脉瘤直径≥7mm，以及动脉瘤位于大脑前动脉、后交通动脉和后循环）高度相关；该研究对UIA进行PHASES评分发现，破裂风险高的UIA中出现AWE的频率更高。
Hartman等的研究中也有相似发现，在比较65个UIA（45例病人）HR-VWI的瘤壁强化和PHASES评分后发现，评分＞3的UIA更易表现为瘤壁强化和瘤壁变薄。这两项研究基于PHASES评分来评估动脉瘤破裂的风险，其局限性在于PHASES评分不包含对动脉瘤形状的评估，忽略了UIA形态学因素与破裂风险之间的相关性。
5.2UIA的形态学因素
动脉瘤形态学变化是评估动脉瘤稳定性的重要因素。最新一版《中国颅内未破裂动脉瘤诊疗指南》中着重强调了纵横比、尺寸比、长宽比及不规则形态等评价指标。Wang等发现AWE与动脉瘤的不规则形状和较高的纵横比相关，认为鉴别有无AWE的纵横比阈值为1.05（敏感度和特异度分别为0.60和0.913）。Matsushige等研究发现，60例UIA中，与出现形态变化的UIA相比，稳定的UIA中AWE较少见；伴有子囊形成的UIA出现AWE的频率明显高于全囊扩张的UIA，其中AWE多出现在UIA主体而不是在增长的子囊上。因此，认为AWE有助于识别伴有不稳定形态改变的UIA。
5.3症状
UIA病人常见的症状有头晕、头痛、复视、癫、动眼神经麻痹等，有症状UIA的破裂风险是无症状UIA的4.4倍。多项研究证实，AWE与UIA症状独立相关，且有症状者较无症状者强化明显，并更常出现环周强化。Fu等发现AWE模式和WEI值均与UIA相关症状独立相关，认为AWE定性和定量特征可用于不稳定颅内动脉瘤的鉴别。
6.小结
HR-VWI技术突破了传统影像的“血管腔成像”，实现了血管壁的可视化，可反映动脉瘤的形态学、组织病理学和血流动力学等特征，为评估UIA的稳定性提供更直观、更丰富、更准确的信息。未来针对HR-VWI技术，应聚焦于如何提高分辨率以及减少成像时间，促使该技术成为诊断和评估颅内动脉瘤的常规影像学检查。此外，结合AI技术可以实现自动识别UIA的基本特征，精准测量AWE、AWT，这将更有助于评估UIA的稳定性。
联系客服
