脑血管病变管壁MRI应用原则（1）：背景
大脑是人的重要器官之一，脑组织需要耗费大量能量才能维持正常功能，而其自身又不能生成和储存葡萄糖，完全依赖从血液摄取葡萄糖和氧。仅占体重约2%的大脑，其供血量约占心脏输出的20%。局部脑组织血流中断5分钟，则会完全坏死（梗死），若梗死影响重要功能区，将造成残疾。
脑供血动脉系统解剖复杂，按管径来说，分为大血管、中血管和小血管；以颅骨为界，分为颅外和颅内脑动脉；以硬脑膜为界，分为硬膜内和硬膜外动脉。按脑供血区的差异，分为前循环和后循环脑动脉，前循环又分为左右两侧，前后循环和左右前循环通过WILLIS环相连接。当主要脑动脉发生严重狭窄或闭塞病变时，WILLIS环是相当重要的侧支循环代偿途径，然而其存在诸多变异。
脑动脉行程漫长（具体解剖就不赘述了），多种血管疾病可累及脑动脉，导致血管管腔狭窄-闭塞，包括：粥样硬化、血管炎、夹层、烟雾病、血管收缩等，这些脑血管疾病病理机制迥异，临床和影像学表现多样，治疗和预后也差异巨大。
诚如上文所述的各种因素，可以说脑血管病是一组复杂疾病，长期以来，该疾病的正确诊治一直是临床上的重要挑战。
伴随科技发展，近半个世纪以来，多种先进技术，尤其是血管影像技术，被应用于脑血管病变的诊断评估，极大促进了该领域的发展。目前常规应用于脑血管病变评估的影像技术包括：DSA、CTA和MRA，这些技术主要通过显示血管腔的异常进行血管病变的评估，如狭窄、闭塞、动脉瘤、血管畸形等病变，其中以DSA的诊断准确性最高，常被奉为“金标准”，缺点是有创操作，有潜在风险。
本质上讲，血管病变的病理改变发生在血管壁，一些情况下，血管壁的异常病理组织会导致管壁增厚，程度严重时就引起管腔狭窄，甚至闭塞，如斑块、壁内血肿或炎症；另一些情况下，因各种原因造成管壁组织薄弱，局部管壁可能在血液压力下膨出形成动脉瘤，严重时破裂出血，如夹层、炎症等。
回过头来，我们发现前述的几种常用血管影像技术得到的是血管壁病变的继发管腔异常信息，是不完整的间接表现，不同病因可出现相似的管腔异常表现。因此，很多情况下，这些常规血管影像检查结果因缺少典型表现，给诊断带来困扰，尤其是管径细小的颅内血管病变。
理想中的血管病变诊断技术，至少满足以下条件：同时显示管壁和管腔异常、高空间分辨率、组织分辨度优良，同时技术上需无创和易实施，也即是下文要要讨论的管壁影像技术。
多种影像技术可以显示血管壁，包括超声（含血管内超声）、光学相干成像（OCT）、CT和MRI，这些技术在临床上都有不同程度的应用，各有优缺点。
在脑血管病变领域，超声技术早就应用于颈动脉斑块评估，这是因为颈动脉管径相对粗大，位置表浅，有利于超声成像显示颈动脉斑块。此技术空间分辨率高，还能辨别不同斑块组织的回声特性；配合彩色血流技术或超声造影技术，可进一步得到较准确的斑块表面形态信息；结合测量，以及多普勒技术，能比较准确地判断管腔狭窄程度。不足之处在于，对操作和结果解读人员的专业素养要求极高，不可重复；可惜的是国内此领域的高水平从业者不多。
对于位置深在的脑血管，尤其是颅内管径细小的动脉血管，普通超声技术难以获取血管壁病变的信息，此时血管内超声技术理论上能进行高分辨率的管壁组织成像，类似于冠脉血管内超声。然而，血管内超声检查是一有创操作，设备昂贵，花费高，相关人员需专门培训；颅内血管管径小，行程迂曲，管壁薄弱（相较于冠脉），血管内超声操作风险高。因此，鲜有文献将血管内超声应用于颅内动脉病变的报道。
血管内OCT技术也是极佳的血管壁成像方法，也可应用在冠脉疾病，但基于和血管内超声同样的原因，OCT技术也不适合作为脑血管疾病的常规评估手段。
对于一些管径相对粗大的颈部血管，颈部CTA原始图在管腔含碘高密度血液的衬托下，可显示一些明显的血管壁病变，如斑块组织、夹层壁内血肿和动脉炎性管壁增厚。但是，由于CT技术是基于物质原子序数和/或密度差异来形成对比度，一般只能识别显著高密度的斑块钙化，以及明显低密度的斑块脂质成分，而对于其他构成成分相近的软组织辨别能力差。对于颅内动脉病变，除了高密度管壁钙化外，就很难获取其他的颅内动脉管壁病变信息了。
其实，得益于优良的软组织分辨力，磁共振在早期即已应用于大动脉的管壁病变成像研究了，如主动脉和髂动脉，这是因为大动脉血流速度快，且对空间分辨率要求不高，常规黑血序列即可满足。然而，由于颈动脉管径相对小，且易受搏动和呼吸影响，所以直到1.5T高场强磁共振机的问世，以及专用的表面线圈应用，才实现了此部位的高清晰管壁成像。此外，由于颈动脉内膜剥脱术的开展，使其可与病理结果做对照，发现二者高度吻合，这极大加深了对颈动脉斑块的病理生理机制认识。
颅内动脉受血管搏动和呼吸运动影响极小，位置相对固定，这一点来说，是行管壁高分辨MRI的优势。但另一方面，也存在诸多不利因素，如管径细小，管壁菲薄，且沿脑组织表面移行，这就要求高空间分辨率，高图像信噪比，以及高组织对比度，以实现在很小空间内显示管壁病变的不同病理组织差异；而且颅内动脉行程迂曲，如何消除血流相关伪影也是很大的挑战。
虽然十几年前就有学者首次报道了成功采用1.5T磁共振对管径相对粗大的颅内椎动脉进行管壁成像，后续少数的早期文献也报道了运用1.5T磁共振进行颅内其他血管管壁成像的研究。但总体而言，文献报道和现实实践中绝大部分情况下是采用场强更高的3.0T磁共振进行颅内血管的管壁高分辨成像，其优点包括：缩短扫描时间、提高空间分辨率、增加图像信噪比以及可实现高质量三维成像。
有意思的是，目前为止已发表的有关颅内管壁MRI的研究文献大部分出自东亚。究其原因，东亚人群脑血管疾病谱有别于欧美人群，颈部脑血管病变是欧美人群卒中的重要原因，而颅内血管病变是东亚人群卒中的主要原因，包括粥样硬化、夹层、血管、烟雾病等。
根据好发部位和特征性影像改变，颈部血管疾病通常能获得准确的病因诊断；另外，常规的超声技术和CTA技术即可获取颈动脉管壁异常信息，并足以指导临床决策。因而，在目前的颈部脑血管病变的临床实践中，除了个别情况（医学研究，疑难病因诊断，或颈动脉闭塞介入再通治疗术前评估等），管壁高分辨MRI技术并不是常规需求。
有别于颈部血管疾病，在常规血管影像学上，不同病因颅内动脉狭窄-闭塞的病变位置和管腔形态改变方面，往往缺乏特征性，给病因诊断和鉴别诊断带来很大困惑。与此同时，因颅内动脉管壁菲薄，尺寸细小，并位于颅骨腔深部，常规的MRI或超声技术极难清晰显示颅内动脉的管壁异常改变，CT也仅限于显示颅内动脉管壁高密度钙化。并且，已常规应用于冠脉疾病的血管内超声和OCT技术也不适合作为评估颅内动脉病变的常规方法，具体理由详见前文。
尽管困难重重，但临床还是迫切需要一种适用于颅内血管病变的管壁评估技术，以解决长期的诊治实践困境。十几年前即有多名学者应用高场强磁共振（主要是3.0T MRI）成功实现了临床应用水平的颅内动脉管壁成像，随后此技术引起广泛重视，相关研究的文献报道越来越多，在成像技术、图像处理、结果判读和诊治应用方面获得了长足发展。并且，国内外均发表了颅内管壁MRI技术的相关专家共识，以指导该技术的临床实施和应用。
原创作者：陈红兵 李竹浩