大脑中动脉原位血栓—实战病例分享与信号解读

19 8月

原位血栓形成是导致血管狭窄或闭塞并进而导致缺血性脑卒中的致病原因之一。原位血栓可能是由于血管内膜损伤、动脉粥样硬化斑块形成或者凝血状态异常等导致凝血系统被激活,在此基础上导致血小板或者红细胞聚集形成血栓。根据血栓构成成分可以区分为以血小板为主的白色血栓或者以红细胞为主的红色血栓。实际上在一个原位血栓中可能同时存在两种不同成分的血栓。原位血栓从本质上可以理解为位于血管腔内的血肿,这和脑出血时所形成的组织中的血肿有很多相似之处。随着血栓内的红细胞及其内的血红蛋白的不断演变,血栓所表达出来的信号也是多种多样的。同一成像序列在血栓的不同时期或者同一时期的血栓在不同的成像序列都可以表现为不同的信号改变。如果我们能够理解产生这些信号变化的成像机制,我们就能更好的明确原位血栓的存在以及血栓所处的时期。众所周知,在CT成像时急性期血栓可以表现为高密度,这是因为其内血红蛋白具有更高的X线吸收系数。那么在磁共振成像时原位血栓具有怎样的信号改变?本文和大家分享一个大脑中动脉原位血栓形成的病例,通过对不同序列信号的解读分析,来探讨一下磁共振成像对于明确原位血栓形成及其分期的重要价值。

患者男性,43岁,因突发左侧肢体活动不利就诊。影像检查明确为右侧基底节区脑梗死,经过一段时间治疗后来本中心进行磁共振成像多模态评估,影像检查所见如下:
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图1:常规序列图像(上排)与扩散加权成像序列及其后处理图像(下排)影像表现。上排图像中:MP RAGE梯度回波序列显示右侧大脑中动脉管腔内呈高信号改变(红色箭头),左侧大脑中动脉呈低信号改变(黄色箭头);轴位T2加权像右侧大脑中动脉管腔内呈稍高信号改变(红色箭头)而左侧大脑中动脉管腔内呈低信号改变(黄色箭头);Cube FLAIR序列显示右侧大脑中动脉呈高信号改变(红色箭头),左侧大脑中动脉呈低信号改变(黄色箭头)。

下排图像中:在b=1000的扩散加权图像上右侧大脑中动脉呈高信号改变(红色箭头),左侧大脑中动脉呈低信号(黄色箭头);在b=0的扩散加权成像中右侧大脑中动脉呈稍高信号改变(红色箭头)而左侧大脑中动脉呈低信号改变(黄色箭头);在DWI成像的ADC图中右侧大脑中动脉呈低信号改变(红色箭头)而左侧大脑中动脉呈相对高信号(黄色箭头)。

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2:在TOF MRA的MIP图像上右侧大脑中动脉显示为断续高低混杂信号影,其中部分区域呈低信号;左侧大脑中动脉呈高信号;在ASL MRA的MIP图像上右侧大脑中动脉完全未显示,左侧大脑中动脉和TOF MRA的MIP图像相同。
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3:管壁黑血成像原始图像上右侧大脑中动脉呈高信号改变(红色箭头),左侧大脑中动脉呈低信号改变;在最小强度投影图像上左侧大脑中动脉呈明确的低信号而右侧大脑中动脉显示不清。
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4:磁敏感加权成像显示右侧大脑中动脉靠管壁边缘处可见低信号带,管腔中心呈稍高信号改变;左侧大脑中动脉呈高信号。

影像所见信号解读:该病例中右侧大脑中动脉所形成的原位血栓在不同的成像序列中具有不同的影像表现,每一个影像表现都从不同维度显示病变的组成成分及其对相应序列弛豫机制及最后信号的影响。通过对这些错综复杂的信号表现进行整合分析,可以更好的理解病变的性质、成分,而在信号整理分析过程中也是对磁共振成像原理的一次梳理过程。MP-RAGE:这是一个磁化准备容积成像梯度回波序列,其对比度为T1加权对比。该序列显示右侧大脑中动脉水平段呈高信号,而左侧大脑中动脉则呈低信号改变。通常情况下流动的血液会因为流空而呈低信号表现,所以右侧大脑中动脉的高信号提示其内血液呈静止状态且具有一定的顺磁性效应。这提示有动脉内血栓形成,且根据信号改变推断为富含红细胞的红色血栓,因为T1加权像已经表现为高信号,这又提示其内存在高铁血红蛋白。当血栓内红细胞中的亚铁血红蛋白转化为高铁血红蛋白后会导致通常情况下包绕血红素的肽链结构破环,这样具有顺磁性效应的高铁离子才能与邻近的水分子之间的距离小于0.3nm并从而产生缩短T1弛豫时间的效应。对于脑实质内出血一旦在T1加权像上出现高信号,提示出血至少已经进入亚急性期。所以,该病例血管内血栓T1像的高信号改变也提示血栓形成具有较长的时长了。

Ax T2加权像:在该图像上右侧大脑中动脉水平段呈稍高信号改变,而左侧大脑中动脉则因为血液流空呈低信号。右侧大脑中动脉水平段在T2加权像呈稍高信号有两点提示意义:其一,其内的血流呈静止状态也就是意味着血栓形成;其二,T2加权像呈稍高信号提示血栓内存在红细胞膜破环,具有顺磁性效应的高铁血红蛋白等较均匀的分布于血栓内,因此这些顺磁性物质对于T2弛豫的影响减弱或消失。红细胞膜破环提示该血栓至少进入亚急性晚期。

Cube T2 FLAIR:该序列上右侧大脑中动脉见高信号铸型,进一步证明其内血栓形成。同时结合该序列信号改变提示血栓内红细胞膜破环,血栓处于较晚时期。FLAIR序列由反转模块和成像主序列两个部分构成,其中,反转模块更多反映的是组织之间的T1弛豫对比,组织或病变的T1弛豫越快,就意味着在成像主序列进行信号激发时它具有更高的瞬间纵向磁化矢量,这是产生高信号的基础;而该序列信号采集模块又通过参数设置突出T2对比权重,所以当病变存在明显的局部磁场不均匀时病变可以表现为低信号。该病例病变在Cube FLAIR表现为高信号血管铸型,也提示血栓时程较长。

Ax DWI成像及其ADC图:右侧大脑中动脉水平段在b=1000的DWI成像表现为高信号,这更加明确右侧大脑中动脉内血栓形成。流动的血液在存在很小b值扩散加权梯度时也会表现为低信号,利用这一点有些厂商开发了流动敏感黑血成像。这里在b=1000时血流信号为高信号提示血流静止,同时也提示可能存在着一定程度的扩散受限;在b=0的扩散本底图像中右侧大脑中动脉呈稍高信号改变,这提示相应血栓内顺磁性物质分布较均匀因此缺乏明显的缩短T2弛豫的效应,这也支持血栓进入亚急性晚期。ADC图提示右侧大脑中动脉呈低信号改变,这说明存在一定的扩散受限效应。

TOF MRA和ASL MRA:这里展示的是两种不同的血管成像技术病变表现与诊断价值。在图2的TOF MRA成像时右侧大脑中动脉水平段呈稍高信号改变,其内混杂有低信号改变;左侧大脑中动脉则呈较高信号改变。这里需要特别注意,此时右侧大脑中动脉水平段的高信号可能并非是由血液流入增强效应所致,也就是此时的稍高信号不代表右侧大脑中动脉内仍有血液流动,而是因为TOF MRA从序列对比而言具有更明显的T1加权对比。结合前面的序列图像可知该高信号是由于血栓内的顺磁性物质具有一定的缩短T1弛豫时间的效应,因此导致TOF MRA的右侧大脑中动脉表现为较弱的高信号。相比之下,左侧大脑中动脉的高信号是由于血液流动所产生的流入增强效应。我们在使用TOF MRA这个序列时一定要清楚了解其成像原理,同时需要牢记其背景抑制是通过快速的射频激励所产生的饱和效应。虽然静止的血栓理论上在快速射频激励过程中会被一定程度的饱和,但是因为血栓中具有高铁血红蛋白顺磁性物质存在,T1弛豫时间明显缩短,这就和周围正常组织形成了T1弛豫差别,因此在TOF MRA成像时血栓表现为稍高的信号。这种稍高的信号很容易和血流引起的流入增强相混淆,这时要综合考虑各个序列上病变的信号改变。与TOF MRA相对比,基于ASL原理的MRA是标记组和非标记组进行减影来实现背景抑制,因此在ASL MRA成像时静止的组织成分会被彻底减掉。所以,ASL MRA更有利于鉴别TOF MRA上的高信号是静止的血液还是流动的血液。这里的对比显示,TOF MRA显示稍高信号的右侧大脑中动脉影在ASL MRA上完全未显示,因此更加支持TOF MRA中稍高信号改变的右侧大脑中动脉实际上是其内的血栓成分所致。这里通过把TOF MRA和ASL MRA两个技术相结合能够更好的明确动脉内血栓形成。对于磁共振血管成像技术我们需要建立起“动”与“静”的辩证思考能力,从对立统一的观点出发才能更加深入的理解每个技术的特点以及其重要的临床应用价值。需要牢记,非对比剂磁共振血管成像从本质上看属于血流成像,它所反映的不是血管的解剖路径,而是活体状态下的血流状态。TOF MRA和基于ASL 的MRA在成像过程中蕴含着血流“动”与“静”的错综复杂转化,需深入思考方可解读的入木三分。

管壁黑血成像:这里采用的高分辨率管壁成像是基于较长回波链和可变翻转角的Cube T1序列。流动的血液可以产生明显的流空信号,从而可以更清晰的显示血管管壁结构,这有利于明确管壁有无斑块或夹层,而管腔内所形成的原位血栓因为含有顺磁性物质,在该序列上表现为明显的高信号。左侧大脑中动脉则表现为明确的流空现象。通过管壁成像可以进一步明确血管腔内血栓形成,同时根据其信号表现也可帮助分析血栓所处的时期。

磁敏感加权成像:动脉内血栓形成或静脉内血栓形成在某种程度都和脑出血所形成的血肿有类似的演变过程。随着其内血红蛋白和细胞膜的变化,血栓的信号会发生一系列错综复杂的变化。但在血栓形成不久血栓内就会出现脱氧血红蛋白,脱氧血红蛋白中的亚铁离子就具有很强的顺磁性效应。脱氧血红蛋白进一步演变就变成含有三价铁离子的高铁血红蛋白。血红蛋白不断演变最终转化为含铁血黄素。只要有顺磁性物质存在,在磁敏感加权成像就能显示为相应的信号减低。所以对于血栓形成这一类病变,磁敏感加权成像具有很重要的诊断价值。这里的SWAN图像显示右侧大脑中动脉可见稍高信号周围有低信号包绕,这一征象对于明确血栓诊断以及血栓长度都至关重要。同时需要注意:磁敏感加权成像本质上基于梯度回波序列,具有一定的流入增强效应。在GE磁共振设备采用的SWAN序列是一个多回波梯度回波序列,因为获得的图像未经过相位蒙片相乘,所以该序列具有更强的流入增强效应。此处图像显示右侧大脑中动脉水平段被低信号环绕,而左侧大脑中动脉因为流入增强效应表现为高信号。

本文我们通过一例大脑中动脉原位血栓形成多模态磁共振成像信号解读分析来明确血栓诊断和评估。在解读这些信号中需要大家了解必要的磁共振成像原理,同时要把不同序列之间的影像学表现相互融合。根据不同序列的对比分析,能够更有利于诊断和鉴别诊断。出血在磁共振成像中信号表现更复杂,而且随着时间的演变信号也在不断变化着,这给磁共振使用者带来很多困惑。但事实上如果能够从血红蛋白、红细胞膜等几个维度去深入探索信号改变的背后机制,就能更好的理解出血信号改变与出血时期之间的关系。血栓形成在一定程度上可以理解为血管内的血肿病变,因此其信号改变与脑出血血肿相似。只有深入理解每个信号表现的背后机制才能更好的理解血栓成分及其演变进程。

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