摘要
静音MRA是一种新一代血管造影技术，不需要对比剂，具有非侵入性特点，正越来越多地应用于脑血管成像。与脑血管疾病领域最常用的非对比增强序列TOF MRA相比，静音MRA由于其先进的成像原理，能更准确地描绘颅内血管结构。几项初步研究已证明其在各种脑血管疾病中的优异诊断性能。然而，静音MRA在临床实践中的疗效仍需进一步确认。本文总结了静音MRA在不同脑血管疾病中的成像原理、临床应用和成像特征的当前证据。
引言
脑血管疾病(CD)是一组由颅内血管结构和血液循环受损引起的脑部疾病。它是一个重大的全球健康问题，发病率和死亡率高，影响世界各地的人群。影像评估为CD患者的干预和临床治疗提供重要的诊断和预后信息，因此，准确的影像学证据对于CD的有效临床管理至关重要。由于其高空间分辨率，DSA被认为是诊断各种CD的参考标准。然而，其缺点，如侵入性、暴露于电离辐射、对比剂毒性以及高成本，使这种影像技术不适合常规筛查、多次检查和随访。在临床实践中，MRA具有非侵入性和无电离辐射的优势，因此已成为脑血管疾病成像中DSA的广泛替代品。
最近，随着MR技术的进步，一种称为静音MRA的新型MRA已开发出来。静音MRA利用动脉自旋标记(ASL)对标记血液中的氢质子，使脑血管可视化。许多研究已证明静音MRA在脑血管疾病(CDs)诊断和治疗中的可行性和有效性。与常用的非对比增强TOF-MRA序列相比，该技术可以揭示更多的解剖细节和影像特征，有助于CDs的鉴别诊断、临床分级和治疗后随访。最近研究静音MRA用于CDs的临床研究显示出有希望的结果。本综述讨论了静音MRA在CDs背景下的原理、临床应用和独特特征。
技术方面
在最初的发展阶段，静音MRA技术主要用于降低声学噪音。然而，最近它因其相比其他非侵入性方式能更优越地可视化颅内血管而引起广泛关注。静音MRA结合了零回波时间(ZTE)和ASL技术。其成像过程大致如下。首先，通过准备脉冲对标记颈动脉血液中的氢质子，标记的血液成为内源性示踪剂。其次，当标记的血液通过循环进入大脑时，使用全脑3D径向扫描获取标记图像。最后，在标记脉冲之前获取无标记的对照图像，并从标记图像中减去。最终的血管造影图像由血管中的标记血液组成，直接显示管腔形状，独立于血流。因此，图像质量的稳定性不受异常血流状态、血流方向或血流速度的影响。与TOF MRA相比，静音MRA具有更短的TE，并需要高度稳定的电源系统电子设备和射频线圈结构内快速射频切换能力。通过在回波时间内最小化去相位，ZTE技术减少了指定体素空间内标记血流信号中的相位色散程度。该技术还减少了由于涡流导致的标记血液中氢质子相位损失引起的信号损失和伪影。此外，它减少了与金属植入物（如支架或线圈）相关的敏感性伪影，使可以更真实地评估母体动脉和动脉瘤腔。此外，由于其减影技术，静音MRA还具有有效抑制背景的优势。这一能力使其较少受到T1加权图像中高信号伪影（如颅内出血、血栓）的影响，从而增强图像可读性。目前，静音MRA的主流扫描参数如下：矩阵，150×150；视野，18×18 cm；翻转角，5°；重复时间，799 ms；回波时间，0.016 ms；切片厚度，1.2 mm；激励次数，1。然而，不同机构使用的具体参数可能略有差异。
静音MRA在CDs领域的研究现状
颅内动脉瘤(IAs)
IA是一种CD，其潜在异常血管结构导致颅内动脉壁异常扩张。动脉瘤破裂引起的蛛网膜下腔出血具有高死亡率和长期残疾风险。目前，大多数针对动脉瘤患者的研究集中在治疗后随访和动脉瘤破裂评估上。
动脉瘤破裂评估
考虑到动脉瘤破裂的严重后果，有必要通过影像技术对未破裂动脉瘤实施合理的风险管理和临床指导。几项研究探讨了静音MRA评估动脉瘤破裂风险的能力。一项包括19名患者的研究显示，比较三维旋转血管造影(3DRA)和静音MRA之间的动脉瘤形态和血流动力学信息，表明静音MRA在评估未破裂IAs的血流动力学和形态方面与3DRA相当。结果显示，在血流动力学模型中，动脉瘤壁剪切应力标准化值、低剪切区域、流入浓度指数和动脉瘤速度标准化值在静音MRA和3DRA之间具有很强的相关性。这些参数在动脉瘤治疗和复发的血流动力学评估中起重要作用。Hou等人证明，与传统TOF-MRA相比，静音MRA图像具有显著更高的敏感性(95.5%)和更低的假阴性率(4.5%)。他们的研究结果还表明，静音MRA密切反映了CTA的结果，从而为对比剂禁忌症患者提供更安全的替代方案。在我们机构最近检查的一名右侧大脑中动脉动脉瘤患者的影像比较中（图1），当比较图1C与图1E时，静音MRA显示出更多的血管分支信号，而TOF MRA显示这些分支不太清晰。同样，当比较图1D与图1F时，静音MRA比TOF MRA更清晰地展示了动脉瘤的形态——如突出和分叶。因此，我们还得出结论，静音MRA在可视化小分支方面优于TOF MRA。
图1
右侧大脑中动脉动脉瘤的静音MRA、TOF-MRA和DSA图像。A、B为DSA图像。C、D为静音MRA图像。E、F为TOF-MRA图像。红箭头指示动脉瘤，绿箭头突出显示分支血管
治疗后动脉瘤的随访
临床上，动脉瘤的治疗主要有两种类型：血管内治疗和开颅夹闭。然而，治疗后动脉瘤残留颈部和动脉瘤复发仍然是医生面临的挑战性问题。为监测治疗后的复发和再通，需要定期进行影像随访，DSA作为参考标准。然而，其局限性——包括导管介入的风险、辐射暴露和对比剂的不良反应——限制了其在随访中的重复使用。因此，迫切需要非侵入性、无对比剂的影像技术。TOF MRA在临床实践中广泛使用，提供了一种非侵入性、无对比剂的替代方案。然而，其图像质量常因治疗后母体动脉或动脉瘤腔中线圈或支架引起的敏感性伪影和射频遮蔽而受损。与TOF MRA相比，结合ZTE与ASL的静音MRA可以有效减少脑部金属相关伪影。
单一线圈栓塞术
单一线圈栓塞术是IA血管内治疗最常用的方法。治疗后，由线圈压缩等因素引起的再通或残留动脉瘤仍然是一个重要问题。几项研究表明，与TOF MRA相比，静音MRA在治疗部位提供更好的图像质量，线圈引起的敏感性伪影更少。因此，静音MRA可能适用于经单一线圈栓塞术治疗的动脉瘤患者。这可能是由于静音MRA中使用的ZTE技术，通过最小化相位色散和对磁场不均匀性的敏感性，减少了血流信号损失和敏感性伪影。也尝试将静音MRA图像与其他MR技术合并以获得更准确的图像。例如，Satoh等人发现，静音MRA和快速自旋回波(FSE)MR融合图像的可视化质量优于TOF MRA和FSE MR。此外，FSE MR和静音MRA这两种成像技术可以互补。FSE MR和静音MRA可以更好地显示动脉瘤颈部、动脉瘤周长和动脉瘤顶部的结构，并显示出更好的信噪比。
支架辅助线圈栓塞术
在临床实践中，支架辅助线圈栓塞术已广泛用于常规线圈栓塞难以治疗的宽颈和复杂IA。然而，由于支架内狭窄和线圈压缩导致动脉瘤复发的风险仍然是一个担忧。因此，需要适当的影像检查来评估支架通畅性和动脉瘤栓塞状态。Kim等人纳入99名接受支架辅助线圈栓塞术的动脉瘤患者，以评估静音MRA用于随访评估的有效性。他们的研究包括用于各种部位动脉瘤的四种支架类型，发现静音MRA在支架动脉的图像质量和确定动脉瘤栓塞状态方面优于TOF MRA。这在Neuroform Atlas (n=71, 4.66±0.53 vs. 3.21±0.84, p<0.001)和LVIS Jr (n=9, 4.33±1.89 vs. 1.89±0.78, p=0.008)支架中尤为明显。ZTE技术的使用带来的图像质量改进使静音MRA能够减少敏感性伪影，其益处可能因更薄支架的设计而增强。Takano等人和Irie等人研究了静音MRA对LVIS Jr或Enterprise支架辅助线圈栓塞治疗的颅内前循环动脉瘤的随访评估的有效性。他们的研究结果证实了静音MRA优于TOF MRA在颅内动脉重建和支架内血流可视化方面的能力，在检测栓塞动脉瘤方面与DSA表现出强烈的吻合。其他研究评估了静音MRA用于动脉分叉动脉瘤支架辅助线圈栓塞术后随访检查的有用性。Takano等人证明了静音MRA对基底尖动脉瘤Y形配置支架辅助线圈栓塞治疗后随访成像的有效性。在这项研究中，支架内血流的评分在静音MRA上显著更高(4.07±0.70)，而TOF MRA为(1.93±0.80, p<0.05)。而Suzuki等人介绍了一种新的T形支架，专为宽颈分叉动脉瘤设计，其金属结构主要集中在动脉瘤颈部。这种集中导致传统成像技术产生显著的敏感性伪影。然而，具有ZTE的静音MRA有效地可视化了用这种新支架治疗的栓塞动脉瘤的残留腔。此外，静音MRA清晰地显示了近端标记物、母体动脉和分叉动脉的部分，图像质量与DSA高度可比。
血流导向装置
除了线圈栓塞术外，血流导向装置是一种新型血管内治疗方法，可改变动脉瘤血流动力学，促进动脉瘤内血栓形成，最终导致血管重塑。然而，血流导向装置的金属覆盖率高于传统支架，导致更明显的金属伪影。Oishi等人进行了一项涉及78名接受血流导向治疗后随访影像的患者的研究。他们的结果表明，静音MRA在可视化血流导向装置内的血流方面显著优于TOF MRA，具有显著更高的影像评分(静音MRA: 3.18±0.72 vs. TOF MRA: 2.31±0.86, P<0.01)。此外，静音MRA在评估动脉瘤栓塞状态方面表现出更高的准确性，与DSA的一致性百分比更高(静音MRA为91.0%，TOF MRA为80.8%)。
血流导向装置植入颅内血管以促进治疗部位的血栓形成。然而，这一过程使得使用TOF MRA评估母体血管通畅性和动脉瘤栓塞状态更具挑战性。血栓及其尖锐形成在TOF MRA和T1加权成像上均呈高信号，导致潜在的诊断干扰。相比之下，静音MRA克服了这一限制，因为其基于减影的成像技术有效抑制了静态组织（如血栓），确保更清晰地可视化血管结构。如图2所示的动脉瘤病例中，在血流导向支架植入后，图B和E显示TOF MRA图像受到支架的显著影响，导致动脉瘤和母体动脉的可视化有限。相比之下，图C和F表明，即使在支架植入后，静音MRA也能有效可视化动脉瘤和母体动脉。因此，静音MRA在评估经血流导向器治疗的IA方面提供比TOF MRA更优的图像质量。Ozpeynirci等人比较了静音MRA和TOF MRA在含有血流导向支架的硅胶模型中可视化管腔的性能。他们的结果表明，与TOF MRA相比，静音MRA显著提高了管腔可视性和减少了金属伪影。同样，鉴于其在治疗过程中评估血栓形成的能力，静音MRA在随访评估中比TOF MRA具有明显优势。Oishi等人进行了一项尸检研究，揭示了血流导向器周围膜的内皮化缺陷，特别是在与静音MRA上观察到的残余血流相对应的部位。在他们的研究中，可视化母体动脉的平均评分分别为静音MRA 3.18±0.72和TOF MRA 2.31±0.86 (P<0.01)。此外，与DSA的一致率分别为静音MRA 91.0%和TOF MRA 80.8%。尸检发现证实了MRA结果，显示内皮化不完全，并进一步支持静音MRA作为评估经血流导向器治疗动脉瘤的有价值的非侵入性工具的潜力。
图2
图1中动脉瘤在放置血流导向器后的治疗后影像。A、D为DSA图像，B、E为TOF MRA图像，C、F为静音MRA图像。红箭头指示用血流导向装置治疗后的动脉瘤和母体血管
夹闭
夹闭是IA的另一种治疗方式，放射随访对于监测夹闭患者动脉瘤的治疗后状态至关重要。TOF MRA是一种广泛使用的非对比、非侵入性和快速成像方式，常因动脉瘤夹引起的金属伪影而受到严重限制，使得评估靠近夹子的动脉瘤具有挑战性。最近的一项研究报告说，静音MRA可以克服这些与伪影相关的问题。在包括19名夹闭IA患者的研究所中，TOF MRA在任何患者中都无法看到母体动脉，但可以在16名患者的静音MRA中可视化。这些发现表明，静音MRA是评估靠近夹子的母体动脉和残留动脉瘤颈部的可行技术。此外，该研究表明，在手术中使用长边银夹和尖端夹闭可能增强静音MRA图像上母体血管的可视化。
硬脑膜动静脉瘘(DAVF)
DAVF约占所有颅内血管畸形的10%-15%，涉及颅内硬脑膜动脉与硬脑膜静脉窦、脑膜静脉或皮层静脉通道之间的异常沟通。各种MRI序列已被探索用于诊断硬脑膜动静脉瘘(DAVFs)，其中TOF MRA是最常用的序列之一。然而，TOF MRA在准确识别DAVFs、确定瘘管位置、确定静脉引流模式、评估供血可及性以及指导治疗决策方面存在局限性。Balasubramanian等人对20名疑似DAVF患者进行了前瞻性研究，将静音MRA与参考标准DSA进行比较。他们的研究结果表明，静音MRA对瘘管分类和定位的特异性和敏感性均为100%，对主要供血和即时静脉引流的检测敏感性分别为90%和94%。此外，在94%的病例中，静音MRA提供的供血可及性评估与DSA非常匹配，可用于治疗决策。这些优势可能归因于静音MRA的ASL技术、有效的背景抑制和改善的空间对比度。
烟雾病(MMD)
烟雾病(MMD)是一种慢性脑血管疾病，其特征是颈内动脉末端部分和Willis环进行性闭塞。MMD中血管病变的血流动力学产生复杂的流动信号，可能影响TOF MRA成像，因为它对饱和效应、湍流和相对于扫描平面的血管方向敏感。相比之下，使用ZTE和ASL的静音MRA对这些伪影的敏感性较低。虽然DSA仍然是诊断MMD的金标准，但它携带血栓形成和缺血并发症的风险，特别是在血流动力学不稳定的患者中。因此，MRA在一些国家已被批准作为MMD诊断的替代成像方式。一项涉及41名MMD患者的研究比较了静音MRA和TOF MRA对狭窄和闭塞分级的成像质量，以DSA为参考标准。结果显示，静音MRA提供了更高的烟雾病血管分级评分和更好的图像质量，信噪比和对比噪声比低于TOF MRA。然而，该研究并未比较侧支和吻合血管成像——MMD随访中的关键预后因素。另一项研究评估了13名接受旁路手术的MMD患者再生血管的可视化，再次以DSA为参考。静音MRA展示了术后再血管化的优越可视化，特别是对于间接旁路手术。静音MRA的平均影像评分显著高于TOF MRA(3.81±0.48 vs. 1.92±0.7, P<0.01)，互操作性一致性更好(静音MRA: 0.83 vs. TOF MRA: 0.71)。静音MRA中的ASL和超短回波时间技术使得能够更清晰地成像旁路病变中的缓慢和多向血流，而TOF MRA依赖流入效应和流速，使其在显示小再血管化和间接旁路血管方面效果较差。
颈内动脉虹吸部粥样硬化
颈内动脉(ICA)虹吸部粥样硬化被归类为缺血性脑血管疾病(CD)，因为它影响颅内血液供应。ICA虹吸区域的狭窄或阻塞通常是由该区域内发展的动脉粥样硬化斑块引起的。由于其弯曲的解剖结构，ICA虹吸呈现复杂的血流动力学和不同的流动方向。因此，依赖于依赖于流动方向的流入效应的TOF MRA容易受到这种复杂流动动力学的质子去相位和信号损失的影响。这一限制导致ICA虹吸部粥样硬化患者中假阳性率较高，并高估了狭窄程度。相比之下，结合ASL与超短回波时间的静音MRA使用血液中的标记氢质子作为内源性示踪剂，不受复杂血流动力学的影响。这种方法产生更准确和真实的血管图像。一项比较ICA虹吸部粥样硬化成像中静音MRA与TOF MRA的研究包括106名患者。结果显示，诊断该疾病的曲线下面积(AUC)对于静音MRA为0.928，而TOF MRA为0.671，差异具有统计学意义。这些发现表明，静音MRA优于TOF MRA，可能作为诊断ICA虹吸部粥样硬化的TOF MRA替代品。此外，Zhang等人研究了175名颅内动脉粥样硬化疾病病变患者，并比较了ZTE-MRA和TOF-MRA在血管信号评估中的功效。他们的结果表明，ZTE-MRA为ICAD和血管狭窄程度提供了更可靠的诊断信息。
脑动静脉畸形(CAVM)
颅内动静脉畸形(CAVMs)构成脑内出血和蛛网膜下腔出血的重大风险。已确定多个因素作为CAVM手术后脑出血的风险因素，包括出血史、病灶定位、动脉瘤存在、静脉位于更深区域以及高Spetzler-Martin分级。由于越来越多地关注仔细考虑CAVM患者的手术指征，需要更精确的影像技术来准确定义病灶结构变得至关重要。多项研究评估了静音MRA在评估CAVM患者中的效用。Moon等人证明，与TOF MRA相比，静音MRA在可视化CAVMs的病灶和引流静脉方面更为优越，在随访中与DSA观察到相关性。类似地，Tomura等人研究了35名CAVM患者，发现静音MRA上供血动脉和静脉的图像质量比TOF MRA更清晰。Arai等人报告称，静音MRA的检测准确率显著高于TOF MRA，Spetzler-Martin分级的准确率分别为TOF MRA 38%和静音MRA 79.3% (p<0.001)。此外，静音MRA可能对不稳定AVM的随访和手术风险的非侵入性评估有益。然而，以前的研究没有研究病灶内的血流速度，这对区分高流量动静脉分流可能有价值。这种分流与较高的围手术期出血风险和部分闭塞可能性增加相关。Wu等人探索了静音MRA上引流静脉的信号强度比(rSI)与DSA上动静脉通过时间之间的关系。他们发现引流静脉的rSI与A-V通过时间之间存在强烈的负相关(r = -0.81, p<0.001)。因此，静音MRA是一种非侵入性、无对比剂的成像技术，用于可视化CAVMs，使其在随访、手术风险评估和动静脉通过时间计算方面非常有用。
局限性
尽管现有研究已证明静音MRA的技术优势及其在评估脑和血管疾病方面的潜力，但大多数研究都是回顾性的，样本量有限。因此，静音MRA的确切临床诊断效果仍不确定。此外，已确定静音MRA的几个潜在局限性，需要进一步调查和解决。首先，几项研究报告了静音MRA图像中血管边缘模糊现象。这种现象推测是因为靠近动脉壁的血流速度比中央管腔慢，可能导致扫描时间延长或需要更高分辨率。这一有趣的现象需要进一步调查和更多病例研究以更好地理解潜在的成像原理，这可能会扩展静音MRA在脑血管疾病中的应用。其次，由于静音MRA产生减影图像，它不显示额外的解剖信息。这可能使病变定位复杂化，需要补充成像技术如T1加权成像或DSA。解决这一限制可能需要更多的图像解释经验或使用人工智能进行改进的图像识别。第三，多项研究表明，TOF MRA和常规MRA的整体图像质量高于静音MRA，表明静音MRA可能还不适合所有诊断应用。第四，静音MRA使用3D采集方法，其中读出梯度在射频激发之前应用。因此，无法应用切片选择梯度，执行2D采集可能需要额外复杂且昂贵的软件。第五，虽然静音MRA图像受颅内金属影响较小，但可能仍受颈部区域金属的影响，这给评估有显著金属伪影的患者带来挑战。
结论
静音MRA是一种创新的MR技术，具有多种优势：它是非侵入性的，无电离辐射，不需要对比剂，产生低扫描噪音，对人体伤害最小。与目前最常用的替代方案TOF-MRA相比，静音MRA具有显著的成像优势，可以为脑血管疾病提供与DSA相当的诊断图像质量。随着其在临床实践中的广泛应用，静音MRA显示出改善患者体验和提供高质量影像评估的巨大潜力。然而，需要更多大规模、前瞻性研究来充分确认这种MRI技术的具体临床效益和诊断性能。
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