向脑中风开战：用它捕捉在血管里“作妖”的斑块
一个平常的周日，我突然接到家里电话：“外婆突发脑梗塞，正在医院抢救。”
我赶到医院时，外婆正在做取栓手术。我妈拿着磁共振成像的结果，指给我看外婆脑部被血栓堵住的地方――右脑的血管造影消失了一大片。
虽然知道血栓堵在哪，透过这张血管造影的结果，医生却无法看到血管及周围组织的具体情况，还需要通过病人其他检查结果确认治疗方案。有没有办法缩短病人检查时间，又能最快确定最合适的治疗方案呢？
中国科学院深圳先进技术研究院劳特伯生物医学成像研究中心基于3T磁共振成像（MRI）系统开发了一套针对缺血性脑中风的血管壁成像技术。此技术下的成像能清晰地呈现脑动脉斑块病理信息，使医生能为病人在预防、治疗和愈后评估方面提供方案、评估风险。
（左侧图像是现在医院里普遍使用的磁共振脑部血管造影的成像结果，图像反映的是脑动脉血管腔的形态。右侧两图像是血管壁成像技术下的图像，可以清楚显示脑动脉斑块和血栓。相同部位的图像，所包含的信息量不一样。）
01
血管壁成像能看见“隐藏”在血管成像中的斑块
颈部和颅内动脉粥样硬化病变是缺血性脑中风的主要原因。动脉粥样硬化，是指大、中动脉内膜出现含胆固醇、类脂肪等的黄色物质，逐步发展形成动脉粥样硬化性斑块。这些斑块会使动脉壁变硬，管腔狭窄。若脑组织上游的动脉血管床，包括脑动脉、颈动脉和主动脉产生斑块并破裂，将会引发血栓并导致血管完全闭塞。
（图片来源：小大夫漫画）
研究中心的张磊工程师对记者说，“在血管壁成像技术中，这些斑块以及脑动脉、颈动脉的管腔形态及其狭窄程度都能被看见，它是目前唯一能够无创、三维全景显示脑动脉和颈动脉血管壁、斑块，并分析斑块组成和破裂风险的手段。”单做血管造影无法诊断病人的具体病因，做血管壁成像却可以直接看到斑块和血栓。
（血管壁成像是3D、全景的，可以从任何方向看到血管及斑块的情况。上图是三维高分辨头颈的成像结果，下图是经过图像后处理得到的全景头颈联合血管壁图像，血管壁从颈动脉一直延升到大脑中动脉。）
张磊以其中一位短暂性脑缺血的病人为例解释血管壁成像如何辅助医生诊断。
（左边是现有技术下的血管造影结果，白色为血管。右边是血管壁成像技术拍出的结果，黑色的为血管。）
“通过血管造影结果看这位病人的血管是没有什么问题的，但在血管壁成像下可以看到，颈动脉分岔的地方有一个斑块，白色高亮部分。调取横断面图像可以看到，病人斑块旁有一个缺口，脱落的斑块从缺口跑出来，形成血栓，堵塞血管。”
张磊表示，除了在发病时准确为医生提供病人的脑动脉、颈动脉状况，血管壁成像技术在预防发病和治疗效果评估方面也能发挥作用。
在临床试验时，有患者在体检时通过血管壁成像发现动脉壁上有随时脱落并可能堵塞血管的内膜片，于是及时做了介入治疗，阻止了病情往严重发展，也有患者在经过治疗后，通过血管壁成像看见血栓变小了。
02
硬件改造+软件开发造就了它的“火眼金睛”
血管壁成像技术除了能提供更具信息量的图像，在成像时间和清晰度上也具有优势。
研究中心的李烨博士给出一组数据，“脑动脉斑块扫描要求分辨率不低于0.5 毫米的三维血管壁图像，成像时间不超过5分半钟。”分辨率不足无法清晰观察脑动脉斑块，而过长的扫描时间无法满足脑中风等危重病人的诊断需求。
这对磁共振成像技术是一个巨大的挑战。要让MRI机器能拍出清晰的血管壁和斑块图像，除了成像软件开发外，关键部件的硬件改造也不能少。先进院团队和上海联影医疗科技有限公司自主研发了国内首台高场超导3T MRI设备，为了在国产设备上实现脑动脉血管壁成像技术，团队在信号采集的射频线圈上下了功夫，研发了具有高信噪比的高密度多通道头颈动脉联合血管线圈，性能达到国际领先水平。
（团队研发的头颈联合血管壁成像线圈）
李烨介绍，“我们所开发的线圈针对典型的人体头部尺寸，寻找紧贴头颅的线圈分布区域，其敏感度分布区域可覆盖脑动脉和颈动脉，使得线圈图像信噪比在区域内尽可能地接近理论上限。”
为打破国际技术垄断，上海联影与深圳先进院联合开发了完全自主的三维快速黑血扫描技术（DANTE-MATRIX），并利用稀疏重建算法实现了5倍加速，可在5分钟内完成头颈动脉的一体化血管壁扫描。目前，该项技术已在至少五家三甲医院实现了临床应用，。接下来，团队将进一步完善该成果，保持脑血管斑块成像技术的国际领先性。
（研究中心参与上海联影自主研发生产的国内首台3T MRI设备）
张磊说，推进得快的话两三年内设备的就能投入到临床大范围使用了。而关于检查费用问题，张磊预计血管壁成像将比传统的MRI扫描贵一倍左右。
值得一提的是，深圳先进院劳特伯生物医学成像研究中心以诺贝尔奖获得者、MRI技术之父保罗•劳特伯（Paul C. Lauterbur）命名，是深圳首个诺奖实验室，致力于推动生物医疗成像技术创新、系统和装备研发及生物医学应用。
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