可涵盖肩部和纤维帽的动脉斑块炎症量化磁共振成像新技术及其临床意义研究

Cardiovascular disease is the top killer in the world threatening human health. Atherosclerosis is a main cause of cardiovascular disease. Inflammation plays a leading role in the initiation, progression, and rupture of atherosclerotic plaque. However, current in-vivo inflammation imaging technique of atherosclerotic patient has some difficulties to quantify the key regions of plaque, such as fibrous cap and shoulder region. As a result, It is difficult to investigate the inflammation for plaque risk evaluation in-vivo. This study will develop the interleaved black-blood and bright-blood dynamic contrast-enhanced magnetic resonance (MR) imaging, reconstruction, processing and modeling techniques to overcome those technical difficulties. The proposed techniques can quantify plaque inflammation accurately and completely, including the fibrous cap and shoulder regions. Utilizing the new techniques, we plan to study the relationship between plaque inflammation and plaque high-risk features (intra-plaque hemorrhage and plaque surface rupture), exploring the feasibility of inflammation quantification in plaque vulnerability evaluation. This study would not only provide a novel tool to quantify inflammation inside atherosclerotic plaque, but also a new "breaking" imaging biomarker to evaluate the plaque risk and identify vulnerable plaque, other than current luminal stenosis assessment, and recently developed plaque morphology and composition measurement. It could help physicians to identify high-risk plaque and optimize treatment.

动脉粥样硬化相关的心脑血管疾病是威胁人类生命健康的头号杀手，炎症在动脉粥样硬化斑块发生、发展和最终破裂中起着关键作用。然而，现有的成像技术无法量化评估斑块破裂关键区域（肩部和纤维帽）的炎症，造成对斑块内炎症在体临床研究十分困难。本项目拟开发新的黑血亮血同时采集的动态增强核磁共振成像技术、图像重建技术、图像处理技术和药代动力学建模技术，对涵盖肩部和纤维帽的斑块内炎症进行全面、准确的量化测量，进而研究斑块内炎症与易损斑块特征(出血和表面破裂)之间的关系，探索炎症反应在体测量对斑块风险评估的意义。本项目预期提供斑块内炎症在体量化测量新方法，并为斑块风险评估和高危斑块识别提供新的在体影像学功能特征，提高识别高危斑块的成功率，从而有效指导临床诊断和治疗。

动脉粥样硬化是威胁人类生命健康安全的头号疾病心脑血管疾病的主要原因，而炎症反应是动脉粥样硬化的最重要的病理过程。因此，本研究拟开发包含动脉粥样硬化斑块肩部和纤维帽的在体磁共振斑块炎症定量成像技术，并通过该技术探索斑块炎症的病理和临床意义。在项目执行期间，本课题组基本按照课题任务计划书的研究内容开展研究，在完成了原定课题技术开发的任务后，课题组又进行了新的研究探索，研究成果超出预期研究目标。在技术研发方面，本项目组成功开发出新的二维交替采集的可涵盖肩部和纤维帽的斑块炎症定量成像技术（HOBBI）。在完成了原定项目技术开发任务的基础上，项目组进一步开发出了三维和二维交替采集的炎症定量成像技术（LaBBI），扩大了斑块炎症定量成像的覆盖范围，极大的提高了斑块炎症成像的临床可用性。为了进一步提高斑块炎症定量成像的精确度，本项目组接着开发了新的斑块三维大范围T1的定量测量磁共振成像技术（GOAL-SNAP）和利用时间空间域的磁共振加速重建方法（k-t PCA GROWL），为磁共振动脉粥样硬化炎症定量成像提供了大覆盖范围和更加精确的成像技术方案。在临床研究方面：首先，将磁共振在体定量炎症定量成像与已知的FDG-PET定义的斑块易损指标进行了对比研究，发现了基于我们技术的磁共振斑块炎症定量参数和斑块FDG摄取之间的关系随临床症状的变化，反映了磁共振在体炎症量化成像技术所直接测量的斑块新生血管和FDG摄取所反映的斑块炎症细胞数量之间的动态关系。同时，本项目组还进一步研究了颈动脉粥样硬化斑块的炎症量化指标与心脑血管临床症状之间的关系，发现了磁共振量化成像的颈动脉粥样硬化斑块的炎症与脑血管病症状有关，而且还跟心血管疾病的症状有关，还发现了磁共振所测量的在体炎症参数会随着症状发生后的时间延长而减少。这些发现不仅表明了磁共振在体炎症量化成像对识别高危动脉粥样硬化病人有重要的临床意义，还表明了斑块炎症的动态变化，提示了在体炎症量化成像也有重大的病理研究价值。