磁共振弹性成像对主动脉壁硬度评价研究

Increased arterial stiffness is a hallmark of the aging process of the vessels. Arterial stiffness is a growing epidemic associated with increased risk of cardiovascular events and mortality. Increased arterial stiffness is related to the formation and rupture risk of aneurysms of the aorta. As arterial stiffness has been established as a cardiovascular risk factor, it has also emerged as a potential target for intervention. There is a need for a reliable, noninvasive method of detecting early disturbances in arterial stiffness. Direct measurement of aortic stiffness has not become readily available so far. In this project, study of aortic wall stiffness using magnetic resonance elastography (MRE) will be carried out. The hypothesis of this study is that MRE technique can be feasible to assess the stiffness of in vivo aortic wall. To verify the hypothesis proposed, study of MRE technique including the modified actuator and pulse sequence for imaging as well as imaging processing will be performed to realize the effctive aortic MRE. Animal model study as well as human study will be carried out to verify the feasibility and effctiveness of MRE technique for evaluation of elastic modulus of the aortic wall. The project will provide the solution for noninvasive assessment of stiffness of the in vivo aortic wall, thus offering a new non-invasive imaging technique for early detection of aging process of aortic wall by evaluating the mechanical property.

动脉壁硬度的增加是血管老化过程的标志。动脉壁硬度是心血管事件和死亡率增高的重要流行病学因素。动脉壁的硬度也与主动脉瘤的形成和破裂有关。目前，动脉壁硬度已经成为干预的潜在目标。因此，需要有一项无创的和可靠的方法来检测动脉壁硬度的早期改变。目前还没有直接测量主动脉壁硬度的有效方法。本项目将研究磁共振弹性成像（MRE）对主动脉壁硬度的评价。假设MRE技术可以对人体主动脉壁的硬度进行有效评价。本项目在前期研究的基础上通过研究主动脉MRE成像的激发装置，优化主动脉MRE成像脉冲序列及图像处理，探索出实现主动脉MRE成像的有效方法。通过在动物实验和人体的研究，探索其在主动脉壁弹性模量评价的可行性及有效性。以解决无创性评价活体主动脉壁硬度的难题。为主动脉壁老化的早期检测和随访提供一种新的无创性的直接反应生物力学特性的影像学方法。

动脉壁僵硬度的增加是动脉血管老化过程的标志。近年来，主动脉僵硬度被证实为心血管事件的独立危险因素，尤其是高血压人群，主动脉僵硬度增加与远期心血管事件发生甚至死亡具有明显相关性。目前尚无直接测量主动脉壁硬度的无创影像方法。磁共振弹性成像（MR Elastography，MRE）技术是通过直接探测剪切波在人体组织中的传导过程，对目标器官进行弹性参数成像，直接生成器官或组织弹性分布图。目前该技术已经成功应用于脑组织、腹部脏器、肌肉组织等多种人体部位，但用于主动脉的评价尚处于探索阶段。.本研究设计并研制了一套易于制作和使用，并能实现自动控制及根据所需振幅和频率获得传导于人体的气动剪切波激励设备，达到国际先进水平。目前国内还没有该商用的设备，本项目所研制的MRE成像剪切波激励系统将为国内的科研院所和医院进行MRE研究和临床应用提供了必要条件。本研究同时为主动脉弹性成像设计了心电门控的MRE脉冲序列，实现了主动脉MRE的有效成像，并在动物离体模型及健康志愿者中成功得以实现。并通过实验发现MRE可以同时显示主动脉整体及局部僵硬度改变，并与金标准（机械牵拉试验）作对照，具有良好的一致性（r=0.733，P<0.05）。同时验证了健康志愿者腹主动脉僵硬度与年龄成正相关（r2=0.8149，P<0.05）。为MRE应用于主动脉提供了理论和实践依据。该研究对高血压患者局部主动脉僵硬度进行了对照研究，结果显示舒张压的大小主要受远端主动脉僵硬度改变的影响。因此主动脉僵硬是高血压产生重要机制之一，主动脉僵硬度评价能够为临床预防及治疗高血压提供依据。.该项目在主动脉MRE成像方面进行了开创性的探索研究，证实了MRE可以无创性评价主动脉壁硬度，搭建了进一步深入研究和应用的平台，为早期检测主动脉壁硬度变化提供了一种新的无创方法。