三維高分辨磁共振成像在評(píng)估大腦中動(dòng)脈斑塊特征與缺血性腦卒中和短暫性腦缺血發(fā)作關(guān)系中的研究

王嫣，白巖，王志學(xué)，馬瀟越，魏巍，時(shí)少杰，王梅云*

近年來，缺血性腦卒中的發(fā)病率逐年上升，其中顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化是缺血性腦卒中的主要原因，占亞洲腦卒中患者的30%～50%[1]。大腦中動(dòng)脈(middle cerebral artery，MCA)狹窄導(dǎo)致的缺血性腦卒中患者的復(fù)發(fā)率和致死率較高[2]，且顱內(nèi)血管斑塊最易累及MCA[3]。前期研究表明，經(jīng)過治療的癥狀性腦血管狹窄(狹窄率＞70%)患者的腦卒中復(fù)發(fā)率高達(dá)23%[4]。因此，準(zhǔn)確預(yù)測腦血管狹窄患者腦卒中的發(fā)生對(duì)于提前制訂治療策略從而改善預(yù)后具有重要意義。有研究表明血管狹窄程度與缺血性腦卒中的發(fā)生密切相關(guān)，但也有研究發(fā)現(xiàn)缺血性腦卒中的發(fā)生與血管狹窄程度關(guān)系并不密切[5-6]。因此，對(duì)MCA狹窄部位的斑塊特征進(jìn)行定量分析，并揭示其與缺血性腦卒中之間的關(guān)系，對(duì)于預(yù)防缺血性腦卒中的發(fā)生和及早進(jìn)行臨床干預(yù)有著重要的臨床意義。

前期研究結(jié)果表明，高分辨磁共振成像(highresolution magnetic resonance imaging，HR-MRI) 能清楚顯示斑塊分布及管壁厚度等特征，且能通過定量測量得到管腔狹窄程度及斑塊大小等參數(shù)[7-8]。3D快速自旋回波序列(3D turbo spin echo sequence，3D-SPACE)是采用3D渦輪自旋回波技術(shù)進(jìn)行的高分辨磁共振三維血管壁成像，與傳統(tǒng)的HR-MRI技術(shù)相比具有較好的黑血性能和較高的采樣效率[9]，能夠更好地進(jìn)行血管壁成像，并且可對(duì)顱內(nèi)任意血管進(jìn)行多方向多層面重建，提高了對(duì)斑塊特征定量測量的準(zhǔn)確性[10]。本研究采用3D-SPACE技術(shù)對(duì)大腦中動(dòng)脈斑塊進(jìn)行定量分析，研究血管狹窄率、偏心指數(shù)、重構(gòu)指數(shù)及強(qiáng)化程度等指標(biāo)與腦卒中和短暫性腦缺血發(fā)作(transient ischemic attack，TIA)之間的聯(lián)系。

1 材料與方法

1.1 一般資料

本研究回顧性納入2017年7月至2018年6月在河南省人民醫(yī)院行三維高分辨血管壁成像的大腦中動(dòng)脈狹窄患者65例。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)年齡18～70歲；(2) MCA單一斑塊；(3)磁共振血管成像顯示MCA狹窄率≥30%；(4) 一條或以上動(dòng)脈粥樣硬化風(fēng)險(xiǎn)因素。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)同側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈狹窄率≥70%；(2)存在心源性腦卒中的高風(fēng)險(xiǎn)因素，如房顫、人工瓣膜疾病或擴(kuò)張性心肌??；(3)非動(dòng)脈粥樣硬化性疾病，如動(dòng)脈炎、煙霧病或動(dòng)脈夾層；(4)圖像質(zhì)量差；(5)存在MRI檢查禁忌證。共排除7例患者，分別為4例同側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈重度狹窄、2例煙霧病及1例動(dòng)脈炎，最終納入58例患者進(jìn)行分析。根據(jù)擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)上大腦中動(dòng)脈供血區(qū)是否有高信號(hào)將患者分為缺血性腦卒中組(22例)和TIA組(36例)。入院當(dāng)天收集基線資料，包括吸煙、飲酒、糖尿病和高血壓等動(dòng)脈粥樣硬化風(fēng)險(xiǎn)因素。吸煙定義為連續(xù)＞6個(gè)月每天吸煙1支以上，且發(fā)病前未戒煙。飲酒定義為每月飲酒2次以上，連續(xù)1年。糖尿病和高血壓為本次入院前已確診。

1.2 檢查方法

所有急性缺血性腦卒中和TIA病人均在發(fā)病2周內(nèi)行三維高分辨率血管壁成像，平均發(fā)病時(shí)間為(9±4) d。采用Siemens prisma 3.0 T MRI掃描儀，64通道頭線圈，掃描序列包括：(1) 3D-TOF：TR 21 ms，TE 3.45 ms，層厚0.6 mm，層數(shù)150，并行采集技術(shù)為1，視野(FOV)240 mm×240 mm，平均掃描時(shí)間約為 4 min。(2) 3D T1-SPACE：TR 900 ms，TE 14 ms，層厚0.53 mm，層間距0 mm，層數(shù)224，并行采集技術(shù)為1，F(xiàn)OV 230 mm×230 mm，平均掃描時(shí)間約為8 min。靜脈注射劑量為0.1 mmol/kg的釓噴酸葡胺(馬根維顯，拜耳醫(yī)藥)后延遲4～5 min進(jìn)行3D T1-SPACE對(duì)比增強(qiáng)掃描。

1.3 數(shù)據(jù)處理

將掃描數(shù)據(jù)傳入后處理工作站(syngo.via)，將圖像放大2～3倍，選取斑塊所在處血管最狹窄處為病變層面(maximal lumen narrowing，MLN)，選取病變近心端或遠(yuǎn)心端的正常血管為參考層面(referential lumen，RL)[11]。由2名分別具有5年和8年腦血管斑塊磁共振成像分析經(jīng)驗(yàn)的影像科醫(yī)師分別手動(dòng)勾畫血管管腔輪廓及血管壁輪廓，由工作站軟件自動(dòng)測出相應(yīng)管腔面積(lumen area，LA)及血管面積(vessel area，VA)，測量最狹窄層面最大管壁厚度(maximal wall thickness，WTmax)和最小管壁厚度(minimal wall thickness，WTmin)，取2名醫(yī)師測量結(jié)果的平均值為最終結(jié)果。定量計(jì)算以下參數(shù)：(1)狹窄率=(1-LAMLN/LARL)×100%；(2)重構(gòu)指數(shù)(remodeling index，RI)=VAMLN/VARL，RI≥1.05為正性重構(gòu)，RI≤0.95為負(fù)性重構(gòu)，RI在0.95～1.05之間為無明顯重構(gòu)；(3)偏心指數(shù)=(WTmax-WTmin)×100%。偏心指數(shù)≥0.5為偏心斑塊，偏心指數(shù)＜0.5為同心斑塊。(4)強(qiáng)化程度(contrast enhancement，CE)=(SpostBBMR-SpreBBMR)/SpreBBMR×100，SpostBBMR和SpreBBMR分別為標(biāo)準(zhǔn)化增強(qiáng)掃描后和增強(qiáng)掃描前斑塊信號(hào)強(qiáng)度，通過手動(dòng)測量臨近腦實(shí)質(zhì)(面積為15 mm2)信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行斑塊信號(hào)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)化[12]。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

圖1 男，24歲，因“一過性右側(cè)肢體無力3 h”入院，A：DWI上無明顯異常信號(hào)；B：MRA顯示左側(cè)大腦中動(dòng)脈M1段重度狹窄；C：選取T1WI上最狹窄層面的橫軸位，斑塊呈偏心性，手動(dòng)描繪管腔輪廓和管壁輪廓，測量管腔面積(0.63 mm2)及血管面積(6.26 mm2)；D：增強(qiáng)掃描后斑塊呈新月形中度強(qiáng)化 圖2 女，64歲，因“言語不利，右側(cè)肢體無力5 d”入院，A：DWI顯示左側(cè)半卵圓中心片狀高信號(hào)；B：MRA顯示左側(cè)大腦中動(dòng)脈M1段重度狹窄；C：斑塊呈偏心性，管腔面積為1.04 mm2，血管面積為9.79 mm2；D：增強(qiáng)掃描后斑塊明顯強(qiáng)化Fig.1 24-year-old man, Transient right limb weakness for 3 h.There is no obvious hyperintense on DWI (A), TOF-MRA shows left middle cerebral artery M1 segment severe stenosis (B).The horizontal axis of the MLN level on the T1WI image was selected, and the plaque was eccentric.The luminal contour and the vessel contour were manually drawn, and the lumen area (0.63 mm2) and the blood vessel area (6.26 mm2) were measured (C).The plaque presented a crescentic and moderate enhancement after enhanced scan (D).Fig.2 64-year-old woman.Unclear speech and right limb weakness for 5 days.Hyperintense in the left semicircular center on DWI (A).TOF-MRA shows left middle cerebral artery M1 segment severe stenosis (B).The plaque was eccentric.The lumen area was 1.04 mm2 and the blood vessel area was 9.79 mm2 (C).Significant enhancement of plaque after enhanced scan (D).

采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料以表示，計(jì)數(shù)資料用數(shù)值及百分率表示。組間計(jì)量資料采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)進(jìn)行比較，計(jì)數(shù)資料采用卡方檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intraclass correlation coefficient，ICC)評(píng)估2名觀察者之間測量的一致性，ICC＞0.80為一致性較高。

2 結(jié)果

2.1 基本資料

缺血性腦卒中組納入病人22例(男16例，女6例)，平均年齡(52±10)歲；TIA組納入病人36例(男24例，女12例)，平均年齡(49±9)歲。兩組年齡及性別無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＞0.05)。缺血性腦卒中組患者的吸煙、飲酒、高血壓、糖尿病臨床危險(xiǎn)因素與TIA組差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)(表1)。

2.2 斑塊特征

22例缺血性腦卒中組中5例為同心性斑塊，17例為偏心性斑塊；36例TIA組中13例為同心性斑塊，23例為偏心性斑塊(圖1，2)。缺血性腦卒中組血管偏心指數(shù)(0.701±0.099)、重構(gòu)指數(shù)(0.922±0.194)及強(qiáng)化程度(131±44)均顯著高于TIA組[(0.559±0.208)、(0.761±0.182)、(94±38)，(P＜0.05)]。偏心斑塊組的血管重構(gòu)指數(shù)(0.867±0.196)高于同心斑塊組(0.674±0.156)，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。缺血性腦卒中組和TIA組血管狹窄率分別為65%±17%和71%±16% (P=0.19)，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表2，3)。

2.3 數(shù)據(jù)測量的一致性

2名測量者之間病變層面及參考層面的管腔面積一致性較好，分別為0.898和0.897，病變層面及參考層面的血管面積一致性亦較好，分別為0.929和0.905。

表1 缺血性腦卒中與TIA組臨床特征Tab.1 The comparison of clinical data between ischemic stroke group and TIA group

表2 缺血性腦卒中與TIA組斑塊量化指標(biāo)分析Tab.2 The quantitative analysis of plaque between ischemic stroke group and TIA group

表3 偏心性斑塊組與同心性斑塊組量化指標(biāo)分析()Tab.3 The comparison of quantitative index between eccentric plaque group and concentric plaque group ()

指標(biāo) 偏心斑塊組(40例) 同心斑塊組(18例) P值重構(gòu)指數(shù) 0.880±0.189 0.685±0.161 ＜0.05 LAMLN (mm2，) 1.047±0.765 0.904±0.440 0.485 VAMLN (mm2，) 9.166±2.763 7.316±2.089 ＜0.05

3 討論

本研究采用3D-SPACE對(duì)大腦中動(dòng)脈狹窄患者斑塊特征進(jìn)行分析，該技術(shù)提高了傳統(tǒng)HR-MRI技術(shù)的信噪比，并且可對(duì)全腦顱內(nèi)血管壁進(jìn)行3D成像，滿足了臨床上對(duì)血管進(jìn)行任意平面重建的要求，并縮短了掃描時(shí)間。該無創(chuàng)性技術(shù)可清楚描繪MCA血管壁，明確顯示斑塊分布特征，是檢測顱內(nèi)動(dòng)脈壁特征的有效工具。另外，本研究中缺血性腦卒中組的重構(gòu)指數(shù)和偏心指數(shù)顯著高于TIA組患者，表明急性腦卒中事件不僅與血管狹窄程度有關(guān)，斑塊特征也是其重要影響因素。

本研究發(fā)現(xiàn)缺血性腦卒中組的重構(gòu)指數(shù)較高，但并未達(dá)到正性重構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，本研究結(jié)果與前期研究結(jié)果不一致[5]。前期研究表明正性重構(gòu)會(huì)降低斑塊穩(wěn)定性，是急性冠狀動(dòng)脈綜合征的主要重構(gòu)模式[13]，而且正性重構(gòu)具有更大的斑塊血管面積和斑塊面積，斑塊的生物活性更高，更易破裂從而導(dǎo)致腦卒中[14]。血管重構(gòu)是動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成的重要機(jī)制，可引起局部血管壁的代償，引起兩種不同形式的重構(gòu)：一種是血管向外擴(kuò)張形成正性重構(gòu)；一種是血管向內(nèi)收縮形成負(fù)性重構(gòu)。其中正性重構(gòu)血管向外擴(kuò)張代償，減輕了狹窄程度，而負(fù)性重構(gòu)管腔向內(nèi)縮窄，加重了狹窄程度[15]。本研究缺血性腦卒中患者有更高的重構(gòu)指數(shù)，且正性重構(gòu)斑塊顯著多于TIA患者，但平均重構(gòu)指數(shù)仍傾向于負(fù)性重構(gòu)，考慮與入組病人粥樣硬化斑塊體積較大、病程較長并向管腔內(nèi)壓迫有關(guān)[7]，故有可能降低重構(gòu)指數(shù)。因此，以重構(gòu)模式來預(yù)測斑塊的穩(wěn)定性較為片面，部分重構(gòu)指數(shù)高的負(fù)性重構(gòu)斑塊發(fā)生急性腦卒中的風(fēng)險(xiǎn)同樣較高，應(yīng)該給予積極干預(yù)與治療。

本研究中兩組患者斑塊均多為偏心斑塊，但缺血性腦卒中患者的偏心指數(shù)顯著高于TIA患者。前期研究在斑塊偏心模式與缺血性腦卒中癥狀發(fā)生的關(guān)系方面的結(jié)果不一致，Dieleman等[16]的研究認(rèn)為偏心斑塊在無癥狀患者中常見，而Zhu等[17]研究表明偏心斑塊在有癥狀患者中更常見。這與斑塊成分和斑塊累及管壁大小有關(guān)，一方面有人認(rèn)為同心性斑塊成分更為復(fù)雜，且累及＞50%的血管壁[18]，偏心性斑塊部分血管壁受損程度相對(duì)較輕，斑塊穩(wěn)定性相對(duì)較高；另一方面，有相關(guān)病理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，膠原纖維可對(duì)斑塊的穩(wěn)定性起調(diào)節(jié)作用，偏心性斑塊的膠原纖維數(shù)量較同心性斑塊顯著減少[19]，因此斑塊穩(wěn)定性下降。由于兩種機(jī)制相互作用，偏心模式與斑塊穩(wěn)定性的關(guān)系并不明確，對(duì)斑塊進(jìn)行多層面研究發(fā)現(xiàn)，癥狀性血管斑塊患者中混合型管壁(偏心性斑塊和同心性斑塊同時(shí)存在)較多見[17]，兩種機(jī)制在斑塊形成的病理過程中相輔相成。本研究中缺血性腦卒中病人偏心指數(shù)高于TIA患者，說明偏心指數(shù)高的斑塊穩(wěn)定性差，膠原纖維含量在維持斑塊穩(wěn)定性中有較大作用。本研究中偏心性斑塊組的重構(gòu)指數(shù)高于同心性斑塊組，斑塊局灶性增厚和血管的代償性擴(kuò)大相結(jié)合，增加高偏心指數(shù)斑塊的破裂風(fēng)險(xiǎn)。

本研究結(jié)果表明缺血性腦卒中患者的斑塊強(qiáng)化程度較高，這與前期相關(guān)研究報(bào)告[12，20]一致。尸檢標(biāo)本的組織學(xué)研究顯示，腦卒中患者的病灶斑塊存在較強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)[21-22]，反應(yīng)了巨噬細(xì)胞浸潤和新生血管增生[21]，由于內(nèi)皮滲透率和新生血管的增加，強(qiáng)化程度反映了顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化患者的炎性活動(dòng)水平，與腦缺血事件的發(fā)生相關(guān)[23]。研究發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)化程度較高的斑塊其下游腦組織灌注損害較嚴(yán)重，MTT較低[24]。對(duì)復(fù)發(fā)急性腦卒中患者進(jìn)行高分辨磁共振研究發(fā)現(xiàn)其強(qiáng)化程度高于初發(fā)組，可對(duì)患者復(fù)發(fā)率的預(yù)測提供參考[25]。我們的患者中強(qiáng)化程度高的斑塊多見于腦卒中患者中，提示斑塊處于急性炎癥期，該特征可作為顱內(nèi)斑塊不穩(wěn)定性的標(biāo)志，可評(píng)估顱內(nèi)血管狹窄患者的卒中風(fēng)險(xiǎn)。

綜上所述，3D-SPACE技術(shù)具有高分辨率和高信噪比等優(yōu)點(diǎn)，不僅能夠反映腦卒中和TIA患者大腦中動(dòng)脈斑塊特征方面的差異，有效預(yù)測斑塊的穩(wěn)定性，而且其獨(dú)特的三維血管重建優(yōu)勢(shì)能為臨床提供更多信息，從而對(duì)大腦中動(dòng)脈粥樣硬化患者進(jìn)行有效的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和及時(shí)治療。

利益沖突：無。