大腦中動(dòng)脈狹窄斑塊與灌注特征相關(guān)性分析

魏夢(mèng)婷，呂晉浩，王柳仙，張森皓，韓東山，王馨蕊，段曹輝，婁昕，

顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化性狹窄（intracranial atherosclerotic stenosis，ICAS）引起卒中的可能機(jī)制很多，包括穿支動(dòng)脈閉塞、原位血栓形成、動(dòng)脈到動(dòng)脈栓塞及低灌注。這些機(jī)制往往不是獨(dú)立存在，而是相互影響、相互作用，共同決定最終缺血事件的發(fā)生[1-2]。在ICAS患者中，斑塊特性、血流灌注以及側(cè)支循環(huán)與缺血性卒中的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切。灌注缺損及斑塊負(fù)荷越嚴(yán)重，卒中風(fēng)險(xiǎn)明顯上升[3-4]，但兩者關(guān)系仍有待探索。本文旨在使用高分辨率磁共振管壁成像（high-resolution vessel wall imaging，HR VWI）及ASL技術(shù)研究癥狀性大腦中動(dòng)脈重度狹窄患者斑塊特征和血流灌注的關(guān)系，探索卒中發(fā)生發(fā)展的潛在機(jī)制，以期為臨床防治提供靶點(diǎn)，改善患者二級(jí)預(yù)防效果。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象 回顧性納入2013年8月-2016年1月連續(xù)就診于解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學(xué)中心的癥狀性單側(cè)大腦中動(dòng)脈重度狹窄患者。癥狀性定義為90 d內(nèi)由于該粥樣硬化性病變出現(xiàn)缺血性卒中或TIA。本研究經(jīng)解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學(xué)中心醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，患者或其家屬知情同意。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡＞18歲；②癥狀性單側(cè)大腦中動(dòng)脈重度狹窄（狹窄率＞70%），狹窄率經(jīng)MRA或DSA證實(shí)；③存在至少兩個(gè)動(dòng)脈粥樣硬化危險(xiǎn)因素，包括高血壓、糖尿病、高脂血癥、冠心病、肥胖和吸煙史；④研究數(shù)據(jù)齊全。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①除一側(cè)大腦中動(dòng)脈狹窄外，其他（顱內(nèi)外）動(dòng)脈中度以上（狹窄率＞50%）狹窄或閉塞；②非動(dòng)脈粥樣硬化性狹窄，如煙霧病、血管炎、動(dòng)脈夾層等；③大腦中動(dòng)脈閉塞。

1.2 資料收集 通過(guò)病例系統(tǒng)收集患者的基線資料，包括性別、年齡及危險(xiǎn)因素（高血壓、糖尿病、高脂血癥、冠心病、吸煙、肥胖）。吸煙定義為每天至少1支，持續(xù)1年以上。肥胖定義為BMI≥30 kg/m2。

1.3 儀器與成像協(xié)議 均使用3.0T磁共振掃描儀（Discovery MR 750；GE Healthcare）進(jìn)行圖像采集，采用32通道頭線圈。多模態(tài)MRI包括：常規(guī)頭部成像方案、3D-TOF MRA、HR VWI及含兩個(gè)標(biāo)記后延遲時(shí)間（post-labeling delay，PLD）的三維準(zhǔn)連續(xù)動(dòng)脈自旋標(biāo)記（three dimensional pseudocontinuous arterial spin labeling，3D pCASL）。使用三維螺旋快速自旋回波（fast spin scho，F(xiàn)SE）獲得3D pCASL，參數(shù)如下：重復(fù)時(shí)間（repetition time，TR）4590 ms（PLD 1.5 s）/5285 ms（PLD 2.5 s），回波時(shí)間（time of echo，TE）10.5 ms，帶寬62.5 kHz，層厚4.0 mm，層數(shù)36，標(biāo)記時(shí)間=1.5 s/2.5 s，視野（field of view，F(xiàn)OV）24 cm，空間分辨率3.64 mm，激發(fā)次數(shù)2。HR VWI包括質(zhì)子密度加權(quán)成像（proton density weighted image，PDWI）、四反轉(zhuǎn)T1WI和增強(qiáng)后T1WI。采集時(shí)采用矢狀面，定位于垂直于大腦中動(dòng)脈病變，覆蓋最大管腔狹窄部位。T1WI采用4次反轉(zhuǎn)恢復(fù)快速自旋回波，TR 800 ms，反轉(zhuǎn)時(shí)間650 ms，TE 8.6 ms，F(xiàn)OV 16×16 cm，厚度2 mm，矩陣256×320，激發(fā)次數(shù)4，回聲串長(zhǎng)度12。增強(qiáng)后T1WI在注射釓對(duì)比劑（0.1 mmol/kg釓噴葡胺）5 min后進(jìn)行。總掃描時(shí)間約為20 min。

1.4 圖像后處理與評(píng)價(jià) 利用Function Tool（AW 4.5 Workstation；GE Healthcare）對(duì)3D pCASL的腦血流量（cerebral blood flow，CBF）進(jìn)行后處理，生成CBF圖。于Matlab平臺(tái)（R2013b；MathWorks，Natick，MA）使用SPM8軟件（Statistical Parametric Mapping，University College of London，www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/software/Spm8）將T1加權(quán)快速擾相梯度回波序列進(jìn)行空間標(biāo)準(zhǔn)化。CBF圖與之進(jìn)行配準(zhǔn)，將每一側(cè)大腦中動(dòng)脈供血區(qū)作為感興趣區(qū)域，提取各感興趣區(qū)域的平均CBF值[5]。

除了測(cè)量得出的雙側(cè)1.5 s及2.5 s的CBF值外，相關(guān)灌注參數(shù)的計(jì)算方法如下[6]：

對(duì)于HR VWI，通過(guò)偏心性管壁增厚識(shí)別最大管腔狹窄處的斑塊，斑塊強(qiáng)化程度為0～2級(jí)。同時(shí)，在最大管腔狹窄處和參照部位手工描記血管面積（vascular area，VA）和管腔面積（lumen area，LA），計(jì)算斑塊面積、斑塊負(fù)荷和重構(gòu)指數(shù)。管壁面積（wall area，WA）=（VA-LA）。斑塊面積=（最大管腔狹窄處WA-參考部位WA）。重構(gòu)指數(shù)為最大管腔狹窄處與參考部位VA的比值。斑塊負(fù)荷=（斑塊面積/最大管腔狹窄處VA）×100%。斑塊強(qiáng)化：0級(jí)的強(qiáng)化程度與未受影響的顱內(nèi)動(dòng)脈壁相似；2級(jí)提示斑塊強(qiáng)化程度接近或大于增強(qiáng)后垂體信號(hào)強(qiáng)度；1級(jí)為0～2級(jí)之間的強(qiáng)化。

所有影像評(píng)估均由兩位經(jīng)驗(yàn)豐富的神經(jīng)放射科醫(yī)師獨(dú)自進(jìn)行，分歧通過(guò)協(xié)商一致的方式得到解決。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計(jì)數(shù)資料用頻數(shù)（%）表示，正態(tài)分布計(jì)量資料采用描述，非正態(tài)分布計(jì)量資料用M（P25～P75）表示。①對(duì)斑塊特征（斑塊強(qiáng)化、斑塊面積、斑塊負(fù)荷及重塑指數(shù)）與灌注特征（1.5 s患側(cè)血流量、2.5 s患側(cè)血流量、早達(dá)血流比例、遲至逆行血流比例）進(jìn)行相關(guān)性分析，符合正態(tài)分布的變量采用Pearson相關(guān)性分析，有序分類變量采用kendall’s tau-b相關(guān)，其他采用Spearman相關(guān)。②按斑塊負(fù)荷高低分為兩組（≥50%、＜50%），比較兩組的年齡、性別、危險(xiǎn)因素及灌注特征，計(jì)數(shù)資料比較采用χ2檢驗(yàn)或Fisher確切概率法；計(jì)量資料符合正態(tài)分布采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，不符合正態(tài)分布使用非參數(shù)檢驗(yàn)。將單因素分析中存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的因素作為自變量，以斑塊高負(fù)荷作為因變量，進(jìn)行二元logistic回歸分析，并計(jì)算早達(dá)血流比例獨(dú)立預(yù)測(cè)斑塊負(fù)荷的ROC曲線下面積。統(tǒng)計(jì)分析均采用雙側(cè)檢驗(yàn)，顯著性水平為0.05。

2 結(jié)果

2.1 基線資料 最終納入58例患者，年齡范圍20～69歲，平均年齡47.17±11.67歲，其中男性39例（67.2%），臨床及影像特征見表1，典型患者影像資料見圖1。

2.2 斑塊及灌注特征相關(guān)性分析 相關(guān)性分析結(jié)果顯示，斑塊負(fù)荷同斑塊面積、重塑指數(shù)呈正相關(guān)（分別為r=0.524，P＜0.001；r=0.319，P=0.015），同早達(dá)血流比例呈負(fù)相關(guān)（r=-0.362，P=0.005），而與遲至逆行血流比例相關(guān)性無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（r=0.008，P=0.951）。斑塊面積與早達(dá)血流比例有負(fù)相關(guān)的趨勢(shì)，但相關(guān)性無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（r=-0.229，P=0.084），重塑指數(shù)與早達(dá)血流比例相關(guān)性無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（r=-0.054，P=0.728）。斑塊強(qiáng)化與斑塊負(fù)荷、早達(dá)血流比例及遲至逆行血流比例等相關(guān)性均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（分別為r=-0.050，P=0.636；r=0.154，P=0.147；r=-0.006，P=0.951）（圖2）。

表1 納入患者臨床及影像學(xué)特征

2.3 不同斑塊負(fù)荷組間比較 同斑塊負(fù)荷較低組相比，高負(fù)荷組患者年齡較大（P=0.019）、早達(dá)血流比例更低（P=0.009）。兩組間性別、臨床危險(xiǎn)因素及其他灌注指標(biāo)的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表2）。

2.4 多因素回歸分析 多因素logistic回歸分析顯示，年齡（OR1.056，95%CI1.000～1.115，P=0.050）及早達(dá)血流比例（每增加1個(gè)四份位數(shù)：OR0.561，95%CI0.328～0.957，P=0.034）與斑塊高負(fù)荷獨(dú)立相關(guān)；年齡每增加一個(gè)單位，高負(fù)荷的風(fēng)險(xiǎn)就增加5.6%，而早達(dá)血流比例更高的患者一般斑塊負(fù)荷較低。早達(dá)血流比例預(yù)測(cè)斑塊負(fù)荷的ROC曲線下面積為0.686（95%CI0.550～0.823，P=0.008）（圖3）。

3 討論

圖1 大腦中動(dòng)脈重度狹窄典型病例影像圖

表2 不同斑塊負(fù)荷組臨床及影像學(xué)特征

本研究通過(guò)對(duì)單側(cè)大腦中動(dòng)脈重度狹窄的患者進(jìn)行影像學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)斑塊負(fù)荷受年齡的影響，并與斑塊面積、重塑指數(shù)以及早達(dá)血流比例有顯著的相關(guān)性，但與遲至逆行血流比例無(wú)關(guān)。目前卒中的相關(guān)研究中，其潛在機(jī)制及三要素（斑塊、灌注以及側(cè)支循環(huán)）之間的關(guān)系仍是難點(diǎn)，對(duì)此，本研究結(jié)果將有助于理解。

圖2 斑塊及灌注特征相關(guān)性熱圖

圖3 早達(dá)血流比例預(yù)測(cè)斑塊負(fù)荷的ROC曲線

從方法學(xué)來(lái)說(shuō)，本研究應(yīng)用了HR VWI及ASL技術(shù)，能夠在體無(wú)創(chuàng)地對(duì)斑塊和血流進(jìn)行評(píng)估，減輕了檢查對(duì)患者的影響。HR VWI可以滿足斑塊可視化的需要并描述斑塊的特征[7]。癥狀性ICAS可見廣泛的血管壁改變，包括管壁增厚、信號(hào)改變等[8-9]。斑塊強(qiáng)化特點(diǎn)高度提示其活動(dòng)性[10-11]。ASL能夠?qū)δX血流絕對(duì)定量且具有很高的可重復(fù)性[12]，已成為評(píng)價(jià)腦灌注的一種重要方法[13]。既往有研究對(duì)關(guān)鍵參數(shù)PLD進(jìn)行設(shè)定，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到早達(dá)血流比例和遲至逆行血流比例，分別與常規(guī)血管造影的前向血流和側(cè)支循環(huán)顯著相關(guān)，提示其可準(zhǔn)確評(píng)估前向血流及側(cè)支循環(huán)[6]。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究運(yùn)用多個(gè)PLD了解側(cè)支循環(huán)狀態(tài)[14-15]，且ASL測(cè)量的腦血流與卒中預(yù)后相關(guān)[16]，在血流動(dòng)力學(xué)評(píng)估中具有獨(dú)特的指導(dǎo)意義[17]。

已有一些研究探索斑塊和灌注之間的關(guān)系，認(rèn)為明顯強(qiáng)化的斑塊更可能合并灌注缺損[18]，斑塊偏心率、斑塊長(zhǎng)度、軟腦膜側(cè)支循環(huán)等都與低灌注的發(fā)生有關(guān)[19]。然而，很少有關(guān)注斑塊負(fù)荷和顱內(nèi)低灌注之間的關(guān)系。本研究發(fā)現(xiàn)斑塊負(fù)荷可影響癥狀性大腦中動(dòng)脈重度狹窄患者的前向血流，在卒中的發(fā)生發(fā)展中起到重要作用。此外，有學(xué)者認(rèn)為較高的斑塊負(fù)荷可以預(yù)測(cè)長(zhǎng)期隨訪中的不良結(jié)果[20]，Stroke雜志近期也有研究提示大腦中動(dòng)脈斑塊負(fù)荷增高與缺血性卒中復(fù)發(fā)獨(dú)立相關(guān)[21]，但其中機(jī)制尚不清晰。前向血流被認(rèn)為與大腦中動(dòng)脈重度狹窄患者的預(yù)后相關(guān)[22-23]。因此，結(jié)合本研究結(jié)果，斑塊負(fù)荷高的患者前向血流減少，提示斑塊負(fù)荷通過(guò)影響前向血流最終引起缺血事件的發(fā)生。

冠狀動(dòng)脈斑塊面積是靜息狀態(tài)下心肌低灌注嚴(yán)重程度的重要決定因素[24]，本研究中亦發(fā)現(xiàn)斑塊面積同早達(dá)血流比例具有負(fù)相關(guān)的趨勢(shì)，但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P=0.084），考慮到發(fā)生部位不同，兩者之間是否有確切的關(guān)系尚需進(jìn)一步驗(yàn)證。研究結(jié)果示年齡是斑塊負(fù)荷的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，而性別及糖尿病等在高負(fù)荷組及低負(fù)荷組間無(wú)明顯差異，這與既往研究認(rèn)為男性和糖尿病是斑塊負(fù)荷嚴(yán)重程度獨(dú)立的危險(xiǎn)因素不一致[25]，推測(cè)原因?yàn)榧韧芯渴褂醚軆?nèi)超聲的病例進(jìn)行分析，與本研究的方法學(xué)不同，但還需要后續(xù)研究進(jìn)一步證實(shí)。

本研究存在一定的局限性：①研究樣本量很少，這可能降低了檢出更有意義結(jié)果的能力。②研究?jī)H采集了PLD 1.5 s及2.5 s的ASL數(shù)據(jù)，其他時(shí)間點(diǎn)并沒有納入分析；且ASL受到PLD時(shí)間的限制，目前不超過(guò)3 s[26]，這可能降低了灌注定量的準(zhǔn)確度。③由于動(dòng)脈狹窄患者腦血流動(dòng)力學(xué)的復(fù)雜性，本研究中引用的計(jì)算方法可能僅為前向和側(cè)支血流提供一個(gè)經(jīng)驗(yàn)性的估計(jì)。④研究?jī)H納入了大腦中動(dòng)脈狹窄患者，未納入其他部位動(dòng)脈粥樣硬化患者進(jìn)行亞組分析，故難以確定其他部位狹窄是否也能觀察到類似結(jié)果。⑤研究納入了TIA和腦梗死患者，但這兩類患者的低灌注狀態(tài)可能不同，TIA與腦梗死患者斑塊特征的差異有待進(jìn)一步研究。為了更好地評(píng)估和指導(dǎo)臨床實(shí)踐，未來(lái)有必要進(jìn)行前瞻性、大樣本的研究，納入不同狹窄程度及部位的患者，可能有助于拓寬對(duì)卒中機(jī)制的理解。

【點(diǎn)睛】癥狀性顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化性狹窄患者動(dòng)脈粥樣硬化斑塊負(fù)荷與下游前向血流灌注有關(guān)，斑塊負(fù)荷越高，前向血流比例越小，但與側(cè)支血流無(wú)明顯相關(guān)。斑塊和灌注特征相互影響、相互作用，共同決定了最終缺血事件的發(fā)生。