高分辨率MRI分析基底動脈幾何形態(tài)與其動脈粥樣硬化斑塊的相關(guān)性

劉昱琳，劉紅軍，李品雄，朱 超，吳咪咪，陳明蕾，葉蘊(yùn)銳，劉再毅，梁長虹*

[1.華南理工大學(xué)醫(yī)學(xué)院，廣東 廣州 515006；2.廣東省人民醫(yī)院(廣東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院)放射科，3.廣東省醫(yī)學(xué)影像智能分析與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510080]

血流動力學(xué)改變是動脈粥樣硬化的重要危險(xiǎn)因素，與血管幾何形態(tài)密切相關(guān)[1]。研究[2]表明，基底動脈(basilar artery, BA)幾何形態(tài)，如BA-中位角、BA-椎動脈(vertebral artery, VA)角等，與斑塊形成有關(guān)，而BA高危斑塊是后循環(huán)缺血性腦卒中的主要原因[3]；早期識別BA動脈粥樣硬化斑塊有利于及時干預(yù)及改善預(yù)后。高分辨率MRI(high resolution-MRI, HR-MRI)可清楚顯示血管壁，反映斑塊特征，已廣泛用于評估斑塊穩(wěn)定性及預(yù)測腦卒中風(fēng)險(xiǎn)[4-5]等。本研究以HR-MRI觀察BA幾何形態(tài)與動脈粥樣硬化斑塊的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性收集2019年8月—2021年11月120例廣東省人民醫(yī)院疑診后循環(huán)缺血性腦卒中患者，男82例，女38例，年齡31～79歲，平均(59.3±11.0)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡>18歲；②有頭暈、單側(cè)肢體乏力、共濟(jì)失調(diào)等疑似后循環(huán)缺血性腦卒中臨床表現(xiàn)；③HR-MRI資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：①心房顫動病史；②血管炎、煙霧病等非動脈粥樣硬化病史；③MRI質(zhì)量不佳。記錄高血壓、糖尿病、高脂血癥及吸煙史等基線資料。

1.2 儀器與方法 采用GE Discovery 750 3.0T MR儀行頭頸部掃描。先以三維時間飛躍法(three-dimensional time of flight, 3D-TOF)行MR血管造影(MR angiography, MRA)，TR 19 ms，TE 3.4 ms，F(xiàn)OV 19 cm×22.7 cm，矩陣512×512，層厚1.4 mm，掃描層數(shù)120；之后以三維快速自旋回波CUBE序列(three-dimensional fast spin echo cube-CUBE, 3D-FSE-CUBE)采集平掃T1WI，TR 562 ms，TE 16 ms，F(xiàn)OV 20 cm×23 cm，矩陣512×512，層厚0.6 mm，掃描層數(shù)114。經(jīng)肘靜脈以流率2.0 ml/s注射對比劑(Gd-DTPA)5 min后行增強(qiáng)掃描，劑量為0.2 mmol/kg體質(zhì)量，掃描參數(shù)同平掃T1WI。

1.3 圖像分析

1.3.1 BA斑塊表現(xiàn) 由分別具有5年及10年以上血管影像診斷經(jīng)驗(yàn)的住院醫(yī)師及副主任醫(yī)師各1名獨(dú)立閱片，意見發(fā)生分歧時經(jīng)討論達(dá)成一致。根據(jù)HR-MRI顯示BA斑塊與否將患者分為斑塊組(n=60)及對照組(n=60)，并評估BA斑塊表現(xiàn)：①斑塊分布，于垂直血管長軸的橫截面上將BA管壁分為腹側(cè)、背側(cè)、左側(cè)及右側(cè)4個象限(圖1A)，觀察斑塊在各象限中的分布，遇單層面中斑塊分布于2個或更多象限時，記錄斑塊厚度最大象限；②斑塊信號，測量平掃T1WI所示斑塊及鄰近肌肉組織的信號強(qiáng)度，將斑塊信號強(qiáng)度>鄰近肌肉組織信號強(qiáng)度150%判定為斑塊內(nèi)出血(intraplaque hemorrhage, IPH)(圖1B)；③斑塊強(qiáng)化，以增強(qiáng)T1WI所見斑塊強(qiáng)化程度高于正常血管壁(圖1C)為斑塊發(fā)生強(qiáng)化；④斑塊定量指標(biāo)，于顯示斑塊厚度最大層面圖像上，以鄰近且無斑塊形成的血管層面作為參考，手動勾畫血管壁及血管腔輪廓(圖1D)，測量病灶及參考處血管腔面積、血管周面積及血管腔直徑，計(jì)算重構(gòu)指數(shù)(病灶血管周面積/參考血管周面積)、斑塊面積(病灶血管周面積-病灶血管腔面積)、斑塊負(fù)荷(斑塊面積/病灶血管周面積×100%)[6]及管腔狹窄率[(1-病灶血管腔直徑/參考血管腔直徑)×100%][6]；對定量指標(biāo)均重復(fù)測量2次，取2名醫(yī)師測量均值為最后結(jié)果。管腔狹窄率≥70%為重度狹窄。根據(jù)斑塊HR-MRI表現(xiàn)，將斑塊組患者中出現(xiàn)IPH、斑塊強(qiáng)化及管腔重度狹窄3項(xiàng)中的任意一項(xiàng)者歸入高危亞組(n=33)，其余為非高危亞組(n=27)。

1.3.2 評估BA幾何形態(tài) 由上述2名醫(yī)師于3D-TOF MRA圖中測量BA幾何參數(shù)、評估其彎曲方向，取其均值進(jìn)行分析。于前后位3D-TOF MRA圖中測量以下參數(shù)：①BA真實(shí)長度，即BA起始部至其末端的實(shí)際長度(圖2A)；②BA理論長度，即BA標(biāo)準(zhǔn)線長度，為BA起始部至其末端的線性距離[7](圖2A)；③BA曲率=(BA真實(shí)長度/BA理論長度-1)×100%[8]；④BA-中位角，即以BA曲線中點(diǎn)為起點(diǎn)，分別連接BA起始處與其末端的兩連接線形成的銳角[2](圖2B)；于側(cè)位3D-TOF MRA圖中測量BA-VA角，即以BA起始部為起點(diǎn)，沿BA及優(yōu)勢VA所做連接線形成的銳角[2](圖2C)；優(yōu)勢VA指兩側(cè)VA直徑相差>0.3 mm時的較大者，或雙側(cè)VA直徑相近時與BA連接角度較小者[9]。以BA標(biāo)準(zhǔn)線為參考，根據(jù)斑塊組BA彎曲方向?qū)⑵浞譃橄蜃髲澢鷣喗M(n=15)、向右彎曲亞組(n=31)及直立亞組(n=14)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 26.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。以χ2檢驗(yàn)比較計(jì)數(shù)資料。以±s表示符合正態(tài)分布的計(jì)量資料，以中位數(shù)(上下四分位數(shù))表示不符合者，組間行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)或Mann-WhitneyU檢驗(yàn)。將單因素分析差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的參數(shù)納入多因素logistic回歸分析，篩選BA斑塊及BA高危斑塊的獨(dú)立相關(guān)因素，以受試者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲線分析BA幾何形態(tài)參數(shù)對BA斑塊及BA高危斑塊的預(yù)測效能。計(jì)算HR-MRI所示斑塊在各象限中的分布層數(shù)與斑塊總層數(shù)的比值，計(jì)算各象限斑塊分布平均百分率[10]，以Friedman檢驗(yàn)進(jìn)行組內(nèi)比較，以Wilcoxon秩和檢驗(yàn)或Kruskal-WallisH檢驗(yàn)行組間比較。隨機(jī)選取20例，由上述2名醫(yī)師中的1名間隔1個月以相同方法進(jìn)行再次測評；以組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intra-class correlation coefficient, ICC)評估觀察者內(nèi)及觀察者間測評結(jié)果的一致性：ICC≤0.40為一致性較差，為0.400.75為一致性較好。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

觀察者間(ICC=0.79～0.93)及之內(nèi)(ICC=0.87～0.96)測量BA斑塊定量參數(shù)及BA幾何參數(shù)的一致性均較好(P均<0.01)。

2.1 斑塊組與對照組間一般資料及BA幾何形態(tài)比較 組間年齡、高血壓、BA曲率及BA-中位角差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)，其余參數(shù)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)，見表1。年齡[OR=1.09，95%CI(1.03，1.15)]、高血壓[OR=6.03，95%CI(1.77，20.53)]及BA曲率[OR=1.20，95%CI(1.07，1.35)]均為BA斑塊獨(dú)立相關(guān)因素(P均<0.01)。以BA曲率評估BA斑塊形成的曲線下面積(area under the curve, AUC)為0.70[95%CI(0.61，0.80)，P<0.01，圖3A]。

表1 斑塊組與對照組患者一般資料及BA幾何形態(tài)參數(shù)比較

2.2 斑塊組組內(nèi)亞組間一般資料及BA幾何形態(tài)比較 2亞組間年齡、BA真實(shí)長度、BA曲率、病灶血管腔面積、斑塊負(fù)荷差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)，其余參數(shù)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)，見表2。斑塊負(fù)荷[OR=1.18，95%CI(1.05，1.34)]、BA曲率[OR=1.10，95%CI(1.02，1.19)]為BA高危斑塊獨(dú)立相關(guān)因素(P均<0.01)，見圖4。以BA曲率評估BA高危斑塊的AUC為0.79[95%CI(0.68，0.91)，P<0.01，圖3B]。

表2 高危與非高危BA斑塊患者一般資料及BA幾何形態(tài)和斑塊特征比較

2.3 BA斑塊分布 相比其余亞組，BA向左彎曲亞組更易出現(xiàn)右側(cè)壁斑塊，BA向右彎曲亞組斑塊更常見于左側(cè)壁(P均<0.01)，2亞組內(nèi)各象限BA斑塊分布平均百分率差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.01)，兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)。見表3。

將左、右側(cè)壁合并為側(cè)壁進(jìn)行分析，高危斑塊更傾向分布于側(cè)壁(P<0.01)。非高危亞組相比，高危亞組斑塊亦更常見于側(cè)壁(P=0.03)，見表4。

表4 高危與非高危斑塊在各象限分布的平均百分率比較(%)

3 討論

BA動脈粥樣硬化是缺血性腦卒中的重要原因之一，存在高危斑塊與腦卒中發(fā)生及復(fù)發(fā)相關(guān)[11-12]；而BA幾何形態(tài)對于動脈粥樣硬化發(fā)生、發(fā)展具有重要影響。本研究以HR-MRI觀察BA幾何形態(tài)，分析其與動脈粥樣硬化斑塊的相關(guān)性。

既往研究[13]顯示，血管壁剪切應(yīng)力(wall shear stress, WSS)較低區(qū)域動脈內(nèi)皮細(xì)胞更易表達(dá)炎癥細(xì)胞因子，促進(jìn)細(xì)胞凋亡或增殖，進(jìn)而形成動脈粥樣硬化斑塊；WSS變化與血管幾何形態(tài)密切相關(guān)，血管彎曲程度越大，越易形成低WSS區(qū)。本研究發(fā)現(xiàn)BA曲率、年齡及高血壓史均為BA斑塊的獨(dú)立相關(guān)因素，與DENG等[14]的結(jié)果相似，提示BA曲率有望作為識別BA斑塊的有效指標(biāo)；BA-VA角與BA斑塊無明顯相關(guān)性，與既往研究[2]結(jié)果不一致，可能原因在于本研究未考慮管腔重度狹窄對BA幾何形態(tài)的影響。本研究結(jié)果顯示BA斑塊負(fù)荷及BA曲率均與BA高危斑塊獨(dú)立相關(guān)，BA曲率評估BA高危斑塊的AUC為0.79，提示BA斑塊不穩(wěn)定性與BA彎曲程度有關(guān)，即BA曲率越高，血管內(nèi)局部區(qū)域WSS變化越大，促進(jìn)斑塊內(nèi)新生血管形成及炎性細(xì)胞浸潤，影響斑塊穩(wěn)定性。

相比外側(cè)壁，血管內(nèi)側(cè)壁彎曲更易形成低WSS區(qū)域[15]。本組發(fā)現(xiàn)向右彎曲亞組斑塊更多分布于BA左側(cè)壁，BA向左彎曲組斑塊傾向分布于其右側(cè)壁，提示在低WSS影響下，斑塊更易分布于彎曲血管的內(nèi)側(cè)壁，與KIM等[16]的結(jié)果類似；而高危斑塊更常見于管腔側(cè)壁，提示BA幾何形態(tài)可影響其內(nèi)斑塊分布，增加高危斑塊的不穩(wěn)定性。

綜上，HR-MRI可觀察BA幾何形態(tài)；BA曲率與BA斑塊及高危斑塊獨(dú)立相關(guān)。本研究的主要局限性：①樣本量小；②未結(jié)合T2WI分析BA斑塊成分并納入BA高危斑塊評估標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果可能存在一定偏倚；③未驗(yàn)證BA血流動力學(xué)改變；④未對與BA曲率相關(guān)高危斑塊的發(fā)展及相關(guān)腦血管事件進(jìn)行隨訪觀察。