3.0 T MRI對頸動脈粥樣硬化斑塊成分分析及分型的研究

雷云，丁里，任麗香，畢國力，劉達，龔霞蓉， 吳昆華*

1.云南省第一人民醫院磁共振科，昆明 650032

2.云南省第一人民醫院神經內科，昆明 650032

腦卒中是威脅人類生命的最常見神經系統疾病，而頸動脈粥樣硬化已經被確認為腦血管病(卒中、梗死等)的危險因素[1]，其原因包括中度狹窄或閉塞的管腔引起的血流灌注不足以及頸動脈斑塊破裂、栓子脫落等原因導致顱內遠端血管栓塞。近年來，隨著對頸動脈斑塊逐漸深入研究，許多學者發現斑塊所致的管腔狹窄并非是導致缺血性腦卒中事件發生的單一因素，而與斑塊內部的組成成分及斑塊是否穩定密切相關。國內外有研究表明高分辨率MRI可清晰顯示頸動脈管壁及粥樣斑塊內部各種成分，實現對斑塊成分的定性定量分析，判斷斑塊穩定性[2-3]。本研究目的在于應用3.0 T高分辨率MRI清楚顯示頸動脈粥樣斑塊，評價其對斑塊內部組成成分檢出及判定斑塊性質的能力，提供臨床早期診斷并預警缺血性腦卒中事件的發生。

1 材料與方法

1.1 研究對象

收集我院2013年6月至2014年12月神經內科收治的頸動脈粥樣硬化斑塊的患者33例(男19例，女14例)，平均年齡66歲。入組標準：經B超和/或CTA證實有頸動脈粥樣斑塊者。排除標準：(1)有MRI檢查禁忌證；(2)MRI對比劑過敏者；(3)因任何原因無法配合完成MRI檢查者；(4)曾經實施頸動脈剝脫術者；(5)腎功能不全者。本研究經醫院倫理道德委員會審核批準，所有受試者對本研究目的、觀察方法和注射對比劑的藥物不良反應知情，并簽署知情同意書。

1.2 MRI檢查技術

頸動脈血管成像使用GE Signa HDxt 3.0 T磁共振設備，八通道頭頸聯合線圈，固定患者下頜及頭頸部，仰臥位頭先進，常規先行軸位2D-TOFMRA定位，以最大密度投影(MIP)法重建血管獲得頸動脈分叉的確切位置，并在頸動脈分叉部上下各2 cm范圍內垂直于血管行橫斷面3D-TOFMRA、DIR-T1WI、FSE-T2WI、PDWI掃描，其中T2WI序列分別行抑脂與不抑脂掃描，輔以斜矢狀面T2三維容積掃描，最后行增強頸部血管成像，所有序列均使用外周門控技術。每個病人平均掃描時間約40 min。各序列掃描參數具體如表1。

表1 各序列掃描參數Tab.1 Scanning parameters of different sequences

由2名有經驗的影像科醫師分別評價頸動脈斑塊，判斷斑塊內部成分的信號改變，并根據修正后的AHA粥樣硬化斑塊MRI分型標準進行分型。

1.3 圖像分析及診斷

圖像分析內容主要包括：(1)首先對圖像質量進行評估、篩選，其中管壁結構及管腔輪廓不清、低信噪比者，并有明顯血管搏動偽影的圖像將不計入統計；(2)對頸動脈分叉部上下約2 cm范圍內頸總動脈(common carotid artery，CCA)、分叉處(carotid artery bifurcation，CA bifurcation)、頸內動脈(internal artery，ICA)3個部位斑塊內成分(脂質核心、出血、血栓形成、鈣化)及斑塊纖維帽表面狀況(完整或破裂)進行判斷；(3)依據美國心臟協會(AHA)修正后動脈粥樣斑塊MRI分型標準[4]：Ⅰ-Ⅱ型，管壁厚度接近正常，管壁無鈣化；Ⅲ型，內膜彌漫增厚或小的無鈣化偏心性斑塊；Ⅳ-Ⅴ型，含有較大的壞死脂核、覆有纖維帽的斑塊，可伴少量鈣化；Ⅵ型，斑塊表面潰瘍，或斑塊內出血、血栓形成；Ⅶ型，鈣化斑塊；Ⅷ型，無脂核的纖維斑塊，可伴少量鈣化。根據斑塊內不同成分在MRI上的信號差異(詳見表2)，對所有檢出的斑塊進行成分判定并分型，MRI信號差異的判別以同側胸鎖乳突肌為參照。

穩定性斑塊和不穩定性斑塊的區分：斑塊穩定性判定標準方面有一定的爭議。Cai等[4]將頸動脈易損斑塊定義為富脂質核心(AHA Ⅳ-Ⅴ型)和伴有斑塊內出血、纖維帽破裂和(或)突入管腔的鈣化結節(AHAⅥ型)的復雜斑塊，其他學者[5-6]認為Ⅳ-Ⅴ型和Ⅵ型斑塊即為“復雜易損斑塊”。據此，本組中將符合美國心臟協會Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ型分型標準的斑塊歸類為不穩定斑塊，其余類型歸類為穩定斑塊。斑塊中脂質核心體積占斑塊總體積的比率在斑塊穩定性的判定方面有重要的作用，是重要的量化指標之一，Kolodgie FD等人[7]的研究發現脂質核心所占斑塊體積比例＞40%為易損斑塊的主要組織病理學診斷標準之一，本組以此數據作為脂質核心在穩定斑塊和不穩定斑塊中的分類參考標準。

表2 斑塊內各成分在MRI上的信號差異Tab.2 MRI signal of different plaque composions

1.4 統計學方法

采用SPSS 17.0軟件包進行統計學處理，將所有經MRI圖像分析后的頸動脈斑塊進行分型，統計各型病變分布于頸總動脈、分叉處及頸內動脈(頸動脈分叉部上下約2cm范圍內)情況，進行Fisher確切概率檢驗，P＜0.05有統計學意義。所有頸動脈斑塊根據分型分為穩定斑塊組和不穩定斑塊組，用Fisher確切概率法評估兩組斑塊內脂質核心、出血、血栓形成、鈣化及纖維帽破裂的情況差異。對脂質核心及出血體積進行測量，計算其所占斑塊體積百分比，采用MedCalc醫學統計學軟件行斑塊內出血體積百分比ROC曲線分析，評估脂質核心大小在診斷不穩定斑塊中的意義以及分析斑塊出血體積百分比在判定斑塊性質方面的最佳診斷閾值。

2 結果

2.1 斑塊各型病變的分布

33例患者MRI檢查的圖像質量均符合研究要求，共發現頸動脈粥樣硬化斑塊63個，其中Ⅰ-Ⅱ型占12.7%，Ⅲ型占27%，Ⅳ-Ⅴ型占19%，Ⅵ型占31.8%，Ⅷ型占9.5%。各型病變具體分布情況見表3。統計結果顯示各型斑塊在頸動脈3個部位的分布差異無統計學意義(Fisher確切概率P=0.106＞0.05)。

表3 各型斑塊位于頸動脈3個不同部位的分布表Tab.3 Plaque type distribution at three different locations of carotid artery

2.2 斑塊各成分的MRI信號表現

本組頸動脈粥樣硬化斑塊在MRI上均表現為環形或偏心性管壁增厚，伴或不伴有局部的新月形或半月形信號突入管腔，因各型斑塊所含成分不同，且可同時含有多種成分，故MRI表現有所差異。斑塊脂質成分在3D-TOF像上呈等信號，T1WI、PDWI上多為等信號或稍低信號，T2WI上呈稍低信號，發生脂質壞死后于各序列信號增高；鈣化則為點條狀低信號，本組病例均由CT掃描予于證實(圖1)；斑塊內新鮮出血在所有序列上均為高信號，血栓形成時表現為管腔內低信號充盈缺損(圖2)；完整的纖維帽在3D-TOF上呈帶狀低信號，在T1WI、PDWI、T2WI上呈等或較高信號，發生纖維帽破潰時，可顯示3D-TOF像完整低信號帶缺乏，纖維帽破口與管腔相通，增強掃描后可顯示纖維帽明顯強化(圖3)；以纖維成分為主的斑塊在3D-TOF像上為等或略低信號，T1WI、PDWI上為等及稍高信號，T2WI上為稍高信號(圖4)。

圖1 粗箭示右側頸總動脈后側壁增厚，3D-TOF像(A)及T2WI(B)為稍低信號，T1WI(C)為稍高信號，PDWI(D)為等信號，增厚的管壁內見點條狀高低混雜信號，多為含有纖維和脂質成分的復雜斑塊(Ⅳ-Ⅴ型)。細箭示管壁內各序列條狀低信號病灶，同層面CT上呈高密度證實為鈣化(E)圖2 右側頸內動脈斑塊內新鮮出血并血栓形成(Ⅵ型)。粗箭示新鮮出血在3D-TOF像(A)、T2WI(B)、T1WI(C)、PDWI(D)均呈高信號。細箭示血栓呈各序列管腔內低信號充盈缺損，頸動脈MRA(E)示右側頸內動脈起始部管腔閉塞 圖3 粗箭示左側頸內動脈纖維帽破裂。3D-TOF像(A)示破潰處以高信號血流填充，T2WI(B)、T1WI(C)、PDWI(D)示破潰纖維帽局部向腔內突出，細箭示增強后纖維帽明顯強化(E)圖4 粗箭示左側頸動脈分叉部后側壁纖維斑塊(Ⅷ型)，3D-TOF(A)上表現為等信號，T2WI(B)上為稍高信號，T1WI(C)、PDWI(D)上表現為等或稍高信號，CET1WI(E)顯示明顯均勻強化Fig.1 Thick arrow shows complex plaque which contains fi brous and lipid component in right ICA(Type Ⅳ-Ⅴ Plaque).Lesion appears slightly hypointensity on 3D-TOF(A)and T2WI images(B),slightly hyper-intensity on T1WI images(C),iso-intensity on PDWI images(D),dot and strip like mixed signals inside the thick wall represent fi brous and lipid rich components plaque.The thin arrow shows strip like hypo-intensity calcifi cation in all sequences which proved by CT scan(E).Fig.2 Plaque which contains fresh hemorrhage and thombus in right ICA(Type Ⅵ plaque).The fresh hemorrhage component(thick arrow)appears hyper-intensity on all 3D-TOF images(A),T2WI images(B),T1WI images(C),PDWI images(D).Thombus(thin arrow)appears fi lling defect in all sequences,aproved by carotid MRA(E).Fig.3 Rupture of fi brous cap in left ICA(Thick arrow).Hyper-intensity blood fl ow fi lls the fi ssure of ruptured fi brous cap on 3D-TOF images(A).Ruptured fi brous cap extends into carotid lumen on T2WI images(B),T1WI images(C),and PDWI images(D).The fi brous cap enhancement is signifi cant(E).Fig.4 Fibrous component plaques(Type Ⅷ plaque)in the left CA bifurcation demonstrates iso-intensity on 3D-TOF images(A),slightly hyper-intensity on T2WI images(B),iso to hyper-intensity on T1WI images(C)and PDWI images(D).Homogeneous enhancement of fi brous component plaque was showed on CE-T1WI images(E).

2.3 穩定斑塊和不穩定斑塊內成分差異比較

本組共檢出63個頸動脈粥樣硬化斑塊，其中穩定斑塊共31個，含脂質核心者5個，伴有出血者4個，有血栓形成者0個，含有鈣化者7個，出現纖維帽淺潰瘍2個；不穩定斑塊共32個，含脂質核心者共26個，伴有出血者11個，血栓形成者8個，含有鈣化者3個，發生纖維帽破裂者12個(具體見表4)，上述斑塊均非由單一成分組成，部分斑塊可同時含有兩種或兩種以上成分。本組數據采用Fisher確切概率法進行統計學分析，結果顯示不穩定斑塊組出現脂質核心、出血、血栓形成及纖維帽破裂數明顯高于穩定斑塊組，差異有統計學意義(P＜0.05)。而穩定斑塊組和不穩定斑塊組中鈣化出現率比較無統計學差異(P＞0.05)。不穩定斑塊組含脂質核心者共26個，其中脂質核心所占斑塊體積比＞40%的斑塊有20個，穩定斑塊組含脂質核心者5個，其脂質核心占斑塊體積比均＜40%。

表4 穩定斑塊組與不穩定斑塊組成分比較Tab.4 Comparison of plaque compositions between stable plaque group and unstable plaque group

圖5 斑塊內出血百分比ROC曲線分析圖Fig.5 ROC curve analysis diagram of intraplaque hemorrhage percent

2.4 斑塊內出血百分比ROC曲線分析

以31個穩定斑塊作為對照組，以32個不穩定斑塊作為病例組，分別測量兩組斑塊內出血體積，行斑塊內出血體積百分比ROC曲線分析，尋找最佳診斷閾值。本組結果顯示斑塊內出血體積百分比曲線下面積為0.630，95%可信區間為(0.517，0.748)，P=0.0130＜0.05有統計學意義，其最佳診斷閾值為16.7%，敏感性為34.38%，特異性為100%(圖5)。

3 討論

近年來，越來越多的研究證實，頸動脈斑塊的危險性取決于質而不是量[4，8]，在臨床缺血性腦卒中事件發生之前篩查和穩定性的評估是目前影像學診斷的重點，隨著影像技術的發展，MRI已越來越多地應用于頸動脈斑塊的檢查，不僅能確定斑塊的范圍和分布，還能夠在體顯示和區分斑塊內脂質核心、出血、血栓、鈣化及纖維帽情況[9-10]。

3.1 斑塊AHA分型及斑塊成分的MRI表現

本研究中的Ⅰ-Ⅱ型斑塊與以往文獻報道一致，認為是早期病變，均表現為正常管壁或管壁稍有增厚但接近正常，無鈣化征象。

Ⅲ型斑塊在本研究中較多見，通常認為是早期向進展期病變過渡的一型，多以脂質成分為主，其MRI主要表現為管壁內膜環形增厚或呈小的偏心性半月形增厚，T2WI信號稍低，T1WI、PDWI上呈等信號。此型斑塊可致管腔輕度變窄，但病變穩定，腦卒中發生率低。

Ⅳ-Ⅴ型斑塊成分復雜，可同時含有多個成分，不同文獻所描述的脂質信號有一定差異，主要因為其信號強度不同于體內脂肪信號，且與體內液性狀態下的膽固醇信號也不同[11]，本研究中斑塊脂質信號在3D-TOF像上呈等信號，T1WI、PDWI為等或稍高信號，T2WI上呈等或稍低信號，發生脂質壞死后各序列信號均有明顯增高；斑塊伴有鈣化時在所有序列上均呈低信號，CT平掃可予于證實；纖維帽在TOF上表現為斑塊表面與管腔之間連續低信號帶，T1WI、PDWI、T2WI上信號較高。

Ⅵ型斑塊在本研究中最多見，一般認為與腦缺血性事件(TIA或腦卒中)有關[12]，因斑塊的破裂可造成栓子脫落，同時發生斑塊內積血并誘導斑塊表面血栓形成。斑塊內出血信號隨時間變化而不同，若為復雜斑塊合并少量出血，則在MRI上分型尚存在一定困難，本研究中斑塊內新鮮出血在T1WI、T2WI、3D-TOF上表現為高信號，血栓形成時可致管腔閉塞，于3D-TOF像上呈充盈缺損區，在增強頸部血管成像上可顯示出閉塞管腔的范圍。高分辨率MRI不僅能夠顯示纖維帽的完整性，還能對其有無破裂作出判斷，當纖維帽發生破裂或形成潰瘍時，其表面不規則可局部突入管腔，3D-TOF像可見完整的低信號帶缺乏并以高信號血流填充，其余序列可顯示破潰處與管腔相通。既往有研究發現對比增強能提高纖維帽的分辨能力，且重復檢測纖維帽的一致性也較好[13-15]。本研究中增強T1WI掃描證實了這一觀點，顯示纖維帽的明顯均勻強化，提高了纖維帽的檢出性。

Ⅶ型斑塊為相對穩定的鈣化斑塊，MRI雖不如CT敏感，但也可以清楚顯示鈣化成分，結合CT掃描可予證實。本研究中未見此型典型病例。

Ⅷ型斑塊為無脂核的纖維斑塊，表現為管壁顯著增厚，本組部分病例斑塊內脂質成分和纖維成分在平掃各序列中信號強度相近，較難區分，但因斑塊內的纖維組織自由水含量較多[11]，TOF、T1WI以等信號居多，而T2WI、PDWI上較脂質成分相比信號稍高，且T1WI增強掃描纖維成分顯示明顯均勻強化，而脂質成分通常無強化，可資鑒別。因管壁增厚明顯，故此型斑塊常導致管腔明顯狹窄。

3.2 斑塊成分在性質判斷上的差異

大量前瞻性研究結果顯示，頸動脈高危斑塊的主要形態學特征為較大的富脂質核心、斑塊內出血、纖維帽破裂等，這些特征與缺血性卒中發病風險密切相關[16]。另外，許多學者認為引發臨床缺血性腦卒中事件發生可能是斑塊多種成分相互作用的結果，而斑塊不穩定是導致臨床缺血性腦卒中發生的重要因素。

3.2.1 脂質核心

既往研究認為脂質核心在斑塊內比例的增加將加重斑塊的負荷，引起破裂，從而引起缺血性腦卒中事件的發生[17]，本研究統計數據分析結果示，不穩定斑塊出現脂質核心比例明顯高于穩定斑塊，比較有統計學差異(P＜0.05)，提示脂質核心的出現與斑塊不穩定性有一定的聯系。另有學者[18]認為脂質核的大小及組成對于斑塊破裂影響亦較大，脂質核所占斑塊比例＞40%時斑塊易于破裂，本組26個含有脂質核心的不穩定斑塊中脂質核心面積＞40%的斑塊有20個，所占比例約為76.92%，可見較大的脂質核心是斑塊易損特征之一，如若正確判斷斑塊的危險性還需綜合多種因素來分析。

3.2.2 出血及血栓形成

前瞻性研究發現斑塊內出血可加速動脈粥樣硬化的進程并誘導斑塊表面血栓形成，斑塊內出血被認為是穩定斑塊向危險斑塊進展的重要標志。Moody 等[19]認為出血是出現臨床癥狀的一種有力刺激因素，本研究統計結果顯示不穩定斑塊內發生出血、血栓的數目較穩定組斑塊的明顯，差異有統計學意義(P＜0.05)。本組斑塊出血體積所占斑塊體積百分比ROC曲線分析結果顯示最佳診斷閾值為16.7%，敏感性為34.38%，特異性為100%。根據上述結果認為斑塊內發生明顯出血時也是判定斑塊易損性的特征之一，其或與斑塊其他易損特性如脂質核心、纖維帽狀態等共同加速斑塊進展存在關聯。但國內外目前對于出血與臨床癥狀的關系存在爭議，出血的時相、發生部位及速度都是應該考慮的因素，要評估其對臨床癥狀的危險性，可能還需加大樣本量并對出血多種情況進行分組來進一步研究。

3.2.3 鈣化

目前關于鈣化是否導致斑塊不穩定這一結論尚有爭議，國內徐賢等[20]認為邊緣不規則表面鈣化更易導致斑塊破損及伴有出血，影響斑塊的穩定性或增加破裂的風險，而國外部分學者認為鈣化不會影響粥樣硬化斑塊的穩定性。本研究中穩定斑塊和不穩定斑塊中鈣化發生率比較差異無統計學意義(P＞0.05)，故斑塊有無鈣化對與斑塊性質的判定并無直接相關性，這一結論與國外研究結果一致。

3.2.4 纖維帽狀態

一般認為斑塊表面纖維帽破裂或潰瘍形成是斑塊不穩定性的高度敏感標志。目前多數研究認為引發相應臨床缺血癥狀的斑塊較無癥狀者斑塊有更多的纖維帽破裂[21-23]。本研究與其觀點相符，結果示不穩定斑塊發生纖維帽破裂的比例明顯高于穩定斑塊，其差異有統計學意義(P＜0.05)，證實了纖維帽破裂或潰瘍形成是導致斑塊不穩定的重要原因，是缺血性腦卒中風險增加的重要因素。

3.3 本研究尚存在的不足

本研究采用的線圈為八通道頭頸聯合線圈，較專用頸動脈相控陣線圈相比，信噪比有所減低，對準確判定斑塊內成分信號有一定影響。另外，由于尚未購置專用的頸動脈粥樣硬化斑塊分析軟件，斑塊內成分的量化分析全由手工完成可能會導致偏差。

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