不同機制癥狀性顱內動脈粥樣硬化性疾病的高分辨率磁共振特征

李文君，劉俊艷

顱內動脈粥樣硬化性疾病（intracranial atherosclerotic stenosis，ICAS）是亞洲人群缺血性卒中的主要病因[1]，癥狀性ICAS（symptomatic intracranial atherosclerotic stenosis，sICAS）的發病機制與血流動力學低灌注伴栓子清除率降低、動脈-動脈栓塞、載體動脈粥樣硬化斑塊累及穿支動脈開口致其閉塞有關，其共同的病理基礎為各種因素導致的動脈粥樣硬化斑塊穩定性下降[2]。組織病理學研究表明：易損斑塊具有脂質壞死核心大、纖維帽薄弱或破裂、斑塊內出血等特征[3]。未造成動脈明顯狹窄的小體積的粥樣硬化斑塊亦可為易損斑塊。經顱多普勒（transcranial Doppler，TCD）、磁共振血管成像（magnetic resonance angiography，MRA）、腦血管造影（cerebral angiography，CTA）、數字減影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）等傳統血管成像技術由于不能直觀地顯示動脈管壁及動脈粥樣硬化斑塊的形態及結構特征，難以評估動脈粥樣硬化斑塊的易損性及微小粥樣硬化斑塊的存在，不利于卒中風險的判斷及病因的評估。而高分辨率磁共振管壁成像（high-resolution magnetic resonance imaging，HR MRI）技術可診斷動脈粥樣硬化斑塊的存在、明確動脈粥樣硬化斑塊與穿支動脈開口部的位置關系、清晰地顯示動脈粥樣硬化斑塊的形態、結構特征及動脈狹窄局部血管的重構模式[1，4]，從而有助于評估顱內動脈粥樣硬化斑塊的穩定性、明確卒中的病因分型和復發風險。基于此，本研究應用HR MRI成像技術探究不同機制sICAS患者動脈粥樣硬化斑塊的特征是否存在差別。

1 對象與方法

1.1 研究對象 2014年5月至2015年2月河北醫科大學第三醫院神經內科收治的sICAS患者。即依據中國缺血性卒中亞型（Chinese Ischemic Stroke Subclassification，CISS）分型標準[2]，納入經顱腦彌散加權成像（diffusion weighted imaging，DWI）證實存在區域內皮層、分水嶺區或穿支動脈供血區新發陽性梗死灶，且入院2周內HR MRI檢查證實責任動脈存在粥樣硬化斑塊的患者。

排除標準：心源性栓塞、血管炎、動脈夾層等其他原因導致的腦梗死患者；生命體征不平穩及具有嚴重的心、肺、腎等功能障礙不能耐受磁共振檢查者；體內有金屬植入等有磁共振檢查禁忌證者。

經HR MRI檢查發現顱內動脈粥樣硬化性狹窄，而顱腦DWI/磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）未發現其供血區存在新、舊梗死灶的無癥狀性ICAS患者作為對照組。

1.2 分組方法 對于sICAS患者參照CISS分型標準[2]，依據顱腦DWI結果將其分為：

（1）動脈-動脈栓塞組：指位于同一血管支配區域內的多發性梗死或皮層單發梗死；

（2）低灌注或混合性腦梗死組：指位于兩條血管交界區的多發性梗死灶，伴或不伴有皮層或穿支動脈閉塞；

（3）穿支動脈受累者：穿支動脈供血區存在新發梗死灶者（注：本文主要指腦橋旁穿支動脈及豆紋動脈供血區）。

1.3 HR MRI成像技術方法及相應參數設定 使用3.0T磁共振掃描儀（Verio；Siemens，Erlangen，Germany）以及8通道頭顱線圈進行HR MRI成像。其成像序列包括3種：T1加權、T2加權和質子加權，并應用飽和脈沖技術抑制血流信號，增加圖像對比度。相應成像參數分別為：T1加權（TSE序列）：TR/TE=1060/26 ms，FOV=150 mm×150 mm，矩陣256×256，層厚2 mm，回波鏈長度7，激勵次數2；T2加權：TR/TE=2500/76 ms，FOV=150 mm×150 mm，矩陣256×256，層厚2 mm，回波鏈長度15，激勵次數2；質子加權：TR/TE=2400/16 ms，FOV=150 mm×150 mm，矩陣384×384，層厚2 mm，回波鏈長度15，激勵次數2。掃描長度約3 cm（14層）。掃描時間分別為：T1加權3 min 28 s，T2加權3 min 10 s，質子加權4 min 19 s；總掃描時間為16 min 44 s，患者在掃描儀內的時間約為25 min。

1.4 HR MRI圖像解讀 圖像分析經工作站（SyngoVia；Siemens，Erlangen，Germany）進行。分別檢測顱內動脈粥樣硬化斑塊的存在與否及其部位、形態和信號，對于清晰顯示責任動脈內外壁者進一步計算責任動脈的狹窄程度、病變管壁體積百分比以及病變局部血管重構指數。

1.4.1 顱內動脈粥樣硬化斑塊的特征分析

（1）粥樣硬化斑塊部位：明確動脈粥樣硬化斑塊與相應穿支動脈開口部的關系。近穿支動脈開口部粥樣硬化斑塊指鄰近大腦中動脈M1段管壁上背側、基底動脈管壁左右兩側的動脈粥樣硬化斑塊。

（2）粥樣硬化斑塊內高信號：指在任意成像序列上，以鄰近正常腦組織作對照，觀察動脈粥樣硬化斑塊內是否均存在高信號。顱外頸動脈粥樣硬化性疾病的HR MRI研究顯示斑塊內脂質成分在T1加權成像（T1-weighted imaging，T1WI）上為等或高信號，T2加權成像（T2-weighted imaging，T2WI）和質子密度加權成像（proton density weighted imaging，PDWI）通常為稍低信號，而1～6周的新近出血表現為T1WI、T2WI和PDWI高信號，故高信號的出現說明存在斑塊內出血[5]。

（3）粥樣硬化斑塊形態不規則：指粥樣硬化斑塊表面不光滑者。

（4）動脈狹窄程度、管壁體積百分比及重構指數的計算：在質子加權圖像上，手動描繪病變及參考血管的內外壁，經半自動方法定量測量病變及參考血管的管腔及血管面積。其中病變血管為最大管腔狹窄截面；參考血管為狹窄截面近端或遠端正常血管截面。各種參數的計算方法如下[6-7]：

①動脈狹窄程度：1-病變管腔面積/參考管腔面積。

②病變處管壁體積百分比：管壁面積/血管面積。管壁面積為血管面積與管腔面積的差值。由于直徑大的血管其相應的管壁面積也大，為排除血管直徑對管壁面積的影響，多以管壁體積百分比來代表管壁面積。

③重構指數：病變處血管面積/參考處血管面積。根據重構指數可進一步定義正、負性重構：重構指數≥1.05定義為正性重構，≤0.95定義為負性重構，在0.95與1.05之間定義為無重構。

以上顱腦功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）結果經1名從事腦血管病研究的神經內科臨床醫師和1名影像科醫師共同判讀。

1.5 統計學方法 采用SPSS 13.0統計軟件，計量資料以表示，計數資料以頻率表示；對于計量資料應用完全隨機設計的單因素方差分析進行檢驗，記數資料應用Fisher確切概率檢驗進行分析，其中組間差異有統計學意義者進一步應用Bonferroni法進行多樣本率的多重比較。檢驗水準a為0.05，Bonferroni法的校正檢驗水準為a′為0.0083。

2 研究結果

共有71例sICAS患者、12例無癥狀性ICAS患者滿足入組標準納入研究。排除責任血管難以明確、圖像質量欠佳和缺乏合適的參考平面的患者18例，共有56例sICAS患者、9例無癥狀性ICAS患者納入本研究。其中，穿支動脈受累患者25例（大腦中動脈16例，基底動脈9例），動脈-動脈栓塞患者24例（基底動脈7例；大腦中動脈9例，其中M2段1例；大腦后動脈4例；椎動脈3例；頸內動脈1例），低灌注或混合性腦梗死患者7例（大腦中動脈6例，基底動脈1例）。不同發病機制的sICAS患者的人口構成情況及臨床特征無顯著差異（表1）。

表1 不同發病機制的sICAS患者的人口構成情況及臨床特征

比較不同發病機制的sICAS患者與無癥狀性ICAS患者的顱內動脈粥樣硬化斑塊特征。結果顯示：與對照組相比，穿支動脈受累組患者的粥樣硬化斑塊更多分布于近穿支動脈開口處（P值為0.004），動脈-動脈栓塞組患者病變血管局部的正性重構率更高（P值＜0.001），負性重構率更低（P值為0.003）；而粥樣硬化斑塊的部位、形態、斑塊內高信號、動脈狹窄程度、管壁體積百分比及病變血管局部重構指數等特征在各癥狀組間差異無顯著性（表2）。

入組患者中有10例經TCD/MRA檢查未發現顱內動脈狹窄，經HR MRI檢查發現存在粥樣硬化斑塊，其中5例為穿支動脈受累者，另5例為動脈到動脈栓塞患者。

表2 不同發病機制的sICAS患者顱內動脈粥樣硬化斑塊的特征比較

3 討論

與對照組相比，本研究入組的動脈-動脈栓塞患者存在責任血管的高正性重構率、低負性重構率，證實正性重構為不穩定動脈粥樣硬化斑塊的特征，更多見于sICAS患者，尤其是動脈-動脈栓塞患者；而血管的負性重構作為穩定斑塊的特征性表現，更多見于無癥狀性ICAS患者，與國外研究結果一致[6，8-9]。血管的正性重構指隨著動脈粥樣硬化的進展，病變局部管壁發生代償性擴張，以維持動脈管腔的相對恒定；而負性重構指動脈粥樣硬化導致動脈本身發生收縮性重構，加重病變管腔的狹窄[6，8]。有關冠狀動脈的影像學研究證實，發生正性重構的冠狀動脈其管腔狹窄不明顯，但其動脈粥樣硬化斑塊多具有較大的脂質核心、薄弱的纖維帽及更多的炎癥成分，為易損斑塊。而發生負性重構的冠狀動脈，雖然動脈管腔狹窄程度較重，但其動脈粥樣硬化斑塊的脂質成分少，纖維成分較多，相應部位動脈內膜較厚，故為穩定斑塊[8]。血管重構的發生機制尚未完全清楚，考慮管壁的正性重構與動脈粥樣硬化斑塊釋放的金屬蛋白酶有關[9]，存在正性重構的病變動脈局部金屬蛋白酶釋放增加，導致動脈粥樣硬化斑塊穩定性下降、斑塊破潰和栓子形成，致使遠端分支動脈栓塞形成腦梗死。

此外，本研究顯示與對照組相比，穿支動脈受累組患者動脈粥樣硬化斑塊的好發部位具有特征性分布，更多的見于穿支動脈開口附近（圖1），與國外研究結論一致[10]。說明動脈粥樣硬化斑塊的分布與梗死的病因分型有關，載體動脈粥樣硬化斑塊的體積增大、殘端血栓形成及斑塊不穩定等因素，均可累及穿支動脈開口部，或經由動脈-動脈栓塞機制造成穿支動脈閉塞，誘發腦梗死發生。對于大腦中動脈和基底動脈穿支分布區梗死患者應注意明確載體動脈粥樣硬化存在與否，以利于卒中二級預防。

既往研究表明，動脈粥樣硬化斑塊內出血為不穩定斑塊的特征，在HR MRI圖像上顯示為管壁內高信號。這種管壁內高信號不隨患者病程的延長而發生變化，可見于急性、陳舊性腦梗死患者，并與卒中復發密切相關[5]。本研究sICAS患者存在斑塊內高信號的比例高于對照組（圖2），但差異無顯著性?？赡芘c病例數較少有關。

研究表明：不同機制sICAS患者顱內動脈粥樣硬化斑塊的部位、形態、斑塊內高信號、動脈狹窄程度、管壁體積百分比及重構指數等各項特征差異均無顯著性。說明無論是低灌注性腦梗死還是動脈-動脈栓塞患者，其動脈粥樣硬化斑塊均具有相同的病理表現，即斑塊的穩定性下降。而低灌注性腦梗死僅僅體現了機體對血流動力學障礙代償能力的下降，與動脈粥樣硬化本身特征無關。

本研究納入的患者中有10例經常規血管影像學檢測未發現異常的sICAS患者，經HR MRI檢查發現相應責任動脈均存在動脈粥樣硬化斑塊。說明：對于顱內動脈粥樣硬化性疾病的診斷HR MRI比常規血管影像學具有更高的敏感性[1，7，11]，更有利于卒中的病因分型。而研究提示sICAS患者的動脈狹窄程度及斑塊體積百分比與對照組無差別，說明通過病變血管的狹窄程度難以預測粥樣硬化斑塊的穩定性及缺血事件的發生風險[3，7-8]。故對于常規血管影像學檢測未發現責任動脈狹窄但結構影像學疑診為大動脈粥樣硬化型卒中患者，應注意行顱內動脈管壁HR MRI檢查，以明確不穩定微小動脈粥樣硬化斑塊的存在。

對比經HR MRI明確診斷的載體動脈粥樣硬化斑塊累及穿支動脈開口致其閉塞患者及穿支動脈本身病變患者的顱腦DWI發現：sICAS患者的梗塞灶多表現為穿支動脈供血區直徑＞2 cm、呈簇型分布的巨大“紋狀體內囊梗死”，也可表現為直徑不足1 cm的“腔隙性腦梗死”。故對于穿支動脈供血區梗死患者，單純依據梗死灶的大小及常規血管影像學檢查結果難以明確卒中的病因分型，進行載體動脈HR MRI成像以診斷其是否存在粥樣硬化性病變、明確卒中分型是必要的[11，12]。

雖然樣本量小、對HR MRI圖像的解讀并非雙盲等因素均會造成結果的偏差。但研究顯示與無癥狀性ICAS患者比較，sICAS患者的責任動脈存在正性重構率高、負性重構率低、粥樣硬化斑塊多位于穿支動脈開口處等特點，說明具有這些特點的動脈粥樣硬化斑塊的穩定性差，是缺血性卒中發生風險的重要預測指標。不同機制的sICAS患者具有相同的病理基礎：動脈粥樣硬化斑塊穩定性下降，其粥樣硬化斑塊特征無明顯差別。HR MRI掃描對于顱內動脈粥樣硬化性疾病的診斷敏感性更高，有利于卒中病因的診斷。

圖1 穿支動脈受累患者載體動脈的HR MRI掃描圖像

圖2 動脈-動脈栓塞患者責任動脈的HR MRI掃描圖像

1 Kim YS，Lim SH，Oh KW，et al.The advantage of high-resolution MRI in evaluating basilar plaques：a comparison study with MRA[J].Atherosclerosis，2012，224：411-416.

2 Gao S，Wang YJ，Xu AD，et al.Chinese ischemic stroke subclassification[J].Front Neurol，2011，2：6.

3 Kwee RM，van Oostenbrugge RJ，Mess WH，et al.MRI of carotid atherosclerosis to identify TIA and stroke patients who are at risk of a recurrence[J].J Magn Reson Imaging，2013，37：1189-1194.

4 尤群偉，高峰.高分辨率磁共振成像技術在顱內動脈狹窄性病變中的應用進展[J].中華神經科雜志，2013，46：782-784.

5 婁昕，姜衛劍，馬林，等.重度顱內動脈狹窄活體高分辨磁共振成像初探[J].中華內科雜志，2008，47：478-481.

6 Chung GH，Kwak HS，Hwang SB，et al.High resolution MR imaging in patients with symptomatic middle cerebral artery stenosis[J].Eur J Radiol，2012，81：4069-4074.

7 Zhao H，Zhao X，Liu X，et al.Association of carotid atherosclerotic plaque features with acute ischemic stroke：a magnetic resonance imaging study[J].Eur J Radiol，2013，82：e465-e470.

8 Xu WH，Li ML，Gao S，et al.In vivo high-resolution MR imaging of symptomatic and asymptomatic middle cerebral artery atherosclerotic stenosis[J].Atherosc-lerosis，2010，12：507-511.

9 Zhu XJ，Du B，Lou X，et al.Morphologic characteristics of atherosclerotic middle cerebral arteries on 3T high-resolution MRI[J].AJNR Am J Neuroradiol，2013，34：1717-1722.

10 Xu WH，Li ML，Gao S，et al.Plaque distribution of stenotic middle cerebral artery and its clinical relevance[J].Stroke，2011，42：2957-2959.

11 Feng C，Xu Y，Bai X，et al.Basilar artery atherosclerosis and hypertensive small vessel disease in isolated pontine infarctions：a study based on highresolution MRI[J].Eur Neurol，2013，70：16-21.

12 Klein IF，Lavallée PC，Mazighi M，et al.Basilar artery atherosclerotic plaques in paramedian and lacunar pontine infarctions：a high-resolution MRI study[J].Stroke，2010，41：1405-1409.