復發急性缺血性腦卒中患者大腦中動脈斑塊的高分辨率MRI研究

張雪鳳，劉崎，陳士躍，詹茜，彭雯佳，陳錄廣，田霞，陸建平

復發急性缺血性腦卒中患者大腦中動脈斑塊的高分辨率MRI研究

張雪鳳，劉崎，陳士躍，詹茜，彭雯佳，陳錄廣，田霞，陸建平*

目的利用3.0 T高分辨磁共振(HR-MRI)研究復發急性缺血性腦卒中患者大腦中動脈斑塊形態特征。材料與方法回顧性分析77例責任血管為大腦中動脈的急性缺血性腦卒中患者資料，其中初發患者36例(初發組)，復發患者41例(復發組)，所有患者均行3.0 T高分辨磁共振斑塊成像(掃描序列包括TOF-MRA，頭顱常規DWI，責任血管軸位T1WI、T2WI及T1WIGd-DTPA增強)。對比分析初發組與復發組急性缺血性腦卒中患者責任血管管腔狹窄率、最小管腔面積、斑塊負荷、斑塊強化率、T1WI及T2WI斑塊信號強度指數。結果復發組患者大腦中動脈管腔狹窄率(P=0.002)、斑塊負荷(P=0.005)、斑塊強化率(P=0.037)均明顯高于初發組，最小管腔面積(P=0.001)明顯小于初發組。復發組斑塊T2WI信號強度指數大于初發組(P＜0.001)，而T1WI信號強度指數兩者無明顯差異(P=0.245)。結論高分辨率磁共振可以有效評估復發急性缺血性腦卒中患者大腦中動脈斑塊的形態特征，綜合評價斑塊特征可為臨床提供參考以助于預防腦卒中復發。

梗塞，大腦中動脈；磁共振成像；斑塊，動脈粥樣硬化；復發

顱內動脈粥樣硬化是導致缺血性腦卒中的重要原因，在亞洲人口中這一比例約為33%～67%[1]，并以發生于大腦中動脈的粥樣硬化病變為主。缺血性腦卒中具有致死、致殘、復發率高的特點，并且每次復發造成的功能損害及疾病負擔均明顯大于首次發作，因此防治腦卒中復發意義重大。高分辨率磁共振(high-resolution magnetic resonance imaging，HR-MRI)可以用于評價斑塊易損性、預測急性腦卒中風險、判斷腦卒中預后[2-3]，但是目前尚缺乏復發腦卒中患者大腦中動脈斑塊特征的研究報道。因此，筆者運用HRMRI管壁成像技術定性、定量分析初發與復發大腦中動脈斑塊形態學特征差異，旨在探討與復發急性缺血性腦卒中相關的大腦中動脈斑塊形態特征，為預測腦卒中復發風險提供參考。

1 材料與方法

1.1 一般資料

收集2012年2月至2016年4月在上海長海醫院因急性缺血性腦卒中在腦外科及神經內科住院患者資料，納入標準：(1)頭顱CTA、MRA或DSA顯示大腦中動脈M1段狹窄；(2)有明確與狹窄側大腦中動脈缺血性腦卒中相關的癥狀及體征，包括短暫性腦缺血發作；(3)發病1周內行HR-MRI及常規頭顱DWI掃描；(4)具有頸部血管影像學檢查及心臟檢查資料。根據既往有無缺血性腦卒中發作分為初發組、復發組。初發組：缺血性腦卒中為首次發作。復發組：患者缺血性腦卒中原神經系統癥狀和體征好轉和消失后，再次出現同側新的缺血癥狀及體征，或頭顱DWI發現同側新的梗死灶。排除標準：(1)同時存在同側顱內動脈或頸動脈狹窄大于50%；(2)非動脈粥樣硬化性顱內動脈狹窄，如合并心源性栓子、房顫、血管動脈炎，動脈夾層、高凝狀態等基礎疾病；(3)圖像質量差無法診斷分析。所有患者均簽署知情同意書。

1.2 檢查方法

所有患者均在GE Signa HDxt 3.0 T磁共振設備上進行檢查，依次進行頭顱常規DWI、3D-TOF、HR-MRI序列掃描。DWI參數：TR 5300 ms，TE 74.3 ms，FOV 24 cm×24 cm，b=1000 s/mm2，激勵次數(NEX)2，矩陣160×160，層厚5 mm，掃描時間42 s。3D-TOF參數：TR 29 ms，TE 3.4 ms，FOV 24 cm×21.6 cm，激勵次數(NEX)為1，矩陣384×192，掃描時間4 min 47 s。根據3D-TOF圖像定位MCA走形區再行HR-MRI掃描，責任血管側大腦中動脈掃描序列包括T2WI、T1WI、T1WIGd-DTPA增強，其中T2WI參數為：TR 2884 ms，TE 51 ms，FOV 10 cm×10 cm，NEX為6，矩陣320×256，回波鏈長度(ETL)20，掃描時間3 min 51 s；T1WI參數為：TR 581 ms，TE 20 ms，FOV 10 cm×10 cm，NEX為4，矩陣320×256，ETL6，掃描時間5 min。高分辨率T1WI增強掃描采用Gd-DTPA對比劑，注射劑量0.2 mmol/kg，流率2 ml/s，注射對比劑后立即掃描。

1.3 圖像分析

掃描完成后將圖像導入PACS系統，由1名專門從事血管影像診斷的影像科醫師在不了解患者臨床資料的情況下進行圖像分析。根據TOF-MRA測量大腦中動脈最窄處管腔直徑和狹窄近端正常管腔直徑，根據WASID標準計算狹窄率[4]：狹窄率=(1-狹窄處直徑/狹窄近心端正常直徑)×100%。

根據HR-MRI圖像對大腦中動脈斑塊進行形態特征分析：包括最狹窄處管腔面積、斑塊負荷、斑塊T2WI及T1WI信號強度指數、斑塊強化率。利用CMRtools軟件(cardiovascular imaging solutions Ltd，UL)在T2WI圖像中手動勾畫最狹窄處的管腔和管壁邊界，同時將此兩個血管輪廓拷貝至同層面T1WI及T1WI增強序列上。斑塊面積=管壁總面積-管腔面積；斑塊負荷=(斑塊面積/管壁總面積)×100%；斑塊(T1WI、T2WI、T1WI增強)信號強度指數：斑塊平均信號強度/同層面灰質信號強度；斑塊強化率=[(增強信號強度指數-平掃信號強度指數)/平掃信號強度指數]×100%。

1.4 統計學分析

2 結果

本研究共納入77例患者，其中初發組36例，復發組41例，初發組男性31例(86.11%)，復發組男性25例(60.98%)，兩組男性患者比例均高于女性患者；初發組平均年齡(57.83±10.83)歲，復發組平均年齡(54.51±11.25)歲，兩者差異無統計學意義(P＞0.05)。

初發組與復發組責任側大腦中動管腔狹窄率、斑塊負荷、斑塊強化率、最小管腔面積、T2WI及T1WI信號強度指數統計結果如表1所示。復發組患者大腦中動脈管腔狹窄率(P=0.002)、斑塊負荷(P=0.005)、斑塊強化率(P=0.037)均明顯高于初發組患者，最小管腔面積(P=0.001)明顯小于初發組患者。復發組斑塊T2WI信號強度指數大于初發組(P＜0.001)，而T1WI信號強度指數無明顯差異(P=0.245)，圖1，2為1例復發組大腦中動脈斑塊發病時及治療后HR-MRI表現。T1WI示復發組斑塊內出血6例(14.63%)，初發組1例(2.78%)，兩者差別無統計學意義(χ2=1.986，P=0.113)。

3 討論

中國每年腦卒中新發病例約達250萬，發病率和病死率居世界首位，其中70%為缺血性腦卒中[5]。缺血性腦卒中最主要原因為顱內動脈粥樣硬化。癥狀性顱內動脈粥樣硬化有很高的臨床復發風險，風險高低因其狹窄部位而異，其中癥狀性大腦中動脈狹窄患者，狹窄區域缺血性卒中的年復發率為7.8%[6]。Wang等[5]利用磁共振增強造影(MRA)研究了來自多中心2864例中國顱內動脈粥樣硬化患者臨床資料，結果顯示動脈狹窄程度與腦卒中復發相關，狹窄程度越重越容易造成腦卒中復發。本研究發現復發組較初發組大腦中動脈管腔狹窄率更高(P=0.002)，說明血管狹窄程度越高復發風險越大，這與Wang等[5]的研究結果一致。但是動脈粥樣硬化病變形成后是否導致臨床癥狀的出現，不僅取決于動脈管腔的狹窄程度，與斑塊形態特征相關的斑塊穩定性對臨床事件發生也起著重要的作用。本研究通過HR-MRI對比研究了初發與復發急性缺血性腦卒中患者大腦中動脈斑塊形態特征差異，發現了除管腔狹窄程度外，復發性大腦中動脈斑塊的一些高危特征。

本研究中復發組腦卒中患者斑塊負荷較初發組大(P=0.005)、最小管腔面積較初發組小(P=0.001)。彭雯佳等[7]在對大腦中動脈粥樣硬化責任斑塊與非責任斑塊的形態學特征研究中，發現責任斑塊的斑塊負荷大于非責任斑塊并且最小管腔面積明顯小于非責任斑塊，對評估病變血管，斑塊負荷和最小管腔面積可作為管腔狹窄率的有益補充。另外在冠狀動脈斑塊的研究中也發現了類似的結果，研究發現冠脈的最小管腔面積≤4 mm2與急性心肌缺血癥狀相關，當最小管腔面積≤4 mm2且斑塊負荷≥70%時則預測未來發生缺血事件的可能性大[8-9]。因此斑塊負荷大、最小管腔面積小，可作為評估復發腦卒中高危斑塊特征的重要參考。

本研究發現復發組斑塊的T2WI信號強度指數相對較高(P＜0.001)，Jiang等[10]在尸檢患者離體顱內動脈粥樣硬化斑塊的影像-病理對照研究中發現纖維帽或纖維組織的T2WI信號高，因此筆者認為復發腦卒中高危斑塊可能含有較高比例的纖維帽或纖維組織成分。頸動脈粥樣硬化斑塊組織學研究證實導致臨床事件的易損斑塊特征為斑塊內出血、大的脂質核心、薄的纖維帽、并伴有炎性細胞浸潤[11]。T2WI高信號代表的纖維帽是高危斑塊的特征之一。斑塊內出血T1WI表現為高信號，復發組斑塊內出血比例高于初發組，但是兩者差異無統計學意義(P＞0.05)，T1WI信號強度指數在初發組與復發組亦無統計學差異(P＞0.05)。Xu等[12]在對急性缺血性腦卒中大腦中動脈粥樣硬化斑塊的研究中認為大腦中動脈斑塊可能相對缺乏斑塊內出血或血栓，本研究無論是初發組還是復發組急性缺血性腦卒中斑塊內出血(T1WI高信號)檢出比例均少，與這一結論相符。因此，根據T1WI信號強度指數尚不能評估復發斑塊風險。

表1初發組與復發組責任側大腦中動脈管腔及斑塊形態學特征Tab. 1The morphological characteristics of the lumen and plaque of the culprit MCA in the primary group and the recurrent group

值得注意的是，本研究在T1WI增強序列上發現復發組斑塊的強化率較初發組高(P=0.037)，這提示斑塊強化率越高越有可能發生復發腦卒中事件。靜脈注射對比劑后斑塊的強化可反映斑塊內新生血管、炎細胞浸潤程度[13]。細胞內微血管(新生血管)的形成一方面是供給斑塊營養的來源，另一方面也是傳導、運輸炎性細胞、炎性因子的渠道[14]。Moreno等[15]等發現新生血管和斑塊破裂有關，即與急性缺血事件密切相關。炎癥參與動脈粥樣硬化的始動環節與進展過程。顱內動脈粥樣硬化斑塊的組織學研究發現，因顱內血管炎癥抑制因子的減少、促炎水解酶的過度表達和外彈力層的缺失，顱內動脈粥樣硬化可能更容易受炎癥反應的影響并且發生斑塊的失穩[16]。因此，斑塊強化程度越高，提示腦卒中復發的風險越高。

本研究存在的不足：(1)本研究為回顧性研究、樣本量小，研究對象均為復發患者，缺少無復發缺血腦卒中患者對比分析，需要前瞻性、大樣本研究評估斑塊影像學特征對復發腦卒中風險的預判價值；(2)HR-MRI管壁成像掃描時間長，本研究對象多為腦卒中癥狀相對較輕者，高齡、病情重、無法配合檢查者因不能行HR-MRI檢查而未選入研究中，如何縮短掃描時間、優化成像序列使HR-MRI更全面的應用于腦卒中患者是研究斑塊特征的關鍵。

圖1A～E圖為1例復發組患者的MRI圖像。TOF-MRA顯示右側大腦中動脈M1段近端管腔狹窄90% (A)，DWI顯示右側側腦室旁新鮮腦梗死灶(B)；C～E圖為HR-MRI顯示大腦中動脈管腔內斑塊特征(箭頭)，T2WI斑塊高信號(C)，T1WI平掃斑塊等信號(D)，T1WI增強斑塊明顯強化(E)圖2為圖1同一患者經抗凝、降脂治療3個月后復查圖像，期間未出現復發腦卒中。TOF顯示右側大腦中動脈M1段近端狹窄程度明顯改善(A)，DWI示右側腦室旁陳舊腦梗死灶(B；箭頭)，T2WI示斑塊變小、信號減低(C)，T1WI增強斑塊強化程度明顯減低(D)Fig. 1A—E images are MRI images in the same patient of recurrent group, TOF-MRA shows right middle cerebral artery M1 segment proximal 90% stenosis (A), DWI shows right lateral ventricle fresh cerebral infarction (B). C—E images are HR-MRI shows the middle cerebral artery plaque (arrow), T2WI shows high signal of the plaque (C), T1WI shows equal signal of the plaque (D), contrast-enhanced T1WI shows obvious enhancement of plaque (E).Fig. 2A—D images are MRI images in the same patient of Fig.1 after anticoagulation, lipid lowering treatment for three months, there was no recurrence stroke during the period. TOF shows the degree of stenosis signif i cantly improved (A), DWI shows old cerebral infarction (B, arrow), the area and T2WI signal intensity of plaque was reduced (C), plaque enhancement decreased signif i cantly (D).2D

綜上所述，高分辨率MRI可以有效評估復發急性缺血性腦卒中患者大腦中動脈斑塊形態特征；復發大腦中動脈管腔狹窄程度更重、斑塊負荷更大、最小管腔面積小、斑塊T2WI信號相對較高并且強化程度更明顯，綜合斑塊的這些特征，可早期識別易復發高危斑塊，更好地為臨床評估復發腦卒中風險提供參考，以減少缺血性腦卒中復發事件。

[References]

[1] Liu L, Wang D, Wong KS, et al. Stroke and stroke care in China: huge burden, significant workload, and a national priority. Stoke, 2011, 42(12): 3651-3654.

[2] Li HY. MRI appearances of carotid vulnerable plaques and prediction of the risk of ischemic stroke. Chin J Magn Reson Imaging, 2016, 7(1): 16-19.李紅英. 頸動脈易損斑塊MRI表現與缺血性腦卒中的風險預測.磁共振成像, 2016, 7(1): 16-19.

[3] Yoon Y, Lee DH, Kang DW, et al. Single subcortical infarction and atherosclerotic plaques in the middle cerebral artery: highresolution magnetic resonance imaging f i ndings. Stroke, 2013, 44(9): 2462-2467.

[4] Yang WQ, Huang B, Liu XT, et al. Reproducibility of high-resolution MRI for the middle cerebral artery plaque at 3 T. Eur J Radiol, 2014, 83(1): e49-e55.

[5] Wang Y, Zhao X, Liu L, et al. Prevalence and outcomes of symptomatic intracranial large artery stenoses and occlusions in China: the Chinese Intracranial Atherosclerosis (CICAS) Study. Stroke, 2014, 45(3): 663-669.

[6] Bogousslavsky J, Barnett HJ, Fox AJ, et al. Atherosclerotic disease of the middle cerebral artery. Stroke, 1986, 17(6): 1112-1120.

[7] Peng WJ, Zhan Q, Jiang YL, et al. Comparison between culprit plaques and non-culprit plaques in atherosclerotic disease of the middle cerebral artery by high-resolution MRI. Chin J Med Imaging Technol, 2016, 32(3): 353-357.彭雯佳, 詹茜, 江遠亮, 等. 大腦中動脈粥樣硬化責任斑塊與非責任斑塊易損性的高分辨率磁共振對比研究. 中國醫學影像技術, 2016, 32(3): 353-357.

[8] Stone GW, Maehara A, Lansky AJ, et al. A prospective naturalhistory study of coronary atherosclerosis. N Engl J Med, 2011, 364(3): 226-235.

[9] Calvert PA, Obaid DR, O'Sullivan M. et al. Association between IVUS f i ndings and adverse outcomes in patients with coronary artery disease: the VIVA (VH-IVUS in vulnerable atherosclerosis) Study. JACC Cardiovascular imaging, 2011, 4(8): 894-901.

[10] Jiang YL, Zhu CC, Peng WJ, et al. Ex-vivo imaging and plaque type classif i cation of intracranial atherosclerotic plaque using high resolution MRI. Atherosclerosis, 2016, 249: 10-16.

[11] Naghavi M, Libby P, Falk E, et al. From vulnerable plaque to vulnerable patient: a call for new definitions and risk assessment strategies: Part I. Circulation, 2003, 108(14): 1664-1672.

[12] Xu WH, Li ML, Gao S, et al. Middle cerebral artery intraplaque hemorrhage: precalence and clinical relevance. Ann Neurol, 2012, 71(2): 195-198.

[13] Yang WQ, Huang B, Liang CH, et al. Analysis of intracranial atherosclerotic plaque enhancement using high-resolution MR imaging in patients with ischemic stroke. Chin J Radiol, 2014, 48(6): 462-466.楊萬群, 黃飚, 梁長虹, 等. 缺血性卒中患者顱內動脈硬化斑塊強化特征的高分辨MRI研究. 中華放射學雜志, 2014, 48(6): 462-466.

[14] Zhang ZQ, Dong L, Yu W. Current status of MR imaging for vulnerable plaque in clinical application. Chin J Magn Reson Imaging, 2010, 1(6): 422-428.張兆琪, 董莉, 于薇. MRI對易損斑塊的臨床研究進展. 磁共振成像, 2010, 1(6): 422-428.

[15] Moreno P, Purushothaman K, Fuster V, et al. Plaque neovascularization is increased in ruptured atherosclerotic lesions of humen aorta: implications for plaque vulnerability. Circulation, 2004, 110(14): 2032-2038.

[16] Sun R, Xiao L, Duan S. High expression of ubiquitin conjugates and NF-KB in unstable human intracranial atherosclerotic plaques. J Cell Physiol, 2012, 227(2): 784-788.

Middle cerebral artery plaque in patients with recurrent acute ischemic stroke: studied with high-resolution magnetic resonance imaging

ZHANG Xue-feng, LIU Qi, CHEN Shi-yue, ZHAN Qian, PENG Wen-jia, CHEN Luguang, TIAN Xia, LU Jian-ping*
Department of Radiology, Changhai Hospital, the Second Military Medical University, Shanghai 200433, China

Objective:To study the morphological characteristics of middle cerebral artery plaque in patients with recurrent acute ischemic stroke by 3.0 T high resolution magnetic resonance imaging (HR-MRI).Materials and Methods:Retrospective analysis of clinical data of 77 cases of patients with acute ischemic stroke, the culprit plaques in middle cerebral artery, including 36 cases of patients with primary (primary group), 41 cases with recurrence (recurrence group), all patients underwent 3.0 T high resolution magnetic resonance imaging (plaque scanning sequence including TOF-MRA, DWI for the whole brain, T1WI,T2WI and contrast-enhanced T1WI). Comparative analysis of the primary and recurrent patients plaque morphological characteristics included lumen stenosis rate, minimal lumen area, plaque burden, plaque enhancement rate, T1WI and T2WI plaque signal strength index.Results:The lumen stenosis rate (P=0.002), plaque burden (P=0.005) and plaque enhancement ratio (P=0.037) were signif i cantly higher in the recurrent group than in the primary group, and the minimal lumen area (P=0.001) was signif i cantly smaller than that in the primary group. The T2WI signal intensity index of the recurrence group was higher than that of the primary group (P＜0.001), while the T1WI signal strength index was not signif i cantly different (P=0.245).Conclusions:High resolution magnetic resonance imaging can effectively evaluate the morphological characteristics of middle cerebral artery plaque in patients with recurrent acute ischemic stroke. Comprehensiveevaluation of plaque characteristics can provide reference for the clinical and help to prevent recurrence stroke.

Infarction, middle cerebral artery; Magnetic resonance imaging; Plaque, atherosclerotic; Recurrence

國家自然科學基金面上項目(編號：31470910)；上海市市級醫院新興前沿技術聯合攻關項目(編號：SHDC12013110)；全軍醫學科研“十二五”計劃重點課題(編號BWS12J026)

第二軍醫大學附屬長海醫院影像醫學科，上海 200433

陸建平，E-mail：cjr.lujianping@ vip.163.com

2016-09-23

接受日期：2016-10-13

R445.2；R743.33

A

10.12015/issn.1674-8034.2016.11.003

張雪鳳, 劉崎, 陳士躍, 等. 復發急性缺血性腦卒中患者大腦中動脈斑塊的高分辨率MRI研究. 磁共振成像, 2016, 7(11): 808-812.

*Correspondence to: Lu JP, E-mail: cjr.lujianping@vip.163.com

Received 23 Sep 2016, Accepted 13 Oct 2016

ACKNOWLEDGMENTSThe National Nature Science Foundation of China (No. 31470910). The Emerging Frontier Technology Joint Research Program of Shanghai Municipal Hospital, China (No. SHDC12013110). The twelth f i ve-year plan of medical key project of the People's Liberation Army (No. BWS12J026).