三維高分辨磁共振成像在評估大腦中動脈斑塊特征與缺血性腦卒中和短暫性腦缺血發作關系中的研究

王嫣，白巖，王志學，馬瀟越，魏巍，時少杰，王梅云*

近年來，缺血性腦卒中的發病率逐年上升，其中顱內動脈粥樣硬化是缺血性腦卒中的主要原因，占亞洲腦卒中患者的30%～50%[1]。大腦中動脈(middle cerebral artery，MCA)狹窄導致的缺血性腦卒中患者的復發率和致死率較高[2]，且顱內血管斑塊最易累及MCA[3]。前期研究表明，經過治療的癥狀性腦血管狹窄(狹窄率＞70%)患者的腦卒中復發率高達23%[4]。因此，準確預測腦血管狹窄患者腦卒中的發生對于提前制訂治療策略從而改善預后具有重要意義。有研究表明血管狹窄程度與缺血性腦卒中的發生密切相關，但也有研究發現缺血性腦卒中的發生與血管狹窄程度關系并不密切[5-6]。因此，對MCA狹窄部位的斑塊特征進行定量分析，并揭示其與缺血性腦卒中之間的關系，對于預防缺血性腦卒中的發生和及早進行臨床干預有著重要的臨床意義。

前期研究結果表明，高分辨磁共振成像(highresolution magnetic resonance imaging，HR-MRI) 能清楚顯示斑塊分布及管壁厚度等特征，且能通過定量測量得到管腔狹窄程度及斑塊大小等參數[7-8]。3D快速自旋回波序列(3D turbo spin echo sequence，3D-SPACE)是采用3D渦輪自旋回波技術進行的高分辨磁共振三維血管壁成像，與傳統的HR-MRI技術相比具有較好的黑血性能和較高的采樣效率[9]，能夠更好地進行血管壁成像，并且可對顱內任意血管進行多方向多層面重建，提高了對斑塊特征定量測量的準確性[10]。本研究采用3D-SPACE技術對大腦中動脈斑塊進行定量分析，研究血管狹窄率、偏心指數、重構指數及強化程度等指標與腦卒中和短暫性腦缺血發作(transient ischemic attack，TIA)之間的聯系。

1 材料與方法

1.1 一般資料

本研究回顧性納入2017年7月至2018年6月在河南省人民醫院行三維高分辨血管壁成像的大腦中動脈狹窄患者65例。納入標準：(1)年齡18～70歲；(2) MCA單一斑塊；(3)磁共振血管成像顯示MCA狹窄率≥30%；(4) 一條或以上動脈粥樣硬化風險因素。排除標準：(1)同側頸內動脈狹窄率≥70%；(2)存在心源性腦卒中的高風險因素，如房顫、人工瓣膜疾病或擴張性心肌病；(3)非動脈粥樣硬化性疾病，如動脈炎、煙霧病或動脈夾層；(4)圖像質量差；(5)存在MRI檢查禁忌證。共排除7例患者，分別為4例同側頸內動脈重度狹窄、2例煙霧病及1例動脈炎，最終納入58例患者進行分析。根據擴散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)上大腦中動脈供血區是否有高信號將患者分為缺血性腦卒中組(22例)和TIA組(36例)。入院當天收集基線資料，包括吸煙、飲酒、糖尿病和高血壓等動脈粥樣硬化風險因素。吸煙定義為連續＞6個月每天吸煙1支以上，且發病前未戒煙。飲酒定義為每月飲酒2次以上，連續1年。糖尿病和高血壓為本次入院前已確診。

1.2 檢查方法

所有急性缺血性腦卒中和TIA病人均在發病2周內行三維高分辨率血管壁成像，平均發病時間為(9±4) d。采用Siemens prisma 3.0 T MRI掃描儀，64通道頭線圈，掃描序列包括：(1) 3D-TOF：TR 21 ms，TE 3.45 ms，層厚0.6 mm，層數150，并行采集技術為1，視野(FOV)240 mm×240 mm，平均掃描時間約為 4 min。(2) 3D T1-SPACE：TR 900 ms，TE 14 ms，層厚0.53 mm，層間距0 mm，層數224，并行采集技術為1，FOV 230 mm×230 mm，平均掃描時間約為8 min。靜脈注射劑量為0.1 mmol/kg的釓噴酸葡胺(馬根維顯，拜耳醫藥)后延遲4～5 min進行3D T1-SPACE對比增強掃描。

1.3 數據處理

將掃描數據傳入后處理工作站(syngo.via)，將圖像放大2～3倍，選取斑塊所在處血管最狹窄處為病變層面(maximal lumen narrowing，MLN)，選取病變近心端或遠心端的正常血管為參考層面(referential lumen，RL)[11]。由2名分別具有5年和8年腦血管斑塊磁共振成像分析經驗的影像科醫師分別手動勾畫血管管腔輪廓及血管壁輪廓，由工作站軟件自動測出相應管腔面積(lumen area，LA)及血管面積(vessel area，VA)，測量最狹窄層面最大管壁厚度(maximal wall thickness，WTmax)和最小管壁厚度(minimal wall thickness，WTmin)，取2名醫師測量結果的平均值為最終結果。定量計算以下參數：(1)狹窄率=(1-LAMLN/LARL)×100%；(2)重構指數(remodeling index，RI)=VAMLN/VARL，RI≥1.05為正性重構，RI≤0.95為負性重構，RI在0.95～1.05之間為無明顯重構；(3)偏心指數=(WTmax-WTmin)×100%。偏心指數≥0.5為偏心斑塊，偏心指數＜0.5為同心斑塊。(4)強化程度(contrast enhancement，CE)=(SpostBBMR-SpreBBMR)/SpreBBMR×100，SpostBBMR和SpreBBMR分別為標準化增強掃描后和增強掃描前斑塊信號強度，通過手動測量臨近腦實質(面積為15 mm2)信號強度進行斑塊信號強度標準化[12]。

1.4 統計學分析

圖1 男，24歲，因“一過性右側肢體無力3 h”入院，A：DWI上無明顯異常信號；B：MRA顯示左側大腦中動脈M1段重度狹窄；C：選取T1WI上最狹窄層面的橫軸位，斑塊呈偏心性，手動描繪管腔輪廓和管壁輪廓，測量管腔面積(0.63 mm2)及血管面積(6.26 mm2)；D：增強掃描后斑塊呈新月形中度強化 圖2 女，64歲，因“言語不利，右側肢體無力5 d”入院，A：DWI顯示左側半卵圓中心片狀高信號；B：MRA顯示左側大腦中動脈M1段重度狹窄；C：斑塊呈偏心性，管腔面積為1.04 mm2，血管面積為9.79 mm2；D：增強掃描后斑塊明顯強化Fig.1 24-year-old man, Transient right limb weakness for 3 h.There is no obvious hyperintense on DWI (A), TOF-MRA shows left middle cerebral artery M1 segment severe stenosis (B).The horizontal axis of the MLN level on the T1WI image was selected, and the plaque was eccentric.The luminal contour and the vessel contour were manually drawn, and the lumen area (0.63 mm2) and the blood vessel area (6.26 mm2) were measured (C).The plaque presented a crescentic and moderate enhancement after enhanced scan (D).Fig.2 64-year-old woman.Unclear speech and right limb weakness for 5 days.Hyperintense in the left semicircular center on DWI (A).TOF-MRA shows left middle cerebral artery M1 segment severe stenosis (B).The plaque was eccentric.The lumen area was 1.04 mm2 and the blood vessel area was 9.79 mm2 (C).Significant enhancement of plaque after enhanced scan (D).

采用SPSS 22.0軟件進行統計學分析。計量資料以表示，計數資料用數值及百分率表示。組間計量資料采用獨立樣本t檢驗進行比較，計數資料采用卡方檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。采用組內相關系數(intraclass correlation coefficient，ICC)評估2名觀察者之間測量的一致性，ICC＞0.80為一致性較高。

2 結果

2.1 基本資料

缺血性腦卒中組納入病人22例(男16例，女6例)，平均年齡(52±10)歲；TIA組納入病人36例(男24例，女12例)，平均年齡(49±9)歲。兩組年齡及性別無統計學差異(P＞0.05)。缺血性腦卒中組患者的吸煙、飲酒、高血壓、糖尿病臨床危險因素與TIA組差異均無統計學意義(P＞0.05)(表1)。

2.2 斑塊特征

22例缺血性腦卒中組中5例為同心性斑塊，17例為偏心性斑塊；36例TIA組中13例為同心性斑塊，23例為偏心性斑塊(圖1，2)。缺血性腦卒中組血管偏心指數(0.701±0.099)、重構指數(0.922±0.194)及強化程度(131±44)均顯著高于TIA組[(0.559±0.208)、(0.761±0.182)、(94±38)，(P＜0.05)]。偏心斑塊組的血管重構指數(0.867±0.196)高于同心斑塊組(0.674±0.156)，差異具有統計學意義(P＜0.05)。缺血性腦卒中組和TIA組血管狹窄率分別為65%±17%和71%±16% (P=0.19)，差異無統計學意義(表2，3)。

2.3 數據測量的一致性

2名測量者之間病變層面及參考層面的管腔面積一致性較好，分別為0.898和0.897，病變層面及參考層面的血管面積一致性亦較好，分別為0.929和0.905。

表1 缺血性腦卒中與TIA組臨床特征Tab.1 The comparison of clinical data between ischemic stroke group and TIA group

表2 缺血性腦卒中與TIA組斑塊量化指標分析Tab.2 The quantitative analysis of plaque between ischemic stroke group and TIA group

表3 偏心性斑塊組與同心性斑塊組量化指標分析()Tab.3 The comparison of quantitative index between eccentric plaque group and concentric plaque group ()

指標 偏心斑塊組(40例) 同心斑塊組(18例) P值重構指數 0.880±0.189 0.685±0.161 ＜0.05 LAMLN (mm2，) 1.047±0.765 0.904±0.440 0.485 VAMLN (mm2，) 9.166±2.763 7.316±2.089 ＜0.05

3 討論

本研究采用3D-SPACE對大腦中動脈狹窄患者斑塊特征進行分析，該技術提高了傳統HR-MRI技術的信噪比，并且可對全腦顱內血管壁進行3D成像，滿足了臨床上對血管進行任意平面重建的要求，并縮短了掃描時間。該無創性技術可清楚描繪MCA血管壁，明確顯示斑塊分布特征，是檢測顱內動脈壁特征的有效工具。另外，本研究中缺血性腦卒中組的重構指數和偏心指數顯著高于TIA組患者，表明急性腦卒中事件不僅與血管狹窄程度有關，斑塊特征也是其重要影響因素。

本研究發現缺血性腦卒中組的重構指數較高，但并未達到正性重構標準，本研究結果與前期研究結果不一致[5]。前期研究表明正性重構會降低斑塊穩定性，是急性冠狀動脈綜合征的主要重構模式[13]，而且正性重構具有更大的斑塊血管面積和斑塊面積，斑塊的生物活性更高，更易破裂從而導致腦卒中[14]。血管重構是動脈粥樣硬化斑塊形成的重要機制，可引起局部血管壁的代償，引起兩種不同形式的重構：一種是血管向外擴張形成正性重構；一種是血管向內收縮形成負性重構。其中正性重構血管向外擴張代償，減輕了狹窄程度，而負性重構管腔向內縮窄，加重了狹窄程度[15]。本研究缺血性腦卒中患者有更高的重構指數，且正性重構斑塊顯著多于TIA患者，但平均重構指數仍傾向于負性重構，考慮與入組病人粥樣硬化斑塊體積較大、病程較長并向管腔內壓迫有關[7]，故有可能降低重構指數。因此，以重構模式來預測斑塊的穩定性較為片面，部分重構指數高的負性重構斑塊發生急性腦卒中的風險同樣較高，應該給予積極干預與治療。

本研究中兩組患者斑塊均多為偏心斑塊，但缺血性腦卒中患者的偏心指數顯著高于TIA患者。前期研究在斑塊偏心模式與缺血性腦卒中癥狀發生的關系方面的結果不一致，Dieleman等[16]的研究認為偏心斑塊在無癥狀患者中常見，而Zhu等[17]研究表明偏心斑塊在有癥狀患者中更常見。這與斑塊成分和斑塊累及管壁大小有關，一方面有人認為同心性斑塊成分更為復雜，且累及＞50%的血管壁[18]，偏心性斑塊部分血管壁受損程度相對較輕，斑塊穩定性相對較高；另一方面，有相關病理學研究發現，膠原纖維可對斑塊的穩定性起調節作用，偏心性斑塊的膠原纖維數量較同心性斑塊顯著減少[19]，因此斑塊穩定性下降。由于兩種機制相互作用，偏心模式與斑塊穩定性的關系并不明確，對斑塊進行多層面研究發現，癥狀性血管斑塊患者中混合型管壁(偏心性斑塊和同心性斑塊同時存在)較多見[17]，兩種機制在斑塊形成的病理過程中相輔相成。本研究中缺血性腦卒中病人偏心指數高于TIA患者，說明偏心指數高的斑塊穩定性差，膠原纖維含量在維持斑塊穩定性中有較大作用。本研究中偏心性斑塊組的重構指數高于同心性斑塊組，斑塊局灶性增厚和血管的代償性擴大相結合，增加高偏心指數斑塊的破裂風險。

本研究結果表明缺血性腦卒中患者的斑塊強化程度較高，這與前期相關研究報告[12，20]一致。尸檢標本的組織學研究顯示，腦卒中患者的病灶斑塊存在較強烈的炎癥反應[21-22]，反應了巨噬細胞浸潤和新生血管增生[21]，由于內皮滲透率和新生血管的增加，強化程度反映了顱內動脈粥樣硬化患者的炎性活動水平，與腦缺血事件的發生相關[23]。研究發現，強化程度較高的斑塊其下游腦組織灌注損害較嚴重，MTT較低[24]。對復發急性腦卒中患者進行高分辨磁共振研究發現其強化程度高于初發組，可對患者復發率的預測提供參考[25]。我們的患者中強化程度高的斑塊多見于腦卒中患者中，提示斑塊處于急性炎癥期，該特征可作為顱內斑塊不穩定性的標志，可評估顱內血管狹窄患者的卒中風險。

綜上所述，3D-SPACE技術具有高分辨率和高信噪比等優點，不僅能夠反映腦卒中和TIA患者大腦中動脈斑塊特征方面的差異，有效預測斑塊的穩定性，而且其獨特的三維血管重建優勢能為臨床提供更多信息，從而對大腦中動脈粥樣硬化患者進行有效的風險評估和及時治療。

利益沖突：無。