基于VW-MRI的顱內動脈粥樣硬化斑塊與胚胎型大腦后動脈的相關性研究

劉丁琦，趙登玲，陳曉暉，李澄

腦卒中因其高發病率、高致殘率及高死亡率，現已成為危害人類健康的重要疾病之一，位居中國人死亡原因第一位[1]。腦卒中分型之一的缺血性腦卒中占所有卒中的75%～90%，發病機制包括動脈-動脈栓塞，血流動力學改變，穿支動脈阻塞等[2]，但多見于動脈-動脈栓塞，其栓子主要來源于高風險斑塊的破裂[3-4]。研究發現，腦卒中的發病因素除了與年齡、高血壓、糖尿病、個人生活方式等常見危險因素有關外[5]，還與局灶性血管形態、顱內側支循環狀態等有關[6-7]。顱內側支循環影響動脈粥樣硬化的進程及腦梗死的發生[8]，良好的側支循環可以維持腦血流的灌注。Willis環是顱內的初級側支循環，是前后循環的交通動脈環，全世界42%～52%的人擁有完整Willis環[9-10]，11%～46%的人擁有胚胎型大腦后動脈(fetal-type posterior cerebral artery，FTP)[11-13]。FTP是一種先天性腦血管發育畸形，是Willis環中最常見的一種結構不完整血管變異，它可以分為兩種類型，一種大腦后動脈P1段完全缺如，稱為完全型FTP；一種大腦后動脈P1段發育不良，其直徑小于同側后交通動脈，稱為部分型FTP；兩種FTP均直接與頸內動脈相連，使原本由椎基底動脈供應腦部的血液來自同側頸內動脈，增加頸內動脈的負荷，長期發展導致顱內動脈發生動脈粥樣硬化，從而引發顱內缺血[11,13-14]。FTP的存在影響著顱內軟腦膜側支循環功能，而顱內側支循環又與動脈粥樣硬化疾病的發生發展息息相關，所以我們提出假設：FTP可能會對顱內動脈粥樣硬化疾病的發生發展有一定的影響。本研究基于磁共振血管壁成像(vessel wall magnetic resonance imaging，VW-MRI)技術，通過分組、比較和回歸，定量研究顱內前后循環動脈粥樣硬化斑塊與FTP的關系。

材料與方法

1．一般資料

回顧性搜集2018年10月-2022年4月在東南大學附屬中大醫院行VW-MRI檢查的所有患者的病例資料，包括影像資料及人口統計學(年齡、性別、身高、體重)、血壓情況(收縮壓、舒張壓)、血脂情況(高密度脂蛋白膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇、甘油三酯)、血管危險因素(高血壓、高血脂、糖尿病、吸煙、酗酒)等信息。納入標準為：①年齡≥18歲；②由神經影像診斷醫師診斷VW-MRI圖像上顯示有大腦中動脈、椎動脈V4段及基底動脈斑塊。排除標準為：①頸內動脈狹窄>50%；②非動脈粥樣硬化性血管疾病，如動脈夾層、血管炎、moyamoya等；③心源性卒中；④出血性卒中；⑤其他腦內血管先天性變異；⑥腦腫瘤及頭頸部手術史；⑦幽閉恐怖癥；⑧磁共振檢查禁忌癥或磁共振圖像質量差。本研究得到醫院倫理委員會批準，所有參與者均簽署知情同意書。

2．設備與方法

采用Philips Ingenia II 3.0T磁共振、16通道頭頸部線圈進行成像。所有患者均行三維時間飛躍法(time of flight，3D-TOF)、常規顱腦成像序列(DWI、ADC、T1WI、T2WI、FLAIR)及3D T1WI VW-MRI序列掃描。VW-MRI包含平掃及增強3D T1WI容積各向同性快速自旋回波采集(volume isotropic TSE acquisition，VISTA)序列。增強3D T1WI-VISTA掃描前注射0.1 mL/kg釓對比劑(0.1 mg/mL，Magnevist，Bayer Schering Pharma AG)。橫軸面3D-TOF MRA掃描參數如下：TR 15 ms，TE 3.5 ms，翻轉角18°，層厚0.5 mm，矩陣268 mm×180 mm，視野200 mm×200 mm，體素0.75×0.75×0.75，激勵次數1，掃描時間為4 min。冠狀面VW-MRI采用3D VISTA序列抑制血流，優化顱內血管壁顯示，掃描參數為：TR 800 ms，TE 16 ms，翻轉角90°，層厚0.5 mm，矩陣400 mm×400 mm，FOV 200 mm×200 mm，體素0.5×0.5×0.5，NEX 1，掃描時間為5分28秒。

3．圖像分析

采用CASCADE斑塊分析專業軟件(University of Washington，Seattle，USA)進行斑塊形態學評估和血管測量。選擇最大管腔狹窄層面作為責任管腔(maximum lumen narrow，MLN)，病變近端或遠端正常血管作為參考管腔(reference lumen，RL)。人工繪制ROI計算血管橫截面面積，包括管腔面積(lumen area，LA)、血管面積(vessel area，VA)、最大管壁厚度(maximal wall thickness，WTmax)和最小管壁厚度(minimum wall thickness，WTmin)。 每項測量的ROI分別由兩名經驗超過2年的神經放射科診斷醫師繪制兩次，最終結果取兩位醫師測量值的平均值。定量計算參數如下[15]：①狹窄程度=(1-LAMLN/LARL)×100%。②重構指數(remoulding index，RI)=VAMLN/VARL,RI≥1.05定義為正性重構，RI≤0.95定義為負性重構，0.95

斑塊分布位置：根據VW-MRI圖像T1WI及T1WI增強序列以管腔最狹窄層面中心點及水平線為基準做兩條斜45°直線將管腔均分為4個90°的扇形象限，管壁最厚處所在的象限為斑塊的位置。大腦中動脈斑塊分為腹側、上側、背側及下側，椎基底動脈斑塊分為腹側、背側、左側及右側。

斑塊強化程度：①無強化：強化程度低于或等于管壁；②有強化：強化程度高于管壁[17-18]。

4．數據分析

所有數據采用SPSS 25.0軟件進行統計分析。計量資料以均數±標準差表示，分類變量以個(%)表示。計數資料采用Pearson卡方檢驗進行比較，服從正態分布的兩組間連續變量比較采用t檢驗，不服從正態分布的連續變量比較采用Mann-WhitneyU檢驗。采用單因素及多因素logistic回歸模型對校正混雜因素后的FTP組及非FTP組間血管特征進行統計學分析。

結 果

1.患者一般情況

本研究共納入了107例患者。其中，FTP組40例(平均年齡63.50±7.43歲，男21例)；非FTP組67例(平均年齡60.87±10.88歲，男40例)。兩組患者糖尿病發生率差異有統計學意義(P<0.05)，其他變量如年齡、性別、吸煙、酗酒、高血壓、高脂血癥等臨床危險因素差異無統計學意義(P均>0.05，表1)。

表1 兩組患者臨床資料比較

2.斑塊分布比較

對大腦中動脈粥樣硬化斑塊進行三維重建發現，FTP組腹壁及下壁斑塊6個，背側壁及上壁斑塊15個。非FTP組腹壁及下壁斑塊30個，背側壁及上壁斑塊11個。FTP組斑塊更易位于大腦中動脈的背側及上側壁，而非FTP組斑塊更易位于腹壁及下壁，兩組斑塊分布差異有統計學意義(P=0.001)。

對椎基底動脈粥樣硬化斑塊進行三維重建發現，FTP組腹壁斑塊7個，背側壁斑塊4個，左側壁4個，右側壁4個；非FTP組腹壁斑塊6個，背側壁斑塊8個，左側壁6個，右側壁6個。FTP組斑塊更易位于腹壁，而非FTP組斑塊更易位于背側壁。兩組斑塊分布差異無統計學意義(P=0.563，表2)。

表2 斑塊分布 [個(%)]

3.斑塊特征比較

在大腦中動脈中，兩組在血管重構方面差異有統計學意義(P<0.05)。FTP組中47.62%的患者出現大腦中動脈的正性重構，而非FTP組中53.66%的患者出現大腦中動脈負性重構。在椎基底動脈中，兩組在狹窄程度、重構指數、偏心指數及斑塊強化方面差異無統計學意義(P>0.05，表3、4)。兩組患者斑塊特征的代表性圖像見圖1和圖2。

表3 大腦中動脈斑塊特征

表4 椎基底動脈斑塊特征

4.Logistic回歸分析

多因素logistic回歸分析中，大腦中動脈的重構指數與FTP有顯著相關性(OR：31.378，95% CI：1.433～687.143，P=0.029)，見表5。

表5 單因素和多因素Logistic回歸分析

討 論

顱內動脈粥樣硬化疾病因斑塊形成而導致血管腔狹窄，所以臨床上多采用影像技術觀察血管狹窄程度來診斷顱內動脈粥樣硬化疾病。高分辨率VW-MRI不僅可以顯示管腔信息，還可以通過“黑血”技術即抑制血流、腦脊液及鄰近腦血管腦實質的信號，顯示血管管壁的邊界[19]，從而清楚顯示粥樣斑塊的大小、形態、位置、重構、成分等信息[15,20]，是現階段唯一可以在活體內進行無創血管壁檢查的技術。本研究基于VW-MRI技術，定量研究了顱內前后循環動脈粥樣硬化斑塊與FTP的關系。

圖1 男，52歲，FTP患者。a)TOF-MRA表現為右側MCA M1段狹窄(箭頭)，存在FTP(箭)；b)冠狀面T1WI 高分辨率MRI顯示右側MCA M1段強化斑塊(箭)；c)橫軸面T1WI高分辨率MRI顯示偏心斑塊(箭)；d)T1WI 高分辨率MRI最狹窄部位測量：血管面積為5.61mm2(藍線)，管腔面積為1.12mm2(綠線)。重構指數為 1.17(正性重構)。 圖2 男，53歲，無FTP。a)DWI示右側MCA區域急性缺血性卒中；b)TOF-MRA示右側MCA M1段嚴重狹窄(箭)；c)橫軸面T1WI高分辨率MRI示右側MCA M1段有斑塊(箭)；d)T1WI HR-MRI最狹窄部位測量：血管面積7.43mm2(藍線)，管腔面積0.4mm2(綠線)。重構指數為0.53(負性重構)。

1.管壁重構

既往研究表明，FTP的存在使得大腦后動脈和大腦中動脈均由頸內動脈供血，阻礙頸內動脈和椎基底動脈系統之間的軟腦膜側支循環的形成[21]，且小腦幕的存在也阻礙了軟腦膜前后側枝循環的形成[14,22]，這些血流動力學改變在動脈粥樣硬化中起重要作用[23-26]，進一步增加腦卒中事件的發生率。本研究對大腦中動脈及椎基底動脈進行重構分析發現，FTP組較非FTP組的大腦中動脈更容易出現正性重構，而椎基底動脈重構指數差異無統計學意義。這與Lambert等[27]和Hong等[28]的研究結果一致，FTP的存在代償性增加了頸內動脈系統的血流量，降低椎基底動脈血流量，導致大腦中動脈血管擴張，血流速率降低[28]，低血流速度可以降低壁剪切應力(wall shear stress，WSS)，而低WSS與動脈粥樣硬化斑塊的形成密切相關[29]。隨著斑塊的生長，WSS不斷增加，高WSS引起內皮細胞損傷和脂質沉積，進而又促進動脈粥樣硬化斑塊的發展和血管正性重構，而正性重構是血管擴張性生長，血管面積增大，容易形成較大負荷的斑塊。之后在血流沖擊力的作用下，斑塊損傷、脫落，阻塞下游較細的小分支血管導致動脈粥樣硬化斑塊的形成引起急性缺血性腦卒中[30-32]，側面說明FTP的存在更易導致大腦中動脈供血區的缺血性腦卒中。

2.斑塊分布及強化

大量文獻表示大腦中動脈的小分支多開口于血管的上側壁及背側壁，所以分布在管腔上壁及背側壁的斑塊容易阻塞大腦中動脈的穿支動脈，導致缺血性腦卒中的發生[18,33-34]；而位于椎基底動脈背側和兩側壁的斑塊更容易發生缺血事件，這與冠狀動脈和大腦中動脈的動脈粥樣硬化斑塊分布規律不同[35-36]。本研究中FTP組斑塊更容易位于大腦中動脈的背側和上側壁，這與學者們的研究結果相同，也側面說明了FTP組的大腦中動脈斑塊更易阻塞穿支動脈而發生急性腦梗死。而本研究兩組椎基底動脈斑塊分布位置無明顯差異，筆者認為可能是FTP的存在導致椎基底動脈血流減少，沖擊力減小，降低了小分支開口部位內膜損傷及斑塊形成的幾率。此外，本研究中大部分腦卒中患者大腦中動脈和椎基底動脈斑塊為強化斑塊，強化斑塊通常與斑塊內新生血管的形成、炎癥以及血管內皮細胞通透性增加有關，這也進一步驗證了斑塊強化是斑塊不穩定和急性卒中的標志[37-39]。

3.局限性

本研究是最先強調FTP與顱腦前后循環動脈粥樣硬化斑塊有關的研究之一，相比之下，以往的研究大多只關注于FTP導致的顱內灌注變化而發生的缺血性腦卒中。但本研究也有幾點局限性：第一，樣本量小，是單中心研究。部分患者由于臨床資料搜集不全，無法納入研究范圍。第二，數據處理是由人的判斷來完成的，具有一定的選擇性偏倚。第三，病理生理學研究表明，富含脂質壞死核心、薄纖維帽、鈣化及斑塊內出血等成分的斑塊進展迅速，容易形成血栓成為易損斑塊，但由于圖像分辨率的問題，沒有對顱內動脈粥樣硬化斑塊的成分進行研究。如果未來能夠通過研究顱內動脈粥樣硬化斑塊成分發現FTP組與非FTP組具有易損斑塊的差異性，就能進一步驗證FTP與顱腦前后循環動脈粥樣硬化疾病之間的關系。

綜上所述，FTP組斑塊更好發于大腦中動脈的背側壁和上壁且FTP對大腦中動脈粥樣硬化斑塊的發展和血管正性重構具有一定的影響。