頭頸4D-CTA 結合SDF-1a/CXCR4 信號通路評估顱內后交通動脈瘤破裂風險的價值

徐藝銘，鐘劍鋒，李 斌，周欣顏，朱紅麗，梁 靖，廖承德

（昆明市延安醫院放射科，云南 昆明 650051）

顱內動脈瘤（intracranial aneurysm，IA）是臨床中致死率與傷殘率極高的腦血管疾病，發病率約2%～5%。IA 破裂后12%的患者在到達醫院前死亡，1 個月內超過50%的死亡率，剩余超過30%的患者將進一步出現遲發性神經功能缺失，患者預后極差[1]，動脈瘤的發生發展涉及遺傳、血流動力學、環境以及生活習慣等多種因素，但其確切的病理生理機制尚未闡明，后交通動脈一般借大腦后動脈與動眼神經分開而不與其接觸，當血管分叉處動脈瘤突然增大便可壓迫動眼神經，導致動眼神經麻痹等嚴重的后果；另一方面，隨著體檢的普及和成像技術的發展，顱內未破裂的后交通動脈瘤的檢出率明顯增高，這些動脈瘤將會如何發展？破裂的風險有多少？對患者及家屬至關重要。4D-CTA 成像是一種無創血管造影技術，可實現圖像的實時處理和定量分析，在腦卒中等腦血管疾病的診斷中已經取得了良好的效果[2]。同時，血清學檢查也已廣泛應用于臨床，基質細胞衍生因子-1（SDF-1a）屬于 CXCR 趨化因子家族，是一種炎性趨化因子，來源于骨髓間充質干細胞，SDF-1a 能與趨化因子受體4（CXCR4）特異性結合，形成SDF-1a/CXCR4 生物軸，參與血管生成和炎癥反應等生物學過程[3]。Shi 等[4]發現預后良好的急性缺血性腦卒中患者的 SDF-1a 水平低于預后不良者，提示 SDF-1a 水平與患者病情嚴重程度及預后不良呈正相關。然而，SDF-1 a 在顱內動脈瘤破裂診斷中少有報道，在動脈瘤發生發展的研究中，SDF-1a/CXCR4 信號通路通過影響血管壁的炎癥反應及平滑肌功能，從而在后交通動脈瘤的發生、發展和破裂中起到了關鍵作用，逐漸成為了新的研究焦點，并且少有影像學結合基礎方面共同研究顱內動脈瘤，本研究利用 4DCTA 結合SDF-1 a 在評估顱內后交通動脈瘤破裂風險方面的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

將 2022 年 2 月至 2023 年 2 月期間接受治療的 50 例未破裂顱內后交通動脈瘤患者和 50 例破裂顱內后交通動脈瘤患者分為未破裂組 1 和破裂組 1。在破裂 1 組中，男性24 例，女性26 例，年齡 51～73 歲，平均年齡（62.30±3.44）歲。2 組的總體數據均衡，具有可比性（P>0.05）。未破裂組男性 29 例，女性 21 例，年齡 49～71 歲，平 均（61.05±3.57）歲。破裂組男 24 例，女 26 例，年齡 50～74 歲，平均（62.30±3.47）歲。2 組間一般資料平衡良好，具有可比性（P>0.05）。

1.2 納入和排除標準

納入標準[5]：（1）通過腦血管造影術確診為顱內動脈瘤的患者；（2）首次確診的患者；（3）有明確病變動脈的患者；（4）患者及其家屬簽署知情同意書的患者。

排除標準：（1）合并感染者；（2）因外傷繼發顱內動脈瘤者；（3）并發其他腦血管畸形者；（4）對造影劑過敏者；（5）并發惡性腫瘤者。2 組數據同時適用于納入標準和排除標準。本研究通過昆明市醫學委員會批準（2023-223-01）。

1.3 4D-CTA

使用日本佳能320 層 CT 掃描儀進行掃描，掃描范圍覆蓋整個大腦，管電壓為 120 kV，電流為 300 mA；掃描總時間為 14.30 s，掃描管旋轉一圈的時間為 0.75 s。向肘前靜脈注射碘佛醇（300 mg 碘/mL，30 mL）和 30 mL 生理鹽水，然后進行動態掃描。

1.4 圖像后處理

將所獲得的原始圖像及減影圖像傳送至Start Vitrea 工作站，重建層厚0.5 mm、層間距0.4 mm，從多角度、多方位觀察。（1）動脈瘤的瘤頸是指動脈瘤與載瘤動脈相交的兩點間連線，瘤高是指動脈瘤底部最高處與動脈瘤頸部中點的連線，瘤頸比（AR）=瘤高/瘤頸（圖1）；（2）動脈瘤的大小：尋找動脈瘤的最大寬度與瘤高2 個數值中的最大者；動脈瘤的最大寬度定義為垂直于瘤高的、連接動脈瘤兩側壁的最大段長度；動脈瘤的瘤高與載瘤動脈直徑比（SR）=瘤高/載瘤動脈平均直徑（圖1）。（3）VOR=Volume（動脈瘤體積）/ Ostium Area（動脈瘤底面積），見圖1。

圖1 AR、SR 及 VOR 測量簡圖Fig.1 AR，SR，and VOR measurement diagrams

破裂組右側大腦中動脈瘤。0%～100% 代表4D-CTA 中的10 個期相，在這 10 幅動態圖中，10%、60%、90%連續3 個期限可見動脈瘤瘤底出現搏動點，見圖2。

圖2 4D-CTA 搏動點示意圖Fig.2 Schematic diagram of 4D-CTA pulsatile points

圖像都在多個層面上進行旋轉重建，整個動脈瘤顯示在同一位置，以減少測量誤差；多層旋轉重建后動脈瘤邊界的自動追蹤顯示了動脈口面積和動脈瘤體積并在下圖自動顯示，見圖3。

圖3 AR、SR 及 VOR 數值 測量圖示并動脈瘤基底部見異常搏動點（黃箭頭所示）Fig.3 Diagram of 4D measurement of AR，SR，and VOR values（shown by yellow arrow）

4D-CTA 成像經過圖像渲染后可以更接近DSA圖像，見到經過動脈瘤側壁噴射出血液，見圖4。

圖4 4D-CTA 成像 后交通動脈異常搏動點（綠箭頭）Fig.4 Abnormal pulse points of Traffic artery after 4DCTA（green arrow）

1.5 檢測 SDF-1 水平

抽取每位患者的外周肘靜脈血（5 mL）并離心。然后采集血清，使用酶聯免疫吸附試驗（西門子）檢測SDF-1a 水平。

1.6 分組方法

未破裂組 1 的患者接受保守治療，并隨訪 12個月以后觀察動脈瘤破裂情況。在此基礎上，動脈瘤破裂的患者被納入破裂組2，動脈瘤未破裂的患者被納入未破裂組2。

1.7 觀察指標

（1）4D-CTA 成像特征：記錄腫瘤頸寬（Wn）、腫瘤體高（H）、腫瘤長徑/母動脈平均直徑（AR）、腫瘤長徑（L）、母動脈平均直徑（DA）、H/DA（SR）和 H/Wn；（2）SDF-1：記錄并比較 SDF-1 水平。

1.8 統計學處理

統計分析采用 SPSS24.0 軟件，繪制接收者操作特征曲線（ROC）并計算曲線下面積（AUC），據此檢驗 4D-CTA 結合SDF-1 對顱內動脈瘤破裂的診斷和預測價值。P<0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 破裂組1 和非破裂組1 影像數據結合SDF-1 水平聯合診斷

破裂組1 和非破裂組1 SDF-1 結合顱內后交通動脈瘤Wn、AR、L、SR）和血清SDF-1 組合聯合診斷，破裂1 組SDF-1 水平[（149.48±13.22）μg/L 高于非破裂1 組[（135.03±11.01）μg/L（t=5.90，P<0.001），差異有統計學意義，見表1。4D-CTA 測量Wn、AR、L、SR）和血清SDF-1 水平為檢驗變量，繪制ROC 曲線。Wn、AR、L、SR、SDF-1 及其聯合診斷顱內后交通動脈瘤破裂的AUC 均>0.70，聯合診斷有價值（表2、圖5）。

表1 破裂組1 和非破裂組1 SDF-1 對比[μg/L，（）]Tab.1 Comparison of SDF-1 between unruptured group 1 and ruptured group 1 [μg/L，（）]

表1 破裂組1 和非破裂組1 SDF-1 對比[μg/L，（）]Tab.1 Comparison of SDF-1 between unruptured group 1 and ruptured group 1 [μg/L，（）]

*P<0.05。

表2 4D-CTA 聯合SDF-1 對顱內后交通動脈瘤破裂的診斷價值Tab.2 Diagnostic value of 4D-CTA combined with SDF-1 in the rupture of intracranial posterior communicating aneurysms.

圖5 4D-CTA 聯合SDF-1 對顱內后交通動脈瘤破裂的診斷價值Fig.5 Diagnostic value of 4D-CTA combined with SDF-1 in the rupture of intracranial posterior communicating aneurysms

2.2 破裂組2 和非破裂組2 SDF-1 水平和以及顱內動脈瘤Wn、AR、L、SR）和血清SDF-1水聯合診斷

破裂組2 的 SDF-1 水平[（142.38±11.22）μg/L]高于非破裂組 2 [（128.13±10.22）μg/L]（t=4.660，P<0.001），差異有統計學意義，見表3。4D-CTA 測量Wn、AR、L、SR 及入院時血清SDF-1 水平為檢驗變量，繪制 ROC 曲線，結果發現，Wn、AR、L、SR 和SDF-1 在顱內后交通動脈瘤破裂診斷中的 AUC 均大于 0.70，提示其組合值具有預測價值（表4、圖6）。

表3 破裂組2 和非破裂組2 SDF-1 對比[μg/L，（）]Tab.3 Comparison of SDF-1 between unruptured group 2 and ruptured group 2 [μg/L，（）]

表3 破裂組2 和非破裂組2 SDF-1 對比[μg/L，（）]Tab.3 Comparison of SDF-1 between unruptured group 2 and ruptured group 2 [μg/L，（）]

*P<0.05。

表4 聯合SDF-1 對顱內后交通動脈瘤破裂的預測價值Tab.4 Predictive value of combined SDF-1 for rupture of intracranial posterior communicating aneurysms

圖6 4D-CTA 聯合SDF-1 對顱內后交通動脈瘤破裂的預測價值Fig.6 Predictive value of 4D-CTA combined with SDF-1 for ruptured intracranial aneurysms

3 討論

顱內動脈瘤是常見的腦血管疾病，后交通動脈瘤破裂具有發病急、病情重的特點，是導致蛛網膜下腔出血的主要原因[6-7]。未破裂的后交通動脈瘤可通過動脈瘤栓塞等多種方式進行治療消除動脈瘤破裂的風險[8]，但破裂動脈瘤與未破裂動脈瘤的治療方案和預后不同，因此及時有效地診斷顱內動脈瘤是否有破裂傾向對臨床治療具有重要意義。血管造影是診斷顱內動脈瘤的 "金標準"；然而，由于血管造影術具有創傷大且存在血管內膜損傷等并發癥的風險，其臨床應用受到一定限制；同時由于DSA 常用觀察角度會遺漏病灶，無法像4D-CTA 腦動脈瘤形態學分析軟件可以自由旋轉并全方位觀察；4D-CTA 是一種無創血管造影技術并在3D-CTA 的基礎上增加了時間維度，比DSA 掃描速度快可以減低患者輻射量，同時可實現對心動周期不同階段血管壁形態變化的實時觀察[9]，可以更客觀的觀察到動脈瘤的大小、形態、血供等動態信息，為診斷提供數據支持[10]。目前，臨床上對顱內動脈瘤的病因和發病機制仍不清楚，但一般認為與炎癥反應密切相關。De Paepe M E 等[11]報道，顱內動脈瘤的形態特征與動脈瘤壁的炎癥反應密切相關。Jiang 等[12]也認為后動脈瘤破裂患者動脈瘤壁的補體激活程度高于未破裂的后交通動脈瘤患者，這表明炎癥與顱內后交通動脈瘤的變性和破裂有關，同時SDF-1是一種趨化因子，是激活炎癥級聯和血管生成的重要角色。Newberry J 等[13]研究發現，SDF-1 可促進營養血管生成和炎癥細胞的遷移與增殖，與顱內后交通動脈瘤的發生和發展密切相關。本研究中，破裂組1 和非破裂組1 SDF-1 水平和以及顱內動脈瘤Wn、AR、L、SR 和血清SDF-1 組合聯合診斷，破裂1 組SDF-1 水平（149.48±13.22）μg/L 高于非破裂1 組（135.03±11.01）μg/L（t=5.90，P<0.001），差異有統計學意義；破裂組2和非破裂組2 SDF-1 水平和以及顱內動脈瘤Wn、AR、L、SR 和血清SDF-1 水平聯合診斷，破裂組2 的 SDF-1 水平（142.38±11.22）μg/L 高于非破裂組 2（128.13±10.22）μg/L（t=4.660，P<0.001），差異有統計學意義，提示具有一定的預測價值。原因如下：（1）SDF-1 可改變動脈瘤壁的性質，促進后交通動脈瘤周圍的炎癥反應，誘導炎性細胞（內皮細胞和巨噬細胞）通過血管進入動脈瘤壁，從而導致動脈瘤破裂；（2）炎癥細胞可通過后交通動脈瘤的血管浸潤，動脈瘤外的基質在炎癥細胞分泌的蛋白酶作用下發生變形，從而使動脈瘤更加脆弱，導致結構失去完整性，最終引起后交通動脈瘤破裂[14]。此外，SDF-1 可與 CXCR4 結合形成 SDF-1/CXCR4 生物軸，在炎癥細胞的募集中發揮重要作用，有利于細胞在病變部位的聚集，從而加重顱內動脈瘤的炎癥反應，導致動脈瘤破裂[15]。此外，在診斷和預測顱內動脈瘤破裂方面，4D-CTA 結合 SDF-1 的 AUC 分別為 0.976 和0.973，大于任何單一參數。

綜上所述，建立包含SDF-1a／CXCR4 信號通路信息在內的“顱內后交通動脈瘤破裂風險預測模型”，有助于提供準確的顱內后交通動脈瘤破裂預警，最終為探索動脈瘤的發生機制、破裂風險預測和治療開創新方法。本研究由于樣本量不足，日后將會加大樣本量進一步研究影響后交通動脈瘤破裂的風險因素，并延長隨訪時間進一步確認結論。為患者提供合適的治療方案。