三维高分辨磁共振成像在评估大脑中动脉斑块特征与缺血性脑卒中和短暂性脑缺血发作关系中的研究

王嫣，白岩，王志学，马潇越，魏巍，时少杰，王梅云*

近年来，缺血性脑卒中的发病率逐年上升，其中颅内动脉粥样硬化是缺血性脑卒中的主要原因，占亚洲脑卒中患者的30%～50%[1]。大脑中动脉(middle cerebral artery，MCA)狭窄导致的缺血性脑卒中患者的复发率和致死率较高[2]，且颅内血管斑块最易累及MCA[3]。前期研究表明，经过治疗的症状性脑血管狭窄(狭窄率＞70%)患者的脑卒中复发率高达23%[4]。因此，准确预测脑血管狭窄患者脑卒中的发生对于提前制订治疗策略从而改善预后具有重要意义。有研究表明血管狭窄程度与缺血性脑卒中的发生密切相关，但也有研究发现缺血性脑卒中的发生与血管狭窄程度关系并不密切[5-6]。因此，对MCA狭窄部位的斑块特征进行定量分析，并揭示其与缺血性脑卒中之间的关系，对于预防缺血性脑卒中的发生和及早进行临床干预有着重要的临床意义。

前期研究结果表明，高分辨磁共振成像(highresolution magnetic resonance imaging，HR-MRI) 能清楚显示斑块分布及管壁厚度等特征，且能通过定量测量得到管腔狭窄程度及斑块大小等参数[7-8]。3D快速自旋回波序列(3D turbo spin echo sequence，3D-SPACE)是采用3D涡轮自旋回波技术进行的高分辨磁共振三维血管壁成像，与传统的HR-MRI技术相比具有较好的黑血性能和较高的采样效率[9]，能够更好地进行血管壁成像，并且可对颅内任意血管进行多方向多层面重建，提高了对斑块特征定量测量的准确性[10]。本研究采用3D-SPACE技术对大脑中动脉斑块进行定量分析，研究血管狭窄率、偏心指数、重构指数及强化程度等指标与脑卒中和短暂性脑缺血发作(transient ischemic attack，TIA)之间的联系。

1 材料与方法

1.1 一般资料

本研究回顾性纳入2017年7月至2018年6月在河南省人民医院行三维高分辨血管壁成像的大脑中动脉狭窄患者65例。纳入标准：(1)年龄18～70岁；(2) MCA单一斑块；(3)磁共振血管成像显示MCA狭窄率≥30%；(4) 一条或以上动脉粥样硬化风险因素。排除标准：(1)同侧颈内动脉狭窄率≥70%；(2)存在心源性脑卒中的高风险因素，如房颤、人工瓣膜疾病或扩张性心肌病；(3)非动脉粥样硬化性疾病，如动脉炎、烟雾病或动脉夹层；(4)图像质量差；(5)存在MRI检查禁忌证。共排除7例患者，分别为4例同侧颈内动脉重度狭窄、2例烟雾病及1例动脉炎，最终纳入58例患者进行分析。根据扩散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)上大脑中动脉供血区是否有高信号将患者分为缺血性脑卒中组(22例)和TIA组(36例)。入院当天收集基线资料，包括吸烟、饮酒、糖尿病和高血压等动脉粥样硬化风险因素。吸烟定义为连续＞6个月每天吸烟1支以上，且发病前未戒烟。饮酒定义为每月饮酒2次以上，连续1年。糖尿病和高血压为本次入院前已确诊。

1.2 检查方法

所有急性缺血性脑卒中和TIA病人均在发病2周内行三维高分辨率血管壁成像，平均发病时间为(9±4) d。采用Siemens prisma 3.0 T MRI扫描仪，64通道头线圈，扫描序列包括：(1) 3D-TOF：TR 21 ms，TE 3.45 ms，层厚0.6 mm，层数150，并行采集技术为1，视野(FOV)240 mm×240 mm，平均扫描时间约为 4 min。(2) 3D T1-SPACE：TR 900 ms，TE 14 ms，层厚0.53 mm，层间距0 mm，层数224，并行采集技术为1，FOV 230 mm×230 mm，平均扫描时间约为8 min。静脉注射剂量为0.1 mmol/kg的钆喷酸葡胺(马根维显，拜耳医药)后延迟4～5 min进行3D T1-SPACE对比增强扫描。

1.3 数据处理

将扫描数据传入后处理工作站(syngo.via)，将图像放大2～3倍，选取斑块所在处血管最狭窄处为病变层面(maximal lumen narrowing，MLN)，选取病变近心端或远心端的正常血管为参考层面(referential lumen，RL)[11]。由2名分别具有5年和8年脑血管斑块磁共振成像分析经验的影像科医师分别手动勾画血管管腔轮廓及血管壁轮廓，由工作站软件自动测出相应管腔面积(lumen area，LA)及血管面积(vessel area，VA)，测量最狭窄层面最大管壁厚度(maximal wall thickness，WTmax)和最小管壁厚度(minimal wall thickness，WTmin)，取2名医师测量结果的平均值为最终结果。定量计算以下参数：(1)狭窄率=(1-LAMLN/LARL)×100%；(2)重构指数(remodeling index，RI)=VAMLN/VARL，RI≥1.05为正性重构，RI≤0.95为负性重构，RI在0.95～1.05之间为无明显重构；(3)偏心指数=(WTmax-WTmin)×100%。偏心指数≥0.5为偏心斑块，偏心指数＜0.5为同心斑块。(4)强化程度(contrast enhancement，CE)=(SpostBBMR-SpreBBMR)/SpreBBMR×100，SpostBBMR和SpreBBMR分别为标准化增强扫描后和增强扫描前斑块信号强度，通过手动测量临近脑实质(面积为15 mm2)信号强度进行斑块信号强度标准化[12]。

1.4 统计学分析

图1 男，24岁，因“一过性右侧肢体无力3 h”入院，A：DWI上无明显异常信号；B：MRA显示左侧大脑中动脉M1段重度狭窄；C：选取T1WI上最狭窄层面的横轴位，斑块呈偏心性，手动描绘管腔轮廓和管壁轮廓，测量管腔面积(0.63 mm2)及血管面积(6.26 mm2)；D：增强扫描后斑块呈新月形中度强化 图2 女，64岁，因“言语不利，右侧肢体无力5 d”入院，A：DWI显示左侧半卵圆中心片状高信号；B：MRA显示左侧大脑中动脉M1段重度狭窄；C：斑块呈偏心性，管腔面积为1.04 mm2，血管面积为9.79 mm2；D：增强扫描后斑块明显强化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软件进行统计学分析。计量资料以表示，计数资料用数值及百分率表示。组间计量资料采用独立样本t检验进行比较，计数资料采用卡方检验，P＜0.05为差异有统计学意义。采用组内相关系数(intraclass correlation coefficient，ICC)评估2名观察者之间测量的一致性，ICC＞0.80为一致性较高。

2 结果

2.1 基本资料

缺血性脑卒中组纳入病人22例(男16例，女6例)，平均年龄(52±10)岁；TIA组纳入病人36例(男24例，女12例)，平均年龄(49±9)岁。两组年龄及性别无统计学差异(P＞0.05)。缺血性脑卒中组患者的吸烟、饮酒、高血压、糖尿病临床危险因素与TIA组差异均无统计学意义(P＞0.05)(表1)。

2.2 斑块特征

22例缺血性脑卒中组中5例为同心性斑块，17例为偏心性斑块；36例TIA组中13例为同心性斑块，23例为偏心性斑块(图1，2)。缺血性脑卒中组血管偏心指数(0.701±0.099)、重构指数(0.922±0.194)及强化程度(131±44)均显著高于TIA组[(0.559±0.208)、(0.761±0.182)、(94±38)，(P＜0.05)]。偏心斑块组的血管重构指数(0.867±0.196)高于同心斑块组(0.674±0.156)，差异具有统计学意义(P＜0.05)。缺血性脑卒中组和TIA组血管狭窄率分别为65%±17%和71%±16% (P=0.19)，差异无统计学意义(表2，3)。

2.3 数据测量的一致性

2名测量者之间病变层面及参考层面的管腔面积一致性较好，分别为0.898和0.897，病变层面及参考层面的血管面积一致性亦较好，分别为0.929和0.905。

表1 缺血性脑卒中与TIA组临床特征Tab.1 The comparison of clinical data between ischemic stroke group and TIA group

表2 缺血性脑卒中与TIA组斑块量化指标分析Tab.2 The quantitative analysis of plaque between ischemic stroke group and TIA group

表3 偏心性斑块组与同心性斑块组量化指标分析()Tab.3 The comparison of quantitative index between eccentric plaque group and concentric plaque group ()

指标 偏心斑块组(40例) 同心斑块组(18例) P值重构指数 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 讨论

本研究采用3D-SPACE对大脑中动脉狭窄患者斑块特征进行分析，该技术提高了传统HR-MRI技术的信噪比，并且可对全脑颅内血管壁进行3D成像，满足了临床上对血管进行任意平面重建的要求，并缩短了扫描时间。该无创性技术可清楚描绘MCA血管壁，明确显示斑块分布特征，是检测颅内动脉壁特征的有效工具。另外，本研究中缺血性脑卒中组的重构指数和偏心指数显著高于TIA组患者，表明急性脑卒中事件不仅与血管狭窄程度有关，斑块特征也是其重要影响因素。

本研究发现缺血性脑卒中组的重构指数较高，但并未达到正性重构标准，本研究结果与前期研究结果不一致[5]。前期研究表明正性重构会降低斑块稳定性，是急性冠状动脉综合征的主要重构模式[13]，而且正性重构具有更大的斑块血管面积和斑块面积，斑块的生物活性更高，更易破裂从而导致脑卒中[14]。血管重构是动脉粥样硬化斑块形成的重要机制，可引起局部血管壁的代偿，引起两种不同形式的重构：一种是血管向外扩张形成正性重构；一种是血管向内收缩形成负性重构。其中正性重构血管向外扩张代偿，减轻了狭窄程度，而负性重构管腔向内缩窄，加重了狭窄程度[15]。本研究缺血性脑卒中患者有更高的重构指数，且正性重构斑块显著多于TIA患者，但平均重构指数仍倾向于负性重构，考虑与入组病人粥样硬化斑块体积较大、病程较长并向管腔内压迫有关[7]，故有可能降低重构指数。因此，以重构模式来预测斑块的稳定性较为片面，部分重构指数高的负性重构斑块发生急性脑卒中的风险同样较高，应该给予积极干预与治疗。

本研究中两组患者斑块均多为偏心斑块，但缺血性脑卒中患者的偏心指数显著高于TIA患者。前期研究在斑块偏心模式与缺血性脑卒中症状发生的关系方面的结果不一致，Dieleman等[16]的研究认为偏心斑块在无症状患者中常见，而Zhu等[17]研究表明偏心斑块在有症状患者中更常见。这与斑块成分和斑块累及管壁大小有关，一方面有人认为同心性斑块成分更为复杂，且累及＞50%的血管壁[18]，偏心性斑块部分血管壁受损程度相对较轻，斑块稳定性相对较高；另一方面，有相关病理学研究发现，胶原纤维可对斑块的稳定性起调节作用，偏心性斑块的胶原纤维数量较同心性斑块显著减少[19]，因此斑块稳定性下降。由于两种机制相互作用，偏心模式与斑块稳定性的关系并不明确，对斑块进行多层面研究发现，症状性血管斑块患者中混合型管壁(偏心性斑块和同心性斑块同时存在)较多见[17]，两种机制在斑块形成的病理过程中相辅相成。本研究中缺血性脑卒中病人偏心指数高于TIA患者，说明偏心指数高的斑块稳定性差，胶原纤维含量在维持斑块稳定性中有较大作用。本研究中偏心性斑块组的重构指数高于同心性斑块组，斑块局灶性增厚和血管的代偿性扩大相结合，增加高偏心指数斑块的破裂风险。

本研究结果表明缺血性脑卒中患者的斑块强化程度较高，这与前期相关研究报告[12，20]一致。尸检标本的组织学研究显示，脑卒中患者的病灶斑块存在较强烈的炎症反应[21-22]，反应了巨噬细胞浸润和新生血管增生[21]，由于内皮渗透率和新生血管的增加，强化程度反映了颅内动脉粥样硬化患者的炎性活动水平，与脑缺血事件的发生相关[23]。研究发现，强化程度较高的斑块其下游脑组织灌注损害较严重，MTT较低[24]。对复发急性脑卒中患者进行高分辨磁共振研究发现其强化程度高于初发组，可对患者复发率的预测提供参考[25]。我们的患者中强化程度高的斑块多见于脑卒中患者中，提示斑块处于急性炎症期，该特征可作为颅内斑块不稳定性的标志，可评估颅内血管狭窄患者的卒中风险。

综上所述，3D-SPACE技术具有高分辨率和高信噪比等优点，不仅能够反映脑卒中和TIA患者大脑中动脉斑块特征方面的差异，有效预测斑块的稳定性，而且其独特的三维血管重建优势能为临床提供更多信息，从而对大脑中动脉粥样硬化患者进行有效的风险评估和及时治疗。

利益冲突：无。