高分辨率磁共振检测急性脑梗死早期神经功能恶化患者颅内动脉粥样硬化血管特征

薛萍妮, 陈枝挺， 孙 斌， 李元霄， 林汉斌， 赵振华， 刘昌云

急性脑梗死早期神经功能恶化(early neurological deterioration，END)通常指在急性脑梗死早期，尚未接受治疗或是即便经过医疗干预，患者的神经功能缺损仍逐渐加重的现象。END具有较高的致残率及病死率，其病因众多，发病机制复杂[1-2]。颅内动脉粥样硬化是我国脑梗死的主要病因之一[3]，动脉粥样硬化斑块的性质和形态是否与END相关尚不明确。高分辨率磁共振成像(high resolution magnetic resonance imaging，HRMRI)是一种有别于传统影像的活体影像技术，能够直接观察全颅脑血管壁、血管腔及斑块成分，可以提供更多的重要信息。与病理解剖的对照研究证实，HRMRI判断的结果与病理学具有很高的吻合度，特别是MR黑血序列，可以清晰地分辨斑块的大小、成分、纤维帽及强化程度等[4-5]。因此，HRMRI是研究颅内动脉粥样硬化的重要手段。

本研究拟应用HRMRI定量和定性分析颅内大动脉粥样硬化性急性脑梗死患者的责任血管的管壁形态学、斑块性质等各项指标，探讨颅内动脉斑块性质与END的关系，以期达到预测END和早期干预END的目的。

1 对象与方法

1.1 对象 连续收集2018年1月1日—2019年12月1日在笔者医院神经内科就诊并接受HRMRI检查的颅内动脉粥样硬化性脑梗死病例共51例，男性36例(70.59%)，女性15例(19.41%)，年龄(62.92±10.33)岁(42～90岁)。纳入标准：(1)年龄>18岁的急性缺血性卒中患者，诊断标准参照中国急性脑梗死诊治指南2018[6]；(2)根据CISS分型，脑卒中病因考虑为颅内大动脉粥样硬化[7]。排除标准：(1)非颅内动脉粥样硬化引起的卒中，如心源性栓塞、动脉炎、烟雾病、血管炎、动脉夹层等。(2)经HRMRI检查未发现可解释本次急性脑梗死的责任血管内存在狭窄和斑块，即本次卒中不能解释为颅内动脉样硬化所致。(3)已完成血管内介入取栓者(已行静脉溶栓者可继续入组)。(4)短暂性脑缺血和首次影像未发现缺血灶的脑梗死。(5)无法配合进行30 min以上磁共振检查或有磁共振检查禁忌证的患者。(6)HRMRI图像质量不佳无法进行测量分析。

1.2 分组 根据脑梗死发病后72 h内患者是否发生END，分为END组和non-END组。END组定义为至少满足如下情况之一[8]：(1)发病后72 h内美国国立卫生研究院卒中量表(National Institute of Health stroke scale，NIHSS)较发病时评分增加2分及以上。(2)发病后72 h内意识水平评分或运动能力评分较发病时增加1分及以上。(3)发病后72 h内出现新发神经功能缺损。如均不符合以上情况，则归为non-END组。

1.3 方法

1.3.1 临床资料采集 收集患者的一般情况，包括：性别、年龄、既往高血压病、糖尿病、高脂血症等病史、入院时的甘油三酯、总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇、肌酐、空腹血糖水平、入院时的NIHSS评分。

1.3.2 磁共振数据采集 患者于卒中发病后 72 h 内行HRMRI检查，所有HRMRI检查均使用3T Siemens Trio MR扫描仪(德国西门子医疗公司)。常规行头颅MRI平扫，扫描序列包括T1加权成像(weighted image, WI)、T2WI、弥散WI、磁敏感WI和三维时间飞跃法磁共振血管成像(three-dimensional time of flight, 3D-TOF-MRA)。T2WI-HRMRI采用自旋回波为基础的序列，回波时间 40～60 ms，层厚 2 mm，间隔0～0.2 mm，加压脂技术，层面内显示分辨率要求≤0.25 mm(分辨率=视野/矩阵，采集矩阵384×256，使用内插法zip512 技术，使显示矩阵为512×512，视野=13 cm)。3D-T1WI-HRMRI同样采用自旋回波为基础的序列(SPACE，CUBE，VISTA)，重复时间：500～900 ms，最小回波时间，加压脂技术，层面内显示分辨率要求≤0.8 mm×0.8 mm×0.8 mm。3D-TOF MRA重建轴位+冠状位+矢状位MIP重建图像。以3D-TOF-MRA定位颅内血管，结合MRA重建图像和原始图像，做垂直于血管长轴的高分辨T2WI和T1WI断面成像，扫描范围包括部分正常血管及狭窄段血管。

1.3.3 数据处理 将图像导入Osirix Lite软件后处理，首先通过弥散WI序列观察梗死部位的分布，结合3D-TOF-MRA定位责任血管。责任血管区域内如存在唯一的斑块，则定为责任斑块；如责任血管中发现≥1个斑块，则取狭窄程度最严重处的斑块为责任斑块[9]；如责任血管中未发现狭窄和斑块，则考虑颅内动脉粥样硬化所致脑梗死证据不足，剔除病例。

1.3.4 HRMRI管壁及斑块分析 管壁形态学测量包括血管面积(vessel area，VA)、管腔面积(lumen area，LA)、管壁面积(wall area，WA)、斑块面积、狭窄率、重构指数(remodeling index，RI)和斑块长度。血管面积定义为管壁和脑脊液(或脑膜)的交界面所围出面积；管腔面积定义为管壁和血流流空信号间的交界面所围出的面积;参考血管定义为狭窄近端相对正常的血管：

AW=Av-AL

A斑块=Aw,最窄处-AW,参考血管

f斑块=A斑块÷A血管×100%

r狭窄=(1-AL,最窄处÷AL,参考血管)×100%

RI=AL,最窄处÷AL,参考血管

当RI≥1.05时，为正性重构；RI≤0.95为负性重构；当0.95

斑块信号比值=斑块信号最高值÷附近颞叶皮层平均信号值

斑块表面连续性定义为斑块与管腔交界面的完整性。若连续性被破坏，交界面处可见溃疡凹向斑块，且溃疡内为管腔信号，则定义为斑块表面不规则。

2 结 果

2.1 一般情况 两组患者的年龄、性别、高血压病史、糖尿病史、吸烟史、初始NIHSS评分、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇、空腹血糖、肌酐、总胆固醇和高密度脂蛋白胆固醇等比较，差别均无统计学意义(P>0.05，表1)。

2.2 血管管壁及斑块分析 与non-END组比较，END组的责任动脉存在更高比例的负性重构和更低的RI值，差别均有统计学意义(P<0.05)。与non-END组比较，END组的斑块长度更短，差别均有统计学意义(P<0.05)。两组的斑块负荷、狭窄率、斑块信号比值、斑块表面不规则比例比较，差别均无统计学意义(P>0.05，表2)。

表2 END组与non-END组的管壁及斑块特征

2.3 狭窄率与RI之间的线性关系 RI与狭窄率存在负相关(图1)。简单线性回归结果提示，狭窄率与RI之间存在线性关系，回归方程为:

RI=1.13-0.003×狭窄率

即狭窄率每增加1%，RI减少0.003(F=18.702，P<0.001)；R2为0.276，说明狭窄率可解释RI的27.6%变异。

图1 狭窄率与重构指数之间的相关性Fig.1 Correlation between stenosis rate and remodeling index

3 讨 论

本研究发现，斑块长度是END的危险因素。斑块长度与END呈负相关，即斑块长度越长，END发生的风险越低。目前，斑块长度与卒中关系的研究结论存在争议。Meng等[10]通过HRMRI对大脑中动脉相关梗死患者进行研究发现，脑梗死患者的斑块长度较无症状斑块更长，提示较长的斑块可能更容易导致脑卒中。然而，Lyu 等[11]采用同样方法对大脑中动脉相关梗死患者进行研究，并未发现斑块长度与卒中复发存在明显相关。Wang等[12]的研究发现，大脑中动脉较长的斑块可能更容易堵塞穿支动脉而造成相应脑组织缺血或梗死，而穿支动脉闭塞是导致END的重要原因。但是，关于颅内动脉斑块长度与END的研究甚少，仍需扩大样本量以进一步证实。

在动脉粥样硬化形成和进展的过程中，血管的形态学发生了一系列的改变。在动脉硬化斑块进展早期，动脉向外扩张所致的正性重构，在一定程度上代偿斑块造成的狭窄。但随着斑块狭窄程度不断地进展，特别是斑块达到血管面积的30%～40%时，动脉扩张的代偿功能接近极限。此时，血管壁已无法继续扩张，而转为向内收缩，导致管腔狭窄进一步加重，形成RI[13]。本研究提示，RI与狭窄率呈负相关的线性关系，表明颅内动脉随着狭窄程度加重，动脉硬化越趋于发生RI，符合动脉粥样硬化的发展演变过程。

本研究还发现，RI可能是END的危险因素，但是本研究的样本量较少，该结论仍需扩大样本量进一步验证。关于重构和缺血事件相关性的研究，最早起源于对冠状动脉粥样硬化性心脏病的探索。多数研究认为，正性重构多处于粥样硬化性斑块不稳定时期，更容易发生心肌缺血事件[14]。尽管冠状动脉的研究结论不能直接套用于颅内动脉粥样硬化性病变，但是目前针对颅内动脉重构性质的HRMRI研究结论多支持正性重构与斑块不稳定有关。Zhang等[15]利用HRMRI分析大脑中动脉斑块发现，缺血性卒中患者的责任血管的RI要显著高于正常个体[(1.07±0.09)%vs(0.94 ± 0.08)%]。Ma等[16]对32例基底动脉粥样硬化性狭窄的脑卒中患者的研究发现，63.3%的患者存在正性重构。然而，也有部分研究不支持这样的观点。Saam等[17]发现，血管正性重构并不与缺血事件、斑块易损程度分级和血管狭窄程度呈现明显的相关性，认为正性重构可能不是可靠的斑块易损性的影像学标记。另有几项针对症状性大脑中动脉或基底动脉的粥样硬化性狭窄病变的研究也表明，重构性质的发生率并无特异改变，并且与正常人的发生率基本相当[18-20]。

本研究中，动脉重构的结论与既往的研究有所不同，可能存在以下几个方面的原因:首先，颅内动脉和冠状动脉在解剖上存在不同，动脉粥样硬化的演变过程也存在差异。Bouissou等[21]的病理学研究发现，冠状动脉的内弹性膜随着年龄增长逐渐被破坏甚至完全消失，而在大脑中动脉并未观察到这种现象，提示颅内动脉有别于冠状动脉，可能更不容易发生斑块破裂。Yang等[4]的研究发现，有别于其他动脉，颅内大动脉以肌纤维成分为主，这些可能导致不同位置的动脉对动脉粥样硬化病变的反应存在差异。其次，以往的研究主要针对血管重构和缺血事件的发生率进行研究[15-16]，而本研究主要针对血管重构和END的关系进行探索，二者存在明显差别。再次，END患者可能更多地存在病情不稳定、躁动及吸入性肺炎等脑卒中并发症，不耐受HRMRI检查，导致研究存在更多的选择性偏倚。最后，本研究的样本量较少，有必要扩大样本量来进一步证实。

综上所述，HRMRI是评估颅内斑块特征的良好工具，颅内血管的RI和斑块长度可能对于判断临床事件进一步恶化存在一定的预测价值，有待进一步验证。