3D IVWI与DSA评价颅内动脉粥样硬化狭窄对比研究

陈士跃 田 霞 王 振 陈玉坤 金爱国 王敏杰 田 冰 郝 强 刘 崎 陆建平

颅内动脉粥样硬化性疾病（intracranial atherosclerotic disease，ICAD）是缺血性脑卒中最常见的病因之一，具有较高的发病率和死亡率［1］。在血管腔造影中，数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）仍是评价颅内动脉狭窄的金标准。但它属有创检查，有医源性辐射暴露风险，可能会产生严重的并发症，且不能显示管壁特征，特别是正性重构导致的非狭窄性斑块的形态特征及斑块成分［2］。作为一种新兴的成像技术，三维高分辨率磁共振颅内血管壁成像（three‑dimensional high resolution magnetic resonance intracranial vessel wall imaging，3D IVWI）具有较大的脑覆盖范围、高空间分辨率、高信噪比（signal‑to‑noise ratio，SNR）及多平面重建特性，可无创显影及观察活体动脉管壁，并能准确显示颅内多个粥样硬化动脉的管腔及管壁特征［3-5］。本研究拟运用3D IVWI评估颅内动脉狭窄程度及病变长度，并与DSA进行对照，以评价其对颅内动脉粥样硬化性狭窄的诊断价值。

方 法

1.研究对象

回顾性分析2015年7月—2018年6月在我院接受诊治的后循环缺血性卒中或短暂性脑缺血发作（transient ischemic attack，TIA）患者，并在1个月内相继完成颅内动脉3D IVWI和DSA检查。排除标准：①颅内动脉完全闭塞；②长斑块，无法准确测量其长度及狭窄程度；③图像质量差而无法进行评估；④磁共振成像（MRI）检查禁忌证。患者临床资料基本特征包括年龄、性别、吸烟史、高血压病史、糖尿病史、高脂血症、冠心病史、入院前使用阿司匹林和他汀类药物史、美国国立卫生研究院卒中量表（NIHSS）评分。本研究经医院伦理委员会审批通过，所有患者均签署知情同意书。

2.MRI扫描

所有患者的检查均在西门子3.0 T高分辨率（HR）MRI检查平台（Skyra，德国西门子公司）进行，采用20通道头颈部线圈扫描。扫描序列：3D飞行时间（time‑of‑flight，TOF）序列；扫描参数：重复时间/回波时间（TR/TE）=21 ms/3.43 ms，视野（FOV）=181 mm×200 mm，层厚=0.7 mm，层数=144，矩阵=331×384，扫描时间=296 s。3D IVWI采用各向同性可变翻转角快速自旋回波序列（spatial and chemical‑shift encoded excitation，SPACE）矢状位扫描，T1加权成像（T1WI）。扫描参数：TR/TE=900 ms/5.6 ms，体素=0.5 mm×0.5 mm×0.5 mm，回波链长度（ETL）=60，扫描时间=496 s。以1.5 ml/s速率静脉注射对比剂钆喷酸葡胺（马根维显，德国Bayer公司）进行增强扫描，剂量为1.5 mmol/kg。

3.DSA检查

采用西门子平板探测器血管造影系统Artis Zee Floor（VC 14，德国西门子公司），经股动脉穿刺，并选择性注入对比剂碘普罗胺（优维显，德国Bayer公司；注射流率为5 ml/s），分别超选至双侧颈总动脉、颈外动脉、颈内动脉及椎动脉，多角度观察图像后对血管进行数据采集。扫描参数：C形臂每5 s旋转200°（获得144帧图像），FOV=32 cm×32 cm，矩阵=1 024×1 024，平面分辨率=0.3 mm。所有患者均获得标准的正位、斜位和侧位影像。

4.图像后处理及分析

由1名神经影像诊断专业高年资医师分别在3D IVWI和DSA上对管腔狭窄程度及斑块长度进行测量。随机选取10例患者，由另1名神经影像诊断专业高年资医师独立测量管腔狭窄程度及斑块长度，以评估其测量可重复性。图像分析前，先将原始数据图像传输至Siemens图像后处理工作站上，将原始3D IVWI图像进行多平面重建（multiple planner reformation，MPR）和曲面重建（curved planner reformation，CPR），并将重建好的图像传至美国通用公司（General Electric Company，GE）标准影像储存与传输系统（picture archiving and communications system，PACS）上运用电子尺进行测量。采用华法林‑阿司匹林治疗症状性颅内动脉疾病（WASID）临床试验测量并计算狭窄程度［狭窄程度（%）=（1-狭窄层面最小管腔直径/狭窄远端正常血管直径）×100%］。将狭窄程度分为轻度（<49.9%）、中度（50%~69.9%）、重度（70%~99.9%）。斑块长度即颅内动脉斑块沿动脉纵轴方向的长度。当斑块在3D IVWI上显示，而在DSA上未显示时，记录3D IVWI上斑块是否强化和最大管壁厚度。

5.统计学分析

所用数据采用SPSS20.0软件进行统计学分析。连续变量数据以均数±标准差（±s）表示，分类变量数据以频数或百分比表示。计量资料采用t检验，计数资料采用卡方检验。采用Bland‑Altman法评价3D IVWI和DSA测量狭窄程度及斑块长度的一致性，Spearman相关分析来评价狭窄程度与斑块长度之间的线性关系。运用组内相关系数（intra‑class correlation coefficient，ICC）来评估观察者之间以及2种测量方法之间的一致性。P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

42例患者（共检出102个动脉粥样硬化斑块）最终入组。入组患者平均年龄为（62.3±9.1）岁，其中男性35例，占83.3%。入组患者的其他一般特征详见表1，其中多数斑块（83/102）位于后循环。

表1 患者基本临床资料及斑块位置

以DSA为金标准，计算3D IVWI诊断灵敏度、特异度、阳性预测值和阴性预测值，针对轻度狭窄时分别为77.8%、94.9%、96.1%、72.6%，中度狭窄时分别为79.3%、78.1%、59.0%、90.5%，重度狭窄时分别为70.0%、94.6%、58.3%、96.7%。

Bland‑Altman分析结果（图1A、1B）显示，3D IVWI与DSA测量管腔狭窄程度和斑块长度具有较好的一致性，ICC分别为0.84［95%CI（0.71~0.91）］和0.85［95%CI（0.76~0.91）］。Spearman相关分析结果（图1C、1D）显示，在测量管腔狭窄程度（r=0.69，P<0.001）和斑块长度（r=0.84，P<0.001）上，3D IVWI与DSA存在相关性。

图1 3D IVWI和DSA测量颅内动脉狭窄程度和斑块长度Bland‑Altman分析图（A、B）和相关分析散点图（C、D）

此外，3D IVWI测量的斑块长度较DSA长（图2），前者为（11.1±7.2）mm，后 者 为（7.7±4.8）mm，差异有统计学意义（P<0.001）。3D IVWI所显示的102个斑块中，经DSA证实的狭窄性斑块为74个，在余下的28个非狭窄性斑块中，14个（50%）增强后显示强化；这28个斑块的最大管壁厚度为（0.86±0.25）mm。2名观察者在狭窄程度和斑块长度测量中的一致性也较好（ICCs=0.99）。

图2 典型病例（68岁男性，椎基底动脉硬化狭窄）3D IVWI（A~F）和DSA（G）影像

讨 论

目前，关于比较3D IVWI和DSA在颅内斑块检测及狭窄程度评估方面的研究［6-7］较为有限。而且，关于3D磁共振管壁成像的研究［8-9］大多集中于临床症状表现为前循环供血动脉区缺血的患者，对于后循环供血动脉区缺血的患者尚未见相关研究报道。本研究针对后循环缺血性卒中或TIA患者，比较了3D IVWI和DSA在评估其动脉粥样硬化管腔狭窄程度及斑块长度方面的诊断价值。

本研究结果显示，3D IVWI和DSA在评价颅内动脉粥样硬化狭窄方面具有较高的一致性，和以往的研究是一致的［10］。此外，在管腔狭窄程度和斑块长度方面，本研究亦显示3D IVWI和DSA之间存在显著相关性，这与颈动脉研究结果相似［2］。因此，与DSA相比，3D IVWI可作为管腔狭窄程度和颅内动脉粥样硬化诊断的替代性无创检查方法。另外，本研究结果还表明，3D IVWI比DSA显示的斑块长度更长，这与Zhao等［2］发现的结果类似。这种现象可以解释为狭窄病变附近的血管壁较厚，表明斑块不仅能向血管横轴方向生长，同时也能沿血管纵向生长。因此，3D IVWI可以通过显示血管内外壁来更好地评估病变血管近端和远端的解剖结构，这将有助于血管内支架置入前的评估。

最新meta分析［11］显示，在常规血管成像，如CT血管成像（computed tomography angiography，CTA）、磁共振血管成像（magnetic resonance angiography，MRA）和DSA中无法显示的缺血性卒中患者的非狭窄性斑块，在管壁成像上往往显示为责任斑块，强调即使在没有血管狭窄的情况下，颅内斑块仍然可能存在易损性。此外，一项多中心研究［12］亦表明，3.27%的有症状的非狭窄性斑块患者在1年后会再次发生中风，仅仅稍低于中度狭窄（50%~69%）斑块患者（1年内复发率为3.82%）。在本研究中，3D IVWI显示了102个斑块，而DSA仅显示74个斑块。DSA未显示的28个（27.5%）非狭窄性斑块，在3D IVWI上清晰显示，表现为血管正性重构和/或管壁增厚，提示3D IVWI对非狭窄性颅内动脉粥样硬化斑块的显示优于DSA。此前，有研究［13］表明，后循环血管的正性重构发生率高于前循环。而本研究的斑块大部分为后循环斑块（83/102），基于这些原因，本研究的非狭窄性斑块的中风患者比例相对较高。

此外，本研究中，一半（14/28）的非狭窄斑块显示强化。颅内动脉粥样硬化斑块的强化，与新生血管形成及内皮通透性增加有关，是斑块不稳定的一个重要特征［14］。相较于颅外动脉，颅内动脉粥样硬化斑块的强化更能说明斑块不稳定，因为在正常情况下，颅外动脉中存在生理性血管内皮，可是斑块在管壁成像上显示一定的强化［14］。Wang等［15］的研究还表明，斑块强化是急性缺血性卒中事件的独立危险因素，意味着斑块强化在急性缺血性事件的发展中起着重要作用。因此，非狭窄性斑块增强后强化预示斑块不稳定，这可为临床医生制订有效的治疗计划提供更多的参考和指导。

本研究的不足之处：首先，本研究是一个回顾性的横断面研究，样本量相对较少，未来前瞻性及纵向研究需要更大的样本量来评估动脉粥样硬化的预测价值。其次，本研究的病例需同时行DSA和3D IVWI检查，这可能导致选择偏倚和分析动脉段的不平衡。第三，本研究未对斑块成分行进一步分析，后续有关斑块成分与临床症状的相关性研究将逐步展开。最后，本研究未对非狭窄性斑块强化与新发卒中临床重要终点事件的关系进行深入研究，后续需要开展长期随访的大型前瞻性研究。

综上所述，与DSA相比，3D IVWI是一种准确、可重复的颅内动脉狭窄定量成像技术。作为一种无创、快速、无电离辐射、全脑大范围覆盖的新兴血管检查方法，3D IVWI在颅内动脉粥样硬化治疗策略中具有一定的临床价值。