高分辨率MRI血管成像评估颈动脉粥样硬化斑块特点与缺血性脑卒中的相关性

应洁 向波 李霞 杨全 刘丹

(重庆医科大学附属永川医院放射科,重庆 永川 402160)

缺血性脑卒中高发于老年人群,起病急,进展快、病情凶险,病死率和致残率均较高〔1〕。即便在治疗康复后,也可能遗留有中枢神经、呼吸、心肌等重要器官和系统的功能损伤,给患者家庭和社会带来负担〔2〕。流行病学调查结果显示,2007～2017年我国脑卒中的患病人群呈现出年轻化趋势〔3〕,使得该病的防治愈发紧迫。颈动脉粥样硬化是缺血性脑卒中的病理基础,在粥样硬化过程中产生的斑块脱落,形成栓子,从而导致缺血性脑卒中的发生〔4〕。全面了解颈动脉粥样硬化的斑块特征及其与缺血性脑卒中的相关性,对预防该病的发生具有重要意义。传统的磁共振成像(MRI)检查侧重于对颈动脉或者责任血管狭窄度的评估,高分辨率MRI通过多序列、多对比图像的采集与重建,实现了斑块的危险分级评估〔5〕。为此,本研究借助老年人颈部血管的高分辨率MRI,探讨颈动脉粥样硬化斑块特点与缺血性脑卒中的相关性,为缺血性脑卒中的治疗提供可借鉴的资料。

1 资料与方法

1.1一般资料 选取2019年10月至2020年7月到重庆医科大学附属永川医院神经内科进行治疗并确诊为缺血性脑血管病的78例患者作为观察组,其中男49例,女29例;年龄57～86岁,平均(74.6±11.1)岁。临床表现:意识障碍(或神志不清)及反应迟钝者36例;言语含糊不清伴四肢无力者53例;行走不稳者及单侧上肢或下肢麻木无力27例;头晕伴四肢麻木无力者46例;记忆力下降者23例;头晕、视物旋转者24例;视物模糊者18例。根据患者有无发生过急性脑梗死事件分为脑梗死组35例和非梗死组(短暂性脑缺血发作)43例。

1.2纳入及排除标准 经医院伦理委员会批准,受试者均签署临床试验知情同意书。纳入标准:①符合全国脑血管病学术会议修订的缺血性脑血管病诊断标准;②对本研究知情同意并签署知情同意书。排除标准:①合并严重的心脏、肝、肾及消化道疾病或恶性肿瘤、甲状腺功能低下等重大疾病者;②凝血功能异常者;③滥用酒精及药物者,近期服用过叶酸、维生素B6、维生素B12者;④有家族性遗传疾病者。

1.3仪器及参数设置 采用 Siemens Vero3.0T MRI扫描仪,患者取仰卧位,线圈双侧置于患者颈部,扫描范围包括颈总动脉分叉水平上下各24 mm。首先进行2D飞行时间法(TOF)磁共振血管成像(MRA)扫描,初步确定颈动脉斑块的部位、范围及位置等,然后对斑块的部位进行轴位扫描,获得常规T1WI、T2WI、冠状位 T2-液体衰减反转恢复(FLAIR)、三维时间飞跃(3D-TOF)及高分辨率T2WI等几种不同序列的图像。扫描参数设置:T1WI:重复时间(TR)600 ms,回波时间(TE)12 ms,层厚5.0 mm,矩阵256×256;T2WI:TR 3 400 ms,TE 110 ms,层厚5.0 mm,矩阵256×256;T2-FLAIR:TR 8 600 ms,TE 165 ms,层厚5.0 mm,矩阵256×256;3D-TOF:TR 19 ms,TE 3.5 ms,层厚1.2 mm,矩阵256×256;高分辨率T2WI:TR 2 800 ms,TE 55 ms,层厚3.0 mm,矩阵512×256;DWI 轴位(检查是否有急性/亚急性脑梗死病灶):TR 4 000 ms,TE 86.0 ms,扫描视野(FOV)220 mm × 220 mm,扩散敏感因子b=1 000 s/mm2,激励次数(NEX)2,矩阵160×160,层厚5 mm,扫描时间42 s;3D-TOF MRA:TR 21 ms,TE 3.43 ms,FOV 200 mm×200 mm,NEX 1,矩阵320×192,扫描时间3 min 42 s。

1.4影像学评估指标 由两名经验丰富的影像科医师分析图像,评估以下指标:(1)颈动脉狭窄率=(1-最窄管腔层面管腔面积/参考层面管腔面积)×100%。(2)斑块形成及分类判断标准:测定颈动脉内膜中层厚度(IMT),以IMT≥1.5 mm且增厚的内膜向血管腔内突出,确定为有斑块形成。斑块相应动脉发生脑缺血事件(包括短暂性脑缺血发作)为责任斑块,反之为非责任斑块。(3)斑块的颈动脉斑块(CAP)分型:参考文献报道的高分辨MRI(HR-MRI)下CAP分型标准〔3〕,将斑块分为Ⅰ～Ⅷ型。其中Ⅳ～Ⅵ型通常被认定为不稳定性斑块或易损斑块,其余为稳定性斑块。(4)其他斑块特点:主要包括斑块分布位置、斑块长度、斑块形态、斑块偏心指数、斑块负荷、斑块强化程度、是否诱导冠脉重塑等。

1.5实验室检测指标 患者均于入院急诊时抽取外周静脉血5 ml,室温静置60 min以上,3 000 r/min离心15 min分离血清,采用全自动生化免疫分析仪和试剂盒测定血脂四项〔总胆固醇(TC)、三酰甘油(TG)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)和高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)〕水平,炎性因子〔白细胞介素(IL)-6、肿瘤坏死因子(TNF)-α、超敏C-反应蛋白(hs-CRP)〕水平及脑钠肽(BNP)水平。

1.6统计学方法 采用SPSS20.0软件行χ2检验、秩和检验及t检验。

2 结 果

2.1两组MRI检查结果比较 脑梗死组颈动脉狭窄率高于非脑梗死组,易损斑块数目多于非梗死组,斑块偏心指数与强化程度均高于非梗死组,差异有统计学意义(P<0.05);两组间总斑块数目、动脉重塑类型和斑块分布位置差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。典型患者的MRI见图1。

患者男,75岁,因“行走不稳”入院,诊断为脑梗死,DWI(e)示大面积梗死灶;MRA(f)示左侧大脑中动脉(LMCA)不显影;HR-MRI(g、h)示LMCA 主干段的前下壁有偏心性增厚图1 典型病例影像

表1 两组MRI检查结果比较

患者男,57岁,因“发作性左上肢麻木”入院,诊断为脑缺血,扩散加权成像(DWI)(a)示未见梗死灶;MRA(b)示右侧大脑中动脉(RMCA)无明显狭窄;HR-MRI(c、d)示RMCA 主干段的前下壁有偏心性稳定性斑块形成

2.2两组实验室指标比较 脑梗死组TC、TG、LDL-C、IL-6、TNF-α、hs-CRP、BNP指标均高于非梗死组,差异有统计学意义(P<0.05);脑梗死组HDL-C显著低于非脑梗死组(P<0.05)。见表2。

表2 两组实验室指标比较

2.3斑块特点与实验室指标的相关性 重点分析患者的颈动脉狭窄率、易损斑块数目、斑块偏心指数、强化程度与实验室指标的关系,发现颈动脉狭窄率、斑块偏心指数与强化程度3项指标与血清hs-CRP及BNP水平存在正相关性(r=0.613～0.721,P<0.05)。见图2。

2.4各个指标预测脑梗死发生的价值 受试者工作特征(ROC)曲线分析结果显示颈动脉狭窄率、斑块偏心指数与强化程度对预测脑梗死发生均有较高价值(均P<0.001)。见图3、表3。

图3 颈动脉狭窄率、斑块偏心指数与强化程度预测脑梗死发生的ROC曲线

表3 颈动脉狭窄率、斑块偏心指数与强化程度预测脑梗死发生的价值

2.5责任斑块和非责任斑块的特征比较 鉴定出的88个斑块中,有46个为责任斑块,42个为非责任斑块,比较责任斑块和非责任斑块的特征,发现责任斑块中易损斑块数目多,斑块偏心指数与动脉正向重塑率高,与非责任斑块相比差异有统计学意义(P<0.05);其他参数与非责任斑块相比差异无统计学意义(P>0.05)。见表4。

表4 两组MRI检查结果比较

3 讨 论

心脑血管疾病是现代社会的常见病与多发病,在我国,心脑血管疾病已超越恶性肿瘤,成为城乡居民的第一死因〔6〕。在各类心脑血管疾病中,缺血性脑卒中最为严重,据统计,每年因缺血性脑卒中造成的死亡人数占世界年死亡总人数的11.8%〔7〕。即便经治疗后存活的患者,也有将近四分之一遗留不等程度的身体残疾,给家庭和社会带来极大的医疗负担。因此,探讨缺血性脑卒中的早期识别方法,力求在疾病早期予以适时干预,是提高患者生存率和改善患者生存质量的重要途径。颈动脉粥样硬化主要发生在颈总动脉分叉处,由脂质斑块沉积和颈动脉内膜增生所致。颈动脉斑块的大小、性质及组织学特征对脑部供血均有影响,不稳定性斑块脱落形成栓子,造成血管腔严重堵塞是脑梗死的最常见诱因。研究指出〔8〕,颈动脉斑块不仅仅是脑梗死的诱发因素,还是梗死后神经功能损伤的促进因素,颈动脉有斑块的患者梗死后发生中重度神经功能缺损的风险是无斑块患者的2.11倍,多发性斑块患者是无斑块患者的2.41倍。准确评估斑块特点与缺血性脑卒中的关系是预防该病发生及阻碍病情进展的关键。

HR-MRI是一种无创性影像学检查方法,其能够清晰展示颈部动脉血管的内壁形态,较好地重现斑块的形态学特征;另外,它还可以通过信号强弱展示斑块的内部构造,从一定程度上反映构成斑块的内部成分,可以说HR-MRI实现了对动脉粥样硬化斑块进行定性与定量评估。本研究说明,比起斑块数目,斑块特征对脑梗死的致病更加关键。既往研究指出〔9〕,由斑块导致颈动脉狭窄发生率约为64.0%,其中90%以上的责任斑块为不稳定斑块,这说明能够反映斑块稳定性的HR-MRI参数具备更高的研究价值。

动脉粥样硬化是一种炎症性纤维增生的过程,以内皮损伤为启动因素,内皮损伤后细胞通透性增加,循环细胞中的大量低密度脂蛋白透过内皮细胞并被巨噬细胞吞噬,随后募集更多的巨噬细胞吞噬更多的低密度脂蛋白,这是脂质核的雏形;同时,为了修复血管内皮功能,平滑肌细胞从中膜迁移到内膜中增殖,并产生结缔组织基质形成纤维帽覆盖脂质核心〔10,11〕。从斑块的形成过程来看,至少有3个因素影响其稳定性:脂质代谢、炎性反应和纤维帽的屏障作用。本研究显示,脑梗死患者循环系统的炎性反应更加明显,更容易发生血管内皮损伤,且一旦发生损伤,有更多的LDL-C为脂质核提供原料。既往研究指出〔12,13〕,颈部动脉粥样硬化斑块中的易损斑块结构组成以纤维帽薄、脂质核大为主,且伴随大量炎症细胞浸润,本研究支持这一点。hs-CRP是炎症急性期的经典标志物,也是心脑血管病常用的炎性标志物之一,Xu等〔14〕对8 229例老年人的回顾性分析结果证实hs-CRP是颈动脉斑块形成的一个重要预测因子,且对斑块风险分级具有重要的指导意义。BNP具有抑制血管平滑肌细胞和成纤维细胞增殖的作用,在脑梗死中含量增加可能是一种代偿机制。有研究指出,BNP能够反映脑卒中的神经损伤程度,高水平的BNP往往意味着颅脑高压和预后不良〔15,16〕。颈动脉狭窄率、斑块偏心指数与强化程度这一点说明通过对颈动脉斑块的定性评估可以帮助及早甄别脑卒中风险人群,对及时制定早期防控措施具有较高的指导价值。

斑块易损程度受到脂质代谢、炎性反应和纤维帽屏障功能的影响,除此之外,斑块内的微观成分也与其稳定性息息相关,一些蛋白或基因如血管抑制蛋白(VASH)1〔17〕、CX3CR1〔18〕、异位胰蛋白酶〔19〕、微小核糖核酸(miR)-200c〔20〕等已被鉴定为易损斑块的标志物。斑块偏心指数主要受到血流环境及斑块内成分的影响,刘文智等〔21〕研究指出,斑块偏心分布使脂蛋白等大分子物质更容易聚集在斑块附近,偏心指数越高,血管壁越容易沉积脂质斑块,内皮细胞层受到的壁面切应力也越大,更容易出现急性心脑血管事件。动脉正向重塑是指粥样硬化斑块形成和流体力学紊乱导致病变部位血管向外扩张;负向重塑是动脉粥样硬化血管出现的收缩反应,多发生在纤维增生起主导作用、炎性反应和基质降解程度减弱的时期。责任斑块所在的动脉正向重塑率高,可能是由于在炎性反应期更容易发生栓子脱落事件。

综上所述,HR-MRI为定性和定量颈动脉粥样硬化斑块的特点提供了可靠方法,鉴于斑块稳定性从很大程度上决定了缺血性脑卒中的发生风险,对于该病的预防具有重要意义。