3.0 T MRI对颈动脉粥样硬化斑块成分分析及分型的研究

雷云，丁里，任丽香，毕国力，刘达，龚霞蓉， 吴昆华*

1.云南省第一人民医院磁共振科，昆明 650032

2.云南省第一人民医院神经内科，昆明 650032

脑卒中是威胁人类生命的最常见神经系统疾病，而颈动脉粥样硬化已经被确认为脑血管病(卒中、梗死等)的危险因素[1]，其原因包括中度狭窄或闭塞的管腔引起的血流灌注不足以及颈动脉斑块破裂、栓子脱落等原因导致颅内远端血管栓塞。近年来，随着对颈动脉斑块逐渐深入研究，许多学者发现斑块所致的管腔狭窄并非是导致缺血性脑卒中事件发生的单一因素，而与斑块内部的组成成分及斑块是否稳定密切相关。国内外有研究表明高分辨率MRI可清晰显示颈动脉管壁及粥样斑块内部各种成分，实现对斑块成分的定性定量分析，判断斑块稳定性[2-3]。本研究目的在于应用3.0 T高分辨率MRI清楚显示颈动脉粥样斑块，评价其对斑块内部组成成分检出及判定斑块性质的能力，提供临床早期诊断并预警缺血性脑卒中事件的发生。

1 材料与方法

1.1 研究对象

收集我院2013年6月至2014年12月神经内科收治的颈动脉粥样硬化斑块的患者33例(男19例，女14例)，平均年龄66岁。入组标准：经B超和/或CTA证实有颈动脉粥样斑块者。排除标准：(1)有MRI检查禁忌证；(2)MRI对比剂过敏者；(3)因任何原因无法配合完成MRI检查者；(4)曾经实施颈动脉剥脱术者；(5)肾功能不全者。本研究经医院伦理道德委员会审核批准，所有受试者对本研究目的、观察方法和注射对比剂的药物不良反应知情，并签署知情同意书。

1.2 MRI检查技术

颈动脉血管成像使用GE Signa HDxt 3.0 T磁共振设备，八通道头颈联合线圈，固定患者下颌及头颈部，仰卧位头先进，常规先行轴位2D-TOFMRA定位，以最大密度投影(MIP)法重建血管获得颈动脉分叉的确切位置，并在颈动脉分叉部上下各2 cm范围内垂直于血管行横断面3D-TOFMRA、DIR-T1WI、FSE-T2WI、PDWI扫描，其中T2WI序列分别行抑脂与不抑脂扫描，辅以斜矢状面T2三维容积扫描，最后行增强颈部血管成像，所有序列均使用外周门控技术。每个病人平均扫描时间约40 min。各序列扫描参数具体如表1。

表1 各序列扫描参数Tab.1 Scanning parameters of different sequences

由2名有经验的影像科医师分别评价颈动脉斑块，判断斑块内部成分的信号改变，并根据修正后的AHA粥样硬化斑块MRI分型标准进行分型。

1.3 图像分析及诊断

图像分析内容主要包括：(1)首先对图像质量进行评估、筛选，其中管壁结构及管腔轮廓不清、低信噪比者，并有明显血管搏动伪影的图像将不计入统计；(2)对颈动脉分叉部上下约2 cm范围内颈总动脉(common carotid artery，CCA)、分叉处(carotid artery bifurcation，CA bifurcation)、颈内动脉(internal artery，ICA)3个部位斑块内成分(脂质核心、出血、血栓形成、钙化)及斑块纤维帽表面状况(完整或破裂)进行判断；(3)依据美国心脏协会(AHA)修正后动脉粥样斑块MRI分型标准[4]：Ⅰ-Ⅱ型，管壁厚度接近正常，管壁无钙化；Ⅲ型，内膜弥漫增厚或小的无钙化偏心性斑块；Ⅳ-Ⅴ型，含有较大的坏死脂核、覆有纤维帽的斑块，可伴少量钙化；Ⅵ型，斑块表面溃疡，或斑块内出血、血栓形成；Ⅶ型，钙化斑块；Ⅷ型，无脂核的纤维斑块，可伴少量钙化。根据斑块内不同成分在MRI上的信号差异(详见表2)，对所有检出的斑块进行成分判定并分型，MRI信号差异的判别以同侧胸锁乳突肌为参照。

稳定性斑块和不稳定性斑块的区分：斑块稳定性判定标准方面有一定的争议。Cai等[4]将颈动脉易损斑块定义为富脂质核心(AHA Ⅳ-Ⅴ型)和伴有斑块内出血、纤维帽破裂和(或)突入管腔的钙化结节(AHAⅥ型)的复杂斑块，其他学者[5-6]认为Ⅳ-Ⅴ型和Ⅵ型斑块即为“复杂易损斑块”。据此，本组中将符合美国心脏协会Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ型分型标准的斑块归类为不稳定斑块，其余类型归类为稳定斑块。斑块中脂质核心体积占斑块总体积的比率在斑块稳定性的判定方面有重要的作用，是重要的量化指标之一，Kolodgie FD等人[7]的研究发现脂质核心所占斑块体积比例＞40%为易损斑块的主要组织病理学诊断标准之一，本组以此数据作为脂质核心在稳定斑块和不稳定斑块中的分类参考标准。

表2 斑块内各成分在MRI上的信号差异Tab.2 MRI signal of different plaque composions

1.4 统计学方法

采用SPSS 17.0软件包进行统计学处理，将所有经MRI图像分析后的颈动脉斑块进行分型，统计各型病变分布于颈总动脉、分叉处及颈内动脉(颈动脉分叉部上下约2cm范围内)情况，进行Fisher确切概率检验，P＜0.05有统计学意义。所有颈动脉斑块根据分型分为稳定斑块组和不稳定斑块组，用Fisher确切概率法评估两组斑块内脂质核心、出血、血栓形成、钙化及纤维帽破裂的情况差异。对脂质核心及出血体积进行测量，计算其所占斑块体积百分比，采用MedCalc医学统计学软件行斑块内出血体积百分比ROC曲线分析，评估脂质核心大小在诊断不稳定斑块中的意义以及分析斑块出血体积百分比在判定斑块性质方面的最佳诊断阈值。

2 结果

2.1 斑块各型病变的分布

33例患者MRI检查的图像质量均符合研究要求，共发现颈动脉粥样硬化斑块63个，其中Ⅰ-Ⅱ型占12.7%，Ⅲ型占27%，Ⅳ-Ⅴ型占19%，Ⅵ型占31.8%，Ⅷ型占9.5%。各型病变具体分布情况见表3。统计结果显示各型斑块在颈动脉3个部位的分布差异无统计学意义(Fisher确切概率P=0.106＞0.05)。

表3 各型斑块位于颈动脉3个不同部位的分布表Tab.3 Plaque type distribution at three different locations of carotid artery

2.2 斑块各成分的MRI信号表现

本组颈动脉粥样硬化斑块在MRI上均表现为环形或偏心性管壁增厚，伴或不伴有局部的新月形或半月形信号突入管腔，因各型斑块所含成分不同，且可同时含有多种成分，故MRI表现有所差异。斑块脂质成分在3D-TOF像上呈等信号，T1WI、PDWI上多为等信号或稍低信号，T2WI上呈稍低信号，发生脂质坏死后于各序列信号增高；钙化则为点条状低信号，本组病例均由CT扫描予于证实(图1)；斑块内新鲜出血在所有序列上均为高信号，血栓形成时表现为管腔内低信号充盈缺损(图2)；完整的纤维帽在3D-TOF上呈带状低信号，在T1WI、PDWI、T2WI上呈等或较高信号，发生纤维帽破溃时，可显示3D-TOF像完整低信号带缺乏，纤维帽破口与管腔相通，增强扫描后可显示纤维帽明显强化(图3)；以纤维成分为主的斑块在3D-TOF像上为等或略低信号，T1WI、PDWI上为等及稍高信号，T2WI上为稍高信号(图4)。

图1 粗箭示右侧颈总动脉后侧壁增厚，3D-TOF像(A)及T2WI(B)为稍低信号，T1WI(C)为稍高信号，PDWI(D)为等信号，增厚的管壁内见点条状高低混杂信号，多为含有纤维和脂质成分的复杂斑块(Ⅳ-Ⅴ型)。细箭示管壁内各序列条状低信号病灶，同层面CT上呈高密度证实为钙化(E)图2 右侧颈内动脉斑块内新鲜出血并血栓形成(Ⅵ型)。粗箭示新鲜出血在3D-TOF像(A)、T2WI(B)、T1WI(C)、PDWI(D)均呈高信号。细箭示血栓呈各序列管腔内低信号充盈缺损，颈动脉MRA(E)示右侧颈内动脉起始部管腔闭塞 图3 粗箭示左侧颈内动脉纤维帽破裂。3D-TOF像(A)示破溃处以高信号血流填充，T2WI(B)、T1WI(C)、PDWI(D)示破溃纤维帽局部向腔内突出，细箭示增强后纤维帽明显强化(E)图4 粗箭示左侧颈动脉分叉部后侧壁纤维斑块(Ⅷ型)，3D-TOF(A)上表现为等信号，T2WI(B)上为稍高信号，T1WI(C)、PDWI(D)上表现为等或稍高信号，CET1WI(E)显示明显均匀强化Fig.1 Thick arrow shows complex plaque which contains fi brous and lipid component in right ICA(Type Ⅳ-Ⅴ Plaque).Lesion appears slightly hypointensity on 3D-TOF(A)and T2WI images(B),slightly hyper-intensity on T1WI images(C),iso-intensity on PDWI images(D),dot and strip like mixed signals inside the thick wall represent fi brous and lipid rich components plaque.The thin arrow shows strip like hypo-intensity calcifi cation in all sequences which proved by CT scan(E).Fig.2 Plaque which contains fresh hemorrhage and thombus in right ICA(Type Ⅵ plaque).The fresh hemorrhage component(thick arrow)appears hyper-intensity on all 3D-TOF images(A),T2WI images(B),T1WI images(C),PDWI images(D).Thombus(thin arrow)appears fi lling defect in all sequences,aproved by carotid MRA(E).Fig.3 Rupture of fi brous cap in left ICA(Thick arrow).Hyper-intensity blood fl ow fi lls the fi ssure of ruptured fi brous cap on 3D-TOF images(A).Ruptured fi brous cap extends into carotid lumen on T2WI images(B),T1WI images(C),and PDWI images(D).The fi brous cap enhancement is signifi cant(E).Fig.4 Fibrous component plaques(Type Ⅷ plaque)in the left CA bifurcation demonstrates iso-intensity on 3D-TOF images(A),slightly hyper-intensity on T2WI images(B),iso to hyper-intensity on T1WI images(C)and PDWI images(D).Homogeneous enhancement of fi brous component plaque was showed on CE-T1WI images(E).

2.3 稳定斑块和不稳定斑块内成分差异比较

本组共检出63个颈动脉粥样硬化斑块，其中稳定斑块共31个，含脂质核心者5个，伴有出血者4个，有血栓形成者0个，含有钙化者7个，出现纤维帽浅溃疡2个；不稳定斑块共32个，含脂质核心者共26个，伴有出血者11个，血栓形成者8个，含有钙化者3个，发生纤维帽破裂者12个(具体见表4)，上述斑块均非由单一成分组成，部分斑块可同时含有两种或两种以上成分。本组数据采用Fisher确切概率法进行统计学分析，结果显示不稳定斑块组出现脂质核心、出血、血栓形成及纤维帽破裂数明显高于稳定斑块组，差异有统计学意义(P＜0.05)。而稳定斑块组和不稳定斑块组中钙化出现率比较无统计学差异(P＞0.05)。不稳定斑块组含脂质核心者共26个，其中脂质核心所占斑块体积比＞40%的斑块有20个，稳定斑块组含脂质核心者5个，其脂质核心占斑块体积比均＜40%。

表4 稳定斑块组与不稳定斑块组成分比较Tab.4 Comparison of plaque compositions between stable plaque group and unstable plaque group

图5 斑块内出血百分比ROC曲线分析图Fig.5 ROC curve analysis diagram of intraplaque hemorrhage percent

2.4 斑块内出血百分比ROC曲线分析

以31个稳定斑块作为对照组，以32个不稳定斑块作为病例组，分别测量两组斑块内出血体积，行斑块内出血体积百分比ROC曲线分析，寻找最佳诊断阈值。本组结果显示斑块内出血体积百分比曲线下面积为0.630，95%可信区间为(0.517，0.748)，P=0.0130＜0.05有统计学意义，其最佳诊断阈值为16.7%，敏感性为34.38%，特异性为100%(图5)。

3 讨论

近年来，越来越多的研究证实，颈动脉斑块的危险性取决于质而不是量[4，8]，在临床缺血性脑卒中事件发生之前筛查和稳定性的评估是目前影像学诊断的重点，随着影像技术的发展，MRI已越来越多地应用于颈动脉斑块的检查，不仅能确定斑块的范围和分布，还能够在体显示和区分斑块内脂质核心、出血、血栓、钙化及纤维帽情况[9-10]。

3.1 斑块AHA分型及斑块成分的MRI表现

本研究中的Ⅰ-Ⅱ型斑块与以往文献报道一致，认为是早期病变，均表现为正常管壁或管壁稍有增厚但接近正常，无钙化征象。

Ⅲ型斑块在本研究中较多见，通常认为是早期向进展期病变过渡的一型，多以脂质成分为主，其MRI主要表现为管壁内膜环形增厚或呈小的偏心性半月形增厚，T2WI信号稍低，T1WI、PDWI上呈等信号。此型斑块可致管腔轻度变窄，但病变稳定，脑卒中发生率低。

Ⅳ-Ⅴ型斑块成分复杂，可同时含有多个成分，不同文献所描述的脂质信号有一定差异，主要因为其信号强度不同于体内脂肪信号，且与体内液性状态下的胆固醇信号也不同[11]，本研究中斑块脂质信号在3D-TOF像上呈等信号，T1WI、PDWI为等或稍高信号，T2WI上呈等或稍低信号，发生脂质坏死后各序列信号均有明显增高；斑块伴有钙化时在所有序列上均呈低信号，CT平扫可予于证实；纤维帽在TOF上表现为斑块表面与管腔之间连续低信号带，T1WI、PDWI、T2WI上信号较高。

Ⅵ型斑块在本研究中最多见，一般认为与脑缺血性事件(TIA或脑卒中)有关[12]，因斑块的破裂可造成栓子脱落，同时发生斑块内积血并诱导斑块表面血栓形成。斑块内出血信号随时间变化而不同，若为复杂斑块合并少量出血，则在MRI上分型尚存在一定困难，本研究中斑块内新鲜出血在T1WI、T2WI、3D-TOF上表现为高信号，血栓形成时可致管腔闭塞，于3D-TOF像上呈充盈缺损区，在增强颈部血管成像上可显示出闭塞管腔的范围。高分辨率MRI不仅能够显示纤维帽的完整性，还能对其有无破裂作出判断，当纤维帽发生破裂或形成溃疡时，其表面不规则可局部突入管腔，3D-TOF像可见完整的低信号带缺乏并以高信号血流填充，其余序列可显示破溃处与管腔相通。既往有研究发现对比增强能提高纤维帽的分辨能力，且重复检测纤维帽的一致性也较好[13-15]。本研究中增强T1WI扫描证实了这一观点，显示纤维帽的明显均匀强化，提高了纤维帽的检出性。

Ⅶ型斑块为相对稳定的钙化斑块，MRI虽不如CT敏感，但也可以清楚显示钙化成分，结合CT扫描可予证实。本研究中未见此型典型病例。

Ⅷ型斑块为无脂核的纤维斑块，表现为管壁显著增厚，本组部分病例斑块内脂质成分和纤维成分在平扫各序列中信号强度相近，较难区分，但因斑块内的纤维组织自由水含量较多[11]，TOF、T1WI以等信号居多，而T2WI、PDWI上较脂质成分相比信号稍高，且T1WI增强扫描纤维成分显示明显均匀强化，而脂质成分通常无强化，可资鉴别。因管壁增厚明显，故此型斑块常导致管腔明显狭窄。

3.2 斑块成分在性质判断上的差异

大量前瞻性研究结果显示，颈动脉高危斑块的主要形态学特征为较大的富脂质核心、斑块内出血、纤维帽破裂等，这些特征与缺血性卒中发病风险密切相关[16]。另外，许多学者认为引发临床缺血性脑卒中事件发生可能是斑块多种成分相互作用的结果，而斑块不稳定是导致临床缺血性脑卒中发生的重要因素。

3.2.1 脂质核心

既往研究认为脂质核心在斑块内比例的增加将加重斑块的负荷，引起破裂，从而引起缺血性脑卒中事件的发生[17]，本研究统计数据分析结果示，不稳定斑块出现脂质核心比例明显高于稳定斑块，比较有统计学差异(P＜0.05)，提示脂质核心的出现与斑块不稳定性有一定的联系。另有学者[18]认为脂质核的大小及组成对于斑块破裂影响亦较大，脂质核所占斑块比例＞40%时斑块易于破裂，本组26个含有脂质核心的不稳定斑块中脂质核心面积＞40%的斑块有20个，所占比例约为76.92%，可见较大的脂质核心是斑块易损特征之一，如若正确判断斑块的危险性还需综合多种因素来分析。

3.2.2 出血及血栓形成

前瞻性研究发现斑块内出血可加速动脉粥样硬化的进程并诱导斑块表面血栓形成，斑块内出血被认为是稳定斑块向危险斑块进展的重要标志。Moody 等[19]认为出血是出现临床症状的一种有力刺激因素，本研究统计结果显示不稳定斑块内发生出血、血栓的数目较稳定组斑块的明显，差异有统计学意义(P＜0.05)。本组斑块出血体积所占斑块体积百分比ROC曲线分析结果显示最佳诊断阈值为16.7%，敏感性为34.38%，特异性为100%。根据上述结果认为斑块内发生明显出血时也是判定斑块易损性的特征之一，其或与斑块其他易损特性如脂质核心、纤维帽状态等共同加速斑块进展存在关联。但国内外目前对于出血与临床症状的关系存在争议，出血的时相、发生部位及速度都是应该考虑的因素，要评估其对临床症状的危险性，可能还需加大样本量并对出血多种情况进行分组来进一步研究。

3.2.3 钙化

目前关于钙化是否导致斑块不稳定这一结论尚有争议，国内徐贤等[20]认为边缘不规则表面钙化更易导致斑块破损及伴有出血，影响斑块的稳定性或增加破裂的风险，而国外部分学者认为钙化不会影响粥样硬化斑块的稳定性。本研究中稳定斑块和不稳定斑块中钙化发生率比较差异无统计学意义(P＞0.05)，故斑块有无钙化对与斑块性质的判定并无直接相关性，这一结论与国外研究结果一致。

3.2.4 纤维帽状态

一般认为斑块表面纤维帽破裂或溃疡形成是斑块不稳定性的高度敏感标志。目前多数研究认为引发相应临床缺血症状的斑块较无症状者斑块有更多的纤维帽破裂[21-23]。本研究与其观点相符，结果示不稳定斑块发生纤维帽破裂的比例明显高于稳定斑块，其差异有统计学意义(P＜0.05)，证实了纤维帽破裂或溃疡形成是导致斑块不稳定的重要原因，是缺血性脑卒中风险增加的重要因素。

3.3 本研究尚存在的不足

本研究采用的线圈为八通道头颈联合线圈，较专用颈动脉相控阵线圈相比，信噪比有所减低，对准确判定斑块内成分信号有一定影响。另外，由于尚未购置专用的颈动脉粥样硬化斑块分析软件，斑块内成分的量化分析全由手工完成可能会导致偏差。

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