颅内动脉粥样硬化斑块易损性的三维高分辨磁共振研究

王新丽，王欣宇，陈振，张敬

天津医科大学总医院医学影像科，天津 300052； *通讯作者 张敬 zhangjing1970@163.com

目前对于颅外动脉粥样硬化斑块的 MRI研究较多。丰富的脂质核心、薄的纤维帽、斑块内出血、斑块炎症反应等是易损斑块的特征[1-4]。由于空间分辨力的限制，颅内斑块易损性的MRI研究较少[5]。但与欧美国家不同，颅内动脉粥样硬化斑块是亚洲人群发生脑梗死的最常见原因[6-8]。本研究采用高分辨磁共振三维 T1可变翻转角加权快速自旋回波（3D-T1-SPACE）序列，比较颅内责任斑块、非责任斑块在管壁重构模式及斑块强化程度方面的差异，从而确定颅内斑块易损性的MRI指标。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选取天津医科大学总医院拟行头部加颈部磁共振血管成像（MRA）检查的疑似动脉粥样硬化患者44例，注入对比剂前后分别加扫 3D-T1-SPACE序列。44例患者中，男33例，女11例；年龄54～71岁，平均（62.5±8.7）岁；急性脑梗死21例，短暂性脑缺血发作（transient ischemic attack，TIA）8例，无症状者15例。所有患者至少具有2个动脉粥样硬化的高危因素，如高血压、高血脂、高血糖等。无症状者均为体检经彩色多普勒发现颈部斑块就诊，临床医师建议行头部加颈部MRA检查。检查前患者无脑血管病变相关症状。根据症状及 MRI检查结果将患者分为：①脑梗死组21例，患者于7 d内出现脑梗死，即扩散加权成像（DWI）于大脑中动脉或基底动脉供血区出现高信号，且有相应的临床症状；②TIA组8例，MRI检查未发现梗死灶；③无症状组15例，无脑缺血相关症状，MRI检查亦未发现梗死灶。排除颈动脉狭窄度>50%，即可能由于颈内动脉斑块破裂所致的脑梗死以及心源性栓塞患者。

1.2 高分辨磁共振检查 采用 3.0T MRI扫描仪（MAGNETOM Prisma，Siemens Healthcare，Erlangen）及64通道相控阵头线圈。除常规MRI及MRA扫描序列外，注射对比剂前后加扫3D-T1-SPACE序列，扫描参数：TR 810 ms，TE 10 ms，视野200 mm×200 mm，矩阵 384×384，体素 0.5 mm×0.5 mm ×0.7 mm，带宽186 Hz/PX，扫描时间7 min 16 s。对比剂采用钆喷酸葡胺，剂量0.1 mmol/kg。

1.3 图像分析 采用西门子工作站进行图像后处理（SyngoVia，Siemens，Erlangen）。由2名影像诊断主治医师共同进行图像评估，意见不一致时经协商达成一致。受图像分辨力限制，本研究仅对大脑中动脉M1及M2段、基底动脉进行评判。在所得的MRA图像上确定血管狭窄的部位，然后在3D-T1-SPACE序列结合矢状位、冠状位及轴位图像确定颅内动脉粥样硬化斑块所在位置，即管腔出现偏心性狭窄或管壁局部增厚处。参照颅内血管供血区确定责任斑块和非责任斑块[9]。责任斑块为梗死灶所在区域的供血动脉近段管壁斑块；非责任斑块为梗死患者对侧血管壁的斑块或无梗死患者管壁的斑块[10-12]。

1.3.1 斑块形态学 测量于显示斑块最佳的 3D-T1-SPACE图像上调整图像为垂直于血管长轴层面，测量斑块处血管外壁面积（outer wall area，OWA）、管腔面积（lumen area，LA）及邻近正常参照血管外壁面积。斑块处管壁面积（wall area，WA）=OWA－LA。斑块的重构率（remodeling ratio，RR）＝OWA斑块/OWA参照。参照 Pasterkamp等[13]的方法对管壁重构进行分类，即正性重构：RR>1.05；中间值：0.95≤RR≤1.05；负性重构：RR<0.95。斑块负荷=WA斑块/OWA斑块。

1.3.2 斑块强化程度的测量 取垂直于血管长轴斑块处层面，在增强前后3D-T1-SPACE的图像上勾画感兴趣区（ROI）覆盖整个斑块，记录斑块增强前后的信号强度（signal intensity，SI），在增强前后图像的邻近脑质内勾画大小为 15 mm2的 ROI作为斑块的标准化。斑块强化程度计算公式：斑块强化程度=（SIpost－SIpre）/SIpre。SIpost为增强后标准化的斑块信号值；SIpre为平扫标准化的斑块信号值[14]。

1.4 统计学方法 采用SPSS 21.0软件，计量资料以表示，责任斑块与非责任斑块强化程度比较采用独立样本t检验，计数资料比较采用χ2检验或 Fisher确切概率法。P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

44例患者共发现47枚斑块，其中责任斑块21枚（前循环14枚，后循环7枚），非责任斑块26枚（前循环19枚，后循环7枚），均为偏心性斑块。责任斑块正性重构5例，非正性重构16例，平均重构率为 0.93±0.21；非责任斑块正性重构 7例，非正性重构 19例，平均重构率为 1.06±0.26。责任与非责任斑块的正性重构比例差异无统计学意义（24%比27%，χ2=0.059，P=0.808），两组平均重构率差异无统计学意义（t=-1.825，P=0.075）。而责任斑块负荷明显高于非责任斑块，差异有统计学意义（0.79±0.19比0.56±0.13，t=4.59，P<0.01）。21例责任斑块出现强化（图1），23例非责任斑块出现强化（图 2），两者出现强化的比例差异无统计学意义（100%比88%，χ2=2.58，P=0.108），但斑块强化程度分别为0.88±0.33及0.46±0.23，差异有统计学意义（t=5.04，P<0.01）。见表1。

图1 男，66岁，左侧肢体无力。MRA示右侧大脑中动脉狭窄（箭，A）；右侧MCA供血区DWI高信号（B）；沿血管短轴方向重建的3D-T1-SPACE平扫及增强图像，斑块明显强化（箭，C、D）

图2 男，62岁，颈部超声检查发现斑块。MRA示右侧大脑中动脉狭窄（箭，A）；左侧MCA供血区DWI上无高信号（B）；沿血管短轴方向重建的3D-T1-SPACE平扫及增强图像，斑块轻度强化（箭，C、D）

表1 责任斑块与非责任斑块情况比较

3 讨论

本研究发现，颅内动脉粥样硬化斑块在形成过程中管壁会出现重构，包括正性重构及负性重构；但责任斑块与非责任斑块出现正性重构的比率及重构率差异无统计学意义。既往有研究发现冠状动脉粥样硬化的重构现象，随后的研究显示管壁的正性重构是急性冠状动脉综合征的主要重构方式，且与富脂斑块有关[15-18]。Chung等[19]和 Xu等[20]对颅内血管重构的研究显示，有症状的大脑中动脉狭窄组患者正性重构多于无症状组；但也有研究显示责任斑块与非责任斑块所在管壁在重构模式上差异无统计学意义[21]。Shi等[22]研究发现，正性重构组有更大的血管面积及管壁面积，更大的斑块负荷，斑块脂质成分增多，使得斑块更易发生破裂，推测斑块所在管壁的正性重构可能与斑块的易损性有关。尽管本研究发现责任斑块的负荷高于非责任斑块，但并未发现正性重构与责任斑块之间的联系，可能与研究样本量较少有关，需要今后进一步增加样本量验证。既往研究所得结论大多建立在管壁狭窄程度较高的情况下，斑块形成初期或斑块较小时管壁可能并未发生重构。本研究中对于管腔的狭窄程度并未仅局限于中重度，其中也包含少量的轻度狭窄。

本研究发现，责任斑块与非责任斑块之间出现强化比例差异无统计学意义。在冠状动脉及颅外颈动脉研究中，斑块强化是其易损性的一个重要标志。Swartz等[23]提出颅内动脉粥样斑块的强化仅仅或更倾向出现于急性梗死灶侧的供应血管内[11]。但部分研究发现，非责任斑块及慢性梗死灶侧供应血管内的斑块也发生强化[10,24-26]。Klein等[27]研究了 6例大脑中动脉狭窄患者斑块的强化情况，发现全部有症状和无症状患者的斑块均出现强化。本研究结果与其一致，即责任斑块和非责任斑块均可出现强化。近年关于颈动脉 MRI增强成像的研究已经表明，斑块强化主要出现于新生血管形成区和活动性炎症区，同时还发现颈动脉的外膜增强强化程度可用于测量管壁滋养血管的密度，反映斑块新生血管的形成和斑块破裂的风险[14,28-29]。组织学研究表明颅内动脉不同于颈动脉，其管壁缺乏滋养血管，但滋养血管可出现于部分有病变的管壁内，如血管炎、动脉瘤、动脉粥样硬化[30-32]。管壁滋养血管可能启动炎症反应，将炎症细胞转运到血管外膜，从而触发炎症的级联反应；而炎症的进一步发展也会促进新生血管的形成[33-35]。因此，斑块的强化预示着滋养血管的形成以及炎症状态。本研究结果显示，责任斑块的强化程度明显高于非责任斑块，考虑可能是由于责任斑块滋养血管多、炎症处于活动期，巨噬细胞大量堆积，血管内皮通透性明显增加，导致斑块易损性增加。

本研究的局限性：①本研究样本量较小；②本研究对责任斑块和非责任斑块的判断带有推测性质，未能对斑块易损性做出更加全面的评估；③由于分辨力的限制，本研究仅关注颅内动脉的主要分支，并未对远端分支进行评估。

总之，斑块强化可能是责任斑块与非责任斑块的共同特征，但是两者的强化程度存在显著差异。因此，斑块强化程度可作为斑块易损性的影像学指标。