大脑中动脉狭窄斑块与灌注特征相关性分析

魏梦婷，吕晋浩，王柳仙，张森皓，韩东山，王馨蕊，段曹辉，娄昕，

颅内动脉粥样硬化性狭窄（intracranial atherosclerotic stenosis，ICAS）引起卒中的可能机制很多，包括穿支动脉闭塞、原位血栓形成、动脉到动脉栓塞及低灌注。这些机制往往不是独立存在，而是相互影响、相互作用，共同决定最终缺血事件的发生[1-2]。在ICAS患者中，斑块特性、血流灌注以及侧支循环与缺血性卒中的发生发展关系密切。灌注缺损及斑块负荷越严重，卒中风险明显上升[3-4]，但两者关系仍有待探索。本文旨在使用高分辨率磁共振管壁成像（high-resolution vessel wall imaging，HR VWI）及ASL技术研究症状性大脑中动脉重度狭窄患者斑块特征和血流灌注的关系，探索卒中发生发展的潜在机制，以期为临床防治提供靶点，改善患者二级预防效果。

1 对象与方法

1.1 研究对象 回顾性纳入2013年8月-2016年1月连续就诊于解放军总医院第一医学中心的症状性单侧大脑中动脉重度狭窄患者。症状性定义为90 d内由于该粥样硬化性病变出现缺血性卒中或TIA。本研究经解放军总医院第一医学中心医学伦理委员会批准，患者或其家属知情同意。

纳入标准：①年龄＞18岁；②症状性单侧大脑中动脉重度狭窄（狭窄率＞70%），狭窄率经MRA或DSA证实；③存在至少两个动脉粥样硬化危险因素，包括高血压、糖尿病、高脂血症、冠心病、肥胖和吸烟史；④研究数据齐全。

排除标准：①除一侧大脑中动脉狭窄外，其他（颅内外）动脉中度以上（狭窄率＞50%）狭窄或闭塞；②非动脉粥样硬化性狭窄，如烟雾病、血管炎、动脉夹层等；③大脑中动脉闭塞。

1.2 资料收集 通过病例系统收集患者的基线资料，包括性别、年龄及危险因素（高血压、糖尿病、高脂血症、冠心病、吸烟、肥胖）。吸烟定义为每天至少1支，持续1年以上。肥胖定义为BMI≥30 kg/m2。

1.3 仪器与成像协议 均使用3.0T磁共振扫描仪（Discovery MR 750；GE Healthcare）进行图像采集，采用32通道头线圈。多模态MRI包括：常规头部成像方案、3D-TOF MRA、HR VWI及含两个标记后延迟时间（post-labeling delay，PLD）的三维准连续动脉自旋标记（three dimensional pseudocontinuous arterial spin labeling，3D pCASL）。使用三维螺旋快速自旋回波（fast spin scho，FSE）获得3D pCASL，参数如下：重复时间（repetition time，TR）4590 ms（PLD 1.5 s）/5285 ms（PLD 2.5 s），回波时间（time of echo，TE）10.5 ms，带宽62.5 kHz，层厚4.0 mm，层数36，标记时间=1.5 s/2.5 s，视野（field of view，FOV）24 cm，空间分辨率3.64 mm，激发次数2。HR VWI包括质子密度加权成像（proton density weighted image，PDWI）、四反转T1WI和增强后T1WI。采集时采用矢状面，定位于垂直于大脑中动脉病变，覆盖最大管腔狭窄部位。T1WI采用4次反转恢复快速自旋回波，TR 800 ms，反转时间650 ms，TE 8.6 ms，FOV 16×16 cm，厚度2 mm，矩阵256×320，激发次数4，回声串长度12。增强后T1WI在注射钆对比剂（0.1 mmol/kg钆喷葡胺）5 min后进行。总扫描时间约为20 min。

1.4 图像后处理与评价 利用Function Tool（AW 4.5 Workstation；GE Healthcare）对3D pCASL的脑血流量（cerebral blood flow，CBF）进行后处理，生成CBF图。于Matlab平台（R2013b；MathWorks，Natick，MA）使用SPM8软件（Statistical Parametric Mapping，University College of London，www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/software/Spm8）将T1加权快速扰相梯度回波序列进行空间标准化。CBF图与之进行配准，将每一侧大脑中动脉供血区作为感兴趣区域，提取各感兴趣区域的平均CBF值[5]。

除了测量得出的双侧1.5 s及2.5 s的CBF值外，相关灌注参数的计算方法如下[6]：

对于HR VWI，通过偏心性管壁增厚识别最大管腔狭窄处的斑块，斑块强化程度为0～2级。同时，在最大管腔狭窄处和参照部位手工描记血管面积（vascular area，VA）和管腔面积（lumen area，LA），计算斑块面积、斑块负荷和重构指数。管壁面积（wall area，WA）=（VA-LA）。斑块面积=（最大管腔狭窄处WA-参考部位WA）。重构指数为最大管腔狭窄处与参考部位VA的比值。斑块负荷=（斑块面积/最大管腔狭窄处VA）×100%。斑块强化：0级的强化程度与未受影响的颅内动脉壁相似；2级提示斑块强化程度接近或大于增强后垂体信号强度；1级为0～2级之间的强化。

所有影像评估均由两位经验丰富的神经放射科医师独自进行，分歧通过协商一致的方式得到解决。

1.5 统计学方法 采用SPSS 22.0软件进行数据分析。计数资料用频数（%）表示，正态分布计量资料采用描述，非正态分布计量资料用M（P25～P75）表示。①对斑块特征（斑块强化、斑块面积、斑块负荷及重塑指数）与灌注特征（1.5 s患侧血流量、2.5 s患侧血流量、早达血流比例、迟至逆行血流比例）进行相关性分析，符合正态分布的变量采用Pearson相关性分析，有序分类变量采用kendall’s tau-b相关，其他采用Spearman相关。②按斑块负荷高低分为两组（≥50%、＜50%），比较两组的年龄、性别、危险因素及灌注特征，计数资料比较采用χ2检验或Fisher确切概率法；计量资料符合正态分布采用独立样本t检验，不符合正态分布使用非参数检验。将单因素分析中存在统计学差异的因素作为自变量，以斑块高负荷作为因变量，进行二元logistic回归分析，并计算早达血流比例独立预测斑块负荷的ROC曲线下面积。统计分析均采用双侧检验，显著性水平为0.05。

2 结果

2.1 基线资料 最终纳入58例患者，年龄范围20～69岁，平均年龄47.17±11.67岁，其中男性39例（67.2%），临床及影像特征见表1，典型患者影像资料见图1。

2.2 斑块及灌注特征相关性分析 相关性分析结果显示，斑块负荷同斑块面积、重塑指数呈正相关（分别为r=0.524，P＜0.001；r=0.319，P=0.015），同早达血流比例呈负相关（r=-0.362，P=0.005），而与迟至逆行血流比例相关性无统计学意义（r=0.008，P=0.951）。斑块面积与早达血流比例有负相关的趋势，但相关性无统计学意义（r=-0.229，P=0.084），重塑指数与早达血流比例相关性无统计学意义（r=-0.054，P=0.728）。斑块强化与斑块负荷、早达血流比例及迟至逆行血流比例等相关性均无统计学意义（分别为r=-0.050，P=0.636；r=0.154，P=0.147；r=-0.006，P=0.951）（图2）。

表1 纳入患者临床及影像学特征

2.3 不同斑块负荷组间比较 同斑块负荷较低组相比，高负荷组患者年龄较大（P=0.019）、早达血流比例更低（P=0.009）。两组间性别、临床危险因素及其他灌注指标的差异均无统计学意义（表2）。

2.4 多因素回归分析 多因素logistic回归分析显示，年龄（OR1.056，95%CI1.000～1.115，P=0.050）及早达血流比例（每增加1个四份位数：OR0.561，95%CI0.328～0.957，P=0.034）与斑块高负荷独立相关；年龄每增加一个单位，高负荷的风险就增加5.6%，而早达血流比例更高的患者一般斑块负荷较低。早达血流比例预测斑块负荷的ROC曲线下面积为0.686（95%CI0.550～0.823，P=0.008）（图3）。

3 讨论

图1 大脑中动脉重度狭窄典型病例影像图

表2 不同斑块负荷组临床及影像学特征

本研究通过对单侧大脑中动脉重度狭窄的患者进行影像学分析，发现斑块负荷受年龄的影响，并与斑块面积、重塑指数以及早达血流比例有显著的相关性，但与迟至逆行血流比例无关。目前卒中的相关研究中，其潜在机制及三要素（斑块、灌注以及侧支循环）之间的关系仍是难点，对此，本研究结果将有助于理解。

图2 斑块及灌注特征相关性热图

图3 早达血流比例预测斑块负荷的ROC曲线

从方法学来说，本研究应用了HR VWI及ASL技术，能够在体无创地对斑块和血流进行评估，减轻了检查对患者的影响。HR VWI可以满足斑块可视化的需要并描述斑块的特征[7]。症状性ICAS可见广泛的血管壁改变，包括管壁增厚、信号改变等[8-9]。斑块强化特点高度提示其活动性[10-11]。ASL能够对脑血流绝对定量且具有很高的可重复性[12]，已成为评价脑灌注的一种重要方法[13]。既往有研究对关键参数PLD进行设定，经过计算得到早达血流比例和迟至逆行血流比例，分别与常规血管造影的前向血流和侧支循环显著相关，提示其可准确评估前向血流及侧支循环[6]。近年来，越来越多的研究运用多个PLD了解侧支循环状态[14-15]，且ASL测量的脑血流与卒中预后相关[16]，在血流动力学评估中具有独特的指导意义[17]。

已有一些研究探索斑块和灌注之间的关系，认为明显强化的斑块更可能合并灌注缺损[18]，斑块偏心率、斑块长度、软脑膜侧支循环等都与低灌注的发生有关[19]。然而，很少有关注斑块负荷和颅内低灌注之间的关系。本研究发现斑块负荷可影响症状性大脑中动脉重度狭窄患者的前向血流，在卒中的发生发展中起到重要作用。此外，有学者认为较高的斑块负荷可以预测长期随访中的不良结果[20]，Stroke杂志近期也有研究提示大脑中动脉斑块负荷增高与缺血性卒中复发独立相关[21]，但其中机制尚不清晰。前向血流被认为与大脑中动脉重度狭窄患者的预后相关[22-23]。因此，结合本研究结果，斑块负荷高的患者前向血流减少，提示斑块负荷通过影响前向血流最终引起缺血事件的发生。

冠状动脉斑块面积是静息状态下心肌低灌注严重程度的重要决定因素[24]，本研究中亦发现斑块面积同早达血流比例具有负相关的趋势，但无统计学差异（P=0.084），考虑到发生部位不同，两者之间是否有确切的关系尚需进一步验证。研究结果示年龄是斑块负荷的独立危险因素，而性别及糖尿病等在高负荷组及低负荷组间无明显差异，这与既往研究认为男性和糖尿病是斑块负荷严重程度独立的危险因素不一致[25]，推测原因为既往研究使用血管内超声的病例进行分析，与本研究的方法学不同，但还需要后续研究进一步证实。

本研究存在一定的局限性：①研究样本量很少，这可能降低了检出更有意义结果的能力。②研究仅采集了PLD 1.5 s及2.5 s的ASL数据，其他时间点并没有纳入分析；且ASL受到PLD时间的限制，目前不超过3 s[26]，这可能降低了灌注定量的准确度。③由于动脉狭窄患者脑血流动力学的复杂性，本研究中引用的计算方法可能仅为前向和侧支血流提供一个经验性的估计。④研究仅纳入了大脑中动脉狭窄患者，未纳入其他部位动脉粥样硬化患者进行亚组分析，故难以确定其他部位狭窄是否也能观察到类似结果。⑤研究纳入了TIA和脑梗死患者，但这两类患者的低灌注状态可能不同，TIA与脑梗死患者斑块特征的差异有待进一步研究。为了更好地评估和指导临床实践，未来有必要进行前瞻性、大样本的研究，纳入不同狭窄程度及部位的患者，可能有助于拓宽对卒中机制的理解。

【点睛】症状性颅内动脉粥样硬化性狭窄患者动脉粥样硬化斑块负荷与下游前向血流灌注有关，斑块负荷越高，前向血流比例越小，但与侧支血流无明显相关。斑块和灌注特征相互影响、相互作用，共同决定了最终缺血事件的发生。