基底动脉重构模式与急性脑梗死相关性的高分辨率MRI 研究

杨立祥 崔英哲 刘鹏飞

脑动脉粥样硬化是脑梗死的重要原因，不稳定斑块会增加脑梗死发生的风险［1,2］。高分辨率磁共振壁成像（high-resolution magnetic resonance imaging，HR-MRI）研究发现，大脑中动脉急性梗死患者中正性重构的发生比例高于非梗死患者［3，4］。HR-MRI 不仅能表征颅内血管的动脉重构模式，还能识别斑块内出血（intraplaque hemorrhage，IPH）以及斑块强化等斑块特征［5,6］。然而，研究很少比较不同重构模式之间斑块特征的关系以及重构模式与急性脑梗死之间的相关性。本研究探讨颅内基底动脉重构模式与斑块特征的关系及与急性脑梗死发生的相关性。

资料与方法

1.研究对象

本研究获得院伦理委员会批准，所有志愿者均签署知情同意书。回顾性使用三维时间飞跃法磁共振血管造影（three-dimension time of flight magnetic resonance angiography，3D-TOF-MRA）和HR-MRI选取86 例基底动脉（basilar artery，BA）狭窄程度超过30%的患者。同时记录患者相关临床和影像资料，包括性别、年龄、有无高血压、有无糖尿病、有无高脂血症、有无吸烟史、有无饮酒史。所有入组患者均符合以下标准：（1）TOF-MRA 显示基底动脉狭窄程度大于等于30%及HR-MRI 确诊基底动脉存在斑块；（2）有高血压、糖尿病、高脂血症、吸烟史、饮酒史中1 种或1 种以上血管危险因素；（3）DWI、HR-MRI 检查时间间隔不超过1周。

入选患者根据DWI 基底动脉供血区是否存在明显高信号分为梗死组（n=39）和非梗死组（n=47）［7］。入选患者再根据动脉重构指数（remodeling index，RI）分为两组，正性重构组（positive remodeling，PR），RI≥1.05 和Non-PR（non-positive remodeling，Non-PR）组，重构指数（remodeling index，RI）小于1.05［8，9］。排除标准：（1）非动脉粥样硬化造成的血管狭窄，如动脉夹层、烟雾病等；（2）合并其他严重疾病，如心血管疾病；（3）椎动脉狭窄大于30%；（4）图像未达诊断标准。

2.扫描方案

HR-MRI采用3.0 T MRI扫描仪（Achieva；Philips Healthcare），16 通道相控阵线圈。扫描方案包括：头颅MR，包括T1WI、T2WI、液体衰减反转回复序列（fluid-attenuated inversionrecovery，FLAIR）以及扩散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）、3D-TOF-MRA，增强前后的轴位3D T1WI 三维体积各向同性TSE 采集（volumetric isotropic tse acquisition，VISTA）。对比剂使用马根维显（拜耳制药），手推，使用量为0.2 ml/kg 体重。扫描参数：3D-TOF-MRA：TR 21 ms，TE 3.45 ms，层厚0.6 mm，矩阵332×227，视野200 mm×84 mm，层数140，激励次数1；T1WI VISTA：TR 800 ms，TE 90 ms，层厚0.6 mm，层间距0.6 mm，矩阵332×300，视野180 mm×144 mm，层数133，激励次数1；增强T1WI VISTA：TR 800 ms，TE 90 ms，层厚0.6 mm，层间距0.6 mm，矩阵332×300，视野180 mm×144 mm，层数133，激励次数1。

3.测量方法和图像分析

两名10 年以上MRI 经验的影像医师采用双盲法评估图像［10］，HR-MRI 图像质量分4 级：1级，图像无法显示管壁、管腔；2 级，可见血管壁，管壁和管腔轮廓模糊；3 级，管壁、管腔轮廓清楚显示，局部略模糊；4 级，管壁及管腔轮廓皆清晰。只有满意的图像（图像质量≥3 级）纳入本研究。使用后处理工作站Vessel Explorer 2.0（北京清影华康科技）行图像处理和分析。在工作站上进行多平面重组（multi-plane reconstruction，MPR）得到的所有横截面图像必须垂直于BA 长轴。图像放大到400%，在T1WI VISTA 图像上完成测量与诊断，最大管腔狭窄层面是BA 狭窄最严重的平面，参考层面选在血管壁在最大狭窄层面的近端正常层面。用血管-脑脊液界面手动追踪血管面积，用血管-内膜界面追踪管腔面积。管壁面积定义为血管面积与管腔面积之差［11］。RI 指最大管腔狭窄层面血管面积与参考层面血管面积的比值。最后，RI≥1.05定义为PR，RI＜1.05 定义为Non-PR。斑块大小定义为最大狭窄层面的管壁面积与参考层面的管壁面积之差［12］。

注：最大和最小管壁厚度是在最大管腔狭窄狭窄层面上测量的最大和最小直径

IPH 定义为BA 斑块内某个区域的信号强度大于对比前T1W 图像上相邻肌肉信号强度的150%［15］。

兴趣区选定为正常脑干区域的10～12 mm2。强化等级按照强化率分为0 级、1 级和2 级。0 级，强化率＜15%；1 级，15%≤强化率≤50%；2 级，强化率＞50%。0 级和1 级合并为非明显强化，2 级为明显强化［16］。

4.统计学分析

采用SPSS 26.0 软件进行统计分析。在梗死组与非梗死组组、PR 组与Non-PR 组中，临床因素、斑块内出血、斑块强化等计数资料以频数（百分比）表示，组间进行卡方检验，管壁形态测量指标中连续变量斑块大小、斑块负荷等以均值±标准差表示。P＜0.05 为差异有统计学意义。采用多因素逻辑回归分析与急性脑梗死相关的独立因素，P＜0.05 为差异有统计学意义。

结果

1.梗死组与非梗死组临床资料与斑块特征

本研究对86 例符合标准且图像质量满意的患者（男50 例，女36 例）进行分析。其中梗死组46 例，非梗死组40 例。年龄、性别、高血压病史、糖尿病病史、高脂血症、吸烟史、饮酒史，狭窄率、最大管壁厚度、最小管壁厚度、在梗死组和非梗死组之间没有显著性差异（P 均＞0.05）。梗死组正性重构（61.70%比21.27%，P＜0.001）、IPH（41.03%比4.26%，P＜0.001）、明显强化（58.97%比17.02%，P＜0.001）、斑块大小（7.07±3.44 比5.01±3.91，P＜0.001），斑块负荷（28.72±10.9 比20.96±14.33，P=0.007）明显大于非梗死组（表1）。梗死组与非梗死组典型病例见图1、2。

图1 梗死组，女，69 岁。a)DWI 示基底动脉供血区高信号；b)平扫示基底动脉存在偏心斑块；c)增强后斑块明显强化；d)基底动脉冠状位图像显示管壁正性重构；g)、h)分别为最大狭窄层面与近段正常参考层面的勾画图。蓝圈表示血管面积，红圈表示管腔面积，绿色直线表示最大、最小管壁厚度，绿圈表示选定的兴趣区。计算得重构指数RI 为1.12（RI≥1.05，正向重构），斑块大小是6.15 mm2，最大壁厚2.4 mm，最小壁厚0.7 mm，斑块负荷百分比为27.34% 图2 非梗死组，女，76 岁。a)DWI 示基底动脉供血区无高信号；b)平扫示基底动脉存在偏心斑块；c)增强示斑块无明显强化；d)基底动脉冠状位示管壁负性重构；e)最大狭窄层面与f)近段正常参考层面的勾画图。蓝圈表示血管面积，红圈表示管腔面积，绿色直线表示最大、最小管壁厚度，绿圈表示选定的兴趣区。计算得重构指数RI 为0.86（RI≤0.95，负性重构）。斑块大小是1.39 mm2，最大壁厚2.0 mm，最小壁厚0.9 mm，斑块负荷百分比为8.6%（见封面彩图）

表1 梗死组与非梗死组临床资料和斑块特征比较

2.PR 组与Non-PR 组临床资料与斑块特征

86 例患者中，PR 40 例，Non-PR 46 例。年龄、性别、高血压病史、糖尿病病史、高脂血症、吸烟史、饮酒史、狭窄率、最大管壁厚度、最小管壁厚度在PR 组和Non-PR 组之间没有显著性差异（P均＞0.05）。PR 组斑块内出血（37.50%比6.52%，P＜0.001）、明显强 化（52.50%比21.74%，P＜0.003）、斑块大小（8.24±2.60 比3.95±3.61，P＜0.001）、斑块负荷（32.46±8.86 比17.54±12.90，P＜0.001）大于Non-PR 组（表2）。

表2 PR 与Non-PR 的临床资料和斑块特征比较

3.与急性脑梗死相关的独立因素分析

多变量分析结果显示，IPH 是急性脑梗死的最强独立斑块特征［优势比（95.00%置信区间）：18.408（2.758，122.871），P=0.003］。斑块明显强化与急性脑梗死相关［优势比：8.459（2.321，30.831），P=0.001］。正性重构也与急性脑梗死独立相关［优势比:5.761（1.362，24.366），P=0.017］。斑块大小和斑块负荷与急性脑梗死无明显相关性（P 均＞0.05）。斑块特征与急性脑梗死相关的独立因素分析见表3。

4.正性重构对急性脑梗死的诊断价值

基底动脉正性重构诊断急性脑梗死的敏感度74.4%，特异度76.6%，ROC 曲线下面积0.755。

讨 论

本研究使用HR-MRI 研究BA 重构模式与斑块特征的关系以及与急性脑梗死发生的相关性。结果表示梗死组较非梗死组在正性重构、IPH、明显强化、更大的斑块大小和斑块负荷等方面表现更显著。PR 组比Non-PR 组有更多的IPH、明显强化，更大的斑块大小、斑块负荷。多因素回归分析显示正性重构是急性脑梗死的独立危险因素。基底动脉正性重构对急性脑梗死患者的诊断价值较高（敏感度74.4%，特异度76.6%，ROC 曲线下面积0.755）。

狭窄程度是以往评价动脉粥样硬化严重程度的常用指标，近年研究显示动脉粥样硬化病变过程中，斑块本身的易损性成为卒中患者的重要影响因素［17］。由于斑块进展血管可能会发生正性重构，因此仅对狭窄程度进行测定无法精准反映粥样硬化的程度［18］。传统影像学检查如CT 血管造影、MR血管造影等仅能对动脉管腔的狭窄程度进行评价，无法提供管壁特征变化［19］，血管壁HR-MRI利用黑血技术可直观且非侵入性地显示管壁的病变，发现动脉粥样硬化斑块，并显示斑块的成分，包括脂质核心、纤维帽、斑块内出血、强化等［20］，这些信息则能有效帮助临床医生评估斑块易损性。本研究采用3D VISTA 技术，具有各向同性分辨率，允许多平面重组，可有效减少2D 序列因容积效应造成的误差。

最近有研究表示大脑中动脉正性重构与急性脑梗死密切相关［21］，本研究结果也表示梗死组出现更多的正性重构，且多因素分析表示正性重构是急性脑梗死的独立危险因素，而管腔狭窄率、斑块大小、斑块负荷与急性脑梗死无关。正性重构被认为一种不安全的重构方式，易引起脑梗死［22］，这与笔者研究结果一致。虽然，IPH 是本研究中最好的预测指标，其优势比为27.5，但笔者研究还表明正性重构也是急性脑梗死预测指标之一，优势比为5.761。

随着动脉斑块的进展，血管可能会发生两种类型重构：正性和负性重构。正性重构是一种向外代偿性重构，其中动脉壁向外生长以试图保持恒定的管腔直径，而负性重塑被定义为血管大小的局部收缩［23］。本研究结果显示，PR 组比Non-PR 组有更大的斑块大小、斑块负荷。这与最近一项HR-MRI 显示BA 正性重构研究结果一致［24］，即具有PR 特点的BA 粥样硬化斑块更大。本研究表示动脉正性重构组中出现更多的IPH 和斑块明显强化。在组织学研究中，颈动脉内的斑块强化与广泛的血管化和炎性细胞浸润有关［25］，并与血清炎症标志物升高有关，如白细胞介素-6［26］。鉴于炎症在动脉粥样硬化斑块进展和破裂中的基本作用，HRMRI 上确定的斑块强化似乎是颅内斑块易损性的重要指标。本研究显示正性重构组比非正性重构组出现更多明显强化的斑块。这可能提示PR 斑块炎症程度更高。另外，本研究采用定量的方法计算斑块的强化率，可有效避免根据垂体柄信号判断斑块强化等级的主观误差。斑块内出血归因于固有的不成熟、脆弱的新生血管包围和侵入斑块，也有助于钆进入斑块［27］。T1WI 可识别IPH［28］，最近使用HR-MRI 的研究报道在BA 重度狭窄患者中观察到的IPH 比例相对较低（16%～21%）［29］。本研究中IPH 的发生率为20.93%（18/86），发生率也较低。本研究显示正性重构血管内斑块有更多IPH 发生。当血管狭窄出现代偿时，正性重构可容纳更大的斑块。当血管壁受损时，低密度脂蛋白胆固醇和白细胞流入内膜。白细胞吞噬氧化的低密度脂蛋白胆固醇，产生泡沫细胞。随后，脂质和泡沫细胞的碎片堆积形成坏死的核心。更大的斑块有相对更大的脂质核心，当坏死核心进展，新生血管增多，斑块破裂［30］。同时正性重构血管壁承受更大的管壁剪切力［31］，因此与非正性重构动脉内斑块相比，斑块负荷更高、管壁剪切力更大可能是导致动脉正性重构斑块内出血更常见的原因。

本研究的局限性：（1）为回顾性研究，可能存在选择偏倚。（2）样本量较小。（3）缺乏病理对照。