未破裂颅内动脉瘤直径与其血流动力学、形态学及瘤壁强化的关系

张 伊，付其昌，管 生，任翠萍*，程敬亮

(1.郑州大学第一附属医院磁共振科，2.神经介入科，河南 郑州 450052)

未破裂颅内动脉瘤(unruptured intracranial aneurysm, UIA)在我国35～75岁人群中的发病率约7%[1]，破裂后可造成蛛网膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage, SAH)，严重损害中枢神经系统功能。直径<7 mm的UIA破裂率约1%，且随直径增大，破裂风险增高[2-3]；而在较大UIA中，多数上调基因参与炎症和细胞外基质组织生成[4]。血流动力学改变是炎症始动因素。颅内动脉瘤长期暴露于不利血流条件下，可致其发生形态学改变，表明血流参与动脉瘤炎症反应并影响其自然进程。四维血流(four-dimensional flow, 4D flow)MRI[5]可获得组织的真实血流信息，已逐渐用于颅内动脉瘤、动脉粥样硬化及动静脉畸形等。高分辨率MR管壁成像(high-resolution MR vessel wall imaging, HRMR-VWI)具有高空间及高组织分辨率，可清晰显示血管壁结构，并根据动脉瘤壁强化(aneurysm wall enhancement, AWE)评估动脉瘤壁功能改变。本研究基于4D flow MRI和HRMR-VWI观察UIA直径与其血流动力学、形态学及AWE的关系，旨在为临床预测UIA破裂风险提供指导。

1 资料与方法

1.1 一般资料 前瞻性收集2019年10月—2021年10月于郑州大学第一附属医院拟接受3D数字减影血管造影(digital subtraction angiography, DSA)、HRMR-VWI及4D flow MRI的140例颅内动脉瘤患者。纳入标准：①3D-DSA显示颅内囊状UIA；②临床、影像学数据及后处理资料完整。排除标准：①血栓性动脉瘤；②DSA示脑血管局限性异常突起为动脉圆锥；③位于海绵窦的动脉瘤。最终入组85例(共100枚UIA)，男50例，女35例，年龄30～84岁，中位年龄60.5岁；72例为单发、13例为多发UIA；既往史包括SAH 4例，高血压54例，高脂血症31例，糖尿病14例，吸烟史22例，饮酒史12例。本研究获院伦理委员会批准。检查前患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法

1.2.1 DSA 采用Philips FD20 DSA机。嘱患者仰卧，常规于右腕部及双侧腹股沟区消毒、铺巾。于局部麻醉下采用改良Seldinger技术经股动脉穿刺置管；以4 ml/s流率注射碘海醇，行全脑动脉(椎-基底动脉、双侧颈内动脉、双侧大脑中动脉及双侧大脑前动脉)正侧位造影，测量UIA形态学参数(图1)，包括瘤颈宽(UIA与载瘤动脉交界处的内径)、直径(瘤颈部中心点至瘤顶的最大直线距离)、宽度(瘤体内垂直于长径的最大直线距离)、高度(瘤颈平面至瘤顶的垂直距离)及载瘤动脉平均直径(载瘤动脉流入道与流出道直径的平均值)[6]；计算UIA纵横比(aspect ratio, AR)、大小比(size ratio, SR)、顶颈比(dome to neck ratio, DNR)及高宽比(height to width ratio, HWR)：AR=高度/颈宽，SR=直径/载瘤动脉平均直径，DNR=直径/颈宽，HWR=高度/宽度。

图1 测量UIA形态学参数模式图 蓝线示颈宽，红线示直径，绿线示宽度，黄线示高度，紫线和灰线分别示载瘤动脉流入道和流出道直径

1.2.2 MRI 采用Siemens 3.0T MR扫描仪，头颈联合64通道线圈。嘱患者仰卧，佩戴门控指脉以实时监测心率，扫描范围自胼胝体上缘至主动脉弓上缘。先行三维时间飞跃法MR血管成像(three dimension time of flight MR angiography, 3D-TOF MRA)，再行平扫HRMR-VWI，之后经静脉以1.5 ml/s流率注射Gd-DTPA 0.2 ml/kg体质量，5 min后行增强HRMR-VWI，最后采集4D flow MRI。参数：3D-TOF MRA，TR 20 ms，TE 3.63 ms，FOV 200 mm×200 mm，层内分辨率 0.8 mm×0.8 mm，FA 18°，层厚1 mm，层数280，扫描时间8 min 46 s；HRMR-VWI，采用三维可变翻转角快速自旋回波(three dimensional sampling perfection with application optimized contrast using different flip angle evolutions, 3D SPACE)序列，TR 900 ms，TE 15 ms，FOV 200 mm×200 mm，层内分辨率0.6 mm×0.6 mm，层厚0.5 mm，层数224，扫描时间7 min 36 s；4D flow MRI，TR 48.32 ms，TE 3.25 ms，FOV 220 mm×220 mm，层内分辨率1.1 mm×1.1 mm，FA 15°，层厚1 mm，层数30，扫描时间约24 min 23 s(具体视心率而定)。

1.3 图像分析 由2名具有20年以上中枢神经系统影像学诊断经验的主任医师独立评估图像，意见有分歧时，经协商达成一致。将增强HRMR-VWI中UIA颈部/体部/瘤顶/子囊(不规则形态动脉瘤)/整个瘤壁任意处强化视为AWE。对增强HRMR-VWI行多平面重建(multiplanar reconstruction, MPR)，获得轴位、矢状位及冠状位图像，于其中分别测量UIA颈部、体部及瘤顶信号强度(signal intensity, SI)，取平均值为UIA的SI；选取显示UIA最大SI(maximum SI, SImax)的图像，并于对应平扫图像中获得增强前SI(pre-contrast SI, SIpre)，计算UIA强化率(enhancement ratio, ER)：ER=(SImax-SIpre)/SIpre。

采用circle cardiovaic imaging(CVI 42，版本5.11.2)对动脉瘤进行血流动力学分析。首先将4D flow MRI拖入4D血流模块，以校正相位偏移、过滤噪声体素及校正流速信号混叠进行预处理，获得初始相位对比MR血管成像(phase-contrast MR angiography, PC MRA)，并进行手动分割。在壁面切应力(wall shear stress, WSS)分析单元中，将12个分析平面平均置于UIA横截面的颈部、体部和瘤顶处，软件自动获取每个层面的平均WSS，以所有层面的平均值为UIA的整体WSS。

1.4 统计学分析 采用SPSS 21.0统计分析软件。以中位数(上下四分位数)表示不符合正态分布的计量资料，采用Mann-WhitneyU检验进行组间比较；以χ2检验或Fisher精确概率法比较计数资料。行多因素logistic回归分析，筛选UIA直径≥7 mm的独立危险因素。采用Spearman相关性分析观察WSS与UIA直径、SR及ER的相关性。以Kappa检验评价2名医师判断UIA 的AWE的一致性，以Kappa≥0.80为一致性极高；采用组内相关系数(intra-class correlation coefficient, ICC)评价2名医师测量ER及WSS的一致性，以ICC≥0.75为一致性好。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

于85例共检出100枚UIA，直径1.00～19.50 mm，中位直径4.20(2.77，6.22)mm；其中50枚位于颈内动脉，14枚位于大脑中动脉，6枚位于前交通动脉，5枚位于大脑前动脉，20枚位于椎-基底动脉，3枚位于后交通动脉，2枚位于大脑后动脉。HRMR-VWI于48枚UIA见AWE(图2)，52枚无明显AWE(图3)。见表1。

图2 患者女，48岁，左侧颈内动脉UIA A.DSA图(箭示UIA)； B.平扫HRMR-VWI； C.增强HRMR-VWI示AWE(箭)

图3 患者男，63岁，右侧大脑中动脉UIA A.DSA(箭示UIA)； B.平扫HRMR-VWI； C.增强HRMR-VWI未见明显AWE

直径<7 mm与≥7 mm UIA患者既往SAH史、动脉瘤相关症状(警示性头痛、突发动脉瘤侧动眼神经麻痹、上睑下垂及瞳孔对光反射消失等)，以及UIA的SR、DNR、形态、AWE、ER及WSS差异均有统计学意义(P均<0.05，表1)。多因素logistic回归分析结果显示，患者既往SAH史、UIA的SR、形态及ER为UIA直径≥7 mm的独立危险因素(表2)。WSS 与UIA直径、SR及ER均呈负相关(r=-0.70、-0.67、-0.63，P均<0.001)。

表2 多因素logistic回归分析UIA直径≥7 mm的独立危险因素

观察者间判断AWE的一致性极高(Kappa=0.87)，测量ER及WSS的一致性均好(ICC=0.946、0.871，P均<0.001)。

3 讨论

UIA破裂可造成蛛网膜下腔出血等严重后果，继而损害中枢神经系统功能。UIA破裂率因其形态、大小及位置而异，直径较大为其破裂的重要因素[3]。研究[7-8]报道，直径<7 mm的UIA生长及破裂风险均低，不采取治疗亦可保持相对稳定状态[8]。炎症为颅内动脉瘤自然病程的关键环节，血流为其始动因素。WSS为较经典的血流参数，该值降低表明内皮细胞功能障碍及促炎因子增加。既往研究[9]显示，颅内动脉瘤直径与标准化横断面所示WSS位置及大小密切相关。本研究发现直径≥7 mm UIA的WSS显著低于<7 mm者，表明UIA在出现形态学改变的同时伴随血流动力学变化，提示对WSS降低的UIA需提高警惕。

SR较低的颅内动脉瘤多呈简单血流模式，而高SR者的血流则表现为多个漩涡和复杂模式[10]。不规则形状为影响多发性动脉瘤蛛网膜下腔出血及UIA破裂的相关因素，推测其可能通过影响WSS等血流动力学而增加破裂出血风险[11]。本研究发现UIA 的SR及形态为其直径≥7 mm的独立危险因素，且WSS与SR呈负相关，提示UIA直径越大，其血流表现越复杂。

增强HRMR-VWI显示AWE亦与UIA破裂有关。既往研究[12]报道，存在AWE的 UIA的 WSS更低、直径更大，且仅低WSS与AWE独立相关，提示UIA破裂为其血流动力学、形态学及AWE等因素综合作用的结果，并已基于7.0T MRI研究获得证实[13]。本研究发现UIA的 WSS与ER呈高度负相关，ER为UIA直径≥7 mm的独立危险因素，提示对伴有异常强化的较小UIA亦需提高警惕[14]；此外，患者既往SAH史亦为UIA直径≥7 mm的独立危险因素，可能与出血致UIA壁发生炎症反应而不稳定有关，但其对正常血管或其他位置动脉瘤的影响尚待观察。

综上，既往SAH史、UIA的SR、形态及ER为其直径≥7 mm的独立危险因素。但本研究为小样本、单中心研究，还需累积病例、开展多中心研究进一步观察。