基于VW-MRI的颅内动脉粥样硬化斑块与胚胎型大脑后动脉的相关性研究

刘丁琦，赵登玲，陈晓晖，李澄

脑卒中因其高发病率、高致残率及高死亡率，现已成为危害人类健康的重要疾病之一，位居中国人死亡原因第一位[1]。脑卒中分型之一的缺血性脑卒中占所有卒中的75%～90%，发病机制包括动脉-动脉栓塞，血流动力学改变，穿支动脉阻塞等[2]，但多见于动脉-动脉栓塞，其栓子主要来源于高风险斑块的破裂[3-4]。研究发现，脑卒中的发病因素除了与年龄、高血压、糖尿病、个人生活方式等常见危险因素有关外[5]，还与局灶性血管形态、颅内侧支循环状态等有关[6-7]。颅内侧支循环影响动脉粥样硬化的进程及脑梗死的发生[8]，良好的侧支循环可以维持脑血流的灌注。Willis环是颅内的初级侧支循环，是前后循环的交通动脉环，全世界42%～52%的人拥有完整Willis环[9-10]，11%～46%的人拥有胚胎型大脑后动脉(fetal-type posterior cerebral artery，FTP)[11-13]。FTP是一种先天性脑血管发育畸形，是Willis环中最常见的一种结构不完整血管变异，它可以分为两种类型，一种大脑后动脉P1段完全缺如，称为完全型FTP；一种大脑后动脉P1段发育不良，其直径小于同侧后交通动脉，称为部分型FTP；两种FTP均直接与颈内动脉相连，使原本由椎基底动脉供应脑部的血液来自同侧颈内动脉，增加颈内动脉的负荷，长期发展导致颅内动脉发生动脉粥样硬化，从而引发颅内缺血[11,13-14]。FTP的存在影响着颅内软脑膜侧支循环功能，而颅内侧支循环又与动脉粥样硬化疾病的发生发展息息相关，所以我们提出假设：FTP可能会对颅内动脉粥样硬化疾病的发生发展有一定的影响。本研究基于磁共振血管壁成像(vessel wall magnetic resonance imaging，VW-MRI)技术，通过分组、比较和回归，定量研究颅内前后循环动脉粥样硬化斑块与FTP的关系。

材料与方法

1．一般资料

回顾性搜集2018年10月-2022年4月在东南大学附属中大医院行VW-MRI检查的所有患者的病例资料，包括影像资料及人口统计学(年龄、性别、身高、体重)、血压情况(收缩压、舒张压)、血脂情况(高密度脂蛋白胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇、甘油三酯)、血管危险因素(高血压、高血脂、糖尿病、吸烟、酗酒)等信息。纳入标准为：①年龄≥18岁；②由神经影像诊断医师诊断VW-MRI图像上显示有大脑中动脉、椎动脉V4段及基底动脉斑块。排除标准为：①颈内动脉狭窄>50%；②非动脉粥样硬化性血管疾病，如动脉夹层、血管炎、moyamoya等；③心源性卒中；④出血性卒中；⑤其他脑内血管先天性变异；⑥脑肿瘤及头颈部手术史；⑦幽闭恐怖症；⑧磁共振检查禁忌症或磁共振图像质量差。本研究得到医院伦理委员会批准，所有参与者均签署知情同意书。

2．设备与方法

采用Philips Ingenia II 3.0T磁共振、16通道头颈部线圈进行成像。所有患者均行三维时间飞跃法(time of flight，3D-TOF)、常规颅脑成像序列(DWI、ADC、T1WI、T2WI、FLAIR)及3D T1WI VW-MRI序列扫描。VW-MRI包含平扫及增强3D T1WI容积各向同性快速自旋回波采集(volume isotropic TSE acquisition，VISTA)序列。增强3D T1WI-VISTA扫描前注射0.1 mL/kg钆对比剂(0.1 mg/mL，Magnevist，Bayer Schering Pharma AG)。横轴面3D-TOF MRA扫描参数如下：TR 15 ms，TE 3.5 ms，翻转角18°，层厚0.5 mm，矩阵268 mm×180 mm，视野200 mm×200 mm，体素0.75×0.75×0.75，激励次数1，扫描时间为4 min。冠状面VW-MRI采用3D VISTA序列抑制血流，优化颅内血管壁显示，扫描参数为：TR 800 ms，TE 16 ms，翻转角90°，层厚0.5 mm，矩阵400 mm×400 mm，FOV 200 mm×200 mm，体素0.5×0.5×0.5，NEX 1，扫描时间为5分28秒。

3．图像分析

采用CASCADE斑块分析专业软件(University of Washington，Seattle，USA)进行斑块形态学评估和血管测量。选择最大管腔狭窄层面作为责任管腔(maximum lumen narrow，MLN)，病变近端或远端正常血管作为参考管腔(reference lumen，RL)。人工绘制ROI计算血管横截面面积，包括管腔面积(lumen area，LA)、血管面积(vessel area，VA)、最大管壁厚度(maximal wall thickness，WTmax)和最小管壁厚度(minimum wall thickness，WTmin)。 每项测量的ROI分别由两名经验超过2年的神经放射科诊断医师绘制两次，最终结果取两位医师测量值的平均值。定量计算参数如下[15]：①狭窄程度=(1-LAMLN/LARL)×100%。②重构指数(remoulding index，RI)=VAMLN/VARL,RI≥1.05定义为正性重构，RI≤0.95定义为负性重构，0.95

斑块分布位置：根据VW-MRI图像T1WI及T1WI增强序列以管腔最狭窄层面中心点及水平线为基准做两条斜45°直线将管腔均分为4个90°的扇形象限，管壁最厚处所在的象限为斑块的位置。大脑中动脉斑块分为腹侧、上侧、背侧及下侧，椎基底动脉斑块分为腹侧、背侧、左侧及右侧。

斑块强化程度：①无强化：强化程度低于或等于管壁；②有强化：强化程度高于管壁[17-18]。

4．数据分析

所有数据采用SPSS 25.0软件进行统计分析。计量资料以均数±标准差表示，分类变量以个(%)表示。计数资料采用Pearson卡方检验进行比较，服从正态分布的两组间连续变量比较采用t检验，不服从正态分布的连续变量比较采用Mann-WhitneyU检验。采用单因素及多因素logistic回归模型对校正混杂因素后的FTP组及非FTP组间血管特征进行统计学分析。

结 果

1.患者一般情况

本研究共纳入了107例患者。其中，FTP组40例(平均年龄63.50±7.43岁，男21例)；非FTP组67例(平均年龄60.87±10.88岁，男40例)。两组患者糖尿病发生率差异有统计学意义(P<0.05)，其他变量如年龄、性别、吸烟、酗酒、高血压、高脂血症等临床危险因素差异无统计学意义(P均>0.05，表1)。

表1 两组患者临床资料比较

2.斑块分布比较

对大脑中动脉粥样硬化斑块进行三维重建发现，FTP组腹壁及下壁斑块6个，背侧壁及上壁斑块15个。非FTP组腹壁及下壁斑块30个，背侧壁及上壁斑块11个。FTP组斑块更易位于大脑中动脉的背侧及上侧壁，而非FTP组斑块更易位于腹壁及下壁，两组斑块分布差异有统计学意义(P=0.001)。

对椎基底动脉粥样硬化斑块进行三维重建发现，FTP组腹壁斑块7个，背侧壁斑块4个，左侧壁4个，右侧壁4个；非FTP组腹壁斑块6个，背侧壁斑块8个，左侧壁6个，右侧壁6个。FTP组斑块更易位于腹壁，而非FTP组斑块更易位于背侧壁。两组斑块分布差异无统计学意义(P=0.563，表2)。

表2 斑块分布 [个(%)]

3.斑块特征比较

在大脑中动脉中，两组在血管重构方面差异有统计学意义(P<0.05)。FTP组中47.62%的患者出现大脑中动脉的正性重构，而非FTP组中53.66%的患者出现大脑中动脉负性重构。在椎基底动脉中，两组在狭窄程度、重构指数、偏心指数及斑块强化方面差异无统计学意义(P>0.05，表3、4)。两组患者斑块特征的代表性图像见图1和图2。

表3 大脑中动脉斑块特征

表4 椎基底动脉斑块特征

4.Logistic回归分析

多因素logistic回归分析中，大脑中动脉的重构指数与FTP有显著相关性(OR：31.378，95% CI：1.433～687.143，P=0.029)，见表5。

表5 单因素和多因素Logistic回归分析

讨 论

颅内动脉粥样硬化疾病因斑块形成而导致血管腔狭窄，所以临床上多采用影像技术观察血管狭窄程度来诊断颅内动脉粥样硬化疾病。高分辨率VW-MRI不仅可以显示管腔信息，还可以通过“黑血”技术即抑制血流、脑脊液及邻近脑血管脑实质的信号，显示血管管壁的边界[19]，从而清楚显示粥样斑块的大小、形态、位置、重构、成分等信息[15,20]，是现阶段唯一可以在活体内进行无创血管壁检查的技术。本研究基于VW-MRI技术，定量研究了颅内前后循环动脉粥样硬化斑块与FTP的关系。

图1 男，52岁，FTP患者。a)TOF-MRA表现为右侧MCA M1段狭窄(箭头)，存在FTP(箭)；b)冠状面T1WI 高分辨率MRI显示右侧MCA M1段强化斑块(箭)；c)横轴面T1WI高分辨率MRI显示偏心斑块(箭)；d)T1WI 高分辨率MRI最狭窄部位测量：血管面积为5.61mm2(蓝线)，管腔面积为1.12mm2(绿线)。重构指数为 1.17(正性重构)。 图2 男，53岁，无FTP。a)DWI示右侧MCA区域急性缺血性卒中；b)TOF-MRA示右侧MCA M1段严重狭窄(箭)；c)横轴面T1WI高分辨率MRI示右侧MCA M1段有斑块(箭)；d)T1WI HR-MRI最狭窄部位测量：血管面积7.43mm2(蓝线)，管腔面积0.4mm2(绿线)。重构指数为0.53(负性重构)。

1.管壁重构

既往研究表明，FTP的存在使得大脑后动脉和大脑中动脉均由颈内动脉供血，阻碍颈内动脉和椎基底动脉系统之间的软脑膜侧支循环的形成[21]，且小脑幕的存在也阻碍了软脑膜前后侧枝循环的形成[14,22]，这些血流动力学改变在动脉粥样硬化中起重要作用[23-26]，进一步增加脑卒中事件的发生率。本研究对大脑中动脉及椎基底动脉进行重构分析发现，FTP组较非FTP组的大脑中动脉更容易出现正性重构，而椎基底动脉重构指数差异无统计学意义。这与Lambert等[27]和Hong等[28]的研究结果一致，FTP的存在代偿性增加了颈内动脉系统的血流量，降低椎基底动脉血流量，导致大脑中动脉血管扩张，血流速率降低[28]，低血流速度可以降低壁剪切应力(wall shear stress，WSS)，而低WSS与动脉粥样硬化斑块的形成密切相关[29]。随着斑块的生长，WSS不断增加，高WSS引起内皮细胞损伤和脂质沉积，进而又促进动脉粥样硬化斑块的发展和血管正性重构，而正性重构是血管扩张性生长，血管面积增大，容易形成较大负荷的斑块。之后在血流冲击力的作用下，斑块损伤、脱落，阻塞下游较细的小分支血管导致动脉粥样硬化斑块的形成引起急性缺血性脑卒中[30-32]，侧面说明FTP的存在更易导致大脑中动脉供血区的缺血性脑卒中。

2.斑块分布及强化

大量文献表示大脑中动脉的小分支多开口于血管的上侧壁及背侧壁，所以分布在管腔上壁及背侧壁的斑块容易阻塞大脑中动脉的穿支动脉，导致缺血性脑卒中的发生[18,33-34]；而位于椎基底动脉背侧和两侧壁的斑块更容易发生缺血事件，这与冠状动脉和大脑中动脉的动脉粥样硬化斑块分布规律不同[35-36]。本研究中FTP组斑块更容易位于大脑中动脉的背侧和上侧壁，这与学者们的研究结果相同，也侧面说明了FTP组的大脑中动脉斑块更易阻塞穿支动脉而发生急性脑梗死。而本研究两组椎基底动脉斑块分布位置无明显差异，笔者认为可能是FTP的存在导致椎基底动脉血流减少，冲击力减小，降低了小分支开口部位内膜损伤及斑块形成的几率。此外，本研究中大部分脑卒中患者大脑中动脉和椎基底动脉斑块为强化斑块，强化斑块通常与斑块内新生血管的形成、炎症以及血管内皮细胞通透性增加有关，这也进一步验证了斑块强化是斑块不稳定和急性卒中的标志[37-39]。

3.局限性

本研究是最先强调FTP与颅脑前后循环动脉粥样硬化斑块有关的研究之一，相比之下，以往的研究大多只关注于FTP导致的颅内灌注变化而发生的缺血性脑卒中。但本研究也有几点局限性：第一，样本量小，是单中心研究。部分患者由于临床资料搜集不全，无法纳入研究范围。第二，数据处理是由人的判断来完成的，具有一定的选择性偏倚。第三，病理生理学研究表明，富含脂质坏死核心、薄纤维帽、钙化及斑块内出血等成分的斑块进展迅速，容易形成血栓成为易损斑块，但由于图像分辨率的问题，没有对颅内动脉粥样硬化斑块的成分进行研究。如果未来能够通过研究颅内动脉粥样硬化斑块成分发现FTP组与非FTP组具有易损斑块的差异性，就能进一步验证FTP与颅脑前后循环动脉粥样硬化疾病之间的关系。

综上所述，FTP组斑块更好发于大脑中动脉的背侧壁和上壁且FTP对大脑中动脉粥样硬化斑块的发展和血管正性重构具有一定的影响。