磁共振高分辨血管壁成像用于腦卒中相關(guān)血管床斑塊的定量分析＊

鄭艷龍 趙啟利 劉 博 張 曦 苑春紅

1.廊坊市人民醫(yī)院放射診斷科 (河北 廊坊 065000)

2.廊坊市人民醫(yī)院產(chǎn)科 (河北 廊坊 065000)

缺血性腦卒中約占全部腦卒中70%～80%，其發(fā)病與顱內(nèi)動脈粥樣硬化及粥樣硬化斑塊不穩(wěn)定密切相關(guān)，其中大腦中動脈(middle cerebral arter,MCA)是顱內(nèi)血管斑塊最易累及部位[1]。既往常通過評估MCA狹窄程度來判斷缺血性腦卒中病情以及指導(dǎo)臨床治療，但越來越多研究認(rèn)為[2]，相比血管狹窄程度，缺血性腦卒中的發(fā)生與硬化斑塊穩(wěn)定性關(guān)聯(lián)更為密切，故評估MCA狹窄部位斑塊特征越來越受臨床重視。高分辨血管壁成像(high resolution vessel wall imaging,HR-VWI)作為一種新興磁共振成像技術(shù)，能直觀觀測顱內(nèi)動脈管壁結(jié)構(gòu)、提供斑塊信息，并能定量測量管腔狹窄程度、斑塊負(fù)荷等參數(shù)，近年來在缺血性腦卒中病情及預(yù)后評估中應(yīng)用越來越多，對疾病診療展現(xiàn)出良好應(yīng)用價值[3]。

研究認(rèn)為[4]，側(cè)支循環(huán)與缺血性腦卒中病情進(jìn)展及預(yù)后關(guān)聯(lián)密切，其中軟腦膜側(cè)支循環(huán)(leptomeningeal collateral,LMC)作為顱內(nèi)二級側(cè)支循環(huán)，可為狹窄或閉塞動脈遠(yuǎn)端供血，是缺血性腦卒中患者預(yù)后評估的重要內(nèi)容之一。數(shù)字減影血管造影雖是目前LMC評估的金標(biāo)準(zhǔn)，但因其有創(chuàng)性、輻射性等原因，難以廣泛開展[5]。而已有研究認(rèn)為[6]，LMC狀態(tài)與MCA粥樣硬化斑塊特征存在關(guān)聯(lián)?；谝陨媳尘埃狙芯繉⒋殴舱馠RVWI用于缺血性腦卒檢查中，旨在探究HR-VWI下MCA斑塊定量指標(biāo)對患者病情及預(yù)后評估的應(yīng)用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料回顧性分析2018年1月至2020年12月收治的50例缺血性腦卒中患者臨床資料。

納入標(biāo)準(zhǔn)：因頭痛、意識障礙、偏癱等癥狀入院；經(jīng)CTA、TOF-MRA或DSA檢查證實M1-2段狹窄程度＞30%；動脈粥樣硬化高危因素(如高血壓、糖尿病、高脂血癥、吸煙(連續(xù)超過6個月每天吸煙≧1支且發(fā)病前未戒煙)、飲酒(連續(xù)1年每月飲酒≧2次)、年齡≧60歲等)≧2種；無MRI檢查禁忌；簽署知情同意；影像資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：因腦動脈夾層、心房顫動、動脈炎所致腦梗死；因心臟起搏器植入、血管支架植入或嚴(yán)重內(nèi)科疾病等無法行MRI檢查；患者耐受不佳；患側(cè)MCA完全閉塞。50例患者中，男34例，女16例；年齡46～74歲，平均(58.50±8.40)歲；梗死灶體積2.4～15.7cm3，平均(6.48±2.82)cm3；合并高血壓23例，高脂血癥19例，糖尿病13例，吸煙29例，飲酒24例。另選取同期50例診斷為短暫性腦缺血(Transient ischemic attack,TIA)患者進(jìn)行對照，TIA組男31例，女19例；年齡43～75歲，平均(57.20±7.50)歲；合并高血壓19例，高脂血癥15例，糖尿病10例，吸煙24例，飲酒20例。2組性別、年齡、合并高危因素比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。本研究符合赫爾辛基宣言。

1.2 方法檢查設(shè)備及序列：所有缺血性腦卒中及TIA患者均于發(fā)病2周內(nèi)行磁共振三維HR-VWI成像檢查。采用德國西門子Skyra3.0T超導(dǎo)磁共振掃描儀，32通道頭頸聯(lián)合線圈掃描范圍主動脈弓至顱頂；在正中矢狀位平行圖像上進(jìn)行VWI(平掃與增強(qiáng)掃)，掃描在前后聯(lián)合線上獲得橫斷面圖像，掃描需要從顱頂至自主動脈弓上緣，需要包括顱內(nèi)血管以及頸部。T2WI需要對VWI責(zé)任血管進(jìn)行定位，在垂直于責(zé)任血管位置進(jìn)行血管橫斷面掃描。VWI、DSC-PWI、STAGE：重復(fù)時間、層厚、回波時間、矩陣大小、視野、翻轉(zhuǎn)角、帶寬、采集時間分別為900ms、0.55mm、14ms、384×300、210×78、120°、465Hz/Px、463s；②T2WI序列：重復(fù)時間、層厚、回波時間、矩陣大小、視野、翻轉(zhuǎn)角、帶寬、采集時間分別為4000ms、2.0mm、62ms、7698×768、150×100、150°、181Hz/Px、250s。

1.2.1 掃描序列包括DWI序列 (主要用于梗死部位觀察及梗死灶體積測量)、3D TOF-MRA序列(主要用于病變血管位置、狹窄程度及軟腦膜側(cè)支循環(huán)評估)、3D IR-SPACE序列(主要用于斑塊性質(zhì)及斑塊負(fù)荷評估)。參數(shù)設(shè)置：1)DWI：TR/TE 3900ms/77ms，掃描層厚5mm，層數(shù)30，矩陣110×110，F(xiàn)OV 240×240，翻轉(zhuǎn)角90°，掃描時間62s；2)3D TOF-MRA序列：TR/TE 21ms/3.45ms，掃描層厚0.6mm，層數(shù)150，矩陣320×223，F(xiàn)OV 240×240，翻轉(zhuǎn)角20°，掃描時間4min；3)3D T1-SPACE序列：靜脈注射馬根維顯患者進(jìn)行肘前靜脈穿刺后注入20mL釓噴酸葡胺對比劑，采用高壓注射器將0.2mmol/kg濃度對比劑以2.5～3.0mL/s，注入完成后采用10mL生理鹽水對管道進(jìn)行沖洗，隨后進(jìn)行掃描。(0.1mmol/kg)后延遲4～5min再行T1-SPACE序列掃描，TR/TE 900ms/14ms，掃描層厚0.53mm，層數(shù)224，矩陣384×336，F(xiàn)OV 230×230，掃描時間463s。

1.2.2 圖像處理 掃描數(shù)據(jù)傳入血管壁分析軟件(VA)后處理工作站，圖像放大2～3倍，于HR-VWI平掃圖像上獲得管腔狹窄最嚴(yán)重層面定義為病變層面(maximal lumen narrowing,MLN)、病變層面鄰近近心端或遠(yuǎn)心端血管壁光滑、無管壁增厚層面定義為參考層面(referential lumen,RL)。分別由2名具有豐富腦血管斑塊磁共振成像分析經(jīng)驗的影像科醫(yī)師，手動勾畫血管管腔及血管壁輪廓，獨(dú)立、雙盲下完成患者圖像分析及數(shù)據(jù)測量。由工作站軟件得出病變層面和參考層面管腔面積(lumen area,LA)、血管外壁面積(out wall area,OWA)，病變層面管壁面積(wall area,WAMLN)=OWAMLN-LAMLN，狹窄程度=[1-LAMLN/LAREF]×100%，斑塊負(fù)荷即管壁標(biāo)準(zhǔn)化指數(shù)(normalized wall index,NWI)=WAMLN/OWAMLN，重構(gòu)指數(shù)=OWAMLN/OWARL，其值在0.95～1.05間視為無明顯重構(gòu)，≦0.95為負(fù)性重構(gòu)，≧1.05為正性重構(gòu)[7]。

1.3 觀察指標(biāo)

(1)比較腦卒中組與TIA組MCA斑塊定量指標(biāo)比較，包括LAMLN、OWAMLN、WAMLN、狹窄率、NWI、重構(gòu)指數(shù)等。(2)探究腦卒中患者M(jìn)CA狹窄率、NWI、重構(gòu)指數(shù)與梗死灶體積、易損斑塊相關(guān)性，其中易損斑塊MRI下定義標(biāo)準(zhǔn)為斑塊存在破裂、出血，或斑塊最大層面脂質(zhì)核心面積≧40%[8]。(3)根據(jù)軟腦膜側(cè)支循環(huán)評分將腦卒中患者分為LMC不良組與LMC良好組，評分標(biāo)準(zhǔn)如下[9]：TOF-MRA橫斷圖提示病灶側(cè)側(cè)支小血管缺失計0分，病灶側(cè)側(cè)支小血管數(shù)量較對側(cè)減少≧50%計1分，病灶側(cè)側(cè)支小血管數(shù)量較對側(cè)減少＜50%計2分，病灶側(cè)側(cè)支小血管數(shù)量與對側(cè)大致相等計3分，病灶側(cè)側(cè)支小血管數(shù)量高于對側(cè)即4分，其中0～2分為LMC不良，3～4分為LMC良好，比較LMC不良組與LMC良好組斑塊定量指標(biāo)。(4)通過ROC曲線評價HR-MRI下MCA斑塊定量指標(biāo)對LMC不良的預(yù)測價值。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析應(yīng)用SPSS 21.0軟件，斑塊量化指標(biāo)以()列出，行獨(dú)立樣本t檢驗；MCA狹窄率、斑塊負(fù)荷、重構(gòu)指數(shù)與梗死灶體積相關(guān)性采用Pearson相關(guān)分析法，與易損斑塊相關(guān)性采用Spearman相關(guān)分析法；繪制ROC曲線評價斑塊定量指標(biāo)預(yù)測LMC不良價值，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 腦卒中組與TIA組MCA斑塊定量指標(biāo)比較腦卒中組MCA中LAMLN明顯小于TIA組(P＜0.05)，而OWAMLN、WAMLN、斑塊負(fù)荷、重構(gòu)指數(shù)均明顯大于TIA組(P＜0.05)。

2.2 腦卒中患者M(jìn)CA狹窄率、斑塊負(fù)荷、重構(gòu)指數(shù)與梗死灶體積、易損斑塊相關(guān)性相關(guān)性分析顯示，腦卒中患者M(jìn)CA狹窄率與梗死灶體積呈正相關(guān)(P＜0.05)，斑塊負(fù)荷與梗死灶體積、易損斑塊均呈正相關(guān)(P＜0.05)，重構(gòu)指數(shù)與易損斑塊呈正相關(guān)(P＜0.05)。

2.3 LMC不良組與LMC良好組MCA斑塊定量指標(biāo)比較LMC不良組狹窄率、斑塊負(fù)荷、重構(gòu)指數(shù)均明顯高于LMC良好組(P＜0.05)。

2.4 HR-MRI下MCA斑塊定量指標(biāo)預(yù)測LMC不良的ROC曲線以LMC不良為狀態(tài)變量，以MCA狹窄率、斑塊負(fù)荷、重構(gòu)指數(shù)為檢驗變量繪制ROC曲線，結(jié)果顯示，MCA狹窄率、斑塊負(fù)荷、重構(gòu)指數(shù)預(yù)測LMC不良的ROC曲線下面積分為0.755、0.862、0.676(P＜0.05)，且三者聯(lián)合預(yù)測為0.919(P＜0.05)。

圖1 HR-MRI下MCA斑塊定量指標(biāo)預(yù)測LMC不良的ROC曲線

表1 腦卒中組與TIA組MCA斑塊定量指標(biāo)比較

表2 腦卒中患者M(jìn)CA狹窄率、斑塊負(fù)荷、重構(gòu)指數(shù)與梗死灶體積、易損斑塊相關(guān)性(r)

表3 LMC不良組與LMC良好組MCA斑塊定量指標(biāo)比較

圖2 患者磁共振高分辨血管壁成像。患者女，62歲，因突發(fā)右側(cè)肢體無力、言語不利入院，圖2A:DWI提示半卵圓中心(左側(cè))片狀高信號，圖2B:MRA 提示MAC(左側(cè))MI段重度狹窄，圖2C:斑塊呈偏心性，測量血管面積9.54mm2，管腔面積1.01mm2，圖2D:提示左側(cè)MCA遠(yuǎn)端分支數(shù)量較對側(cè)減少＞50%，LMC評分為1分。

表4 HR-MRI下MCA斑塊定量指標(biāo)預(yù)測LMC不良的ROC曲線下面積

3 討論

磁共振掃描因其無創(chuàng)性、無輻射性及良好組織分辨率，在血管相關(guān)疾病診療中具有廣泛應(yīng)用，近些年來隨著磁共振掃描設(shè)備、技術(shù)發(fā)展，關(guān)于HR-VWI在顱內(nèi)動脈成像中應(yīng)用研究越來越多[10]。本研究采用的3D -SPACE序列是通過3D渦輪自旋回波序列技術(shù)進(jìn)行的三維HR-VWI成像，相比傳統(tǒng)HR-MRI技術(shù)，其具有黑血性能及更高的采樣效率，對血管壁結(jié)構(gòu)、斑塊形態(tài)特征可好顯示，同時能對顱內(nèi)血管進(jìn)行多層面、多方向重建，有助于提高斑塊特征定量測量準(zhǔn)確性[11]。

本研究對比了腦卒中與TIA患者HR-VWI下狹窄MCA相關(guān)定量指標(biāo)，結(jié)果顯示腦卒中組LAMLN明顯小于TIA組，而OWAMLN、WAMLN明顯大于TIA組。既往研究也認(rèn)為[12]，急性腦梗死MCA粥樣硬化者相比無急性腦梗死患者管壁面積及斑塊面積增大，而管腔面積更小，這與本研究結(jié)果一致。血管狹窄與缺血性腦血管疾病發(fā)生密切相關(guān)，但本研究顯示，腦卒中組與TIA組血管狹窄率比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義，提示血管狹窄可能并非腦卒中發(fā)病的決定性因素。斑塊負(fù)荷是最窄處管壁面積與血管外壁面積比值，與斑塊內(nèi)脂質(zhì)壞死、鈣化、出血等關(guān)聯(lián)密切，其值越大，表明斑塊穩(wěn)定性越差，是腦卒中的高危因素[13]。本文顯示，腦卒中組較TIA組斑塊負(fù)荷明顯增加。動脈粥樣硬化形成過程中會發(fā)生血管壁重構(gòu)現(xiàn)象，包括血管向外擴(kuò)張的正性重構(gòu)及血管向內(nèi)收縮的負(fù)性重構(gòu)，正性重構(gòu)減輕了血管狹窄程度，但其具有更大斑塊面積及斑塊血管面積，斑塊生物活性也越高，意味著斑塊更容易發(fā)生破裂，穩(wěn)定性更差[14]。本文顯示，腦卒中組重構(gòu)指數(shù)要明顯大于TIA組，這與腦卒中患者狹窄MCA多偏正性重構(gòu)有關(guān)，提示通過重構(gòu)指數(shù)也能一定程度上預(yù)測斑塊穩(wěn)定性及腦卒中發(fā)生。本研究經(jīng)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，腦卒中患者M(jìn)CA狹窄率與梗死灶體積呈正相關(guān)，斑塊負(fù)荷與梗死灶體積、易損斑塊均呈正相關(guān)，重構(gòu)指數(shù)與易損斑塊呈正相關(guān)，提示檢測MCA狹窄程度、斑塊負(fù)荷及重構(gòu)指數(shù)可用于腦卒中發(fā)生及病情評估，與白晶晶等[15]報道類似。

LMC作為顱內(nèi)二級側(cè)支循環(huán)，在調(diào)節(jié)狹窄或閉塞動脈遠(yuǎn)端血流中占重要地位，對維持腦卒中后顱內(nèi)灌注狀態(tài)有重要意義，被認(rèn)為可作為腦卒中患者最終梗死體積、腦卒中復(fù)發(fā)等結(jié)局的獨(dú)立預(yù)測因子[16]。尤其是嚴(yán)重MCA狹窄患者，因MCA不參與Willis環(huán)構(gòu)成，其狹窄或閉塞時，無法通過Willis環(huán)、眼動脈代償，LMC成為主要側(cè)支循環(huán)途徑[17]。本研究對比了不同LMC狀態(tài)下斑塊定量指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)LMC不良組狹窄率、斑塊負(fù)荷、重構(gòu)指數(shù)均明顯高于LMC良好組，提示MCA狹窄率、斑塊負(fù)荷、重構(gòu)指數(shù)或可以影響LMC狀態(tài)，可能因為一方面MCA狹窄率越高者，血管狀態(tài)本身更差，因管壁炎癥反應(yīng)、巨噬細(xì)胞浸潤等原因，代償血管容易出現(xiàn)血管內(nèi)皮損傷等情況，繼而影響側(cè)支循環(huán)；而斑塊負(fù)荷越大、重構(gòu)指數(shù)越高與斑塊易損、斑塊破裂相關(guān)，對側(cè)支循環(huán)有負(fù)面影響，與Shi等[18]研究一致。此外，本研究顯示，MCA狹窄率、斑塊負(fù)荷、重構(gòu)指數(shù)及三者聯(lián)合預(yù)測LMC不良的ROC曲線下面積分為0.755、0.862、0.676、0.919，提示通過HR-VWI下相關(guān)血管床斑塊進(jìn)行定量評估，有助于預(yù)測患者LMC狀態(tài)。

綜上所述，應(yīng)用HR-VWI對腦卒中MCA狹窄斑塊進(jìn)行定量分析有助于患者病情、斑塊易損性及軟腦膜側(cè)支循環(huán)狀態(tài)評估，可為臨床診療提供參考。本研究不足之處在于，樣本量相對較少；而研究中管腔、管壁勾勒均為手動完成，軟腦膜側(cè)支血管評估是基于TOF-MRA，均可能有一定誤差；此外，影響軟腦膜側(cè)支循環(huán)因素眾多，后期可加大樣本、納入更多因素分析，可能有利于建立軟腦膜側(cè)支循環(huán)狀態(tài)預(yù)測模型。利益沖突：無。