大脑中动脉粥样硬化斑块特征与梗死类型的相关性

2017-06-01焦晟

中国医学影像学杂志 2017年5期

关键词：侧壁管壁栓塞

焦晟

宋焱SONG Yan

周诚ZHOU Cheng

黄娟HUANG Juan

张晨ZHANG Chen

李伟LI Wei

大脑中动脉粥样硬化斑块特征与梗死类型的相关性

焦晟JIAO Sheng

宋焱SONG Yan

周诚ZHOU Cheng

黄娟HUANG Juan

张晨ZHANG Chen

李伟LI Wei

目的利用3.0T高分辨率磁共振成像（HRMRI）对大脑中动脉粥样硬化斑块的特征进行研究，探讨斑块特征与患者梗死类型的相关性。资料与方法选取49例行颅内动脉HRMRI的动脉粥样硬化患者，分析其双侧大脑中动脉的斑块形态、斑块分布及斑块强化程度。按斑块强化程度将患者分为明显强化组和非明显强化组，比较两组患者的临床资料，分析不稳定斑块的临床危险因素。根据扩散加权成像结果将大脑中动脉供血区急性梗死患者分为单穿支动脉阻塞、多穿支动脉阻塞及动脉栓塞，分析不同梗死类型的斑块特征。结果49例患者共发现位于大脑中动脉粥样硬化斑块65处，其中62处（95.4%）为偏心性斑块，斑块最常见于腹侧壁（31处，50.0%）。明显强化组中高密度脂蛋白胆固醇降低的患者比例（56.7%）明显高于非明显强化组（26.3%），差异有统计学意义（P＜0.05）。动脉栓塞组中明显强化斑块的发生率（88.9%）明显高于非动脉栓塞组（单穿支动脉阻塞及多穿支动脉阻塞，36.4%），差异有统计学意义（P＜0.05）。结论大脑中动脉粥样硬化斑块的分布位置与缺血性卒中事件的发生密切相关，斑块强化程度能够反映斑块的稳定性。利用HRMRI能够在一定程度上预测缺血性卒中事件的发生，并推测其梗死类型。

磁共振成像；大脑中动脉；粥样硬化斑块；缺血性卒中

颅内动脉粥样硬化病变（intracranial atherosclerotic disease，ICAD）是我国缺血性脑卒中最常见的病因之一，在我国老年人群中的发生率为30%～50%[1-2]。缺血性脑卒中的发生与动脉粥样硬化斑块本身的特征以及斑块内的炎症反应密切相关[3-4]，故对于斑块本身的显示尤为重要。经颅多普勒超声、CT血管成像、磁共振血管成像及数字减影血管造影等颅内血管的常用检查方法可直接或间接明确血管病变的部位及狭窄程度，但不能很好地显示血管的管壁或斑块结构。近年来，随着高分辨率磁共振成像（high resolution magnetic resonance imaging，HRMRI）技术的发展，其能够很好地显示颅内动脉斑块的特征，尤其可以通过斑块强化程度反映斑块的炎症反应[5]。本研究拟应用HRMRI分析颅内动脉粥样硬化斑块特征与不同类型脑梗死及其临床危险因素的相关性，并探讨HRMRI对ICAD的诊断价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象选取2015年10月—2017年2月北京医院收治的临床疑诊为缺血性脑卒中的68例患者，均行颅内动脉HRMRI检查，其中颅内动脉粥样硬化患者49例纳入本研究。排除标准：①超声检查示颈部动脉管腔狭窄程度＞50%；②存在烟雾病、血管炎、动脉夹层、动脉瘤等非动脉粥样硬化性颅内动脉病变；③存在房颤、心脏瓣膜病变、心内膜炎等心源性栓塞风险；④存在MRI增强扫描检查禁忌证。49例患者中，男35例，女14例；年龄31～81岁，平均（60.7±12.4）岁。收集所有患者的年龄、性别、血压、血糖、总胆固醇、三酰甘油、高密度脂蛋白胆固醇（high density lipoprotein cholesterol，HDL-C）、低密度脂蛋白胆固醇（low density lipoprotein cholesterol，LDL-C）、血清同型半胱氨酸、吸烟史、既往脑卒中或短暂性脑缺血发作史及家族史。

1.2 仪器与方法采用Philips Intera Achiva 3.0T超导MRI系统，磁场切换率50 mT/m，8通道相控阵头颅线圈。所有患者均进行MR常规头颅扫描，包括T1WI、T2WI、T2-FLAIR、扩散加权成像（DWI）及3D VISTA（volumetric isotropic TSE acquisition，VISTA）HRMRI。高分辨率T1WI增强扫描采用高压注射器注射钆喷替酸葡甲胺，用量0.1 mmol/kg，流速2.0 ml/s，注射对比剂后延迟5 min扫描。

HRMRI TSE T1WI及T1WI+C扫描参数：TR 800 ms，TE 18 ms，视野200 mm×181 mm×40 mm，矩阵332×301× 66，重建像素0.3 mm×0.3 mm×0.3 mm，1次信号平均，采集时间6 min 28 s。

1.3 图像分析所有图像均传至PACS系统进行影像解读及后处理。所有患者的图像均由分别有12年和9年工作经验的2位放射科医师采用盲法独立对图像进行分析，意见不一致时协商取得一致意见。由于颅内动脉管径较细，故对于管壁及斑块特征的分析主要集中在大脑中动脉M1段。

1.3.1 HRMRI斑块特征分析在HRMRI图像上将大脑中动脉粥样硬化斑块定义为：大脑中动脉管壁局限性增厚并向腔内突起，伴有管腔狭窄。对于斑块特征的分析主要包括斑块的形态（偏心性、向心性）、斑块的分布（腹侧壁、背侧壁、上壁、下壁）以及斑块的强化程度（无强化、轻度强化、明显强化）。

偏心性斑块定义为斑块累及范围小于管壁环周的75%，或斑块处受累管壁最薄处的管壁厚度小于最厚处管壁厚度的50%。向心性斑块定义为斑块累及范围大于管壁环周的75%，且斑块处受累管壁最薄处的管壁厚度大于最厚处管壁厚度的50%。斑块分布的划分：在斑块所在位置垂直于大脑中动脉M1段长轴的横断面上，以血管截面管腔中心为圆心，将血管壁等分为4个象限，即上壁、下壁、腹侧壁及背侧壁。斑块的强化程度以垂体柄的强化为参考，强化等于或高于垂体柄定义为明显强化，强化弱于垂体柄定义为轻度强化，与增强扫描前T1WI相比无明显变化则认为无强化。存在明显强化斑块的患者为明显强化组，其余患者为非明显强化组。

1.3.2 DWI图像分析根据DWI图像结果，将发生于大脑中动脉供血区的急性梗死病灶分为3类。①单穿支动脉阻塞：由于单根穿支动脉阻塞造成的梗死，DWI图像上表现为最大径＜20 mm的单发急性梗死灶；②多穿支动脉阻塞：可能由于多根穿支动脉阻塞造成的梗死，DWI图像上表现为单发急性梗死病灶最大径≥20 mm；③动脉栓塞：DWI图像上发现2个或以上位于皮层或皮层下的急性梗死病灶，可能由于大脑中动脉主干管壁的不稳定斑块破裂栓子脱落所致（动脉-动脉栓塞）。

1.4 统计学方法采用SPSS 22.0软件，计量资料以±s表示，两组年龄比较采用Mann-WhitneyU检验，计数资料以百分比表示，两组临床危险因素及斑块特征比较采用Fisher确切概率法，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 大脑中动脉粥样硬化斑块的HRMRI表现 49例患者共发现65处位于大脑中动脉的动脉粥样硬化斑块，其中62处（95.4%）为偏心性斑块，包括腹侧壁31处（50.0%）、背侧壁16处（25.8%）、下壁8处（12.9%）、上壁7处（11.3%）；仅3处（4.6%）斑块表现为管壁向心性增厚。

49例患者中，30例存在明显强化的斑块，归为明显强化组。19例仅存在轻度强化斑块及无强化斑块，归为非明显强化组。

2.2 患者梗死类型 20例患者于DWI图像上存在大脑中动脉供血区急性梗死病灶。其中单穿支动脉阻塞型6例，多穿支动脉阻塞型5例，动脉栓塞型9例，见图1～3。

图2 女，51岁，右侧大脑中动脉供血区脑梗死。头颅磁共振血管成像未见明确管腔狭窄（A）；DWI示右侧基底节区急性梗死灶（箭头），最大径＞20 mm（B）；HRMRI右侧大脑中动脉M1段横断面示偏心性斑块（箭），斑块位于背侧壁，明显强化（C）；HRMRI轴位图像示右侧大脑中动脉M1段偏心性斑块（箭，D）

图3 女，61岁，右侧大脑中动脉供血区脑梗死。头颅磁共振血管成像示右侧大脑中动脉M1段管腔中度狭窄（箭，A）；DWI示右侧基底节区、放射冠及皮层下多发急性梗死灶（箭头，B）；HRMRI右侧大脑中动脉M1段横断面示偏心性斑块（箭），斑块位于腹侧壁，明显强化（C）；HRMRI轴位图像示右侧大脑中动脉M1段偏心性斑块（箭，D）

2.3 斑块强化的临床危险因素分析明显强化组17例（56.7%）患者HDL-C降低，明显多于非明显强化组的5例（26.3%），差异有统计学意义（P＜0.05）。两组患者年龄[（58.95±12.66）岁比（61.87±12.32）岁]及其他各项临床资料及实验室检查指标比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），见表1。

2.4 斑块特征与梗死类型的关系在所有不同梗死类型的患者中，仅单穿支动脉阻塞组中1例表现为向心性管壁增厚，其余19例均表现为偏心性斑块。单穿支动脉阻塞组6例中，斑块分布集中在上壁（2例）及腹侧壁（3例）上；而在多穿支动脉阻塞组5例中，斑块大致平均分布于各个壁上；在动脉栓塞组9例中，多数斑块分布于腹侧壁（5例），少数斑块分布于上壁（2例）及背侧壁（2例）。见表2。

斑块强化特征在不同梗死类型中表现不尽相同。单穿支动脉阻塞型6例中，斑块明显强化及不明显强化者各3例；多穿支动脉阻塞型5例中，4例斑块表现为无明显强化；而在动脉栓塞型9例中，8例（88.9%）表现为明显强化斑块。将动脉栓塞型与非动脉栓塞型（单穿支动脉阻塞及多穿支动脉阻塞）的斑块特征进行对比发现，两组斑块形态及斑块分布差异均无统计学意义（P＞0.05），而动脉栓塞型中明显强化斑块的发生率明显高于非动脉栓塞型（36.4%），差异有统计学意义（P＜0.05）。见表2。

表1 非明显强化组与明显强化组患者临床资料比较[n（%）]

表2 非动脉栓塞组与动脉栓塞组斑块特征比较（例）

3 讨论

近年随着HRMRI技术的发展，对于ICAD的研究方向逐渐从管腔成像转移到管壁成像。与颅外颈动脉相似，颅内动脉粥样硬化斑块通常表现为偏心性的管壁增厚。解剖学研究发现，豆纹动脉即穿支动脉起自于大脑中动脉主干的上背侧[6]，因此偏心性斑块的位置显得尤为重要。既往研究发现，冠状动脉斑块多位于分支开口的对侧管壁[7]；颅内大脑中动脉硬化斑块多位于腹侧壁，即穿支动脉开口的对侧[8-9]。本组所有大脑中动脉斑块中，最多分布于腹侧壁，与既往关于冠状动脉及颅内动脉的研究结果一致[7-9]，其形成机制与复杂的血流动力学及血管壁的剪切力相关。

3.1 斑块特征与缺血性脑卒中的关系穿支动脉阻塞的常见原因为：位于大脑中动脉的斑块堵塞1支或多支穿支动脉的开口，或由于穿支动脉的脂质透明样变性造成血管阻塞。前者通常由位于大血管壁的动脉粥样硬化病变引起，而后者通常与患者高血压及糖尿病所致小血管病变相关。本研究中，11例单支及多支穿支动脉阻塞组患者中，斑块位于穿支动脉开口附近者（上壁及背侧壁）4例，提示上述患者的梗死原因可能是动脉硬化斑块阻塞的穿支动脉开口所致；而其余7例患者均患有高血压或糖尿病，提示其梗死可能由于穿支动脉自身的小血管病变所致。因此，利用HRMRI显示斑块的位置，可能推测出穿支动脉供血区梗死的形成原因。

炎症反应和新生血管是影响斑块稳定性的重要因素[10-11]，同时也与动脉粥样硬化斑块的强化程度相关。强化越明显提示更多的新生血管形成以及炎症反应越明显。Lou等[12]及Qiao等[13]对颅内动脉硬化斑块的研究表明，有缺血性症状患者的斑块发生率明显高于无症状患者，且斑块的强化与症状的发生相关。本研究中49例患者均存在缺血性脑卒中症状，其中30例（61.2%）存在明显强化斑块，提示不稳定斑块可能与症状的发生相关，与既往研究[12-13]结果一致，表明斑块的强化程度能够反映其稳定性，并可以作为缺血性脑卒中事件发生的预测因子。

3.2 不稳定斑块的临床危险因素比较明显强化与非明显强化斑块患者的临床资料发现，两组在高血压、糖尿病、吸烟及高龄等颅内动脉硬化病变常见的危险因素方面差异无统计学意义，提示斑块稳定性的变化与上述危险因素并无直接关系。然而在诸多危险因素中，两组HDL-C降低的患者有明显差异，其在明显强化斑块组中的发生率明显高于非明显强化组，提示HDL-C可能与斑块不稳定相关，与Nemoto等[14]的研究结果一致。Okuzumi等[15]对主动脉粥样硬化斑块的研究表明，LDL-C/HDL-C比值增高与斑块的不稳定性密切相关。本研究仅对颅内动脉硬化斑块不稳定性的相关危险因素做了初步探讨，其与缺血性脑卒中的相关性还需要更广泛、更深入的研究。

3.3 斑块强化程度与梗死类型的关系 DWI上发现的脑内多发急性梗死病灶，通常由于动脉内栓子阻塞远端小血管分支所致，颅外常见的病因包括心源性疾病（房颤、心内膜炎等）及颈动脉斑块，而在颅内主要源于颅内动脉斑块。ICAD引起的脑内多发梗死灶通常由颅内动脉管壁不稳定斑块破裂造成栓子脱落而栓塞于远端小血管分支所致，即动脉-动脉栓塞。Roh等[16]研究发现，造成颅内大脑中动脉供血区多发急性梗死的栓子多来自于大脑中动脉病变。本研究中，动脉栓塞组中明显强化的斑块所占比例明显高于非动脉栓塞组，表明多发急性梗死病灶多由大脑中动脉的不稳定斑块所致，与既往研究[16]结果一致。此外，12例造成急性梗死的明显强化斑块中，8例斑块引起动脉-动脉栓塞，提示与稳定斑块相比，不稳定斑块更容易破裂形成栓子脱落，从而造成多发急性梗死病灶。HRMRI能够通过斑块强化程度预测急性缺血性脑卒中事件的发生，并反映其梗死类型。

本研究的局限性：①在对不稳定斑块的危险因素进行分析时发现，HDL-C降低在不稳定斑块患者及稳定性斑块患者中存在分布差异，但并未进一步进行定量分析；②本研究仅对大脑中动脉供血区的急性梗死患者进行了相关分析，并未对大脑前动脉及基底动脉供血区的梗死进行研究。

总之，颅内动脉粥样硬化斑块的分布位置与缺血性脑卒中事件的发生密切相关。斑块的强化程度能够反映斑块的稳定性。利用HRMRI能够显示颅内动脉粥样硬化斑块的特征，从而在一定程度上预测缺血性脑卒中事件的发生，并推测其梗死类型。

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（本文编辑张春辉）

Correlation Between Characteristics of Middle Cerebral Artery Atherosclerotic Plaque and Infarction Pattern

PurposeTo characterize the middle cerebral artery atherosclerotic plaque and investigate its relationship with infarction patterns by using 3.0T high resolution magnetic resonance imaging (HRMRI).Materials and MethodsForty-nine patients with intracranial atherosclerosis underwent HRMRI. The characteristics of the plaques of middle cerebral artery were investigated, including morphology, distribution and enhancement. Patients were categorized as two groups (strong/mild and none) according to the strength of plaque enhancement, then clinical data were compared between the two groups and the risk factors were investigated. Acute infarction was classified as three subtypes (single/multiple perforating artery occlusion/arterial embolism) based on diffusion weighted imaging, and the plaque characteristics of each subtype were investigated.ResultsSixty- fi ve plaques were identi fi ed in middle cerebral artery of 49 patients, 62 plaques (95.4%) were eccentric, 31 plaques (50.0%) were located at the ventral wall. Patients with low levels of highdensity lipoprotein were signi fi cantly more prevalent in strong enhancement group (56.7%vs. 26.3%,P＜0.05). The percentage of strong enhancement plaque in arterial embolism group (88.9%) was signi fi cantly higher than non-arterial embolism group (36.4%) (P＜0.05).ConclusionMiddle cerebral artery plaque distribution is correlated with ischemic stroke, strong enhancement plaque is associated with its vulnerability. HRMRI can provide information to predict the ischemic event and infarction pattern.

Magnetic resonance imaging; Middle cerebral; Artery atherosclerotic plaque; Ischemic stroke

北京大学第五临床医学院，北京医院放射科北京 100730

宋焱

The Fifth Clinical College of Peking University, Department of Radiology, Beijing Hospital, Beijing 100730, China

Address Correspondence to:SONG Yan

E-mail: fi resong@sina.com

人力资源社会保障部2015年度留学人员科技活动项目择优资助项目。

R743.1；R445.2

2017-03-06

修回日期：2017-04-21

中国医学影像学杂志

2017年第25卷第5期：344-348