尹安雨，張 娜，何 品，夏 軍*

(1.深圳市第二人民醫(yī)院 深圳大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射科,廣東 深圳 518053;2.中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院生物醫(yī)學(xué)與健康工程研究所保羅.C.勞特伯生物醫(yī)學(xué)成像研究中心，廣東 深圳 518055)

MRI定量分析頸動脈粥樣硬化斑塊脂質(zhì)壞死核:與手術(shù)病理對照

尹安雨1，張 娜2，何 品1，夏 軍1*

(1.深圳市第二人民醫(yī)院 深圳大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射科,廣東 深圳 518053;2.中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院生物醫(yī)學(xué)與健康工程研究所保羅.C.勞特伯生物醫(yī)學(xué)成像研究中心，廣東 深圳 518055)

目的 探討MRI定量分析頸動脈斑塊內(nèi)脂質(zhì)壞死核心(LRNC)的準(zhǔn)確性。方法 對19例頸動脈內(nèi)膜剝脫術(shù)(CEA)患者術(shù)前行MR頸動脈檢查，于MRI圖像和病理組織學(xué)切片上分別測量LRNC的大小，計算其所占總管壁面積的百分比，分析兩者的相關(guān)性。結(jié)果 共151個MRI圖像層面與患者的病理組織學(xué)區(qū)域相匹配，MRI與組織學(xué)測得LRNC占總管壁面積的百分比分別為(20.64±9.03)%和(18.65±9.49)%，兩者具有中-高度相關(guān)性(r=0.69，P<0.001)。結(jié)論 MRI可定量測量頸動脈斑塊內(nèi)LRNC，有助于預(yù)測斑塊的穩(wěn)定性。

頸動脈；斑塊，粥樣硬化；磁共振成像；病理學(xué)

頸動脈粥樣硬化不穩(wěn)定斑塊脫落是造成缺血性腦卒中的主要原因之一[1-2]。在眾多影像學(xué)檢查中，MRI是一種無創(chuàng)、無輻射的檢查手段，且其組織分辨率高、軟組織對比度強(qiáng)，已越來越多地應(yīng)用于頸動脈的檢查。目前已有研究者[3-4]采用MR多對比度成像與組織病理學(xué)相對照，證實MRI對識別頸動脈不穩(wěn)定斑塊內(nèi)主要成分如鈣化、脂質(zhì)壞死核、出血、纖維帽等，具有較高的敏感度和特異度。但國內(nèi)采用MR頸動脈斑塊成像與病理對照分析的報道較少，且對頸動脈斑塊的成分缺乏量化分析。本研究將MRI圖像導(dǎo)入頸動脈斑塊分析軟件，并與組織病理學(xué)對照，對頸動脈斑塊內(nèi)脂質(zhì)壞死核心(lipid-rich necrotic core， LRNC)進(jìn)行定性及定量分析，探討MRI定量分析頸動脈LRNC的準(zhǔn)確性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2014年10月—2016年2月在我院接受頸動脈內(nèi)膜剝脫術(shù)(carotid endarterectomy, CEA)治療的頸動脈斑塊患者30例，男22例，女8例，年齡53～79歲，平均(67.1±7.5)歲。其中合并高血壓19例(19/30，63.33%)、糖尿病7例(7/30，23.33%)、腦梗死8例(8/30，26.67%)。納入標(biāo)準(zhǔn)：①癥狀性患者經(jīng)歷一過性腦缺血發(fā)作或手術(shù)前6個月內(nèi)發(fā)生卒中并伴50%以上的頸動脈狹窄；②無癥狀的患者伴70%以上的頸動脈狹窄。排除標(biāo)準(zhǔn)：①體內(nèi)有心臟起搏器或人工金屬心臟瓣膜者；②有金屬假體或金屬植入物者；③有幽閉恐懼癥等無法配合檢查的患者。

1.2 儀器與方法 采用Siemens Avanto 1.5T MR掃描儀，頸動脈專用8通道相控陣表面線圈，掃描序列和參數(shù)見表1。掃描時固定患者下頜及頸部，囑患者保持靜止并盡量減少吞咽動作。先行冠狀位薄層T2WI，獲得頸動脈形態(tài)及狹窄的位置，以狹窄位置為中心定位，在縱向20～24 mm(10～12個層面)范圍內(nèi)行軸位3D TOF、快速自旋回波T1WI、脂肪抑制T2WI序列掃描，T1WI、T2WI、3D TOF定位需完全一致，掃描時間約20～25 min。

表1 MR各序列掃描參數(shù)

1.3圖像處理與LRNC的測量 由2名有經(jīng)驗的放射科醫(yī)師采用盲法評價頸動脈斑塊，意見不一致時經(jīng)協(xié)商達(dá)成共識。信號強(qiáng)度參照同側(cè)胸鎖乳突肌進(jìn)行比較，斑塊成分分析的標(biāo)準(zhǔn)參照文獻(xiàn)[5-6]。MR圖像質(zhì)量采用5級評判原則：1級，頸動脈管腔與頸動脈外周輪廓不清，并有明顯的運(yùn)動偽影；2級，頸動脈管壁可見，但管壁結(jié)構(gòu)或管腔與頸動脈外周輪廓不清，SNR低，有較明顯的運(yùn)動偽影；3級，頸動脈管壁結(jié)構(gòu)可辨別，管腔與頸動脈外界輪廓局部欠清晰，伴少量運(yùn)動偽影；4級，頸動脈管壁結(jié)構(gòu)、管腔與頸動脈外界輪廓較清晰，少量運(yùn)動偽影；5級，頸動脈管壁結(jié)構(gòu)、管腔與頸動脈外界輪廓清晰，極少或無運(yùn)動偽影。當(dāng)圖像質(zhì)量≤2級時，則排除。對T1WI、T2WI、3D TOF圖像使用斑塊分析軟件(MRI-PlaqueViewTM， Version1.1.2003；MR-P；VPDiagnostics，US)進(jìn)行形態(tài)學(xué)定量分析[7]，軟件自動生成斑塊的面積、體積、厚度和成分。

1.4 組織學(xué)標(biāo)本的篩選 將完整切除的環(huán)形管腔和斑塊標(biāo)本用10%的中性甲醛固定，以10%的甲酸脫鈣，并石蠟密封。頸總動脈、頸內(nèi)動脈的標(biāo)本(全長)每隔1.0 mm切片，HE染色。所有的組織學(xué)切片由1名病理學(xué)醫(yī)師檢查。選取有完整LRNC的切片。

1.5 MRI與組織學(xué)圖像的匹配及LRNC面積的計算(圖1) 將T1WI、T2WI、3D TOF圖像與組織學(xué)切片進(jìn)行比對。對比參照物的標(biāo)記包括斑塊與頸動脈分叉的距離、形態(tài)學(xué)特征(如內(nèi)腔和管壁的大小和形態(tài)、大面積鈣化出現(xiàn)與否等)。計算MRI圖像及標(biāo)本切片上斑塊內(nèi)LRNC占管壁面積的百分比(percenage lipid-rich necrotic core, %LRNC)[8]。

1.6 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 20.0統(tǒng)計分析軟件。MRI與組織學(xué)測量的%LRNC的相關(guān)性采用Pearson相關(guān)分析。當(dāng)│r│≥0.8時，為兩變量間高度相關(guān)；當(dāng)0.6≤│r│<0.8時，為兩變量中-高度相關(guān)；當(dāng)0.4≤│r│<0.6時，為兩變量中等程度相關(guān)；當(dāng)0.2≤│r│<0.4時，為兩變量低度相關(guān)；當(dāng)│r│<0.2時，認(rèn)為基本不相關(guān)。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

30例患者中，排除7例圖像質(zhì)量等級≤2級的患者，其中5例患者M(jìn)R檢查時出現(xiàn)移位致圖像質(zhì)量較差或T1WI、T2WI、3D TOF圖像層面無法匹配，2例患者的頸內(nèi)動脈起始部走行平直而出現(xiàn)容積效應(yīng)。另4例患者手術(shù)切除的標(biāo)本有損壞無法進(jìn)行組織學(xué)分析。余19例患者中有癥狀者12例(短暫性腦缺性發(fā)作9例，近期腦卒中病史6例)，無癥狀者7例。將19名患者M(jìn)RI圖像導(dǎo)入斑塊分析軟件進(jìn)行分析(圖1)，共151個MRI圖像層面與患者的病理組織學(xué)區(qū)域相匹配，MRI圖像和組織學(xué)測得的%LRNC分別為 (20.64±9.03)%和(18.65±9.49)%，兩者呈中-高度相關(guān)性(r=0.69，P<0.001)，見圖2。

圖1 頸動脈斑塊內(nèi)LRNC的定量測量 A.T1WI示LRNC范圍(黃色線勾畫區(qū)域); B.T2WI示LRNC范圍(黃色線勾畫區(qū)域); C.3D TOF示LRNC范圍(黃色線勾畫區(qū)域); D.頸動脈斑塊成分分析軟件的融合圖像，黃色區(qū)域示LRNC; E.與MRI圖像相應(yīng)層面的組織學(xué)切片示LRNC范圍(藍(lán)色線勾畫區(qū)域；HE，×20)

3 討論

頸動脈易損斑塊表面脫落的栓子和斑塊破裂形成血栓是造成缺血性腦卒中最常見的原因[1]。易損斑塊主要特點(diǎn)為有薄纖維帽，較大脂質(zhì)壞死核、新生血管、炎性細(xì)胞浸潤及斑塊內(nèi)出血、表面鈣化等[9-10]。斑塊的脂質(zhì)核心、纖維帽、出血、鈣化等并非獨(dú)立存在，而是相互交織的，鈣化、出血則是斑塊發(fā)展到晚期的復(fù)雜表現(xiàn)，其中脂質(zhì)是構(gòu)成粥樣斑塊的基礎(chǔ)，因此MRI定量測量頸動脈LRNC對早期評估易損斑塊尤為重要。

本研究結(jié)果顯示19例患者的MRI圖像與組織學(xué)測得的%LRNC分別為(20.64±9.03)%和(18.65±9.49)%，兩者具有中-高度相關(guān)性(r=0.69，P<0.001)。相對于病理組織學(xué)，MRI圖像上LRNC的面積較組織學(xué)所測的面積略大，認(rèn)為MRI定量測量斑塊內(nèi)LRNC存在高估的可能，可能與以下因素有關(guān)：①標(biāo)本處理過程中斑塊內(nèi)LRNC有不同程度的縮??；②在病理取材、切片及染色過程中，可能有部分LRNC脫落；③手術(shù)過程中LRNC也會有脫落或流失。同時，本研究結(jié)果散點(diǎn)圖可見少數(shù)患者的點(diǎn)較眾散點(diǎn)偏離，考慮也與上述原因有關(guān)。組織學(xué)已證實，斑塊內(nèi)脂質(zhì)壞死后，水分子含量增多，增加斑塊內(nèi)張力；此外，斑塊內(nèi)游離的膽固醇，通過物理和/或體液機(jī)制可以形成膽固醇結(jié)晶，其鋒利的邊緣可以破壞纖維組織。當(dāng)膽固醇從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，其體積便在斑塊內(nèi)膨脹，也會使纖維帽伸展進(jìn)而變薄，甚至破裂[11]。所以脂質(zhì)核心占據(jù)管壁面積的比例越大，越具有發(fā)生斑塊纖維帽破裂的風(fēng)險。Takaya等[12]通過對111例斑塊內(nèi)有LRNC的患者進(jìn)行3年的隨訪，分析LRNC與頸動脈斑塊危險指數(shù)Hazard Ratio的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)LRNC的最大百分比每增加10%，斑塊危險指數(shù)增加1.6。本研究發(fā)現(xiàn)，MRI圖像上與組織學(xué)上測得的%LRNC具有高度相關(guān)性，與Saam等[13]的研究結(jié)果類似，后者利用MR平掃T1WI圖像與組織學(xué)切片進(jìn)行對照研究，輔以圖像處理軟件(QVAS)定量測量31例患者頸動脈LRNC、鈣化和出血等主要成分占管壁面積的百分比，并進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)MRI定量分析與組織學(xué)測量值具有高度相關(guān)性。Cai等[5]將21例患者的MR增強(qiáng)T1WI圖像與組織學(xué)行對照研究，采用軟件(QVAS)定量測量斑塊纖維帽長度和脂質(zhì)壞死核大小，增強(qiáng)MRI和組織學(xué)測得的平均LRNC百分比分別為30.1%和32.7%，兩者具有高度相關(guān)性。因此，筆者認(rèn)為MRI定量評價斑塊內(nèi)LRNC具有較高的準(zhǔn)確性。

本研究使用計算機(jī)輔助診斷工具——斑塊分析軟件(MRI-PlaqueViewTM，MR-P；VPDiagnostics，US)進(jìn)行形態(tài)學(xué)定量分析，并與病理結(jié)果對照，結(jié)果提示MRI定量評價斑塊內(nèi)LRNC有較高的準(zhǔn)確性。另外，本研究結(jié)合T1WI、T2WI、3D TOF圖像進(jìn)行綜合分析，多序列結(jié)合的掃描提供了更全面的信息，對斑塊內(nèi)脂質(zhì)壞死核的測量較既往的研究[13-14]更為準(zhǔn)確。

圖2 MRI圖像與組織學(xué)測得的頸動脈斑塊%LRNC的相關(guān)性散點(diǎn)圖

總之，多序列高分辨的MRI可定量測量頸動脈粥樣斑塊內(nèi)LRNC，有助于斑塊風(fēng)險的預(yù)測。

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MRI quantitative analysis of lipid-rich necrotic core of carotid atherosclerotic plaque: Compared with histopathology

YINAnyu1,ZHANGNa2,HEPin1,XIAJun1*

(1.DepartmentofRadiology,ShenzhenSecondPeople'sHospital,theFirstAffiliatedHospitalofShenzhenUniversity,Shenzhen518053,China;2.PaulC.LauterburResearchCenterforBiomedicalImaging,ShenzhenInstitutesofAdvancedTechnology,ChineseAcademyofSciences,Shenzhen518055,China)

Objective To explore the accuracy of MRI in the quantitative evaluation of lipid-rich necrotic core (LRNC) of carotid atherosclerotic plaque in vivo. Methods Nineteen patients were underwent carotid MRI before carotid endarterectomy (CEA). MR images and histology specimens were reviewed for quantitative measurements of LRNC areas. Percentages of LRNC areas to the total vessel area were recorded to analyze the correlation between MR images and histology specimens. Results There were 151 MR images matched histology specimens. The mean percentages of LRNC areas measured by MRI and histology were (20.64±9.03)% and (18.65±9.49)%, which had moderate to strong correlation (r=0.69,P<0.001). Conclusion MRI can quantitatively measure the LRNC of carotid atherosclerotic plaque, which may be useful in predicting the risk of plaque.

Carotid arteries; Plaque, atherosclerotic; Magnetic resonance imaging; Pathology

深圳市科技計劃基礎(chǔ)研究項目(JCYJ20130329111053590)、深圳市科技計劃技術(shù)攻關(guān)項目(JSGG20141020103440414)。

尹安雨(1987—)，女，湖北棗陽人，碩士，醫(yī)師。研究方向：中樞神經(jīng)系統(tǒng)影像診斷。E-mail： yinanyu2006@126.com

夏軍，深圳市第二人民醫(yī)院 深圳大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射科，518053。E-mail： xiajun2003sz@aliyun.com

2016-06-21

2016-10-16

R543.4; R445.2

A

1003-3289(2017)01-0021-04

10.13929/j.1003-3289.201606101