張 波 楊晉名 楊 嬗 唐 燁 潘 磊 馮 喆 曹 鑫 耿道穎 張 軍

頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊脫落可形成栓子，阻塞顱內(nèi)動(dòng)脈造成遠(yuǎn)端腦組織缺血導(dǎo)致腦梗死發(fā)生。高分辨率磁共振成像(high-resolution magnetic resonance imaging, HR-MRI)可清晰地顯示斑塊的外部形態(tài)特征、內(nèi)部結(jié)構(gòu)成分和位置分布信息。斑塊內(nèi)出血(intraplaque hemorrhage, IPH)被美國(guó)心臟學(xué)會(huì)(American Heart Association, AHA)列為易損斑塊的特征性表現(xiàn)之一。有研究[1]結(jié)果表明，IPH可作為判定斑塊易損性的新型標(biāo)志物。IPH的發(fā)生與斑塊鈣化[2]、纖維帽破裂[3]、富含脂質(zhì)的核心體積[4]、局部的血流動(dòng)力學(xué)[5]和血流剪應(yīng)力[6]等因素有關(guān)。壁切應(yīng)力(wall shear stress,WSS)是指單位面積上由血管內(nèi)壁表面流動(dòng)的液體產(chǎn)生的接近管壁的切向摩擦力，管壁不同位置的斑塊所承受的WSS有所不同。同步非增強(qiáng)血管造影和IPH(simultaneous non-contrast angiography and intraplaque hemorrhage, SNAP)成像序列利用物質(zhì)相位信息進(jìn)行成像，提高了出血信號(hào)與管腔內(nèi)血流信號(hào)和周圍管壁之間的對(duì)比度，可同時(shí)獲得IPH位置分布信息[7]，為實(shí)現(xiàn)IPH的精準(zhǔn)識(shí)別與評(píng)估提供了技術(shù)支持。本研究通過三維(3D)HR-MRI分析頸動(dòng)脈IPH與斑塊位置的關(guān)系，旨在探討斑塊所處位置可能引起IPH的潛在機(jī)制。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象 選擇2019年4月—2020年1月在復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科就診的缺血性腦卒中患者92例，均符合AHA/美國(guó)卒中學(xué)會(huì)(ASA)急性缺血性卒中早期管理指南2019版[8]診斷標(biāo)準(zhǔn)，近兩周出現(xiàn)缺血性腦卒中癥狀或短暫性腦缺血發(fā)作，通過頸動(dòng)脈超聲檢查發(fā)現(xiàn)雙側(cè)頸動(dòng)脈存在至少1枚動(dòng)脈粥樣硬化斑塊?；颊吆喜?項(xiàng)或多項(xiàng)動(dòng)脈粥樣硬化危險(xiǎn)因素，包括高血壓、高脂血癥(總膽固醇>5.7 mmol/L或三酰甘油>1.71 mmol/L)、糖尿病、冠心病、吸煙等?；颊呔谐Ｒ?guī)頭顱CT和MRI檢查[包括T1加權(quán)成像(T1WI)、T2加權(quán)成像(T2WI)、T2液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列(T2-FLAIR)、彌散加權(quán)成像(DWI)]。所有患者的臨床資料均來自其病歷，影像學(xué)資料從放射科影像歸檔和通信系統(tǒng)(PACS)中提取。排除標(biāo)準(zhǔn)：①經(jīng)頭顱CT檢查發(fā)現(xiàn)有顱內(nèi)出血、顱內(nèi)腫瘤或其他非缺血性腦血管??；②經(jīng)頭顱MRI檢查發(fā)現(xiàn)煙霧病、顱內(nèi)動(dòng)脈多發(fā)斑塊、動(dòng)靜脈畸形、動(dòng)脈夾層、動(dòng)脈瘤等血管性疾??；③單側(cè)或雙側(cè)頸動(dòng)脈閉塞；④有頸動(dòng)脈內(nèi)膜剝脫術(shù)(carotid endarterectomy, CEA)或血管支架植入術(shù)等手術(shù)史；⑤因患者不自主運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的偽影或其他原因?qū)е翸RI圖像未能達(dá)到質(zhì)量要求；⑥因幽閉恐懼癥等個(gè)人原因未能完成所有序列檢查。本研究獲得醫(yī)院倫理委員會(huì)審核和批準(zhǔn)(批準(zhǔn)號(hào)為KY2013-332)，所有患者或其家屬均已簽署知情同意書。

1.2 掃描設(shè)備和參數(shù) 使用3.0T Philips Ingenia MRI掃描儀(美國(guó)飛利浦公司)搭配8通道頸部專用線圈(中國(guó)北京清影華康公司)和32通道頭頸聯(lián)合線圈(美國(guó)飛利浦公司)對(duì)所有患者行頭頸動(dòng)脈一體化3D HR-MRI和時(shí)間飛躍法(time of flight，TOF)-MRA，均采用頭先進(jìn)仰臥位。MRI掃描參數(shù)如下。①M(fèi)RA：橫軸位掃描重復(fù)時(shí)間(TR)/回波時(shí)間(TE)為23/3.5 ms，成像野(FOV)為160 mm×160 mm×40 mm，空間分辨率為0.6 mm×0.6 mm×2 mm，翻轉(zhuǎn)角為20°，掃描時(shí)間為5 min 20 s；②3D T1WI：冠狀位掃描TR/TE為600/5 ms，F(xiàn)OV為230 mm×160 mm×60 mm，空間分辨率為0.8 mm×0.8 mm×0.8 mm，翻轉(zhuǎn)角為90°，層厚為1 mm，掃描時(shí)間為3 min 14 s；③3D T2WI：冠狀位掃描TR/TE為2 500/235 ms，F(xiàn)OV為230 mm×160 mm×60 mm，空間分辨率為0.8 mm×0.8 mm×0.8 mm，翻轉(zhuǎn)角為90°，層厚為1 mm，掃描時(shí)間為3 min 55 s；④3D SNAP：冠狀位掃描TR/TE為11/5 ms，F(xiàn)OV為230 mm×160 mm×60 mm，空間分辨率為0.8 mm×0.8 mm×0.8 mm，翻轉(zhuǎn)角為11°，層厚為1 mm，掃描時(shí)間為4 min 28 s；⑤增強(qiáng)T1WI：經(jīng)肘前正中靜脈注入釓噴酸葡胺注射液10 mL，再行3D T1WI掃描，掃描參數(shù)同3D T1WI。

1.3 方法 應(yīng)用ITK-SNAP軟件3.6.0(www.itksnap.org/)對(duì)原始圖像進(jìn)行橫斷面和矢狀面多平面重建(multi-planner reformation, MPR)。

1.3.1 勾畫感興趣區(qū)(region of interest,ROI) 逐一在3D HR-T1WI和3D HR-T2WI的橫軸位、冠狀位、矢狀位的每幅圖像上，沿著可見邊界畫出斑塊的最大范圍，外圍以動(dòng)脈管壁為界，內(nèi)側(cè)以斑塊與黑色血流的交界線為界，使ROI覆蓋整個(gè)斑塊。斑塊在TOF-MRA原始圖像上表現(xiàn)為動(dòng)脈管壁的增厚，在MRA血管重建圖像上表現(xiàn)為管腔的局限性變細(xì)，T1WI和T2WI因成分不同而信號(hào)不同，見圖1A～1D。在3D SNAP圖像上識(shí)別出IPH的特異性明顯高信號(hào)，見圖1E；沿著高信號(hào)邊界勾畫ROI覆蓋全部IPH，如未見明顯高信號(hào)則表示該斑塊無IPH。由兩位有5年以上工作經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師對(duì)同一病灶分別勾畫ROI，并應(yīng)用軟件測(cè)量斑塊體積和IPH體積，計(jì)算IPH體積/斑塊體積的比值，取平均值，相關(guān)結(jié)果由1位主任醫(yī)師評(píng)估審核。

A TOF-MRA原始圖像，左側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈起始部外側(cè)壁增厚，管腔中度狹窄 B MRA血管重建圖像示左側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈起始部局限性變細(xì) C 斑塊T1WI呈稍高信號(hào) D 斑塊T2WI呈稍低信號(hào) E 3D SNAP圖像，IPH呈明顯高信號(hào)圖1 57歲男性患者，發(fā)作性右側(cè)肢體麻木10 d，左側(cè)額頂葉腦梗死

1.3.2 頸動(dòng)脈斑塊分布象限劃分 在頸動(dòng)脈T1WI橫軸位圖像上，取頸內(nèi)動(dòng)脈與頸外動(dòng)脈起始部血管橫斷面的中心點(diǎn)連線，以頸內(nèi)動(dòng)脈的中心為中點(diǎn)，做圓的三等分，每個(gè)象限120°。設(shè)定外側(cè)的120°扇形區(qū)域?yàn)榈冖裣笙?即頸內(nèi)動(dòng)脈起始部的外側(cè)壁)，與頸外動(dòng)脈相對(duì)的為第Ⅱ象限(即頸內(nèi)動(dòng)脈起始部的后側(cè)壁)，內(nèi)側(cè)為第Ⅲ象限(即頸內(nèi)動(dòng)脈起始部的內(nèi)側(cè)壁)，見圖2A、2B；沿頸總動(dòng)脈走行方向行MPR，以清晰顯示頸總動(dòng)脈的管腔和管壁，將頸總動(dòng)脈末端至分叉部的區(qū)域定為第Ⅳ象限，見圖2C、2D。其他管壁區(qū)域?yàn)槠渌笙?。斑塊的分布象限定為其最大部分所在象限。由2名放射科醫(yī)師分別判定斑塊分布位置，若產(chǎn)生分歧則由上級(jí)主任醫(yī)師會(huì)診后確定。

A 右側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈橫軸位T1WI圖像 B 左側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈橫軸位T1WI圖像 C 雙側(cè)頸總動(dòng)脈分叉部的橫斷面T1WI圖像，該區(qū)域的斑塊屬于第Ⅳ象限 D 左側(cè)頸總動(dòng)脈MPR圖像，頸總動(dòng)脈末端至分叉部之間的區(qū)域?yàn)榈冖粝笙迗D2 頸動(dòng)脈斑塊分布象限劃分的示意圖

1.3.3 頸動(dòng)脈斑塊強(qiáng)化 對(duì)比斑塊3D T1WI圖像與3D T1WI增強(qiáng)圖像，見圖3。根據(jù)兩者信號(hào)差異，以增強(qiáng)后垂體信號(hào)為參照標(biāo)準(zhǔn)將斑塊強(qiáng)化分為3級(jí)：0級(jí)為無強(qiáng)化，即斑塊增強(qiáng)前后無明顯信號(hào)差異；1級(jí)為輕度強(qiáng)化，強(qiáng)化程度弱于正常垂體；2級(jí)為明顯強(qiáng)化，強(qiáng)化程度強(qiáng)于正常垂體[8]。將有強(qiáng)化的斑塊(1級(jí)、2級(jí))記作陽性，無強(qiáng)化的斑塊(0級(jí))記作陰性。

1.4 觀察指標(biāo) 根據(jù)斑塊在SNAP的MRI信號(hào)特點(diǎn)判斷有無IPH，記錄斑塊位置所處象限。觀察斑塊增強(qiáng)前后的信號(hào)差異，判斷增強(qiáng)的程度。

A 57歲男性患者的左側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈起始部斑塊3D T1WI圖像 B 57歲男性患者的3D T1WI增強(qiáng)圖像，強(qiáng)化程度為1級(jí)(輕度強(qiáng)化) C 58歲女性患者的左側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈起始部斑塊3D T1WI圖像 D 58歲女性患者的3D T1WI增強(qiáng)圖像，強(qiáng)化程度為2級(jí)(明顯強(qiáng)化)圖3 頸動(dòng)脈斑塊強(qiáng)化示例圖

2 結(jié) 果

2.1 一般資料 92例患者中，排除一側(cè)或雙側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈閉塞8例、顱內(nèi)動(dòng)脈重度粥樣硬化7例、合并其他顱腦疾病或腦血管病變4例、圖像質(zhì)量未達(dá)到評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)4例、因自身原因未能完成所有序列檢查3例，最后納入研究的患者共66例。其中男56例、女10例；年齡范圍55～73歲，年齡為(64.06±9.10)歲。其中高血壓患者占90.91%(60/66)，糖尿病患者占36.36%(24/66)，高血脂患者占33.33%(22/66)，冠心病患者占46.97%(31/66)，有長(zhǎng)期吸煙史者占68.18%(45/66)。

2.2 有無IPH斑塊的強(qiáng)化情況 52例患者雙側(cè)頸動(dòng)脈各有1枚斑塊，14例患者僅單側(cè)有1枚斑塊，共計(jì)118枚斑塊。有IPH斑塊28枚，IPH體積/斑塊體積的比值為0.23±0.16，所有斑塊均有強(qiáng)化。無IPH的斑塊90枚，其中56枚有強(qiáng)化。有IPH斑塊的強(qiáng)化率為100%(28/28)，顯著高于無IPH斑塊的62.22%(56/90，P<0.05)。

2.3 有無IPH斑塊的患者一般情況和斑塊位置 無IPH斑塊的男性患者74例、女性患者16例，年齡為(63.53±9.50)歲；有IPH斑塊的男性患者24例、女性患者4例，年齡為(67.07±7.61)歲。有無IPH斑塊的患者性別構(gòu)成、年齡的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均>0.05)。無IPH斑塊的位置：第Ⅰ象限6個(gè)(6.67%)，第Ⅱ象限28個(gè)(31.11%)，第Ⅲ象限16個(gè)(17.78%)，第Ⅳ象限40個(gè)(44.44%)。有IPH斑塊的位置：第Ⅰ象限6個(gè)(21.43%)，第Ⅱ象限8個(gè)(28.57%)，第Ⅲ象限0個(gè)，第Ⅳ象限14個(gè)(50.00%)。有IPH斑塊在第Ⅰ象限內(nèi)所占比例顯著高于無IPH斑塊(P<0.05)，而在第Ⅲ象限內(nèi)所占比例顯著低于無IPH斑塊(P<0.05)。

3 討 論

本研究結(jié)果顯示，分布在第Ⅰ象限的有IPH斑塊所占比例(21.43%)顯著高于無IPH斑塊(6.67%)，分布在第Ⅲ象限的有IPH斑塊所占比例(0)顯著低于無IPH斑塊(17.78%)；結(jié)果表明，頸動(dòng)脈斑塊的位置可能會(huì)影響IPH的發(fā)生。

IPH被認(rèn)為是易損斑塊的特征性表現(xiàn)之一，出血的頸動(dòng)脈斑塊是引發(fā)腦梗死的“罪犯斑塊”[9]。因斑塊組成成分不同，在MRI圖像上可顯示不同信號(hào)，IPH在急性期呈T1WI高信號(hào)，T2WI高或低信號(hào)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，信號(hào)會(huì)發(fā)生改變。SNAP判斷出血成分的靈敏度和特異度較高，SNAP圖像上IPH呈明顯高信號(hào)，與周圍組織對(duì)比明顯。以往的研究[10]認(rèn)為，高WSS可能是促進(jìn)IPH、形成易損斑塊的影響因素，其可引起內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生特異性改變，加劇炎癥反應(yīng)，刺激動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展。有學(xué)者提出，較高的WSS與IPH發(fā)生有一定關(guān)聯(lián)[6]，有IPH的斑塊所承受的WSS高于無IPH的斑塊[11]。另有研究[12]結(jié)果表明，局部高WSS會(huì)同時(shí)影響血管內(nèi)皮的完整性和斑塊的易損性；其機(jī)制可能是較高的WSS促進(jìn)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子表達(dá)，誘導(dǎo)斑塊內(nèi)微血管生成，由于缺乏結(jié)締組織和基膜的支撐，血管脆性大，控制血流的能力有限，較大的壓力會(huì)引起脈管系統(tǒng)滲透增加[13]，這或許是引發(fā)血管破裂，導(dǎo)致IPH發(fā)生的原因之一。梁婷等[14]在其研究中將頸動(dòng)脈不同部位的血管管壁劃分為頸總動(dòng)脈遠(yuǎn)端前、后壁和頸內(nèi)動(dòng)脈起始部前、后壁。本課題組考慮到頸動(dòng)脈分叉部的形態(tài)變異和頸內(nèi)動(dòng)脈旋轉(zhuǎn)角度存在個(gè)體差異，參照國(guó)內(nèi)其他學(xué)者對(duì)基底動(dòng)脈的斑塊位置象限劃分[15]，針對(duì)頸動(dòng)脈特有的管腔結(jié)構(gòu)形態(tài)，更科學(xué)、合理地改良了象限劃分方式，有利于構(gòu)建更加符合人體血管解剖結(jié)構(gòu)的物理模型。相較于第Ⅲ象限對(duì)應(yīng)的頸內(nèi)動(dòng)脈起始部?jī)?nèi)側(cè)壁，第Ⅰ象限對(duì)應(yīng)的頸內(nèi)動(dòng)脈起始部外側(cè)壁所承受的WSS較大，故斑塊穩(wěn)定性更差,更有可能發(fā)生IPH，且易破裂形成血栓，與本研究結(jié)果相符。這不僅可指導(dǎo)血管外科醫(yī)師更精準(zhǔn)地實(shí)施頸動(dòng)脈斑塊剝脫術(shù)，還可提示神經(jīng)內(nèi)科醫(yī)師及早關(guān)注高危部位斑塊的破裂風(fēng)險(xiǎn)，將缺血性腦卒中的防治端口前移。

本研究結(jié)果顯示，有IPH斑塊的強(qiáng)化率(100%)顯著高于無IPH斑塊(62.22%)，表明IPH與斑塊強(qiáng)化間存在一定聯(lián)系，而斑塊強(qiáng)化已被證實(shí)是急性缺血性腦卒中發(fā)生的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[16]。斑塊強(qiáng)化的機(jī)制復(fù)雜，可受多種因素影響。研究[17]發(fā)現(xiàn)，斑塊的對(duì)比度增強(qiáng)與血管新生化和炎癥反應(yīng)有關(guān)。動(dòng)脈粥樣硬化斑塊內(nèi)的微血管內(nèi)皮功能障礙[18]，導(dǎo)致釓劑堆積在血管周圍的空隙，在MRI的T1WI圖像上形成明亮的高信號(hào)。由于WSS的大小與血管狹窄程度[19]、血流形式、斑塊形狀[20]等因素有關(guān)，未來應(yīng)結(jié)合流體力學(xué)和血流動(dòng)力學(xué)建立物理模型，對(duì)該內(nèi)容進(jìn)行更深入的研究。

綜上所述，該研究通過3D HR-MRI分析發(fā)現(xiàn)，頸動(dòng)脈斑塊的位置可能會(huì)影響IPH的發(fā)生，這或許由頸動(dòng)脈血管壁不同部位所受WSS的大小不一所致，該結(jié)論可為制訂有針對(duì)性、個(gè)體化的臨床診療方案提供影像學(xué)客觀依據(jù)；此外，有IPH斑塊的強(qiáng)化率高，為進(jìn)一步研究易損斑塊形成的病理機(jī)制，以及缺血性腦卒中的發(fā)病機(jī)制提供了新思路。