黃黎香 王紹舟 曹 宸 夏 爽*

(1.天津市第一中心醫(yī)院放射科南開大學醫(yī)學院，天津 300192；2.天津市第三中心醫(yī)院放射科，天津 300170；3.天津市重癥疾病體外生命支持重點實驗室，天津 300170；4.天津市人工細胞工程技術研究中心，天津 300170；5.天津市肝膽疾病研究所，天津 300170；6.天津大學環(huán)湖醫(yī)院放射科，天津 300350)

豆紋動脈(lenticulostriate artery，LSA)由大腦中動脈(middle cerebral artery，MCA)發(fā)出，是基底節(jié)區(qū)及其鄰近腦區(qū)的主要血供來源，其閉塞與單發(fā)皮質下梗死(single subcortical infarction，SSI)的發(fā)生密切相關[1]。LSA管徑小，常規(guī)影像學無法顯示其特征，磁共振血管壁成像(vessel wall imaging，VWI)技術以各向同性的高空間分辨率提供全腦覆蓋，能充分抑制腦脊液，清晰顯示LSA管腔[2-4]，還可通過抑制血管腔內流動的血液信號顯示血管壁?；谧孕势矫婊夭ü嘧⒊上?self-calibrated echo planar perfusion weighted imaging, SCALE-PWI)技術可以定量評估特定區(qū)域的灌注值，有助于進一步了解SSI的發(fā)病機制。本研究中將采用VWI技術及SCALE-PWI技術，評估LSA的影像學特征以及基底節(jié)區(qū)定量灌注狀態(tài)，探索腔隙性梗死(lacunar infarctions, LIs)患者小血管受累的機制及以及神經功能損傷的進展及預后的原因。

1 對象與方法

1.1 研究對象

將2018年1月至2021年1月在天津市第一中心醫(yī)院接受常規(guī)頭MR及VWI檢查的急性缺血性腦卒中或短暫性腦缺血發(fā)作的患者作為研究對象。共 54例行VWI檢查的基底節(jié)區(qū)急性LIs的患者，46例患者納入本研究，其中 22例為預后良好組[男性16例，女性6例，平均年齡(46.91±13.46)歲，年齡20～75歲]，24例為預后不良組[男性16例，女性8例，平均年齡(52.58±11.27)歲，年齡31～69歲]。納入標準：單側單發(fā)基底節(jié)區(qū)LIs[即：擴散加權成像(diffusion-weighted imaging,DWI)顯示直徑<20 mm的腔隙灶]；同側MCA未見明顯狹窄及斑塊；臨床資料完整、圖像質量清晰。排除標準：心源性血栓或陳舊心肌梗死；伴腦出血、腫瘤、血管炎、動脈夾層、煙霧病或腦創(chuàng)傷；同側頸內動脈(internal carotid artery，ICA)或MCA-M1段管腔狹窄或閉塞。本研究經過天津市第一中心醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會同意，倫理學批號(倫理審查編號為2011N103KY),所有研究對象簽署知情同意書。

1.2 基線資料收集

基線數據包括年齡、性別、吸煙史，飲酒史及高血壓、糖尿病、高脂血癥、房顫史、冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(以下簡稱冠心病)、既往腦卒中史、入院和出院時美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表(National Institute of Health Stroke Scale, NIHSS)，根據出院時NIHSS評分分為預后良好組(≤6分)和預后不良組(>6分)[5]。

1.3 MRI設備及檢查項目

采用3.0T超導磁共振成像設備(西門子MAGNETOM Prisma公司, 德國)，64通道相控陣頭頸聯(lián)合線圈。掃描序列如下：(1)常規(guī)MRI序列：DWI、T1WI、T2WI、T2-FLAIR等。(2)3D 反轉恢復預備可變翻轉角度快速自旋回波(inversion-recovery prepared sampling perfection with application-optimized contrasts using different flip angle evolution,IR-SPACE)平掃與3D IR-SPACE增強：采用矢狀位容積掃描，掃描范圍自主動脈弓上緣至顱頂，覆蓋頸部及顱內血管。(3)SCALE-PWI序列：重復采集50次，在第6次采集時使用高壓注射器靜脈注射釓噴替酸葡甲胺(拜耳公司，德國)，注射流速4 mL/s，劑量0.2 mL/kg，采集時間2.5 min，利用西門子自帶程序的bookend技術得到定量PWI-腦血流量(cerebral blood flow,CBF)。(4)掃描參數見表1。

表1 MRI序列掃描參數

1.4 圖像后處理及分析

LSA的視覺評估采用NeuSPIN(中國沈陽)軟件將所有患者的VWI數據進行冠狀位最小密度投影(minimum density projection，MinIP)重建，然后導入Syngo Via工作站(西門子公司，德國)，由一位具有6年經驗的神經放射學醫(yī)師在工作站上對LSA特征進行評估，獲得LSA的形態(tài)特征，包括莖和分支數目、總長度和曲率。莖定義為LSA中直接起源于MCA的部分。分支被定義為起源于親代LSA莖的子血管或沒有分支的莖(單個血管)。對于長度≥5 mm的莖，當LSA在距開口5 mm內分支時，每個分支分別計數(圖1)。當一支動脈在更遠的位置分支時，用最長的分支來計數和測量莖。LSA曲率為實際路徑長度除以線性距離[6]。隨機抽取32個MCA，由同一醫(yī)師在2個月后重新測量，以評估測量的一致性。

圖1 LSA測量示意圖

梗死面積及信號測量以DWI高信號區(qū)定義為缺血性卒中病灶區(qū)，用ITK-SNAP軟件手動勾畫梗死面積，自動計算梗死體積(圖2)。

圖2 根據ITK-SNAP軟件手動勾畫梗死面積

患者基底節(jié)區(qū)的配準與灌注參數測量通過剛體空間矯正進行頭動監(jiān)控和矯正，將原始的結構圖像與標準蒙特利爾神經學研究所(Montreal Neurological Institute, MNI)模板進行非線性配準，將MNI空間下的標準供血區(qū)模板配準到個體空間中，并根據模板中所勾畫的區(qū)域，對個體空間下的CBF、腦血容量(cerebral blood volume,CBV)數值進行定量測量(圖3)。ITK-SNAP軟件自動獲得標準化分區(qū)后各區(qū)域的CBF、CBV值。

圖3 基底節(jié)區(qū)的配準示意圖

1.5 統(tǒng)計學方法

2 結果

2.1 評價者內的一致性分析

ICC檢驗結果表明，評價者前后兩次對于LSA參數評估的觀察者內一致性均較好(ICC>0.90)，詳見表2。

表2 LSA數量及長度測量的一致性評估

2.2 預后良好組與預后不良組LSA特征及基底節(jié)區(qū)灌注情況的比較

預后良好組與預后不良組間患側LSA數目、患側LSA總長度、患側基底節(jié)區(qū)CBF、患側基底節(jié)區(qū)CBV比較，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，詳見表3，圖4。

表3 預后良好組與預后不良組LSA的組間差異

圖4 LSA特征與基底節(jié)區(qū)灌注狀態(tài)的相關性

2.3 LSA特征及基底節(jié)區(qū)灌注對預后影響的多因素分析

以預后為因變量(良好=1，不良=0)，將LSA數目和總長度、CBF、CBV及梗死體積及年齡、性別、高血壓及糖尿病為自變量進行多因素Logistic回歸分析。在調整了年齡、性別、高血壓及糖尿病后，患側CBV是預后的影響因素(P<0.05)，詳見表4。

表4 LSA及灌注對預后的影響

2.4 患側CBV對預后預測的效果分析

ROC曲線患側CBV用于區(qū)分患者預后的AUC值為0.82(P<0.05)，CBV具有一定的預測能力(圖5)。根據約登指數篩選預測臨界值為12.49，以此為標準對樣本人群進行預測(即CBV>12.49，則預后良好)，結果見表5。CBV預測患者預后良好的敏感度為81.82%，特異度為79.17%，Kappa值為0.61，預測結果與實際結果具有較高的一致性，具有臨床應用價值。

圖5 患側CBV對預后預測的效果ROC曲線分析

表5 患側CBV對預后預測的結果

3 討論

LSA從大腦中動脈發(fā)出，為終末動脈，數量相對穩(wěn)定，其走形垂直于大腦中動脈，這使得LSA供應的區(qū)域更容易受到缺血的影響，導致LIs，引起明顯的臨床癥狀[4,7-8]。由于伴隨血管反應性受損[9]、血-腦脊液屏障功能障礙[10]以及氧和其他可擴散營養(yǎng)物質的提取效率降低[11]，相當一部分臨床預后差。在存在毛細血管功能障礙或小動脈疾病的情況下，低灌注量可能損傷神經元[12-13]，在LIs的病理生理過程中起重要作用。本研究中采用SCALE-PWI定量評估LSA區(qū)域LIs患者的CBF、CBV，進而評估患者的預后不良及惡化影響因素。

3.1 LSA特征及基底節(jié)區(qū)灌注狀態(tài)的關系

目前關于LSA與基底節(jié)區(qū)LIs的關系研究已開展較多[14-17]，在前期工作[18-21]中也發(fā)現了LSA的影像學特征與同側MCA-M1斑塊與基底節(jié)區(qū)LIs的相關性。關于LSA與灌注及神經功能的關系研究較少，2017年Shinohara等[22]運用3D脈沖連續(xù)動脈自旋標記法MR灌注成像研究豆紋動脈區(qū)分支動脈粥樣硬化性腦梗死，發(fā)現對側小腦半球不對稱指數(交叉性小腦分裂)和彌散張量成像梗死體積與NIHSS評分顯著相關。在分支動脈粥樣硬化性疾病患者中，3D-動脈自旋標記灌注成像能發(fā)現交叉性小腦分裂，且與神經功能嚴重程度相關。這一研究從灌注層面入手，說明了豆紋動脈區(qū)的灌注情況對神經功能的嚴重程度的影響。本研究運用SCALE定量灌注技術，顯示預后良好組與預后不良組之間患側LSA數目、總長度及患側基底節(jié)區(qū)的定量灌注值CBF、CBV差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，患側LSA數目越少，總長度越短，基底節(jié)區(qū)的腦定量灌注值越低。這提示LSA受累程度可能影響到基底節(jié)區(qū)的供血灌注情況，這些差異可以體現到定量灌注值的變化上，從而影響患者的預后。在LIs的早期階段，小血管的內皮功能損傷可能較小，小動脈的狹窄可能會導致CBF的減少，而腦血管的自動調節(jié)在一定的腦灌注壓范圍內保持相對恒定的CBF。然而，隨著病情的進展，發(fā)生彌漫性腦血管內皮細胞衰竭，血管壁增厚，管腔狹窄變得更加嚴重，最終導致這些血管失去正常的自我調節(jié)能力，這可能進一步導致組織損傷并伴隨CBF和CBV減少[23-24]。本研究結果提示LSA數值與LIs嚴重程度呈負相關，低灌注可能起重要作用。本研究從定量的灌注值層面更加直觀說明了LSA的受累情況是影響基底節(jié)區(qū)LIs預后的關鍵因素，而患側基底節(jié)區(qū)LIs核心體積及定量灌注值則可作為預測預后好壞的指標之一。

3.2 LSA及基底節(jié)區(qū)灌注情況與預后的關系

Yamada等[25]運用灌注CT來定量評估豆紋動脈區(qū)域LIs患者的CBF、CBV和MTT，結果發(fā)現，在癥狀出現后24 h內的CT灌注掃描上，高的MTT比和低的CBF比可以預測LSA區(qū)域的進行性神經癥狀惡化和LIs的擴大。這一研究結果表明了LSA區(qū)域的灌注情況是如何影響神經功能的改善和LIs體積。如果來自鄰近LSA的微循環(huán)側支血流不足，初始LIs的周圍區(qū)域很可能進展為腦梗死，導致神經功能惡化。本研究通過SCALE-PWI技術來量化基底節(jié)區(qū)的灌注情況，在將LSA數目和總長度、CBF、CBV及梗死體積納入多因素邏輯回歸分析之后，結果顯示調整了年齡、性別、高血壓及糖尿病后，患側CBV是病情預后良好的重要指標，這也證實灌注情況會影響患者神經功能的恢復。進一步用ROC曲線進行患側CBV對預后預測的效果分析顯示，患側CBV用于區(qū)分患者預后的AUC值為0.82，在臨界值為12.49時有最佳的準確性、敏感度與特異度，提示患側CBV對基底節(jié)區(qū)LIs患者神經功能恢復具有較高的預測價值，當患側CBV<12.49的時候，患者預后不良。

本研究利用VWI及SCALE定量MRI灌注成像探討了LSA特征對基底節(jié)區(qū)灌注及基底節(jié)區(qū)LIs患者的神經功能恢復與預后的關系。高血壓、糖尿病及既往腦卒中史是基底節(jié)區(qū)LIs患者預后不良的影響因素；患側LSA數目越少，總長度越短，基底節(jié)區(qū)的腦定量灌注值越低；梗死體積是卒中嚴重程度的預測因素；患側基底節(jié)區(qū)的定量CBV值是預測病情預后良好的重要指標。本研究存在一定的局限性，首先，本研究樣本量較小，這可能出現病例選擇的偏倚。其次，主要測量MCA水平段的LSA，可能會有一些變異的LSA未測量到。未來可進一步縱向研究，以確定LSA的相關指標是否可以作為基底節(jié)區(qū)LIs嚴重程度的標志。