高分辨率MRI血管成像評估頸動脈粥樣硬化斑塊特點與缺血性腦卒中的相關性

應潔 向波 李霞 楊全 劉丹

(重慶醫科大學附屬永川醫院放射科,重慶 永川 402160)

缺血性腦卒中高發于老年人群,起病急,進展快、病情兇險,病死率和致殘率均較高〔1〕。即便在治療康復后,也可能遺留有中樞神經、呼吸、心肌等重要器官和系統的功能損傷,給患者家庭和社會帶來負擔〔2〕。流行病學調查結果顯示,2007～2017年我國腦卒中的患病人群呈現出年輕化趨勢〔3〕,使得該病的防治愈發緊迫。頸動脈粥樣硬化是缺血性腦卒中的病理基礎,在粥樣硬化過程中產生的斑塊脫落,形成栓子,從而導致缺血性腦卒中的發生〔4〕。全面了解頸動脈粥樣硬化的斑塊特征及其與缺血性腦卒中的相關性,對預防該病的發生具有重要意義。傳統的磁共振成像(MRI)檢查側重于對頸動脈或者責任血管狹窄度的評估,高分辨率MRI通過多序列、多對比圖像的采集與重建,實現了斑塊的危險分級評估〔5〕。為此,本研究借助老年人頸部血管的高分辨率MRI,探討頸動脈粥樣硬化斑塊特點與缺血性腦卒中的相關性,為缺血性腦卒中的治療提供可借鑒的資料。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取2019年10月至2020年7月到重慶醫科大學附屬永川醫院神經內科進行治療并確診為缺血性腦血管病的78例患者作為觀察組,其中男49例,女29例;年齡57～86歲,平均(74.6±11.1)歲。臨床表現:意識障礙(或神志不清)及反應遲鈍者36例;言語含糊不清伴四肢無力者53例;行走不穩者及單側上肢或下肢麻木無力27例;頭暈伴四肢麻木無力者46例;記憶力下降者23例;頭暈、視物旋轉者24例;視物模糊者18例。根據患者有無發生過急性腦梗死事件分為腦梗死組35例和非梗死組(短暫性腦缺血發作)43例。

1.2納入及排除標準 經醫院倫理委員會批準,受試者均簽署臨床試驗知情同意書。納入標準:①符合全國腦血管病學術會議修訂的缺血性腦血管病診斷標準;②對本研究知情同意并簽署知情同意書。排除標準:①合并嚴重的心臟、肝、腎及消化道疾病或惡性腫瘤、甲狀腺功能低下等重大疾病者;②凝血功能異常者;③濫用酒精及藥物者,近期服用過葉酸、維生素B6、維生素B12者;④有家族性遺傳疾病者。

1.3儀器及參數設置 采用 Siemens Vero3.0T MRI掃描儀,患者取仰臥位,線圈雙側置于患者頸部,掃描范圍包括頸總動脈分叉水平上下各24 mm。首先進行2D飛行時間法(TOF)磁共振血管成像(MRA)掃描,初步確定頸動脈斑塊的部位、范圍及位置等,然后對斑塊的部位進行軸位掃描,獲得常規T1WI、T2WI、冠狀位 T2-液體衰減反轉恢復(FLAIR)、三維時間飛躍(3D-TOF)及高分辨率T2WI等幾種不同序列的圖像。掃描參數設置:T1WI:重復時間(TR)600 ms,回波時間(TE)12 ms,層厚5.0 mm,矩陣256×256;T2WI:TR 3 400 ms,TE 110 ms,層厚5.0 mm,矩陣256×256;T2-FLAIR:TR 8 600 ms,TE 165 ms,層厚5.0 mm,矩陣256×256;3D-TOF:TR 19 ms,TE 3.5 ms,層厚1.2 mm,矩陣256×256;高分辨率T2WI:TR 2 800 ms,TE 55 ms,層厚3.0 mm,矩陣512×256;DWI 軸位(檢查是否有急性/亞急性腦梗死病灶):TR 4 000 ms,TE 86.0 ms,掃描視野(FOV)220 mm × 220 mm,擴散敏感因子b=1 000 s/mm2,激勵次數(NEX)2,矩陣160×160,層厚5 mm,掃描時間42 s;3D-TOF MRA:TR 21 ms,TE 3.43 ms,FOV 200 mm×200 mm,NEX 1,矩陣320×192,掃描時間3 min 42 s。

1.4影像學評估指標 由兩名經驗豐富的影像科醫師分析圖像,評估以下指標:(1)頸動脈狹窄率=(1-最窄管腔層面管腔面積/參考層面管腔面積)×100%。(2)斑塊形成及分類判斷標準:測定頸動脈內膜中層厚度(IMT),以IMT≥1.5 mm且增厚的內膜向血管腔內突出,確定為有斑塊形成。斑塊相應動脈發生腦缺血事件(包括短暫性腦缺血發作)為責任斑塊,反之為非責任斑塊。(3)斑塊的頸動脈斑塊(CAP)分型:參考文獻報道的高分辨MRI(HR-MRI)下CAP分型標準〔3〕,將斑塊分為Ⅰ～Ⅷ型。其中Ⅳ～Ⅵ型通常被認定為不穩定性斑塊或易損斑塊,其余為穩定性斑塊。(4)其他斑塊特點:主要包括斑塊分布位置、斑塊長度、斑塊形態、斑塊偏心指數、斑塊負荷、斑塊強化程度、是否誘導冠脈重塑等。

1.5實驗室檢測指標 患者均于入院急診時抽取外周靜脈血5 ml,室溫靜置60 min以上,3 000 r/min離心15 min分離血清,采用全自動生化免疫分析儀和試劑盒測定血脂四項〔總膽固醇(TC)、三酰甘油(TG)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)和高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)〕水平,炎性因子〔白細胞介素(IL)-6、腫瘤壞死因子(TNF)-α、超敏C-反應蛋白(hs-CRP)〕水平及腦鈉肽(BNP)水平。

1.6統計學方法 采用SPSS20.0軟件行χ2檢驗、秩和檢驗及t檢驗。

2 結 果

2.1兩組MRI檢查結果比較 腦梗死組頸動脈狹窄率高于非腦梗死組,易損斑塊數目多于非梗死組,斑塊偏心指數與強化程度均高于非梗死組,差異有統計學意義(P<0.05);兩組間總斑塊數目、動脈重塑類型和斑塊分布位置差異無統計學意義(P>0.05)。見表1。典型患者的MRI見圖1。

患者男,75歲,因“行走不穩”入院,診斷為腦梗死,DWI(e)示大面積梗死灶;MRA(f)示左側大腦中動脈(LMCA)不顯影;HR-MRI(g、h)示LMCA 主干段的前下壁有偏心性增厚圖1 典型病例影像

表1 兩組MRI檢查結果比較

患者男,57歲,因“發作性左上肢麻木”入院,診斷為腦缺血,擴散加權成像(DWI)(a)示未見梗死灶;MRA(b)示右側大腦中動脈(RMCA)無明顯狹窄;HR-MRI(c、d)示RMCA 主干段的前下壁有偏心性穩定性斑塊形成

2.2兩組實驗室指標比較 腦梗死組TC、TG、LDL-C、IL-6、TNF-α、hs-CRP、BNP指標均高于非梗死組,差異有統計學意義(P<0.05);腦梗死組HDL-C顯著低于非腦梗死組(P<0.05)。見表2。

表2 兩組實驗室指標比較

2.3斑塊特點與實驗室指標的相關性 重點分析患者的頸動脈狹窄率、易損斑塊數目、斑塊偏心指數、強化程度與實驗室指標的關系,發現頸動脈狹窄率、斑塊偏心指數與強化程度3項指標與血清hs-CRP及BNP水平存在正相關性(r=0.613～0.721,P<0.05)。見圖2。

2.4各個指標預測腦梗死發生的價值 受試者工作特征(ROC)曲線分析結果顯示頸動脈狹窄率、斑塊偏心指數與強化程度對預測腦梗死發生均有較高價值(均P<0.001)。見圖3、表3。

圖3 頸動脈狹窄率、斑塊偏心指數與強化程度預測腦梗死發生的ROC曲線

表3 頸動脈狹窄率、斑塊偏心指數與強化程度預測腦梗死發生的價值

2.5責任斑塊和非責任斑塊的特征比較 鑒定出的88個斑塊中,有46個為責任斑塊,42個為非責任斑塊,比較責任斑塊和非責任斑塊的特征,發現責任斑塊中易損斑塊數目多,斑塊偏心指數與動脈正向重塑率高,與非責任斑塊相比差異有統計學意義(P<0.05);其他參數與非責任斑塊相比差異無統計學意義(P>0.05)。見表4。

表4 兩組MRI檢查結果比較

3 討 論

心腦血管疾病是現代社會的常見病與多發病,在我國,心腦血管疾病已超越惡性腫瘤,成為城鄉居民的第一死因〔6〕。在各類心腦血管疾病中,缺血性腦卒中最為嚴重,據統計,每年因缺血性腦卒中造成的死亡人數占世界年死亡總人數的11.8%〔7〕。即便經治療后存活的患者,也有將近四分之一遺留不等程度的身體殘疾,給家庭和社會帶來極大的醫療負擔。因此,探討缺血性腦卒中的早期識別方法,力求在疾病早期予以適時干預,是提高患者生存率和改善患者生存質量的重要途徑。頸動脈粥樣硬化主要發生在頸總動脈分叉處,由脂質斑塊沉積和頸動脈內膜增生所致。頸動脈斑塊的大小、性質及組織學特征對腦部供血均有影響,不穩定性斑塊脫落形成栓子,造成血管腔嚴重堵塞是腦梗死的最常見誘因。研究指出〔8〕,頸動脈斑塊不僅僅是腦梗死的誘發因素,還是梗死后神經功能損傷的促進因素,頸動脈有斑塊的患者梗死后發生中重度神經功能缺損的風險是無斑塊患者的2.11倍,多發性斑塊患者是無斑塊患者的2.41倍。準確評估斑塊特點與缺血性腦卒中的關系是預防該病發生及阻礙病情進展的關鍵。

HR-MRI是一種無創性影像學檢查方法,其能夠清晰展示頸部動脈血管的內壁形態,較好地重現斑塊的形態學特征;另外,它還可以通過信號強弱展示斑塊的內部構造,從一定程度上反映構成斑塊的內部成分,可以說HR-MRI實現了對動脈粥樣硬化斑塊進行定性與定量評估。本研究說明,比起斑塊數目,斑塊特征對腦梗死的致病更加關鍵。既往研究指出〔9〕,由斑塊導致頸動脈狹窄發生率約為64.0%,其中90%以上的責任斑塊為不穩定斑塊,這說明能夠反映斑塊穩定性的HR-MRI參數具備更高的研究價值。

動脈粥樣硬化是一種炎癥性纖維增生的過程,以內皮損傷為啟動因素,內皮損傷后細胞通透性增加,循環細胞中的大量低密度脂蛋白透過內皮細胞并被巨噬細胞吞噬,隨后募集更多的巨噬細胞吞噬更多的低密度脂蛋白,這是脂質核的雛形;同時,為了修復血管內皮功能,平滑肌細胞從中膜遷移到內膜中增殖,并產生結締組織基質形成纖維帽覆蓋脂質核心〔10,11〕。從斑塊的形成過程來看,至少有3個因素影響其穩定性:脂質代謝、炎性反應和纖維帽的屏障作用。本研究顯示,腦梗死患者循環系統的炎性反應更加明顯,更容易發生血管內皮損傷,且一旦發生損傷,有更多的LDL-C為脂質核提供原料。既往研究指出〔12,13〕,頸部動脈粥樣硬化斑塊中的易損斑塊結構組成以纖維帽薄、脂質核大為主,且伴隨大量炎癥細胞浸潤,本研究支持這一點。hs-CRP是炎癥急性期的經典標志物,也是心腦血管病常用的炎性標志物之一,Xu等〔14〕對8 229例老年人的回顧性分析結果證實hs-CRP是頸動脈斑塊形成的一個重要預測因子,且對斑塊風險分級具有重要的指導意義。BNP具有抑制血管平滑肌細胞和成纖維細胞增殖的作用,在腦梗死中含量增加可能是一種代償機制。有研究指出,BNP能夠反映腦卒中的神經損傷程度,高水平的BNP往往意味著顱腦高壓和預后不良〔15,16〕。頸動脈狹窄率、斑塊偏心指數與強化程度這一點說明通過對頸動脈斑塊的定性評估可以幫助及早甄別腦卒中風險人群,對及時制定早期防控措施具有較高的指導價值。

斑塊易損程度受到脂質代謝、炎性反應和纖維帽屏障功能的影響,除此之外,斑塊內的微觀成分也與其穩定性息息相關,一些蛋白或基因如血管抑制蛋白(VASH)1〔17〕、CX3CR1〔18〕、異位胰蛋白酶〔19〕、微小核糖核酸(miR)-200c〔20〕等已被鑒定為易損斑塊的標志物。斑塊偏心指數主要受到血流環境及斑塊內成分的影響,劉文智等〔21〕研究指出,斑塊偏心分布使脂蛋白等大分子物質更容易聚集在斑塊附近,偏心指數越高,血管壁越容易沉積脂質斑塊,內皮細胞層受到的壁面切應力也越大,更容易出現急性心腦血管事件。動脈正向重塑是指粥樣硬化斑塊形成和流體力學紊亂導致病變部位血管向外擴張;負向重塑是動脈粥樣硬化血管出現的收縮反應,多發生在纖維增生起主導作用、炎性反應和基質降解程度減弱的時期。責任斑塊所在的動脈正向重塑率高,可能是由于在炎性反應期更容易發生栓子脫落事件。

綜上所述,HR-MRI為定性和定量頸動脈粥樣硬化斑塊的特點提供了可靠方法,鑒于斑塊穩定性從很大程度上決定了缺血性腦卒中的發生風險,對于該病的預防具有重要意義。