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综合磁共振成像技术评估大脑中动脉粥样硬化性狭窄缺血性脑卒中临床风险

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摘要

第一部分大脑中动脉粥样硬化性狭窄管壁特征与急性缺血性卒中风险的关系
　　目的：临床观察发现大脑中动脉（middle cerebral artery，MCA）重度狭窄或闭塞者不一定发生脑卒中，而轻度狭窄者却发生了脑卒中，因此临床上非常需要突破单纯地关注管腔狭窄程度（斑块大小）的局限性，需要对狭窄段的管壁特征（斑块本身）进行评估，本研究应用3.0T高分辨率磁共振成像(high resolution magnetic resonance imaging, HR MRI)探讨MCA粥样硬化性狭窄管壁特征与急性缺血性脑卒中风险的关系。
　　方法：磁共振血管造影(magnetic resonance angiography, MRA)发现粥样硬化性MCA主干M1段中重度狭窄（狭窄率50~99％）患者211例，根据DWI表现分为症状组和无症状组。采用3.0 T MRI扫描仪对MCA狭窄段进行HR MRI序列检查，测量最狭窄层面及参考层面的血管面积（vessel area, VA）、管腔面积(luminal area, LA)及斑块信号强度，计算斑块面积（plaque area, PA）、斑块负荷(plaque burden, PB)、管壁重构指数(remodeling index, RI)。RI=最狭窄层面VA/参考层面VA，RI≥1.05为正性重构，≤0.95为负性重构，0.95~1.05之间为中性重构。非正性重构包括负性重构和中性重构。斑块内出血(intraplaque hemorrhage， IPH)定义为HR MRI图像上斑块内信号强度大于邻近肌肉（颞肌或眼外肌）信号强度的150%。比较有无症状组RI、PA、PB及IPH之间的差异，评价MCA狭窄段管壁特征与急性缺血事件的关系。计量资料采用非参数两独立样本Mann-Whitney U检验，计数资料采用χ2检验或Fisher确切概率法。
　　结果：211例患者中共216支MCA主干M1段发现斑块（症状组90支，无症状组126支）。27支MCA主干M1段IPH(发生率12.5%，症状组22支，无症状组5支)。症状组与无症状组IPH的发生率差异有统计学意义（24.44%vs3.97%，χ2=20.125，p＜0.001）。症状组PA、PB大于无症状组(5.47±1.37 vs4.12±1.27, p=0.000；0.41±0.08 vs0.35±0.08, p=0.000)。症状组MCA狭窄段正性重构68支，非正性重构22支；无症状组MCA狭窄段正性重构38支，非正性重构88支，两者差异有统计学意义（χ2=43.293，p＜0.001）。
　　结论：MCA斑块内出血、较大的斑块面积及负荷、正性重构模式增加责任MCA供血区急性缺血性脑卒中风险，HR MRI作为无创活体研究工具，对缺血性脑卒中风险分层管理有重要临床意义。
　　第二部分症状性大脑中动脉狭窄斑块分布与缺血性卒中发病机制分型的关系
　　目的：大脑中动脉（middle cerebral artery，MCA）粥样硬化斑块是导致缺血性卒中最常见的原因，斑块的管壁特征与缺血性卒中关系密切，但斑块的分布与缺血性卒中的关系知之甚少。本研究探讨症状性MCA狭窄段粥样硬化斑块分布特征及其与缺血性卒中发病机制分型的关系。
　　方法：136例粥样硬化性 MCA主干 M1段狭窄且经磁共振(magnetic resonance imaging, MRI)弥散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)证实同侧MCA供血区急性缺血性脑卒中患者，对MCA狭窄段进行3.0T高分辨率磁共振（high resolution magnetic resonance imaging, HR MRI)及全脑三维伪连续式动脉自旋标记（3D-pulsed continuous arterial spin labeling，3D-pCASL）检查，观察斑块的位置、MCA供血区脑血流量(cerebral blood flow，CBF)及DWI高信号的分布情况，分析斑块分布特征及其引起缺血性卒中的机制是否存在差异。计数资料比较采用χ2检验或Fisher精确检验，受累侧与镜像侧CBF值比较采用配对t检验。
　　结果：HR MRI清楚地显示MCA狭窄段管壁结构，136例患者中共136支MCA发现斑块，其中前壁斑块36（26.47%）例，下壁斑块14(10.29%)例，前下壁斑块28（20.59%），后壁斑块11（8.08%）例，上壁斑块10（7.35%）例，后上壁斑块9（6.62%）例，环形斑块17(12.5%)例，前上斑块4(2.94%)例，后下斑块7(5.15%)例。前壁、下壁和前下壁斑块引发低灌注/栓子清除下降39(50%)例、动脉到动脉栓塞30(38.46%)例，上壁、后壁和后上壁斑块引发穿支病变21(70%)例，环形斑块引发混合型脑卒中13(76.47%）例，差异有显著性（p<0.001）。低灌注/栓子清除下降缺血性脑卒中症状性MCA供血区CBF值（30.92±8.75）ml/min/100 g明显低于镜像侧（54.17±10.41）ml/min/100 g，差异有显著性（t=14.519， p<0.001）。
　　结论：症状性MCA狭窄患者责任动脉粥样硬化斑块的分布与缺血性脑卒中发病机制有关。症状性MCA粥样硬化斑块多发生于主干前壁、下壁和前下壁，与穿支动脉开口相对，易导致低灌注/栓子清除下降或动脉到动脉栓塞的缺血性卒中；上壁、后壁和后上壁斑块易堵塞穿支动脉开口而引起缺血性卒中；环形斑块易导致混合型机制的缺血性卒中。HR MRI及3D-pCASL技术联合应用有助于揭示缺血性卒中亚型发病机制。
　　第三部分建立基于临床和多模式磁共振成像的大脑中动脉粥样硬化性狭窄缺血性卒中风险评估系统
　　目的：目前临床上广泛使用的Essen卒中风险评分(Essen stroke risk score, ESRS)及ABCD系列等评分量表预测非心源性急性缺血性脑卒中风险，仍有被评估为低风险的患者，出现急性脑缺血事件，以临床特征为基础预测急性缺血性脑卒中风险的方法受到了一定的制约。本研究尝试建立一种基于临床和多模式磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)的大脑中动脉（middle cerebral artery，MCA）粥样硬化性狭窄缺血性卒中风险评估系统，以便提高预测急性缺血性脑卒中风险准确性。
　　方法：197例MCA粥样硬化性狭窄患者完成多模式MRI检查，包括常规MRI+MRA、弥散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）、高分辨率磁共振（high resolution magnetic resonance imaging, HR MRI)及三维伪连续式动脉自旋标记(3D-pulsed continuous arterial spin labeling，3D-pCASL)。根据DWI表现分为脑梗死组和无脑梗死组。评价两组Essen卒中风险评分(Essen Stroke Risk Score，ESRS)、超敏C-反应蛋白(high-sensitivity c-reactive protein, hs-CRP)、同型半胱氨酸（homocysteine, Hcy）、血管狭窄程度、表观弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）值/相对ADC( relative ADC, rADC)值、斑块易损性及脑血流量(cerebral blood flow, CBF)/相对CBF(relative CBF, rCBF)值等临床/影像信息对急性缺血性卒中的影响。采用多因素分析筛查出单因素分析中具有统计学意义的参数作为卒中风险评估系统的组成部分，应用受试者工作特征曲线（receiver operator characteristic curve，ROC）分析获得各参数的阈值评分，整合后获得临床/多模式MRI评分，ROC曲线下面积（area under curve，AUC）用于急性缺血性卒中风险效能评估。
　　结果：脑梗死组与无脑梗死组在ESRS、hs-CRP、Hcy、狭窄程度、ADC值/rADC值、易损斑块及CBF值/rCBF值的差异均具有统计学意义。多因素分析显示ESRS、hs-CRP或（和）Hcy、狭窄程度、易损斑块及CBF值能作为缺血性卒中风险因素，构成临床/多模式MRI评分系统的五个因素。应用ROC曲线分析获得以上五个参数评估缺血性卒中风险的阈值分别为ESRS≥4分、狭窄率>60%、易损斑块阳性、CBF值≤30ml/(min.100g)及hs-CRP>9mg/l或（和） Hcy>15umol/l。临床/多模式MRI评分系统的AUC最大（AUC=0.937，p＜0.001），敏感性为89.1%，特异性为83.8%，其预测急性缺血性卒中风险的效能最高。其次是 Hcy(AUC=0.880， p＜0.001)、hs-CRP(AUC=0.850， p＜0.001)、ESRS(AUC=0.793，p＜0.001)、CBF值(AUC=0.720，p＜0.001)和狭窄程度（AUC=0.627， p=0.002）。
　　结论：临床/多模式MRI评分系统比单纯ESRS量表和各影像学参数判断急性缺血性卒中风险的效能高；结合血管影像学改变、临床特点及血清生化检查极大的提高了仅凭临床特征评估急性缺血性卒中风险的效能。如果能获得相关临床验证，通过该评分系统进行危险分层或许能够协助医院进行早期干预而取得疗效。

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