颅内动脉粥样硬化斑块离体高分辨率磁共振成像与病理对照研究及活体颅内责任斑块磁共振特征分析

摘要

动脉粥样硬化疾病(atherosclerotic diseases)是导致脑卒中最主要的病因，主要包括颈动脉粥样硬化疾病(carotid atherosclerotic disease，CAD)和颅内动脉粥样硬化疾病(intracranial atherosclerotic disease，ICAD)。大量的研究证实斑块破裂是导致脑卒中发生的基础。高分辨率磁共振管壁成像技术(high resolution magneticresonance imaging，HR-MRI)作为活体无创显示斑块特征的影像诊断方法，在过去数十年里，在CAD中得到了广泛的应用。HR-MRI可对颈动脉斑块的形态及成分特征进行定性和定量的评估，并且斑块的影像特征与脑血管事件发生的相关性得到了病理的证实。
　　本研究主要包含两章节内容:第一章 颅内动脉斑块离体高分辨率磁共振成像与病理对照研究，主要是通过对尸检的离体颅内动脉粥样硬化血管行多对比加权成像和定量成像，并以病理为参照，定性和定量评估颅内斑块成分特征;第二章 活体颅内动脉粥样硬化责任斑块磁共振影像特征研究，通过比较活体颅内粥样硬化责任斑块和非责任斑块的磁共振特征差异，进一步探究颅内斑块的高危特征。
　　第一章 颅内动脉粥样硬化斑块离体高分辨率磁共振成像与病理对照研究
　　第一部分 3T高分辨率多对比加权磁共振成像评估离体颅内动脉粥样硬化斑块成分研究
　　目的:颅内动脉粥样硬化疾病(ICAD)是导致脑卒中的重要原因之一。近年来，3T高分辨磁共振管壁成像(HR-MRI)已经应用于临床诊断颅内动脉粥样硬化疾病，但是因为在活体情况下难以获得颅内血管标本，研究的结果并没有得到病理证实。尸检的离体颅内动脉粥样硬化血管磁共振管壁成像与病理对照的研究虽有少量报道，但都是基于高场(7T)的研究。本研究的目的是应用3T磁共振仪，对尸检的离体颅内粥样硬化血管行高分辨率多对比加权成像（multicontrast MRI），以病理为参照，评估3T场强下多对比加权序列定性和定量分析颅内斑块成分能力。
　　方法:收集从2013年1月至2015年6月在医院病理科和大学解剖教研室尸检病例共20例（11男9女，平均年龄73.8±11.9岁）的53根病变颅内血管。对所有病变血管行3T高分辨多对比加权磁共振成像，扫描序列包括快速自旋回波(FSE)T1加权(T1WI)、T2加权(T2WI)、质子加权(PDWI)成像序列及短反转时间的反转恢复序列(STIR)。图像扫描完成后，立即对血管标本行病理制片处理。依据层面的位置，匹配磁共振图像和病理层面。以病理为参照标准，分析斑块主要成分包括纤维帽、脂质核、钙化、纤维组织及正常管壁的信号特征;评估磁共振对斑块分型及定量测量斑块成分面积、纤维帽厚度和斑块负荷的准确性。
　　结果:总共有207个磁共振与病理匹配层面。1、信号特征分析:T2WI、PDWI和STIR序列斑块成分组织对比度好;纤维帽和纤维组织在T2WI、PDWI和STIR上呈高信号，脂质核心在T2WI、PDWI和STIR为等低信号，钙化在所有序列上均为低信号;多对比加权序列识别斑块内脂质核和纤维帽、钙化的敏感度和特异度分别为90.53％和69.64％，83.33％和100％。2、斑块分型:多对比加权序列判别斑块类型的准确率为80.7％，与病理的一致性高(k=0.69);对纤维-脂质斑块(typeⅣ-Ⅴ)的敏感度和特异度分别为95.8％和77.1％;不同观察者间磁共振判别结果一致性也很高(k=0.77)。3、定量测量:多对比加权磁共振与病理定量测量纤维组织、脂质核、钙化面积百分比无统计学差异(81.86％ vs81.87％，P=0.999;19.52％ vs19.86％，P=0.863;9.68％ vs8.03％，P=0.463)，纤维帽厚度与最大管壁厚度比值亦无统计学差异（31.05％ vs30.83％，P=0.903）;磁共振对斑块负荷的测量显著高于病理的结果（65.18％ vs52.71％，P＜0.001）;多对比加权磁共振对于斑块成分定量测量观察者内和观察者间一致性好，ICC分别为0.815-0.985和0.779-0.981。
　　结论:3T高分辨率多对比加权序列可用于离体颅内斑块成分特征的评估;斑块不同成分在多对比加权序列图像上具有不同的信号特征;多对比加权序列不仅可以鉴别斑块成分，而且能够对斑块进行准确分型和定量评估。
　　第二部分 3T磁共振定量成像评估离体颅内动脉粥样硬化斑块成分特征研究
　　目的:高分率磁共振管壁成像技术(HR-MRI)的不断进步，使得活体对颅内动脉粥样硬化斑块成像成为了可能。很多的研究发现斑块的成分特征和脑血管事件的发生相关。但是颅内动脉管径比较小，并且活体条件下无法获得病理证实，目前活体磁共振管壁成像技术对于颅内斑块成分的鉴别仍然很困难。本研究的目的通过对尸检的颅内动脉粥样硬化血管行磁共振定量成像，并以病理为参照，离体定量测量颅内斑块成分的弛豫时间。
　　方法:收集从2013年1月至2015年6月在医院病理科和大学解剖教研室行尸检的13例病例（9男4女，平均年龄79.7±10.4岁）的44根病变颅内血管。对病变血管行3T定量T1/T2/T2*mapping成像。图像扫描完成后，立即对血管标本行病理制片处理。依据层面的位置，匹配磁共振图像和病理层面。以病理为参照，定量测量斑块主要成分包括纤维帽、脂质核、纤维组织、钙化和正常管壁的T1、T2、T2*弛豫时间，并比较不同斑块成分的弛豫时间差异。
　　结果:总共有170个磁共振和病理匹配层面。颅内斑块成分的T1、T2和T2*弛豫时间存在显著性差异(P＜0.05)。脂质核的T1、T2和T2*弛豫时间比纤维帽的T1、T2和T2*弛豫时间都短（519±149ms vs833±238，P＜0.001;69±51ms vs99±76ms，P=0.026;28±11ms vs41±15ms，P＜0.001）;纤维帽的T1弛豫时间比纤维组织和正常管壁长(P＜0.001;P=0.002)，但是T2弛豫时间三者间没有明显差异（P＞0.05）。脂质核T1弛豫时间比纤维组织和正常管壁都短（519±149ms vs596±146ms，P=0.002;519±149ms vs632±123ms，P＜0.001），但是T2弛豫时间没有差别(P=0.426;P=0.516)。总的来说，纤维帽T1、T2和T2*弛豫时间最长，而钙化弛豫时间最短。
　　结论:3T场强下颅内动脉粥样硬化斑块成分的弛豫时间不同，尤其是纤维帽和脂质核，T1、T2和T2*弛豫时间均存在显著性差异。基于这种斑块成分固有的磁共振弛豫时间特征的差异，可应用于显示斑块特定成分的成像序列开发，并最终有望实现活体颅内斑块成分的鉴别。
　　第二章 活体颅内动脉粥样硬化责任斑块磁共振影像特征研究
　　目的:颅内、外血管的很多研究已经证实单纯依据管腔的狭窄程度并不能全面的评估粥样硬化病变的严重程度。高分辨率磁共振管壁成像(HR-MRI)不仅可以准确测量管腔的狭窄程度，而且可以显示斑块的成分特征。本研究通过比较大脑中动脉（middle cerebral artery，MCA）和基底动脉(basilar artery，BA)责任斑块(culprit plaque)与非责任斑块(non-culprit plaque)的磁共振特征差异，进一步分析颅内高危斑块的特征，并初步探讨不同颅内血管床斑块的潜在致病机制。
　　方法:从2014年1月到2015年8月，连续招募MCA患者95例和BA患者55例。所有被检者均进行病变血管的高分辨率磁共振管壁成像，扫描序列包括T1WI、T2WI加权2D“黑血”快速自旋回波序列、STIR序列及T1WI增强(CE-T1WI)。盲法测量病变血管斑块的各项形态学指标，包括管腔的狭窄率、最小管腔面积、管壁面积、外壁面积、斑块负荷及血管重构等，以及各个序列上病变最狭窄处内外管壁间斑块的平均信号强度。责任斑块定义为症状组患者中有脑梗死或TIA发作侧病变，而非责任斑块定义为症状组患者中无脑梗死或TIA发作病史侧病变或者无症状组患者中的病变。比较MCA和BA责任斑块与非责任斑块在形态和信号特征上的差异，以及MCA责任斑块和BA责任斑块间形态和信号特征的差异。
　　结果:95名MCA患者中，责任斑块有77个，非责任斑块有34个;55名BA患者中，责任斑块有35个，非责任斑块有20个。1、MCA责任斑块的T1增强信号强度指数及强化率比非责任斑块高(P=0.011;P=0.003);另外责任斑块最小管腔面积比非责任斑块小(P＜0.001)，但是斑块负荷和狭窄率都更大(P＜0.001);logistic回归分析发现斑块T1增强信号强度指数、斑块强化率、最小管腔面积、狭窄率、斑块负荷、斑块强化程度是脑血管事件发生的危险因素。2、BA责任斑块的外壁面积和管壁面积比非责任斑块大(P=0.017;P=0.005)，但是其他的形态学及信号指标均无显著统计学差异;logistic回归分析发现病变最狭窄处的血管外壁面积及管壁面积是脑血管事件发生的危险因素。3、MCA责任斑块比BA责任斑块血管重构率小(P=0.041)，但是管腔狭窄程度及斑块负荷更严重（P＜0.001;P=0.004）。
　　结论:颅内动脉责任斑块和非责任斑块磁共振的形态和信号特征存在差异，尤其在MCA更明显;MCA责任斑块和BA责任斑块形态学差异，提示颅内不同血管床粥样硬化病变的发病机制可能不同。

目录

声明

摘要

缩略词表

前言

第一章 颅内动脉粥样硬化斑块离体高分辨率磁共振成像与病理对照研究

第一部分 3T高分辨率多对比加权磁共振成像评估离体颅内动脉粥样硬化斑块成分研究

一、引言

二、方法

三、结果

四、讨论

五、结论

第二部分 3T磁共振定量成像评估离体颅内动脉粥样硬化斑块成分特征研究

一、引言

二、方法

三、结果

四、讨论

五、结论

第二章 活体颅内动脉粥样硬化责任斑块磁共振影像特征研究

一、引言

二、方法

三、结果

四、讨论

五、结论

综述 动脉粥样硬化疾病影像学研究进展

参考文献

攻读学位期间发表文章和参加科研工作情况说明

致谢