摘要:目的 通过磁共振高分辨率血管壁成像(HR-VWI)技术,探究基底动脉血管形态以及动脉粥样硬化斑块特点在椎动脉优势(VAD)作用下的不同｡方法 回顾性分析2019 年9 月至2022 年9 月哈尔滨医科大学附属第一医院磁共振科连续收治的基底动脉粥样硬化患者的临床及影像资料,根据VAD 判定标准,将所有患者分为VAD 组与非VAD 组｡收集患者的一般资料(性别､年龄､脑血管疾病危险因素等)和临床资料如实验室检查结果(同型半胱氨酸､血脂等)及影像学资料(MR 检查资料),并根据HR-VWI 图像分析基底动脉斑块特点,确定斑块的横向分布(包括腹侧壁､背侧壁､侧壁)以及纵向分布(远端､近端)｡获得基底动脉最大管腔狭窄层面和参考层面的短轴横断面图像,测量感兴趣区(狭窄层和参考层)的管壁面积､管腔面积及血管面积,并根据公式计算狭窄程度､重构指数等,分析两组患者间临床资料及基底动脉形态学特征､斑块特征是否存在差异｡结果 共纳入基底动脉粥样硬化患者71 例,其中VAD 组51 例,非VAD 组20 例｡与非VAD组比较,VAD 组年龄更大[(62 ± 12)岁比(56 ± 16)岁,t = 2. 243,P = 0. 027],男性患者比例更高[74.5%(38 例)比45. 0%(9 例),χ2 =5. 591,P =0. 018],低密度脂蛋白水平更高[(2. 7 ±0. 9)mmol/ L比(2. 3 ±0. 8)mmol/ L,t =2. 356,P =0. 028],差异均有统计学意义;两组基底动脉斑块的横向分布(χ2 =7. 361,P = 0. 020)､纵向分布(χ2 = 13. 578,P = 0. 004)､狭窄程度[31. 2(17. 6,60. 0)% 比31. 0(11. 0,50. 0)% ,Z = 7. 552,P < 0. 01]差异均有统计学意义;VAD 组狭窄处血管面积多于非VAD 组[7. 63(5. 10,10. 38)mm2 比6. 00(4. 01,10. 16)mm2,Z =6. 018,P <0. 01];VAD 组基底动脉弯曲度较高[2. 20(1. 19,4. 70)mm 比0. 35(0,1. 86)mm;Z = 3. 428,P < 0. 01],且多向右侧弯曲[45. 1% (23 /51)比15. 0% (3 /20);χ2 = 12. 905,P = 0. 001]｡结论 VAD 对基底动脉斑块分布､狭窄程度及弯曲方向､弯曲程度等可能产生影响｡

缺血性卒中为临床上最常见的脑血管疾病之一,其中后循环缺血所致的缺血性卒中约占35.6% ,并具有起病急､进展迅速的特点,极易导致患者残疾甚至是死亡｡基底动脉粥样硬化是后循环缺血性卒中的主要病因,血管形态学在动脉粥样硬化的进展中发挥着重要作用｡椎动脉优势(vertebral artery dominance,VAD)可改变椎-基底动脉连接处的血流动力学对称性,进而导致基底动脉弯曲,因此低血流量与动态血流调节受损的长期相互作用可促使基底动脉粥样硬化,最终导致后循环缺血性卒中的发生｡

磁共振高分辨率血管壁成像(high-resolutionvessel wall imaging,HR-VWI)对在颅内动脉粥样硬化疾病和卒中预防的临床管理中实现精准医学有着至关重要的作用｡与其他成像技术相比,HR-VWI作为一项无创性磁共振检查,不仅可以直观评估管腔狭窄,还可以定性或定量评估斑块成分､负荷和血管重构状况等,判断缺血性卒中的病因及发病机制｡因此本研究旨在借助HR-VWI,深入探究VAD对基底动脉血管形态以及动脉粥样硬化斑块的影响｡

1 对象与方法

1. 1 对象

本研究严格按照《赫尔辛基宣言》要求,并在哈尔滨医科大学附属第一医院伦理委员会批准和监督下(伦理审批号:201989),免除受试者知情同意｡回顾性分析2019 年9 月至2022 年9 月哈尔滨医科大学附属第一医院磁共振科连续收治的基底动脉粥样硬化患者共71 例｡VAD为双侧椎动脉直径差异≥0. 3 mm,或双侧椎动脉以不对称的角度汇入基底动脉,当双侧椎动脉直径差异≥0. 3 mm 时,直径较大侧定义为VAD 侧,或当双侧椎动脉直径差异<0. 3 mm 时,将与基底动脉所成角度接近180°的椎动脉定义为VAD｡

纳入标准:(1)至少存在一种动脉粥样硬化危险因素,如高血压病､糖尿病､高脂血症､吸烟等;(2)经MRI 证实基底动脉狭窄且存在斑块;(3)患者临床资料齐全｡排除标准:(1)存在MRI 检查禁忌证,如装有心脏起搏器､心脏支架､电子耳蜗､铁磁性血管夹等;(2)非动脉粥样硬化疾病所致基底动脉狭窄,如血管炎､动脉瘤､动脉夹层等;(3)既往有脑出血､脑部手术及脑血管介入治疗病史;(4)椎动脉狭窄(狭窄率≥50% )或闭塞;(5)图像质量较差未达到标准｡

1. 2 资料收集

收集患者的一般资料,包括性别､年龄､体质量指数(body mass index,BMI)和危险因素如高血压病､糖尿病、吸烟及饮酒等,收集患者的同型半胱氨酸水平(参考值范围:> 10 ～ < 15 μmol/L)及血脂水平[包括总胆固醇(参考值范围:< 5. 2 mmol/ L)､三酰甘油(参考值范围:<1.7 mmol/ L)､低密度脂蛋白(low density lipoprotein,LDL;参考值范围:< 2. 6 mmol/ L)､高密度脂蛋白(high density lipoprotein,HDL;参考值范围:>1.04 mmol/ L)､载脂蛋白A 水平(参考值范围:1.2 ～ 1. 6 g / L)]｡收集所有患者的MR 检查情况,包括检查方式､相关参数､检查部位及检查结果等｡

1. 3 MR 检查方法

采用3. 0 T MR 扫描仪(Achieva;Philips Health-care,荷兰),16 通道相控阵线圈｡扫描前对患者进行呼吸训练,以减少运动伪影对图像质量的影响｡扫描方案包括:头部MR､扩散加权成像(DWI)､三维时间飞跃法MR 血管成像(three-dimensional timeof flight magnetic resonance angiography,3D-TOF-MRA)以及磁共振HR-VWI,HR-VWI 中包括T1 加权三维体积各向同性涡轮自旋回波采集成像(T1-weighted three-dimension volumetric isotropic turbospin echo acquisition,T1-3D-VISTA)､同步非对比血管成像和斑块内出血成像(simultaneous non-contrastangiography and intraplaque hemorrhage,SNAP)､T2 加权三维体积各向同性涡轮自旋回波采集成像(T2-weighted three-dimension volumetric isotropicturbo spin echo acquisition,T2-3D-VISTA)以及增强后T1-3D-VISTA｡对比剂使用钆布醇注射液(商品名:加乐显),使用量为0. 1 ml/ kg｡成像方案和扫描参数见表1｡

1. 4 图像分析

通过使用Achieva 副台后处理工作站对完成采集的图像进行处理,两名具有两年以上诊断经验的磁共振医师对图像进行定性､定量分析,所有定性诊断遵循“观点一致”的原则,当存在意见冲突时协商沟通决定,定量测量结果通过两名医师手动测量后取平均值获得｡对T1-3D-VISTA 影像进行后处理三维重建,得到基底动脉最大管腔狭窄(maximumlumen narrow,MLN)､参考(reference)层面的短轴横断面图像,将图像放大300% ,手动勾画感兴趣区(狭窄层和参考层)管腔､管壁轮廓并得出管腔直径､管腔面积(lumen area,LA)､血管面积(vessel area,VA)｡斑块测量公式如下:(1)管壁面积(wall area,WA)= VA - LA;(2)斑块面积= WAMLN - WAreference;(3)标准化壁指数= WAMLN / VAMLN;(4)狭窄程度=(1 - LAMLN / LAreference )× 100%;(5)重构指数=VAMLN / VAreference(> 1. 05 为正性重构,< 0. 95 为负性重构)｡

动脉粥样硬化斑块在磁共振HR-VWI 图像上表现为管壁局限性､偏心性增厚｡将临近MLN 并与之平行并且无斑块的近端层面或远端层面作为参考层面｡斑块强化为增强后斑块信号强度相对于临近脑实质信号强度增加1. 5 倍｡基底动脉弯曲判断标准:沿两侧椎动脉汇合处至基底动脉顶端做一条直线并将其定义为标准线,基底动脉弯曲最明显处至标准线的垂直距离即为基底动脉弯曲度,见图1｡基底动脉弯曲度大于1. 01 mm,即可定义为存在基底动脉弯曲｡根据标准线来判断基底动脉弯曲方向:向左弯曲､向右弯曲或无弯曲｡根据基底动脉弯曲度值将基底动脉弯曲分成4 级:0 级(无弯曲),0 ～ 1.01 mm;1 级(轻度弯曲),1. 02 ～2.68 mm;2 级(中度弯曲),2. 69 ～3. 76 mm;3 级(重度弯曲),3. 77 ～ 7. 25 mm｡其中2 级及以上的基底动脉弯曲为基底动脉中重度弯曲｡

基底动脉粥样硬化斑块分布:(1)横断面象限分布,选择垂直于基底动脉长轴的HR-VWI 横轴面图像,将基底动脉的横轴面图像等分为4 部分:腹侧壁､背侧壁､左侧壁､右侧壁｡其中,左侧壁和右侧壁统称为侧壁｡选择MLN 层面,若斑块分布在两个或两个以上象限时,选取斑块最厚处所在象限｡(2)纵向分布,在3D-TOF-MRA 图像上,根据小脑前下动脉将基底动脉斑块分为近､远端斑块,若斑块位于椎-基底动脉汇合处至小脑前下动脉间则定义为基底动脉近端斑块,若斑块位于小脑前下动脉至基底动脉分叉处则定义为基底动脉远端斑块｡当出现两根小脑前下动脉时,将最明显的一根动脉作为判断标准,见图2｡

1. 5 统计学分析

应用SPSS 26. 0 软件进行统计学分析,采用Shapiro-Wilk 法对连续变量进行正态性分析｡符合正态分布的计量资料以x- ± s 表示,组间比较采用独立样本t 检验;不符合正态分布的计量资料以中位数和四分位数[M(P25,P75 )]表示,组间比较采用Mann-Whitney U 检验｡计数资料以例数和百分比表示,组间比较采用χ2 检验｡采用Cramer′s V 系数检验分析VAD 侧与基底动脉弯曲方向的相关性｡以P <0. 05 为差异有统计学意义｡

2 结果

共纳入71 例患者,年龄22 ～ 87 岁,平均(60 ±13)岁;男47 例(66. 2% ),女24 例(33. 8% );糖尿病29 例(40.8% ),高血压病52 例(73. 2% ),吸烟20 例(28. 2% ),饮酒21 例(29. 6% )｡其中VAD 组51 例,男38 例,年龄27 ～ 87 岁;非VAD 组20 例,男9 例,年龄22 ～75 岁｡

2. 1 一般资料及实验室指标比较

VAD 组年龄､LDL 水平均高于非VAD 组(均P <0. 05),男性患者所占比例较大(P <0.05=｡其余资料组间比较,差异均无统计学意义(均P > 0.05)｡见表2｡

2. 2 斑块特征比较

与非VAD 组比较,VAD 组斑块横向分布多分布于腹侧壁(P = 0. 022),纵向分布多为远端斑块(P <0. 05),见表3｡VAD 组的狭窄程度较非VAD组高(P < 0. 01),狭窄处VA 较非VAD 组高(P <0.01)｡其他斑块特征两组间比较,差异均无统计学意义(均P >0. 05),见表4｡

2. 3 基底动脉形态学比较

VAD组患者中,ＶＡＤ侧为左侧３２例，右侧１９例；发生基底动脉弯曲42 例,无弯曲9 例｡VAD 组基底动脉弯曲度明显高于非VAD 组(P < 0.01),弯曲方向更倾向于右侧(P = 0. 001)｡两组基底动脉弯曲分级差异无统计学意义(P > 0.05 )｡见表5｡Crame′s V 分析结果显示,VAD 侧与基底动脉弯曲方向无相关性(V =0. 118,P =0.702)｡

3 讨论

在后循环所有组成结构中,椎动脉起源于双侧锁骨下动脉,汇合于基底动脉,是后颅窝脑结构的关键供血血管,且椎-基底动脉是动脉粥样硬化最常受累的血管｡VAD 是由双侧椎动脉不对称衍生出的概念,也有研究者称之为椎动脉发育不全｡既往研究者认为,VAD 是一种无意义的先天性血管变异,然而近几年研究表明,在后循环脑梗死中,50%以上患者存在VAD,且VAD 是后循环缺血性卒中的独立危险因素｡基底动脉粥样硬化是后循环缺血性卒中的主要病因,因此,利用影像学检查明确VAD 与基底动脉粥样硬化斑块特征的关系具有重要意义｡DSA 是诊断颅内动脉狭窄程度的“金标准”,但其是一项基于管腔内血管成像的有创性检查技术,无法明确血管壁结构,且临床操作复杂,因此临床应用受限｡CT 与超声虽然简便､无创,但由于超声受到颅骨影响,诊断的准确度､特异度不高｡相比之下,HR-VWI 可直接无创性观察颅内动脉管腔和管壁,具有三维成像､较高软组织分辨率及任意切面成像等特点,可清晰显示斑块的易损性､分布特征和解剖结构,有助于了解动脉粥样硬化的病理生理学特征,从而更加全面和准确地诊断颅内动脉粥样硬化斑块｡本研究应用HR-VWI,对所有入组患者根据有无VAD 分组,探究VAD 对基底动脉形态､斑块特征的影响,结果表明,与无VAD 组患者比较,VAD 患者年龄较大,男性居多,LDL 水平较高;两组患者基底动脉斑块分布､狭窄程度及弯曲方向､弯曲程度差异均有统计学意义(均P <0. 05)｡因此,充分了解VAD 与非VAD的HR-VWI 影像学差异,有助于临床上采取更针对性的诊治措施加以干预｡

3. 1 VAD 与基底动脉形态

血流动力学是影响动脉粥样硬化的重要因素,而血管形态学又往往决定着血流动力学变化｡因此血管形态学特征的改变是动脉粥样硬化斑块发生发展中关键一环｡本研究结果表明,VAD 患者基底动脉弯曲度高于非VAD 患者｡基底动脉弯曲可能会促进后循环缺血性卒中的发生,Zhang 等研究的多因素分析结果显示,基底动脉重度弯曲是桥脑梗死的独立危险因素(OR = 2. 74,95% CI:1. 27 ～4.48)｡原因是存在VAD 的患者,双侧椎动脉直径差异越大,基底动脉血流的不对称冲击力越大,使基底动脉弯曲程度增加,发生急性后循环梗死的风险增高｡非优势侧椎动脉血流流入基底动脉时形成低管壁剪应力区域,低管壁剪应力导致内皮功能障碍进而使内膜增厚,形成早期动脉粥样硬化并改变基底动脉血管口径和形态,使得基底动脉血流形式发生多种改变,产生“恶性循环”｡因此不对称的椎动脉血流可能是基底动脉弯曲进而导致动脉粥样硬化形成的主要诱因｡

研究已证实,VAD 与基底动脉弯曲存在显著关联,右侧VAD 患者的基底动脉向左弯曲,左侧VAD患者的基底动脉向右弯曲,并且优势侧为左侧多见｡本研究结果证实这一观点,可能是因为两侧椎动脉发出动脉不同,左侧锁骨下动脉直接起源自主动脉弓,在发育过程中接受更高的压力从而形成左侧VAD｡但本研究中VAD 组优势侧与基底动脉弯曲方向无相关性,其原因可能是样本量较小或测量方式的不同导致结果出现偏差,但通过本研究中所测得相关数据(基底动脉右侧弯曲23 例,VAD侧为左侧32 例)仍然可以观察到VAD 侧的方向与基底动脉弯曲的方向呈相反趋势｡

3. 2 VAD 与斑块特征

颅内动脉粥样硬化发生发展的机制是相互作用且复杂的,血流动力学在其中发挥重要作用｡本研究结果表明,VAD 组患者基底动脉狭窄程度与狭窄处VA 均较非VAD 组高｡原因是双侧椎动脉的不对称血流长期流入基底动脉使血流动力学发生改变,导致基底动脉内弹力层不全,使得血小板在管壁内侧不断黏附和聚集,从而加快动脉粥样硬化的速度,最终导致基底动脉管壁增厚,逐渐发展为管腔狭窄甚至闭塞｡

本研究结果还显示,VAD 组患者与非VAD 组患者的基底动脉斑块分布存在差异｡VAD 组患者基底动脉斑块横向分布多位于腹侧壁,纵向分布多位于小脑前下动脉远端｡这与基底动脉解剖学原理吻合,主要表现在基底动脉斑块更容易在穿支动脉开口对侧形成,基底动脉的穿支动脉纵向上常始于小脑前下动脉远端,横向上多开口于侧壁､背侧壁,且口部略微向腹侧壁倾斜｡VAD 的存在可使基底动脉弯曲程度加重从而可能会进一步加剧向腹侧壁倾斜｡值得注意的是,与非VAD 相比,VAD 更容易导致基底动脉弯曲以及基底动脉血流紊乱,基底动脉复杂的血流动力学使内皮细胞承受更大的血流压力,基底动脉弯曲形成具有低震荡壁剪应力的区域,进而促进斑块的发生和发展｡因此,VAD 导致基底动脉形态的改变､复杂的血流模式联合穿支动脉的位置､开口的方向在一定程度上共同影响着VAD 患者斑块的分布,使其更易分布于腹侧壁及远端｡斑块的横纵向分布对于VAD 有高度的提示作用｡

3. 3 局限性

本研究仍存在不足之处:(1)本研究属于单中心回顾性研究,缺乏前瞻性,样本量较小,结果有待扩大样本量进一步验证;(2)在HR-VWI 成像上发现的斑块未得到组织病理学验证;(3)两组间患者性别､年龄和低密度脂蛋白水平不均衡,可能会对研究结果产生影响,需进一步经大样本研究证实｡

综上所述,磁共振HR-VWI 可以清楚显示基底动脉管壁结构以及狭窄处斑块特点,了解VAD 对基底动脉形态､斑块特征产生的影响,对进一步了解后循环脑梗死的机制可能有一定帮助｡