国际脑血管病杂志2020年11月第28卷第11期Int J Cerebrovasc Dis,November2020,Vol.28,No,11・821・
•临床研究•大脑中动脉粥样硬化性狭窄患者血流
动力学与血管重构的相关性
眉尾有痣代表什么苗修前张丹凤张卫东川芎的功效与作用禁忌
南京医科大学附属南京医院(南京市第一医院)医学影像科210006
通信作者：张卫东,Email:
【摘要】目的探讨大脑中动脉(middle cerebral artery,MCA)粥样硬化性狭窄处血流动力学与
血管重构之间的关系。方法前瞻性纳入2018年1月至2020年1月期间南京市第一医院神经内科收
治的有症状单侧中至重度MCA狭窄患者。所有患者均进行常规MRI及MCA血管壁成像，测量
MCA最狭窄处局部血管壁剪应力(wall shear stress,WSS)、跨狭窄处剪应力比值(trans les ional WSS
ratio,WSSR)、跨狭窄处压力比值以及各项斑块参数。根据MCA狭窄处血管重构模式，将患者分为
正性重构组和负性重构组，比较两组临床资料以及血管壁和血流动力学参数。应用Pearson相关分
析计算血管壁参数与血流动力学参数之间的相关性。结果共纳入40例有症状单侧MCA中至重度
狭窄患者，其中16例存在正性重构，19例存在负性重构。正性重构组急性缺血性卒中患者构成比显
著高于负性重构组(6&8%对21.1%；才=&069,P=0.005)，而其他人口统计学和临床资料均差异无
统计学意义。正性重构组MCA狭窄处管腔面积显著小于NR组(P=0.004)，斑块面积(P<0.001)、
标准管壁指数(P=0.004)、WSSR(P=0.004)和WSS(P=0.023)显著大于或高于负性重构组。
Pearson相关分析显示，狭窄处血管重构指数(r=0.376,P=0.026)以及斑块面积(r=0.407, P=
0.015)均与WSSR呈显著正相关。结论MCA狭窄处血流动力学与血管重构模式有关，狭窄处斑块
面积、WSS和WSSR增大更易引起正性重构。
【关键词】颅内动脉硬化；大脑中动脉；斑块，动脉粥样硬化；血管重塑；磁共振成像；磁共振血
管造影术；抗剪切强度白发什么
DOI:10.3760/cma.j.issn.1673-4165.2020」1.004
Correlation between hemodynamics and vascular remodeling in patients with
atherosclerotic middle cerebral artery stenosis
Miao Xiuqian,Zhang Danfeng,Zhang Weidong
Department of Medical Imaging,Nanjing First Hospital,Nanjing Hospital of Nanjing Medical University,
Nanjing210006,China
Corresponding author:Zhang Weidong,Email:***************
[Abstract]Objective To investigate the relationship between hemodynamics and vascular remodeling
in patients with atherosclerotic middle cerebral artery(MCA)stenosis.Methods Patients with symptomatic
unilateral moderate to vere MCA stenosis admitted to the Department of Neurology,Nanjing First H
ospital
from January2018to January2020were enrolled prospectively.AD patients underwent conventional MRI
and vesl wall imaging of the MCA,and local wall shear stress(WSS)at the most narrowed lumen,
trans l es ional WSS ratio(WSSR),trans les i onal pressure ratio,and plaque parameters were measured.The
patients were divided into positive remodeling group and negative remodeling group according to the
remodeling patterns of stenotic MCA.Pearson correlation analysis was ud to calculate the correlation
between vascular wall parameters and hemodynamic parameters.Results A total of40patients with
symptomatic unilateral MCA moderate to vere stenosis were enrolled,among them,16had positive
remodeling and19had negative remodeling.The proportion of patients with acute ischemic stroke in the
positive remodeling group was significantly higher than that in the negative remodeling group(6&8%vs.
21.1%=8.069,P=0.005),and there were no significant differences in other demographic and clinical
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data.The lumen area at the MCA stenosis site in the positive remodeling group was significantly smaller than
that in the negative remodeling group(P=0.004).Plaque area(P<0.001),standard wall index(P=0.004),
WSSR(P=0.004)and WSS(P=0.023)in the positive remodeling group were significantly greater or
higher than tho in the negative remodeling group.Pearson correlation analysis showed that the vascular
wall remodeling index(r=0.376,P=0.026)and plaque area(r=0.407,P=0.015)at the stenosis site
were positively correlated with WSSR.Cone fusion The hemodynamics is associated with remodeling
patterns in MCA stenosis.The incread plaque area,WSS and WSSR are more likely to cau positive
remodeling in stenotic MCA.
[Key words]Intracranial arteriosclerosis;Middle cerebral artery;Plaque,atherosclerotic;Vascular
remodeling;Magnetic resonance imaging;Magnetic resonance angiography;Shear strength
DOI:10.3760/cma.j.issn.1673-4165.2020.11.004
颅内动脉粥样硬化是缺血性卒中的主要病因⑴，尤其是在亚洲人群中⑵。近年来，对颅内动脉粥样硬化的研究逐渐从管腔狭窄程度转变为血管壁和斑块稳定性方面⑶。重构是粥样硬化斑块形成时血管壁本身的一种代偿机制，包括正性重构(positive remodeling,PR)和负性重构(negative remodeling,NR)。计算机流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)模型是获得颅内血管血流动力学参数的一种无创性方法⑷，基于CT血管造影的CFD模型已应用于冠状动脉血流动力学研究。因此，本研究通过磁共振血管壁成像并构建CFD模型，探讨大脑中动脉(middle cerebral artery,MCA)粥样硬化性狭窄处血流
动力学与血管重构模式之间的关系。
1对象和方法
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1.1研究对象
前瞻性纳A2018年1月至2020年1月期间南京市第一医院神经内科收治的有症状单侧中至重度MCA狭窄患者。纳入标准：(1)具有头晕、肢体麻木、言语不清等临床表现；(2)伴有2个以上动脉粥样硬化危险因素；(3)入院1周内完成MRI斑块成像，证实单侧MCA狭窄程度为50%〜90%。排除标准:(1)存在MRI检查禁忌证；(2)同侧颈动脉狭窄>50%;(3)MRI图像质量差或扫描序列不完整；
(4)存在动脉炎、烟雾病、纤维肌发育不良等非粥样硬化性血管病变；(5)心源性栓塞。本研究经南京医科大学伦理委员会批准［南医大伦审(2018)325号］，所有患者或其家属均签署知情同意书。
1.2MRI检查和图像分析方法
采用荷兰皇家飞利浦公司3.0T磁共振成像系统和8通道头部线圈进行扫描。使用3D时间飞跃法(time of flight,TOF)磁共振血管造影(magnetic resonance angiography,MRA)图像作为定位相，然后垂直于MCA狭窄处进行矢状位血管壁成像，包括黑血技术「加权成像和质子密度加权成像，各序列均带有压脂效果。扫描参数：(l)TOF-MRA：重复时间(time of repetition,TR)22ms，回波时间(time of echo,TE)
3.45ms，层厚0.6mm，矩阵332mm x 227mm，视野200mm x84mm，层数140，激励次数(number of excitation,NEX)1次;(2)Tj加权成像：TR1000ms,TE9ms，层厚2mm，层间距0mm，矩阵180mm x144mm，视野80mm x80mm，层数6, NEX1次；(3)质子密度加权成像:TR2000ms,TE 20ms，层厚2mm，层间距0mm，矩阵180mm x 144mm，视野80mm x80mm，层数6,NEX2次。
使用Philips IntelliSpace Portal后处理工作站进行所有参数测量。把质子密度加权成像血管壁横断面载入后处理软件Multimodality View，将图像放大2~3倍，选取手动勾画血管壁外轮廓及管腔内轮廓，测量出相应血管面积(vesl area,VA)和管腔面积(lumen area,LA)。病变处VA和LA选择管腔最狭窄处(the most narrowed lumen,MNL)层面进行测量；参照处(ref)VA和LA测量首选狭窄MCA近端无明显斑块层面，次选狭窄MCA远端正常层面⑸。各参数计算公式如下：血管狭窄程度=(1-LA mm/LA^)x100%；管壁面积(wall area,WA)= VA-LA；斑块面积(plaque area,PA)=WA MNL-\¥人“；重构指数(remodeling index, RI)=VA MNL/VA ref,RI^1.05定义为PR,RIW0.95定义为NR,0.95<RI<1.05定义为无重构；标准管壁指数(normalized wall index,NW1)=WA/VA。［fll 管壁参数由一名有经验的影像科医生测量2次，间隔半个月，取2次测量平均值作为最终测量结果。
将MRA薄层图像导入MIMICS16.0软件进行血管模型重建，然后将模型数据导入ANSYS15.0软件测量狭窄处血流动力学参数。具体参数包括：跨狭窄处压力比值(trans l es ional pressure ratio,
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RP)=MCA狭窄处远端压力/MCA狭窄处近端压力；血管壁剪应力(wall shear stress,WSS)；跨狭窄处剪应力比值(trans les ional WSS ratio,WSSR)= MCA狭窄处远端WSS/MCA狭窄处近端WSSo MCA狭窄处远端和近端压力分别在距离狭窄处最近的远端和近端正常血管处测量,MCA狭窄处WSS在最狭窄处测量,MCA狭窄处近端WSS在狭窄处近端最近正常血管处测量。
1.3统计学分析
采用SPSS21.0统计软件进行数据分析。根据MCA狭窄处血管重构模式，将患者分为PR组和NR组，比较两组临床资料以及血管壁和血流动力学参数。正态分布的计量资料以x±s表示，两组间比较采用独立样本t检验；非正态分布的计量资料以中位数和四分位数间距表示，两组间比较采用Mann-Whitney〃检验。计数资料以频数和百分率表示，两组间比较采用“检验或Fisher精确检验。应用Pearson相关分析计算血管壁参数与血流动力学参数之间的相关性。双侧检验P<0. 05为有统计学意义。
2结果
2.1临床基线资料
研究期间总共收治49例有症状单侧MCA中至重度狭窄患者，排除9例图像质量差的患者，最终40例纳入分析。其中，16例存在PR,19例存在NR,5例狭窄处血管无重构。PR组急性缺血性卒中患者构成比显著高于NR组(6&8%对21.1%; X=8.069,P=0.005)，而其他人口统计学和临床资料均差异无统计学意义(表1)。
2.2两组间血管壁和血流动力学参数比较及相关性分析
低值易耗品管理在MCA狭窄处，PR组LA mnl显著小于NR组(P=0.004),PA沁(P<0.001)、NWI mnl(P= 0.004)、WSSR(P=0.004)和WSS(P=0.023)显著大于或高于NR组。在MCA参照处,PR组VA^ (P=0.01)和LA…f(P=0.009)显著小于NR组，而NWl ref差异无统计学意义(表2)。
图1和图2显示了PR组和NR组各1例典型患者的高分辨率MRI和血流动力学模型图像。Pearson相关分析显示，狭窄处血管壁RI(r=0.376, P=0.026)以及PA(r=0.407,P=0.015)均与表1正性重构组和负性重构组人口统计学和临床资料比较(x109/L,x±5)
变量
旧家燕子傍谁飞
正性重构组
(n=16)
负性重构组
(n=19)
/值P值
年龄(岁,*±s)65±1468±10-0.8220.423
男性(",％)13(81.2)15(78.9)— 1.0003吸烟("，%)8(50.0)12(63.2)—0.5113酗酒%)10(625)13(68.4)—0.7463髙血压(“,%)13(81.2)14(73.7)—0.7073糖尿病(",％)12(75.0)14(73.7)— 1.0003急性缺血性卒中(",%)11(6.8)4(21.1)&0690.005
总胆固醇(mmol/L, 4.27±1.08 4.30±l.10-0.1030.936 %±5)
三酰甘油(mmoi/L, 2.24±2.44 1.27±0.62 1.6720.115 x±s)
低密度脂蛋白胆固醇 2.83±0.96 2.76±0.970.2320.821 (mmol/L,.V±5)
高密度脂蛋白胆固醇0.94±0.26 1.05±0.18-1.4380.167 (mmol/L,x土s)
血糖(mmol/L,x土s) 5.90±1.49 6.41±1.25-1.1020.291
糖化血红蛋白7.01±1.37 6.56±1.15 1.1640.250 (%,X±5)
磷脂酶d(4g/L,265.18±1X27283.11±105.450.4130.684 x±s)
高半胱氨酸14.86±7.7111.36±3.51 1.7760.091 (pimol/L，无土s)
白细胞计数 6.95±1.12 6.55±1.21 1.0130.326
a Fisher精确检验
表2两组间血管壁和血流动力学参数比较
正性重构组
(n=16)
负性重构组
(n=19)
/值P值VA,.ef(mm2,x±5)14.52±3.1217.20±2.70-2.7220.010 LA,.ef(mm2,x±s) 6.31±1.257.41±1.11-2.7
680.009 WAre^mm2,x±s)&21±2.699.79土1.97-2.0030.054 NWI ref(x±5)0.56±0.090.56±0.47-0.3720.714 VA MNL(mm2,%±5)16.43±4.0615.21±2.17 1.0840.292 LA MNL(mm2,x±s) 2.42±0.74 3.13土0.61-3.0760.004 WAMNLCmm2,x±5)14.01±4.1012.09土2.03 1.7130.102 NWI mnl^土$)0.84±0.060.79±0.04 3.1440.004 PAvndmn?,%土$) 5.87±1.76 2.30±0.917.712<0.001
狭窄程度(%,x±s)61.56±9.295&53±7.25 1.0900.286 RP(M,IQR)0.920.96-1.5890.260
(0.88-0.94)(0.91〜0.99)
WSSR(M,IQR)9.68 5.99-4.2120.004
(&36-9.98)(3.45-6.28)
WSS(kPa,x±s)53.99±17.4539.98±17.21-2.3940.023 g：参照处血管面积;5林：参照处管腔面积;WA^f：参照处管壁面积;NWI ref：参照处标准管壁指数;VA^l：最狭窄处血管面积;4L：最狭窄处管腔面积;WA^l：最狭窄处管壁面积;NWI j^l：最狭窄处标准管壁指数汩心!.：最狭窄处斑块面积;RP：狭窄处远端与狭窄处近端血管壁压力比值;WSSR：狭窄处远端与狭窄处近端血管壁剪应力比值;WSS：狭窄处血管壁剪应力;M：中位数;/QR：四分位数间距
WSSR呈正相关(图3)。
3讨论
本研究显示，在MCA粥样硬化性狭窄处，PR 组比NR组有更小的LA以及更大的PA、NWI 、
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图1大脑中动脉正性重构的高分辨率磁共振成像和血流动力学模型图像A：磁共振血管造影示右侧大脑中动脉Ml段狭窄;B：「加权成像血管短轴面图像可见斑块形成（黑色箭头）;C：质子密度加权成像序列斑块处血管壁参数测量;D：质子密度加权成像序列参考处血管壁参数测量;E：大脑中动脉狭窄处管壁压力模型;F：大脑中动脉狭窄处管壁剪应力模型
图2大脑中动脉血管壁负性重构的高分辨率磁共振成像和血流动力学模型图像A：磁共振血管造影示左侧大脑中动脉Ml段狭窄;B：T】加权成像血管短轴面图像可见斑块形成（黑色箭头）；C：质子密度加权成像序列斑块处血管壁参数测量;D：质子密度加权成像序列参考处血管壁参数测ht;E：大脑中动脉狭窄处管壁压力模型;F：大脑中动脉狭窄处管壁剪应力模型
国际脑血管病杂志2020年11月第28卷第11期Int J Cerebrovasc Dis,November2020,Vol.2&No.11・825・
跨狭窄处剪应力比值
B跨狭窄处剪应力比值
图3重构指数（A）和斑块面积（B）与跨狭窄处剪应力比值的相关性
WSSR和WSS。MCA狭窄处血管壁RT和PA均与WSSR呈显著正相关，因此较大的WSSR值更易引起正性重构和促进斑块增大。
当动脉血管壁形成硬化斑块时，局部血管壁会
通过重构进行代偿⑸，这种现象在冠状动脉⑷及颈动脉⑺研究中均已得到证实。作为一种无创性显示
颅内血管壁的检查方法，高分辨率磁共振血管壁成像逐渐被广泛应用闾。关于血管重构模式、RI和斑块大小，虽然过去的研究也有较多报道，但血管壁厚度和管腔直径存在个体差异，最大程度减小个体差异带来的影响会使结果更加准确，而之前的研究几乎未采取有效方法来降低这些差异。NWI可通过WA与VA比值来减小因个体血管壁厚度造成的
影响⑼。在本研究中，PR组VA«f和Lf“与NR组存在差异，但NWI ref差异无统计学意义，因此认为参
照处血管壁参数无显著差异，可进行组间比较。相比之下，PR组NWI^l显著大于NR组，说明两组之间的狭窄处管壁参数存在差异。
糖炒板栗家庭做法既往研究显示正性重构更易引起缺血性卒中〔回，本研究亦得出了相似的结果。然而，不同重构模式引起缺血性卒中的机制尚不明确，血流动力学可能起着重要作用。冠状动脉疾病的血流动力学研究显示，高WSS会促进斑块进展和正性重构⑴]。
颈动脉疾病研究显示，颈动脉分叉处高WSS是引起缺血性卒中的独立危险因素⑼。本研究结合高分
怎么清理缓存辨率血管壁成像和CFD模型来评估MCA狭窄处血流动力学对血管重构模式的影响，结果显示PR组具有更大的WSSR和WSS，与冠状动脉以及颈动脉方面的研究结论一致。高WSS会引起斑块内坏死核心增大、纤维帽变薄并加速正性重构，使斑块稳定性降低，变成易损斑块⑴〕。还有研究显示，高W
SS 可作用于血管壁内皮细胞，使斑块稳定性降低[l2'l31o因此，高WSSR和WSS会增高缺血性卒中的发病风险。
本研究存在以下不足之处：（1）样本量相对较少，今后应纳入更多病例进一步研究；（2）纳入的MCA狭窄范围为50%-99%，今后可扩大研究范围，提高研究结果的适用性;（3）斑块参数为人工测量，不可避免存在测量误差；（4）未能进行回归分析，进一步分析引起PR的独立相关因素。
综上所述,MCA狭窄处血流动力学与血管重构模式有关，血流动力学参数增大易引起PR。因此，对于存在PR和高WSS的有症状MCA狭窄患者，应积极预防缺血性卒中的发生。
利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突
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