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临床论著
高分辨率磁共振评价老年人胸主动脉粥样硬化斑块的特征与高血压的相关性
中华临床医师杂志, 2016,10(23): 3538-3543. DOI: 10.3877/cma.j.issn.1674-0785.2016.23.011
摘要
目的

探讨老年人群胸主动脉粥样硬化斑块的成分及负荷特征与高血压的相关性。

方法

该研究的入组人群为60岁以上,且无任何严重心脑血管症状的老年人。所有受试者均进行磁共振胸主动脉多对比度管壁成像。图像判读人员定量测量高血压患者与血压正常者胸主动脉粥样硬化斑块的负荷,定性分析胸主动脉粥样硬化斑块的成分,并比较它们的差异。将胸主动脉分为三段,即升主动脉段(AAO)、主动脉弓段(AOA)以及降主动脉段(DAO)。

结果

55例受试者存在胸主动脉粥样硬化斑块,其中高血压组29例,平均年龄(74.2±5.5)岁,16例(55.2%)为男性。高血压组胸主动脉粥样硬化斑块内出血/血栓的发生率显著高于血压正常组(37.9% vs. 11.5%,P=0.025)。高血压组胸主动脉三个节段的管腔面积、管壁面积、血管总面积以及最大管壁厚度均大于血压正常组,且差异均具有统计学意义(均P<0.05)。高血压组AOA段(31.7%±5.4% vs. 31.4%± 4.7%)和DAO段(34.6%±5.4% vs. 33.6%±4.3%)的标准化管壁指数均大于血压正常组,且差异亦有统计学意义(均P<0.05)。

结论

老年人群高血压患者胸主动脉粥样硬化易损斑块的发生率明显高于血压正常者。

引用本文: 周长武, 李澄, 赵锡海, 等.  高分辨率磁共振评价老年人胸主动脉粥样硬化斑块的特征与高血压的相关性 [J]. 中华临床医师杂志(电子版),2016,10( 23 ): 3538-3543. DOI: 10.3877/cma.j.issn.1674-0785.2016.23.011
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高血压是脑卒中最重要的危险因素[1],高血压患者脑卒中的相对危险性是血压正常者的几十倍[2]。大量研究显示,高血压容易导致斑块内出血(intraplaque hemorrhage,IPH),加速斑块的进程和不稳定性,引起管腔狭窄及血栓(mural thrombus,MT)形成,最终引起心脑血管栓塞事件的发生[3,4,5,6,7,8,9,10,11]

动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)易损斑块是形成缺血性卒中栓子的主要来源,约18%~24%来源于胸主动脉[12,13]。早期研究发现,胸主动脉AS不稳定斑块好发于缺血性脑血管事件的患者,尤其是隐源性卒中患者[14]。Cui等[15]研究显示,缺血性卒中患者中,主动脉弓AS斑块的发生率为40.6%,其中易损斑块占84.8%。因此,充分评估胸主动脉AS斑块的成分及负荷等特征,有助于心脑血管疾病的诊疗及预防。

但目前对AS斑块的研究主要集中于颈动脉,很少研究胸主动脉,其根本原因在于成像技术的限制。因此,本研究的主要目的是应用三维多对比度磁共振管壁成像技术评价老年人群高血压患者胸主动脉AS斑块的成分及负荷等特征,尽早发现高血压患者胸主动脉的易损斑块,以期能够对该类患者的临床治疗提供相关依据,并积极预防心脑血管并发症的发生。

资料与方法
1.研究对象:

本研究方案已通过所在单位伦理委员会审核。所有受试者均签署了书面版的知情同意书。受试者均来自于同一社区研究项目,即老年人群的心血管风险(cardiovascular risk of older population,CROP),研究目的主要是应用超声和MRI评估无症状老年人群的心血管疾病风险。受试者的入选标准为:(1)60岁以上的老年人群;(2)无任何严重心脑血管症状。排除标准为:(1)体内含金属磁性异物,如心脏起搏器/血管植入物等;(2)幽闭恐惧症患者;(3)不同意签署知情同意书者。所有受试者均于2013年5月至2014年12月在清华大学生物医学影像研究中心进行胸主动脉磁共振管壁成像。另外,对受试者进行临床信息采集,包括姓名、性别、年龄、踝肱指数、血压、血脂、吸烟史、糖尿病史、高脂血症及心脑血管病史等。

2.MRI:

受试者都将进行胸主动脉磁共振管壁成像,扫描设备主要为3.0 T磁共振扫描仪(Philips Achieva TX,Philips Healthcare,The Netherlands)和32通道心脏线圈,扫描序列主要包括3D T2-VISTA (three-dimensional T2-volume isotropic TSE acquisition)和3D SNAP (three-dimensional simultaneous non-contrast angiography and intraplaque hemorrhage)。

受试者均采取仰卧位,头先进,以胸主动脉为中心冠状位三维磁共振扫描,主要扫描参数如下:3D T2-VISTA:快速自旋回波(TSE),重复时间(TR)/回波时间(TE)800 ms/64 ms,视野(FOV)250 mm×160 mm×64 mm,空间分辨率1.25 mm×1.25 mm×1.25 mm;3D SNAP:快速场回波(FFE),TR/TE 7.5 ms/3.7 ms,FOV 220 mm×280 mm×37 mm,空间分辨率1.5 mm×1.5 mm×1.5 mm。

3.图像后处理及判读分析:

所有图像判读工作均由两位放射诊断医师(均具有5年以上的心脑血管MRI判读经验)共同完成。当判读结果有争议时,由两位医师协商解决。图像判读人员对受试者的临床信息均遵循盲法原则。本研究使用清华大学自主研发的3D CASCADE图像后处理软件来协助判读人员完成图像分析工作。

本研究评价胸主动脉AS斑块的成分主要包括IPH/MT和富含脂质的坏死核(lipid rich necrotic core,LRNC)。胸主动脉各段[升主动脉段(AAO)、主动脉弓段(AOA)以及降主动脉段(DAO)]AS斑块负荷的形态学参数主要包括管腔面积(LA)、管壁面积(WA)、血管总面积(TVA)、最大管壁厚度(WTmax)以及标准化管壁指数(NWI),NMI=WA/(LA+ WA)×100%。高血压患者与血压正常者胸主动脉AS斑块成分及负荷的差异也将进行比较。

4.可重复性研究:

随机选取30例受试者进行可重复性研究。由一名图像判读工作人员间隔2个月时间对随机受试者胸主动脉AS斑块的成分和负荷特征进行两次分析和测量,并比较两次结果的一致性。

5.统计学分析:

应用SPSS 16.0 (SSPS Inc. Chicago,IL,USA)统计软件进行分析。分析胸主动脉各段AS斑块的负荷参数等计量资料,用均数±标准差(±s)表示,采用独立样本t检验。比较高血压患者与血压正常者胸主动脉AS斑块的成分及负荷差异,采用χ2检验和Fisher确切概率法。P<0.05为差异具有统计学意义。通过计算胸主动脉AS斑块负荷的组内相关系数(intraclass correlation coefficient,ICC)和相应的95%可信区间(confidence interval,CI),来判断两次斑块负荷测量结果的可重复性。同时,通过计算κ (The Cohen's Kappa)值,来判断两次评价胸主动脉AS斑块成分结果的一致性。

结果
1.受试者临床信息(表1):
表1

受试者临床信息

表1

受试者临床信息

组别例数男性[例,(%)]年龄(岁, ±s)高密度脂蛋白(mmol/L, ±s)低密度脂蛋白(mmol/L, ±s)甘油三酯(mmol/L, ±s)总胆固醇(mmol/L, ±s)
高血压组2916(55.2)74.2±5.51.5±0.42.7±0.81.6±0.84.8±0.9
血压正常组2611(42.3)70.2±6.01.4±0.32.8±0.81.2±0.44.8±0.8
t/χ2 0.908-2.609-0.5950.276-2.018-0.039
P 0.3410.0120.5540.7830.050.969
组别例数踝-肱指数(±s)收缩压(mmHg, ±s)舒张压(mmHg, ±s)脉压(mmHg, ±s)平均动脉压(mmHg, ±s)
高血压组291.1±0.1140±1470±770±1593±7
血压正常组261.2±0.1125±1365±760±1285±8
t/χ2 1.639-4.175-2.51-2.695-4.285
P 0.107<0.0010.0150.009<0.001
组别例数吸烟史[例,(%)]糖尿病史[例,(%)]高脂血症[例,(%)]使用他汀类药物[例,(%)]冠心病史[例,(%)]脑卒中史[例,(%)]
高血压组296(20.7)6(20.7)17(58.6)12(41.4)5(17.2)11(37.9)
血压正常组262(7.7)4(15.4)18(69.2)12(46.2)4(15.4)6(23.1)
t/χ2 1.8630.2590.6670.1270.0351.416
P 0.2570.7330.4140.72110.234

共计55例受试者存在胸主动脉AS斑块。其中,有5例受试者AAO的MRI被排除出了最后的统计分析,因为运动伪影造成了图像质量较差,无法满足判读要求。根据受试者的血压信息,将其分为两组,即高血压组(收缩压≥140 mmHg或舒张压≥90 mmHg)和血压正常组。高血压组29例,平均年龄(74.2±5.5)岁,其中男性16例(55.2%)。血压正常组26例,平均年龄(70.2±6.0)岁,其中男性11例(42.3%)。高血压组的各项血压参数值均大于血压正常组,且差异均有统计学意义(P<0.05)。而两组在性别、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、总胆固醇、吸烟、高脂血症、是否使用他汀类药物、冠心病及脑卒中等方面进行比较,差异均无统计学意义。

2.胸主动脉AS斑块的成分特征:

高血压组胸主动脉AS斑块的发生率为52.7%,血压正常组的发生率为47.3%,差异无统计学意义(P=0.567)。高血压组胸主动脉AS斑块IPH/MT的发生率(37.9% vs. 11.5%,P=0.025)显著高于血压正常组,而LRNC (89.7% vs. 92.3%,P=1.000)的差异无统计学意义。

3.胸主动脉AS斑块的负荷特征:

高血压组胸主动脉各段的LA、WA以及TVA均大于血压正常组,且差异均具有统计学意义(P<0.05)(AOA段LA、WA以及TVA的比较见图1)。高血压组胸主动脉各段的WTmax均大于血压正常组[AAO段(3.1±0.5)mm vs. (2.9±0.5)mm,AOA段(3.2±0.8)mm vs. (3.0±0.7)mm,DOA段(3.1±0.8)mm vs. (2.8± 0.8)mm],且差异均有统计学意义(P<0.05)(图2)。高血压组AOA段(31.7%±5.4% vs. 31.4%±4.7%,P=0.032)和DAO段(34.6%±5.4% vs. 33.6%± 4.3%,P<0.001)的NWI均大于血压正常组,且差异有统计学意义;而两组间AAO段(26.9%±3.6%vs. 26.9%±3.6%)的NWI基本近似,差异无统计学意义(P=0.995)(图3)。

图1
高血压组和血压正常组AOA段LA、WA以及TVA的比较
图2
高血压组和血压正常组胸主动脉各段WTmax的比较
图1
高血压组和血压正常组AOA段LA、WA以及TVA的比较
图2
高血压组和血压正常组胸主动脉各段WTmax的比较
图3
高血压组与血压正常组胸主动脉各段NWI的比较
图3
高血压组与血压正常组胸主动脉各段NWI的比较
4.可重复性研究:

NWI的ICC分别为AAO段0.858 (95% CI 0.796~0.900),AOA段0.885 (95%CI 0.862~0.904)和DAO段0.778 (95% CI 0.738~0.812)(P<0.05)。关于判断胸主动脉AS斑块成分的一致性研究,其结果分别为AAO段κ=0.848,AOA段κ=0.921和DAO段κ=0.96,均P<0.05。关于IPH/MT的一致性研究,胸主动脉各段的值均为κ=1.000 (P<0.05)。高血压组和血压正常组胸主动脉AS斑块的MRI见图4图5

图4
高血压组胸主动脉AS斑块的图像。所有图像均为多平面重建图像,红箭所指高信号为IPH/MT,提示该斑块为易损斑块。4A:矢状位图像;4B、4C:对应4A的横轴位图像
图5
血压正常组胸主动脉AS斑块的图像。所有图像均为多平面重建图像,红箭所指为斑块表面溃疡形成。5A:矢状位图像:5B、5C:对应5A的横轴位图像
图4
高血压组胸主动脉AS斑块的图像。所有图像均为多平面重建图像,红箭所指高信号为IPH/MT,提示该斑块为易损斑块。4A:矢状位图像;4B、4C:对应4A的横轴位图像
图5
血压正常组胸主动脉AS斑块的图像。所有图像均为多平面重建图像,红箭所指为斑块表面溃疡形成。5A:矢状位图像:5B、5C:对应5A的横轴位图像
讨论

本研究应用三维多对比度磁共振管壁成像技术,评价老年人群胸主动脉AS斑块的成分及负荷特征与高血压的相关性。结果发现,高血压患者胸主动脉AS斑块的发生率较高,并且其斑块负荷亦大于血压正常者。高血压患者胸主动脉AS IPH/MT的发生率显著高于血压正常者。研究结果表明,老年人群胸主动脉AS斑块是普遍存在的,尤其是高血压患者,并且有相当一部分是易损斑块。

大脂质核、薄纤维帽破裂、IPH、斑块内新生化血管以及血管壁炎症等被认为是易损斑块的几大重要特征[16,17,18]。本研究中,约37.9%的高血压患者存在IPH/MT。高血压是导致IPH/MT非常重要的危险因素。大量研究表明,颈动脉的IPH/MT能够加速AS病变的进程和纤维帽的破裂[19,20]。Selwaness等[6]研究多种血压参数(收缩压、舒张压、平均动脉压及脉压等)与颈动脉IPH的相关性,结果发现,脉压与颈动脉IPH存在最显著相关性。另外,Sun等[7]研究发现,经抗高血压治疗后,低舒张压是颈动脉IPH的独立相关因素,舒张压急性降低可能是IPH的病理生理环节。

Takaya等[21]研究发现,IPH/MT和纤维帽破裂与缺血性脑卒中密切相关。发生于颈动脉和颅内动脉的IPH/MT,已经被证明和缺血性脑卒中事件有显著相关性[21,22]。另外,血流动力学研究发现,在降主动脉近端存在反流性血流机制,一旦降主动脉近端的易损斑块破裂,形成的MT就会逆流,导致颅内血管闭塞,引起缺血性脑卒中的发生。Wehrum等[23]揭示了降主动脉的反流性血流机制是一种普遍存在的现象,尤其在缺血性卒中患者中。有文献报道,60.6%的卒中患者存在反流性血流机制[24]。由于反流性血流机制,降主动脉斑块已经被认为是隐源性卒中患者潜在的栓子来源[25]。因此,我们推测胸主动脉AS斑块的IPH/MT也可以预测未来缺血性脑卒中的风险。

本研究中,应用的成像序列主要包括3D T2-VISTA和3D SNAP序列。前期的研究证明,3D VISTA序列在斑块负荷测量方面具有良好的可操作性和可重复性[26,27]。3D T2-VISTA序列采用可变的小翻转角TSE,利用长TE时间和固有的梯度进行充分的血流抑制。因此,该序列对于斑块内LRNC的识别具有较高的敏感性,在T2-VISTA序列上呈稍低信号,而钙化呈更低信号,斑块表面的纤维帽则呈相对高信号。Wang等[28]阐述了3D SNAP序列应用相位敏感反转恢复技术,一次扫描即可同时获得磁共振血管图像和黑血管壁图像,因此能够提供IPH的正信号和管腔的负信号,对IPH/MT的显示非常敏感。同时,3D SNAP图像上的高信号代表IPH/MT,这一点已经被颈部斑块的病理证实[28],并且提示该斑块为易损斑块。因此,三维多对比度磁共振管壁成像技术在评价斑块成分特征方面(尤其是LRNC、IPH/MT)具有巨大的潜力和广阔的应用前景。

当然,本研究也存在一些不足。首先,本研究样本量较小,而且为老年人,并不足以代表普遍人群。因此,在接下来的研究中,将增加样本量和拓展研究人群。其次,本研究中有5例受试者AAO的图像由于图像伪影较重,无法测量其斑块负荷,被排除出最后的统计分析。因此,在以后的研究中,需要更多的心电门控技术及运动补偿技术来消除呼吸运动伪影。最后,纤维帽是斑块的重要成分,纤维帽是否完整直接决定斑块的易损性,但本研究并没有评价纤维帽,主要原因在于本研究中的两个序列不足以完全准确地鉴别纤维帽的完整性。因此,在以后的研究中应增加更多的特异性成像序列,例如三维T1加权[29]等,以便于更加全面的分析斑块的成分特征,尤其是易损斑块。

本研究显示,老年人群高血压患者胸主动脉AS易损斑块的发生率明显高于血压正常者。因此,建议对可能存在胸主动脉易损斑块的高血压老年患者进行早期筛查,从而预防心脑血管并发症的发生。

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关键词
主题词
高血压
主动脉,胸
动脉粥样硬化
磁共振成像
易损斑块