既往研究认为大脑中动脉闭塞(middle cerebral artery occlusion，MCAO)的原因多为血栓形成和栓子栓塞，因尸检率的下降，关于MCAO的相关机制仍旧不明^[1]。MCAO脑梗死的临床表现差异很大，有可能是大面积脑梗死、小的梗死灶、或甚至是无梗死灶(transient ischemic attack，TIA)。虽然目前CT血管造影(CT angiography，CTA)、磁共振血管造影(magnetic resonance angiography，MRA)及数字减影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)常规检查可较快地对MCAO做出诊断，但只能显示消失的血管，管腔内的影像学表现却很少被人认识。近年来高分辨率磁共振(high-resolution magnetic resonance imaging，HR-MRI)已越来越多地应用于大脑中动脉粥样硬化疾病的研究^[2,3]，但对MCAO的研究相对较少。本研究通过对比分析非栓子栓塞性MCAO两种不同的HR-MRI管腔形态学表现以及对应脑梗死类型差异，拟从管腔形态特征探讨MCAO不同脑梗死类型差异的可能机制。

1　材料与方法

1.1　一般资料

       收集2011年3月至2015年5月在上海长海医院因缺血性脑卒中在脑外科及神经内科住院诊断为单侧大脑中动脉M1段闭塞的患者，纳入标准：(1)头颅CTA、MRA或DSA显示大脑中动脉M1段主干闭塞；(2)有明确与闭塞侧大脑中动脉供血区相关的症状，包括短暂性缺血症状；(3)发病1周内行HR-MRI及常规头颅DWI扫描；(4)具有颈部血管影像学检查及心脏检查资料。排除标准：(1)临床诊断急性栓子栓塞性MCAO；(2)同时存在同侧颅内动脉或颈动脉狭窄大于50%；(3)合并心源性栓子、房颤、血管动脉炎，动脉夹层、高凝状态等基础疾病；(4)图像质量差无法诊断。对每例患者都采集如下临床资料：年龄、性别、高血压史、糖尿病史、吸烟史、血脂水平及发病时间。所有患者均签署知情同意书。

1.2　检查方法

       所有患者均在GE Signa HDxt 3.0 T磁共振设备上进行检查。先行头颅常规DWI扫描：TR/TE 5300 ms/74.3 ms，FOV 24 cm×24 cm，b=1000 s/mm²，激励次数(NEX)2，矩阵160×160，层厚5 mm，扫描时间42 s。再行3D-TOF扫描：TR/TE 29 ms/3.4 ms，FOV 24 cm×21.6 cm，NEX 1，矩阵384×192，扫描时间4 min 47 s。随后根据3D-TOF图像定位MCA走形区再行HR-MRI扫描，病灶侧大脑中动脉扫描序列包括T2WI、T1WI、T1WIGd-DTPA增强，健侧只行T2WI扫描，其中T2WI参数为：TR/TE 2884 ms/51 ms，FOV 10 cm×10 cm，NEX 6，矩阵320×256，回波链长度(echo train length，ETL)20，扫描时间3 min 51 s；T1WI平扫和增强序列参数为：TR/TE 581 ms/20 ms，FOV 10 cm×10 cm，NEX 4，矩阵320×256，ETL 6，扫描时间5 min。高分辨率T1WI增强扫描采用Gd-DTPA对比剂，注射剂量0.2 mmol/kg，流率2 mL/s，注射对比剂后立即扫描。

1.3　图像分析

       扫描完成后将图像导入PACS系统，由2名专门从事血管影像诊断的影像科医生在不了解患者临床资料的情况下进行图像分析。M1段闭塞管腔的形态特征依据HR-MRI管腔横断面表现分为斑块形成组(闭塞管腔内可见到明显斑块形成)与非斑块形成组(闭塞管腔内未见斑块，闭塞血管管壁增厚、管腔缩窄闭塞、沿大脑中动脉走形区可见多发细小流空血管形成)。管腔闭塞的位置依据TOF-MRA表现分为M1段主干近端(定义为自主干起始部即未见血管)、主干远端(主干尚可见部分残留的血管腔，其远端未见显示)。根据DWI上显示的梗死病灶部位、大小和分布将脑梗死病灶分布模式分为^[4]：(1)单发脑梗死(脑梗死仅累及1个血管供血区域)：小的穿支动脉供血区梗死(small perforating artery infarct，SPAI)(病灶直径<2 cm)，大的穿支动脉供血区梗死(large perforating artery infarct，LPAI)(病灶直径≥2 cm)，分水岭梗死(border-zone infarct，BZI)，皮质分支血管供血区梗死(pial infarct，PI)；(2)多发脑梗死(脑梗死累及2个以上血管供血区域)：穿支动脉供血区梗死(perforating artery infarct，PAI)+PI，PAI+PI+BZI，PAI+BZI，PI+BZI；(3)TIA。

1.4　统计学分析

       应用SPSS 19.0软件进行统计学分析，对组间计数资料用行×列表χ²检验或Fisher's精确四格表检验，对组间计量资料以±s表示并行t检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1　一般资料

       本研究共纳入44例患者，男35例，女9例，年龄31~76岁，平均(54.25±10.95)岁，斑块形成组患者中高血压的比例明显大于非斑块形成组，差异有统计学意义(表1)。

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表1  大脑中动脉闭塞患者的临床资料
Tab. 1  Clinical data of patients with middle cerebral artery occlusion

2.2　斑块的HR-MRI形态特征

       斑块形成组HR-MRI显示大脑中动脉内可见偏心或环形斑块充填管腔，斑块在T2WI序列呈高、稍高信号，信号较混杂，T1WI为等、高信号，增强后斑块均有不同程度强化(图1)；非斑块形成组HR-MRI显示大脑中动脉主干管腔缩窄闭塞，并且在大脑中动脉走行区见多发细小流空侧枝血管影(图2)，其中2例患者(14.29%)管壁较均匀增厚，而闭塞对侧正常的中动脉却没有观察到此征象。斑块形成组闭塞位置近端16例，远端14例，非斑块形成组闭塞部位为近端13例，远端1例，两组闭塞部位差别有统计学意义(P=0.025，χ²=4.99)。

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图1  同一例斑块形成组患者的MRI图像。TOF-MRA显示左侧大脑中动脉M1段闭塞(A)，DWI显示左侧大的穿支动脉供血区及内分水岭区多发脑梗死(B)，C~N为HR-MRI显示大脑中动脉管腔内斑块充填(白色箭所指)，T2WI图像(C~F)，T1WI平扫图像(G~J)，H~J示斑块出血，T1WI增强后斑块明显强化(K~N)
Fig. 1  MRI images in the same patient of plaque formation group, TOF-MRA shows left middle cerebral artery M1 segment occlusion (A), DWI shows left large perforating artery infarct and interior border-zone infarct (B), C—N images are HR-MRI shown the middle cerebral artery lumen full of plaque (white arrow), T2WI image (C—F), T1WI image (G—J), H—J image shown plaque hemorrhage, K—N image shown significant enhancement of plaque in T1WI.

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图2  同一例非斑块形成组患者MRI图像。TOF检查显示右侧大脑中动脉M1段闭塞(A)，DWI示无脑梗死灶(B)，C~F为HR-MRI图像T2WI显示大脑中动脉纤细闭塞，管腔内未见斑块形成，其走形区多发侧枝小血管形成(白色箭所指)
Fig. 2  MRI images in the same patient of non plaque formation group, TOF-MRA shows right middle cerebral artery M1 segment occlusion (A), DWI shown no cerebral infarction (B), C—F images are T2WI image of HR-MRI shows middle cerebral artery slender occlusion, no plaque formation in the lumen, and its shape-shaped area of multiple collateral small vessel formation (white arrow).

2.3　斑块的形态特征与脑梗死类型的差异

       斑块形成组与非斑块形成组脑梗死类型分布不同如表2所示。两组中单发性脑梗死分别为11例和5例，多发性梗死分别为15例和2例，无梗死灶分别为4例和7例，两组管腔特征对应的脑梗死类型差别有统计学意义(P=0.016，χ²=8.29)，斑块形成组脑梗死类型多为多发性脑梗死，而非斑块组多为单个脑梗死或无梗死灶。

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表2  大脑中动脉不同闭塞管腔形态对应的脑梗死类型分布
Tab. 2  Different infarction patterns in the middle cerebral artery occlusion

3　讨论

3.1　高分辨率磁共振对大脑中动脉闭塞管腔的评价价值

       HR-MRI应用于大脑中动脉粥样硬化疾病的研究已有很多报道，HR-MRI不仅能清晰显示动脉粥样硬化管腔斑块，而且可以评估斑块易损性、脑梗死类型以及预测卒中风险^[5,6]，但应用于MCAO研究不多。传统血管成像技术CTA、MRA及DSA可明确MCAO诊断，但无法直接显示病变血管管壁情况，难以对MCAO进行确切的病因诊断，动脉闭塞性病变的治疗主要基于病因诊断，故明确动脉闭塞病变的性质对于卒中防治至关重要^[1]。既往研究认为MCAO的原因主要分为两类：源于动脉粥样硬化的血栓形成和来自心房栓子脱落所致栓塞^[1]。本研究中排除栓子栓塞的MCAO患者，研究通常所说动脉粥样硬化血栓形成患者，笔者依照HR-MRI上闭塞管腔的形态学特征将这些病例分为斑块形成组与非斑块形成组，斑块形成组可观察到MCAO原因为动脉粥样硬化斑块及伴发的血栓，但发现非斑块形成组患者闭塞管腔内并未看到斑块，而是显示缩窄的动脉管腔、沿中动脉走形区多发侧支血管形成(流空血管影)，并且这一现象只有在闭塞侧有，健侧并没有观察到此征象。笔者认为斑块形成组MCAO原因为动脉粥样硬化，而非斑块形成组MCAO发病机制不完全是动脉粥样硬化，其原因可能为先天性大脑中动脉发育不全或后天性大脑中动脉主干萎缩。本研究中斑块形成组高血压、糖尿病、吸烟等动脉粥样硬化的危险因素比例均较非斑块形成组高，其中高血压这一因素在斑块形成组与非斑块形成组中的差异表现得尤为明显(P=0.03)。Kim等^[7]认为后天大脑中动脉萎缩闭塞是一个非常缓慢、渐进性的过程，这个变化过程可能会导致不寻常的侧枝血管形成，如穿支动脉的显著扩张；从大脑中动脉主干到侧枝血管血流动力学负荷的改变可能诱发大脑中动脉主干萎缩性重构。另外，Xu等^[8]利用HR-MRI研究显示无症状MCAO者大脑中动脉周围存在多个直径微小的血管流空信号(deep tiny flow voids，DTFV)，与本研究中非斑块形成组的大脑中动脉主干多发流空侧枝血管表现相仿，他们认为DTFV的存在为血管闭塞后深部侧枝再生或者为深部软脑膜侧枝动脉的特殊影像表现。非斑块形成组2例患者(14.29%)同时可见血管壁增厚，这与烟雾病内膜增厚的血管壁表现相似，但烟雾病管腔狭窄闭塞多起自颈内动脉末端，而本研究中闭塞段均为M1段，非斑块形成组管壁增厚的原因是否是局部炎症所致将有待组织病理学证实。

       MCAO的位置与脑梗死类型相关^[9]，闭塞位于大脑中动脉管腔近端者深穿支动脉梗死比例高于闭塞位于管腔远端者。这是因为穿支动脉位于大脑中动脉主干近侧，当大脑中动脉近端闭塞时，有两种情况导致其供血区梗死：(1)栓子或血栓直接阻塞穿支动脉开口部^[10]；(2)大脑中动脉主干闭塞后其血流代偿主要依靠软脑膜侧支循环，而穿支动脉为侧枝循环代偿的末端，往往因代偿不足而导致脑梗死^[11]。本研究中非斑块形成组闭塞部位近端明显多于远端(P=0.025)，但出现深穿支动脉梗死比例不多，笔者认为非斑块形成组多发的深部软脑膜侧支循环的建立起到了重要作用。

       因此，HR-MRI可显示MCAO不同的管腔形态特征，有助于临床获得MCAO可能的病因诊断，并可用于评估MCAO后深部软脑膜侧枝循环的形成。

3.2　大脑中动脉闭塞不同脑梗死类型的机制探讨

       本研究中斑块形成组脑梗死类型多为多发性脑梗死，而非斑块组多为单个脑梗死或无梗死灶。MCAO脑梗死的病灶分布、类型及临床症状均因不同的机制而有不同的表现。源于动脉粥样硬化的MCAO脑梗死或TIA的可能机制包括：动脉血栓形成导致完全闭塞、动脉至动脉栓塞、血流动力不足(低灌注)、深穿支开口处局部分支闭塞，或是这些机制的联合作用^[12]。本研究中斑块形成组的患者脑梗死机制笔者认为多数是因为原位动脉血栓形成性闭塞及动脉至动脉闭塞。急性动脉血栓形成始于动脉粥样硬化斑块纤维帽破裂，由此破坏动脉内皮细胞表层，组织因子释放促进附于斑块的血凝块发展，局部闭塞和继发性动脉至动脉栓塞随机产生。本研究通过HR-MRI可直观显示斑块形成组中较大的斑块充填于动脉管腔内，部分病例可观察到T1WI高信号，T1WI高信号代表斑块内出血或血栓形成^[13]，这种动脉粥样硬化所形成的原位血栓闭塞所产生的脑梗死往往大于其他机制导致的病灶。Lee等^[1]利用HR-MRI在大脑中动脉斑块稳定性与脑梗死类型的相关性研究中认为那些斑块内出血伴有强化的不稳定斑块更多表现为动脉-动脉栓塞的脑梗死类型。Wong等^[12]研究认为动脉至动脉栓塞产生的栓子不易清除导致多发脑梗死，尤其并发分水岭梗死。本研究斑块形成组多发脑梗死比例多(50%)且均并发分水岭梗死，与Lee及Wong等研究结果相符。但是动脉粥样硬化斑块的形成是缓慢进展过程，卒中发生后梗死灶的最终大小可根据侧枝循环的发展、动脉闭塞的速度及血流动力的稳定性而不同。本研究中非斑块组患者大脑中动脉走形区多细小流空血管形成，是血管闭塞后侧枝循环形成好的一个重要标志，侧枝循环建立好的MCAO患者脑梗死的面积小或只表现为TIA，这与国外报道的研究结果吻合^{[14,15,16,17]}。因此，MCAO不同管腔的形态特征与脑梗死类型具有极大的相关性，利用HR-MRI可预测梗死的类型。

3.3　本研究存在的不足

       HR-MRI管壁成像扫描时间长，本研究对象多为脑梗死症状相对较轻者，病情较重、无法配合检查者不能行HR-MRI检查而未选入研究中，这部分患者的管壁及脑梗死类型需进一步研究；本研究为回顾性研究，样本量小，尚需连续性大样本研究来证实脑梗死机制；研究表明^[18]在脑梗死发病早期会有少部分复发病例，本研究DWI扫描时间为发病后一周内完成，非发病24 h内检测，不排除少部分复发急性脑梗死病例的可能。

       总之，HR-MRI对大脑中动脉闭塞管腔管壁形态特征评价具有重要价值，闭塞管腔内是否有斑块及主干周围有无侧支形成可能是大脑中动脉闭塞后不同脑梗死类型差异的一个重要原因。