0 引言

       脑卒中是继冠心病后全球第二大死亡原因^[1]，目前已经跃升成为我国居民死亡原因第一位。卒中分为两种：出血性卒中和缺血性卒中，其中缺血性卒中的比例约占全部卒中的83%^[2]，具有高发病率、高致残率和高死亡率的特点^[3]。缺血性脑卒中中18%~25%是由颈动脉粥样硬化引起^[4]。以往的研究认为血管狭窄大于70%与脑血管事件独立相关^[5]，被认为是一个高风险特征，然而仅量化狭窄程度不足以完全解释颈动脉粥样硬化狭窄的血流动力学影响，研究^[6]表明血流动力学因素如血流减速、壁剪切应力降低对颈动脉粥样硬化的发展起着关键因素，以往多数集中在体外、动物模型、在体2D相位对比MRI（2D-phase contrast MRI, 2D PC-MRI）以及健康志愿者^{[7, 8, 9]}，而对在体颈动脉狭窄患者血流动力学的研究缺乏。

       2D PC-MRI是磁共振血流量化的基石，到目前为止仍旧是血流量化的“金标准”^[10]，但2D PC-MRI测量烦琐。在相位对比技术上进一步发展获得具有时间分辨率的三维速度编码的MRI新型成像技术被称为“四维血流磁共振成像（4D flow magnetic resonance imaging, 4D Flow MRI）”^[11]。经过近20年的发展，4D Flow MRI已经从定性分析转向于定量分析工作，可在体无创测量狭窄不同部位和主体的血流动力学^[12]，获得大多数血流动力学参数如血流量、血流速度、压力梯度、壁剪切力（wall shear stress, WSS）、压力差、能量损失等，已经发展成为潜在的生物学标志物^[13]，如脉搏波动速度与搏动指数可以检测感兴趣血管的硬化程度^[14]，狭窄血管的压力梯度可以作为未来中风风险的预测指标^[15]，而WSS早已经成为动脉粥样硬化的血流动力学生物学指标^[16]，血流动力学信息结合三维血流可视化来全面评估血管疾病及其血流动力学因素的影响。与2D PC-MRI相比，4D Flow MRI更能够捕捉血流在时间和空间上的变化，从而提供更加精确的三维信息，其独特优势在于“回顾性地测量血流”^[17]，而且具有良好的重复性与重现性^[18]，另外SECCHI等^[8]发现4D Flow MRI与作为“金标准”的2D PC-MRI在颈动脉流速上具有良好的相关性。NGO等^[19]对颅内动脉计算机流体动力学（computer fluid dynamics, CFD）血流的比较发现，4D Flow MRI的速度及WSS都具有较高的一致性，而且4D Flow MRI不依赖于基于理想化假设的流体力学模型而直接测量血流动力学参数，能够更为真实地反映人体血流情况。动脉粥样硬化的进一步发展依赖作用于血管壁的血流动力学力因素，继而导致在容易发生血流紊乱的部位形成局灶性病变如斑块或者狭窄等，通常血流紊乱区域包括低WSS、湍流和复杂速度梯度、压力梯度等刺激斑块发展。JOHANSSON等^[20]研究发现4D Flow MRI可以作为诊断颈动脉近闭塞的一项很有前途的工具。4D Flow MRI用于探讨与年龄和解剖位置相关的颈动脉血流动力学，发现流速、剪切力、压力梯度随年龄的增长而降低，且在颈动脉分叉处最低，所以除颈动脉分叉处和年龄外压力梯度也可能是诱发颈动脉粥样硬化的因素^[9]，为未来研究选择相匹配的对照队列评估颈动脉疾病提供了建议。4D Flow MRI被用于表征颈动脉分叉处的WSS^[21]，并突出致动脉粥样硬化的重要性，用于探索不同程度狭窄、狭窄不同位置的血流差异^[22]以及高、低风险斑块之间的关系^[23]，阐明了WSS对斑块的影响，还可视化及定量描述颈动脉内膜切除术后血流动力学的正常化^{[24, 25]}。斑块形成的风险以及个体间WSS的差异不能轻易地从解剖成像的简单几何评估中推断出来，这更加突出了4D Flow MRI在斑块发展和预测方面的潜力^[26]。颈动脉狭窄往往导致下游脑血流不足，继而引发卒中，通过4D Flow MRI与CFD结合来估算狭窄患者整个头颈系统的压力变化并描述对侧半球的血流不对称性^{[27, 28]}，解释了脑灌注不足背后的机制。另外，通过4D Flow MRI研究颈动脉狭窄患者的侧支循环情况（一级侧支Willis环附近^[29]、二级眼动脉^[30]），继而对患者的治疗及预后做出评估，一些血管疾病的研究也可以通过对颈动脉血流动力学的研究来间接表征，如WANG等^[18]发现颈动脉Vmax（velocity maximum, Vmax）可能是脑血管事件的烟雾病患者的独立危险因素。我们假设4D Flow MRI能在体可视化及定量分析颈动脉粥样硬化血流动力学变化，并能发现狭窄及其卒中相关血流动力学危险因素。

       本研究利用在体4D Flow MRI参数来观察单侧中重度颈动脉粥样硬化狭窄血管的血流动力学改变，对可能导致颈动脉狭窄及其缺血事件的血流动力学因素进行探讨，为临床防治颈动脉粥样硬化性狭窄导致的脑缺血事件提供新的思路和方法。

1 材料与方法

1.1 一般资料

       前瞻性纳入2022年1月至2022年12月经吉林大学第一医院诊治的单侧中重度颈动脉粥样硬化狭窄患者20例，将其纳入研究组，选取同期年龄以及血管危险因素相匹配的正常志愿者26例，作为对照组，所有患者均在入院7天内依次完成超声及MRI。颈动脉狭窄患者入选标准：（1）年龄18~75岁，性别不限；（2）经超声单侧颈动脉中重度狭窄；（3）经3D时间飞跃磁共振血管成像（3D time of flight- magnetic resonance angiography, 3D TOF-MRA）证实单侧颈动脉中重度狭窄。排除标准：（1）单侧或者双侧颈动脉闭塞患者；（2）合并单侧或者双侧椎动脉狭窄>50%；（3）既往中风发作，但入院检查为无症状；（4）有MRI检查禁忌证的患者；（5）由于任何原因导致无法配合MRI检查；（6）临床资料缺失。对照组纳入标准：年龄和血管危险因素相匹配的健康正常志愿者。排除标准：（1）既往有脑卒中病史；（2）超声或磁共振血管成像（magnetic resonance angiography, MRA）发现头颈动脉粥样硬化斑块；（3）有MRI检查禁忌证，如体内含金属异物、幽闭恐惧症等；（4）因各种原因无法配合检查者。急性期脑梗死组定义为颈动脉狭窄患者发生急性期脑梗死，特指出现弥散受限，如未发生定义为非急性期脑梗死。高血压病定义为自诉既往高血压病史或入院后1周重复测量血压≥140/90 mmHg；高脂血症定义为既往具有高脂血症病史或存在以下1个或者多个指标，即血清低密度脂蛋白胆固醇≥3.12 mmol/L、总胆固醇≥5.80 mmol/L、三酰甘油≥2.25 mmol/L；糖尿病为自诉既往糖尿病病史或入院测定快速血糖浓度>7.8 mmol/L；吸烟为当前或既往吸烟≥1支/d；饮酒为当前或既往喝酒≥50 g/d。发生急性期脑梗死指弥散加权成像（diffusion weighted imaging, DWI）检查出现弥散受限；中度狭窄指超声检查颈动脉狭窄率为50%~69%，重度狭窄指70%~99%。本研究遵照《赫尔辛基宣言》，并经吉林大学第一医院伦理委员会批准，批准文号23K016-001，全体受试者均签署了知情同意书。

1.2 检查方法

1.2.1 仪器设备

       采用3.0 T MRI扫描仪（Siemens Vida，西门子，德国），应用8通道头颅线圈。被检查者仰卧位，对患者进行颈部TOF-MRA、4D Flow MRI、头部平扫及DWI检查。TOF-MRA检查采用3D TOF-MRA获得颈动脉三维图像，以颈动脉分叉为中心，扫描参数为TR 21 ms，TE 2.5 ms，FOV 18°，NEX 1，翻转角15°，矩阵=320×256；颈部3D TOF-MRA扫描参数为TR 21 ms，TE 2.5 ms，FOV 18°，NEX 1，翻转角15°，扫描时间2 min 53 s。4D Flow MRI检查：血流成像采用自由呼吸、外周脉冲门控，以颈部3D TOF-MRA参考作为定位像，以颈动脉分叉为中心，以矢状位扫描，利用体积、时间分辨相位对比法采集三维血流信息，扫描参数为TR 4.0 ms，TE 2.8 ms，翻转角7°，FOV 200 mm×170 mm，矩阵尺寸SIZE 128×128，NEX 1，接收带宽±65 kHz。速度编码设置为100 cm/s，以防止混叠伪影。通过视图共享重建了一个心动周期内的帧数在11~20帧。根据每个人的心率变换不同，4D Flow MRI血流的总扫描时间大约为9~15 min。头部MRI平扫及DWI检查：头部扫描参数为TR 4 049 ms，TE 48 ms，厚度5 mm，翻转角90°，FOV 230 mm×220 mm，b值=0和1 000 s/mm²，体素大小1.60 mm×1.44 mm×5.00 mm，扫描时间分别为4 min 50 s、1 min 54 s。

1.2.2 图像处理方法

       将4D Flow MRI扫描所得原始数据导入专用软件CVI 42（circle cardiovascular imaging 42，加拿大）进行后处理（图1），分析步骤包括：（1）预处理，预处理步骤包括自动偏移校正、信号混叠校正、流向校正、动态预览图像的各个方向，以识别和排除质量较差的图像。（2）分割，将目标血管平行于中心线分割，并沿血管追踪。（3）可视化处理及参数计算，利用软件自动分析可以将目标血管血流变化的流速、向量、迹线、流线、WSS、狭窄两端的相对压差及EL等参数进行可视化，通过观察一个心动周期内的血流变化，进而评估整个血流状态。对于颈动脉狭窄患者，分别在狭窄上游、狭窄中心及狭窄下游处垂直于中心线放置分析平面，测量一个心动周期内的血流量（平均血流、最大血流）、总容量、流速（平均速度、最大速度和最小速度）、最大压力梯度、轴向WSS（最大值和平均值）和周向WSS（最大值和平均值）、3D WSS（最大值和平均值），管壁压力及EL测量时，以狭窄上游作为参考平面，测量狭窄上游和狭窄下游间的相对压差（最大值和平均值）、EL（最大值和平均值）。对于对照组，将测量平面置于颈内动脉起始处，测量一个心动周期内与颈动脉狭窄患者相对应的流量、流速、壁面剪切力等的血流动力学参数。血流指单位时间内通过该切面的血流体积。总容量指通过该切面的体积。流速指单位时间内通过该切面的血流速度。WSS是血液流动对管壁的作用力，数学上定义为剪切应力和剪切速率，分为“轴向”和“周向”WSS，“轴向”指的是与血管中心线和主要流动方向的切线对齐的方向，而“圆周”指的是沿着腔周，与轴向和中心线正交。轴向和周向WSS表示沿血流方向和血管周向的WSS，而3D WSS反映了血管狭窄不同部位表面切线面的总WSS。压力是血流垂直于管腔的机械力，压力梯度指单位距离内的最大压力变化。EL指变形周期中损失的能量与血管体积之比^[31]。本研究中所有MRI序列均未使用对比剂，总采集时间约为18~24 min。

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图1  4D Flow MRI处理数据流程及示意图。1A：数据获取，Vx、Vy、Vz分别对应x、y、z轴速度矢量；1B：预处理；1C：分段；1D：数据分析。
Fig. 1  4D Flow MRI data processing flow and schematic diagram. 1A: Data acquisition, Vx, Vy and Vz correspond to x, y and z axis velocity vectors respectively; 1B: Pre-processing; 1C: segment; 1D: data analysis.

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图2  患者男，65岁，因“左侧上肢不灵活”2天入院。左侧丘脑DWI出现高信号（2A，箭）、ADC低信号（2B，箭）；3D TOF-MRA示左侧颈内动脉起始处狭窄（2C，箭）；此患者颅内血管3D TOF-MRA未见异常（2D）。DWI：弥散加权成像；ADC：表观弥散系数；3D TOF-MRA：3D时间飞跃磁共振成像。
Fig. 2  Male, 65 years old, which is admitted to hospital for 2 days due to "left upper limb immobility". High signal on DWI (2A, arrow) and low signal on ADC (2B, arrow) in the left thalamus. Time-of-flight magnetic resonance angiography (3D TOF-MRA) demonstrated stenosis at the origin of the left internal carotid artery (2C, arrow). No abnormalities were observed in intracranial vessels on 3D TOF-MRA (2D). DWI: diffusion weighted imaging; ADC: apparent diffusion coefficient; 3D TOF-MRA: 3D time of flight-magnetic resonance angiography .

1.3 统计学分析

       使用Excel 2007进行数据整理，采用SPSS 26.0进行数据统计学分析。符合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；不符合正态分布的计量资料以中位数及四分位数[M（P25，P75）]表示，组间比较采用Mann-Whitney秩和检验，狭窄上游、中心、下游组间采用Kruskal-Wallis检验，两两比较经Bonferroni校正；计数资料以频数和百分比[例（%）]表示，组间比较采用χ²检验、连续校正χ²检验、Fisher确切概率法，平均血流与狭窄率之间的关系用Spearman相关分析，P<0.05表示差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 颈动脉狭窄患者和对照组的一般临床特征

       根据纳入和排除标准，研究组共纳入20例，对照组26例，研究组平均年龄要高于对照组（P<0.05），体质量及BMI也较对照组偏大（P<0.05）（表1），研究组在饮酒、高血压、糖尿病的占比明显较对照组高（P<0.05）（表2）。急性期脑梗死与非急性期脑梗死组的临床特征无明显差异（P>0.05），狭窄率差异无统计学意义（P>0.05）（表3、表4）。

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表1  研究组和对照组的一般资料
Tab. 1  General information for study group and control group

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表2  研究组和对照组的临床病史
Tab. 2  Clinical history of study group and control group

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表3  急性期脑梗死组和非急性期脑梗死组的一般资料
Tab. 3  General data of acute cerebral infarction group and non-acute cerebral infarction group

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表4  急性期脑梗死组和非急性期脑梗死组的临床病史
Tab. 4  Clinical history of acute and non-acute cerebral infarction groups

2.2 血流动力学可视化

       正常志愿者及颈动脉粥样硬化性狭窄血管血流动力学可视化如图3、图4所示。

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图3  一例正常志愿者颈动脉血流动力学可视化。3A：速度矢量图；3B：路径图；3C：迹线图；3D：流线图；3E：3D 壁剪切力；3F：相对压力；3G：能量损失。
Fig. 3  Visualization of carotid blood flow dynamics in a normal volunteer. 3A: Velocity vector; 3B: Pathline; 3C: traceline; 3D: Streamline; 3E: 3D wall shear stress; 3F: Relative pressure; 3G: Energy loss.

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图4  男，70岁，“间断头晕伴加重”3天入院，左侧颈动脉起始处狭窄患者颈动脉血流动力学可视化。4A为左侧颈动脉起始处狭窄3D TOF-MRA；4B~4E:分别对应狭窄血管速度矢量、路径、迹线、流线图（红色箭所示为异常速度或运动路径）；4F：狭窄上游、中心、下游的3D 壁剪切力；4G：狭窄两端相对压力；4H:狭窄两端能量损失；3D TOF-MRA：3D时间飞跃磁共振血管成像。
Fig. 4  Male, 70 years old, admitted to hospital with "intermittent dizziness with worsening" for 3 days. Visualization of carotid hemodynamics in patients with left carotid artery origin stenosis. 4A is 3D TOF-MRA for stenosis at the origin of the left carotid artery; 4B-4E: corresponding to the velocity vector, path, trace and flow diagram of the narrow blood vessel respectively (the red arrow shows the abnormal velocity or movement path); 4F: 3D wall shear force of narrow upstream, center and downstream; 4G: relative pressure at both ends of the narrow; 4H: Energy loss at the narrow ends; 3D TOF-MRA: 3D time leap magnetic resonance angiography.

2.3 研究组和对照组血流动力学差异

       研究组共20例患者，其中5个人单侧颈动脉有2处狭窄，共纳入分析25个样本；左右颈动脉各血流动力学参数差异无统计学意义（P>0.05）（表5），因此我们将每侧颈动脉作为一个独立的样本，总共52个样本，结果显示狭窄患者平均血流、最大血流、总容量低于对照组（P<0.05），而平均相对压差、最大EL及平均EL高于对照组（P<0.05），余血流动力学参数差异无统计学意义（P<0.05）。

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表5  研究组和对照组血流动力学差异
Tab. 5  Hemodynamic differences between the study group and the control group

2.4 中度和重度狭窄血流动力学差异

       如表6显示，中度和重度颈动脉狭窄平均血流差异具有统计学意义（P<0.05），并且平均血流与狭窄率呈负相关（图5），而在速度、WSS、相对压差及EL等其他血流动力学无明显差异（P>0.05）。

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图5  平均血流和狭窄率的相关性散点图。
Fig. 5  Scatter plot of correlation between mean blood flow and stenosis rate.

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表6  中度和重度狭窄的血流动力学差异
Tab. 6  Hemodynamic differences between moderate and severe stenosis

2.5 颈动脉狭窄不同部位的血流动力学差异及亚组分析

       狭窄不同部位血流动力学如表7所示，最大速度、最大压力梯度及各WSS均在狭窄中心最高，平均血流、最大血流、总容量、平均速度、最小速度、平均轴向WSS在三个不同部位具有显著差异（P<0.05）。两两比较结果显示狭窄上游、狭窄中心，狭窄上游、狭窄下游的平均血流、最大血流、总容量从狭窄上游到狭窄中心均降低（P<0.05），而下游无明显变化（P>0.05）。狭窄上游和狭窄中心的平均速度相似，而到下游速度减低（P<0.05）。最小速度和平均轴向WSS结果类似，较其他结果出现了变化，最小速度则在狭窄中心先增大后趋于和上游相似水平（P<0.05）。

       亚组分析发现急性期脑梗死组狭窄下游平均血流、平均速度、最大速度及最大压力梯度均小于非急性期脑梗死组（P<0.05，表8）。

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表7  狭窄不同部位血流动力学差异
Tab. 7  Hemodynamic differences in different parts of stenosis

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表8  急性期脑梗死组和非急性期脑梗死组的狭窄下游血流动力学差异
Tab. 8  Differences in downstream hemodynamics of stenosis between acute cerebral infarction group and non-acute cerebral infarction group

3 讨论

       本研究基于4D Flow MRI在体可视化及定量分析颈内动脉狭窄患者与健康志愿者血流动力学的差异，并对急性期脑梗死患者和非急性期脑梗死患者进行亚组分析，结果发现研究组在平均血流、最大血流、总容量、平均相对压差、最大能量损失、平均能量损失存在明显差异，且平均血流与狭窄程度呈负相关。亚组分析发现急性期脑梗死组狭窄下游平均血流、平均速度、最大速度及最大压力梯度均小于非急性期脑梗死组。本研究为国内首次基于4D Flow MRI在体评估颈动脉狭窄及探讨缺血性卒中相关危险因素，认为血流测量与解剖学信息相结合对临床在体评估颈动脉狭窄血管的血流动力学特征具有重要意义。

3.1 4D Flow MRI在体评估颈动脉粥样硬化血流动力学的可行性

       本研究旨在探讨基于4D Flow MRI的颈动脉血流动力学参数变化对颈动脉粥样硬化性狭窄的诊断及对于急性缺血性脑卒中的发展预测价值。研究者对20例单侧中重度颈动脉粥样硬化性狭窄患者和26例健康志愿者的临床资料及颈动脉血流动力学进行了表征和比较，探讨影响颈动脉粥样硬化性狭窄发生及其导致急性缺血性卒中的血流动力学相关危险因素。动脉粥样硬化是引起颈动脉狭窄的主要因素，而年龄、吸烟、饮酒、高血压、糖尿病等均是脑卒中的重要危险因素，本研究患者的一般资料显示研究组患者的年龄、BMI、饮酒率及糖尿病患病率均高于对照组，提示颈动脉狭窄与脑卒中的发病具有相关性。在血流动力学方面，首先，4D Flow MRI对研究组和对照组血流动力学进行可视化的展示及定量分析，结果显示发生狭窄血管的血流及总容量降低，狭窄处的机械能损失较大。其次，平均速度、最大轴向WSS、平均轴向WSS、平均周向WSS、最大及平均能量损失的降低可能与急性期脑梗死的发生有关，平均血流与狭窄率呈负相关性。另外在研究狭窄不同部位血流动力学特征时发现狭窄血管狭窄下游的血流会明显降低，而最小速度及平均轴向WSS则在狭窄中心先升高后降低至狭窄上游水平。

3.2 基于4D Flow MRI的颈动脉粥样硬化血流的变化

       颈动脉狭窄与脑卒中关系密切，颈动脉作为脑部主要的供血血管，狭窄导致脑血流灌注的降低。本研究中，研究组患者颈动脉血流（平均血流、最大血流）及总容量均低于对照组，这表明研究组患者的脑血流灌注较低，而脑血流低灌注对于脑局部血流动力学有一定影响，从而导致神经元功能改变，当脑血流量减少超过脑代谢储备能力时则会引发脑血流紊乱，继而引发卒中。在研究组中50%的人发生了急性期脑梗死，非急性期脑梗死组虽然没有出现急性期脑梗死的影像学特征，但是一部分人出现了神经系统相关临床症状和体征，呈现出和以往研究相对应的趋势，本研究发现在狭窄下游急性期脑梗死组的平均血流明显低于非急性期脑梗死，正如以往研究^[32]也有人认为低灌注导致的血管内冲洗受损造成了下游栓塞的风险。另外平均血流在中度狭窄和重度狭窄组间出现显著差异，并与狭窄率呈现出负相关性趋势，这也在对狭窄不同部位血流动力学分析时得到了验证，平均血流、最大血流以及总容量均在狭窄中心处最低。血管壁的内皮功能障碍被认为是动脉粥样硬化发病机制中的重要因素之一，流动的血液可以引起内皮层的反应和通透性、低密度脂蛋白的氧化修饰，以及趋化剂、有丝分裂素和生长因子的释放的改变^[33]。一项基础研究表明颈动脉血流灌注减少促进血管内皮细胞炎性反应^[34]，因此在这一特定的血流动力学环境中，血管内皮破坏可能有助于动脉粥样硬化的发生^[35]，这也是血流随着狭窄程度的增加而减低的原因，然而，这些研究仅限于少数重度狭窄患者的探索性研究，未来应纳入正常对照组和轻度狭窄做更深层的研究。而急性期脑梗死和非急性期脑梗死组间的平均血流以及最大血流未出现明显差异，笔者推测原因可能是两组间的狭窄相似，病区部分患者存在一定程度的代偿情况，不过应该扩大样本量来进一步证实。颈动脉血流速度受多种因素影响，包括血液形成成分及血液黏稠度等，血流速度的测量作为现今超声评估狭窄程度的参考标准^[36]，在急性期脑梗死和非急性期脑梗死两组间的狭窄率并未出现明显差异的情况下，急性期脑梗死组的平均速度低于对照组，提示血流速度的减低对脑卒中的发生有着一定影响，究其原因可能是狭窄附近的管壁血栓或者颈动脉粥样硬化斑块脱落形成的微栓子造成下游血管的微栓塞，从而导致血流速度的减慢^[37]。ROUSTAEI等^[38]在对狭窄附近不同位置的血流研究时发现，狭窄下游具有和颈动脉窦相似的血流动力学特征，并且有可能促进狭窄下游的进一步形成。

3.3 压力、WSS以及EL对颈动脉粥样硬化的作用

       压力和WSS都是作用于血管壁的机械力，目前普遍的研究认为低WSS是粥样硬化斑块形成的危险因素^[15]，根据本研究结果可知，急性期脑梗死组的WSSmax、WSSmean低于非急性期脑梗死组，低WSS增加了血管中低密度脂蛋白的含量，导致斑块中脂质成分增加，并在分子和细胞水平上改变了血管内皮的流动模式^[38]，这些反应都促进了动脉粥样硬化的发展，间接导致脑卒中的发生。在狭窄不同部位研究中，WSS在狭窄中心最大，高WSS已被证实可导致极高水平的一氧化氮引发内皮细胞损伤，并且较高的WSS分布有助于上游侧斑块破裂^[22]，所以对于狭窄不同部位的壁WSS分布不应局限于狭窄处，更应研究其上下游的分布，以便更好地分析狭窄血管斑块的特征。颅内血管跨病变的压力梯度早已经被提出用于评估卒中的风险^{[39, 40]}，国外一项研究^[33]在对狭窄颈动脉和正常颈动脉血流动力学进行比较时发现狭窄血管的压力梯度较低，这有助于斑块的形成，随后另外一项研究^[15]也称压力梯度可能是缺血事件的独立危险因素，然而在本研究中观察组和对照组压力梯度差异不具有统计学意义，KHAN等^[41]的研究中提出狭窄处的压力梯度可能通过Willis环由对侧半球的侧支循环补偿，尽管Willis环在很大一部分人群中是不完整，笔者仍旧推测这些参与者出现了对侧半球的代偿。本研究在进行亚组分析时发现，在狭窄下游急性期脑梗死组的最大压力梯度低于非急性期脑梗死组，结合以往的研究^{[15, 33]}，颈动脉狭窄下游的最大压力梯度或许可作为预测脑卒中的发生的潜在生物学标志物，但是目前对于颈动脉狭窄的压梯度的研究较少，这需要在未来大型队列研究中得以验证。4D Flow MRI提供了一种无创测量压力的方法，并且对于颈动脉狭窄的研究可以扩展到颅内其他血管，可以作为临床上测量压力的替代方法。对于颈动脉狭窄和EL之间的关系，目前尚未有充足的证据表明它们之间存在直接的关联。尽管SIA等^[42]发现EL可以作为判断颈动脉狭窄的指标，这和本研究结果较为一致，能量损失显著时，需要额外的能量来泵送血液到全身，增加心脏的负荷。而以往关于能量损失多数研究集中在对于心脏的研究，如评估Fontan患者脑室内能量损失和与动能的比例^[43]，左心室舒张功能评估指标^[44]等，对于颈动脉狭窄的研究缺乏，因此我们还需要更多的研究来了解EL与脑卒中之间的确切关系。

3.4 本研究的局限性

       本研究有几个局限性：首先，小而不均匀的样本使得得出任何关于影像学发现和结果的结论都非常困难，此项研究中研究组的年龄大于对照组，有相关的研究表明血流随着年龄的增大而减小^[9]，并且本研究只纳入了管腔狭窄50%~99%的颈动脉粥样硬化患者，未来需要对具有不同程度狭窄的病变进行研究，以促进对该疾病的更好理解。第二，以往一些研究^{[9, 21, 26]}中讨论过的颈动脉的几何形状和多层（沿血管测量几个平面）、多段（显示颈内动脉的外壁或内壁）模型，本研究没有进行研究，尽管它们可能提供更详细和全面的信息。第三，4D Flow MRI虽然可以同时测量多根动脉，并且不需要预选感兴趣区域，然而不管是自动化的或者人工手动后处理数据分析都比较耗时，因此在常规临床检查中并没有广泛开展。此外，三维分割过程中，由于人工干预和背景相位偏移的校正，血流估计的准确性进一步受到用户体验的影响，在低于一个较低的阈值时就无法将血流与噪声区分开来，这也是最终得到样本量比较少的原因，因此，分析工作流程需要进一步改进和自动化，以确保临床交互达到可接受的水平。4D Flow MRI可以提供与血管病理生理密切相关的时空速度矢量数据，对颈动脉粥样硬化患者特异性的血流动力学分析将为分析与动脉粥样硬化狭窄和卒中相关的危险因素提供一个诊断工具，对于疾病的评估及预测具有重要的意义。相信随着包括人工智能在内的前沿技术和后处理软件的快速发展，4D Flow MRI目前的缺陷能够不断地被改善，并且能够预测和预防许多其他疾病。

4 结论

       综上所述，本研究用4D Flow MRI在体可视化及量化分析影响颈动脉粥样硬化狭窄及其缺血性卒中相关危险因素，结果发现，除血流量外，EL对显示颈动脉狭窄有一定的帮助，低WSS及颈动脉狭窄下游最大压力梯度可能与急性缺血性卒中的发生有关，为临床防治颈动脉粥样硬化狭窄及其脑缺血事件提供新的思路和方法。4D Flow MRI作为三维血流定量分析技术，有助于颈动脉狭窄精确检测和临床决策，尚需进一步采用较大样本和深入探讨颈动脉血管特定血流动力学特征的风险分层研究。