2021年磁共振高信号血管征的临床意义和影响因素研究(全文)

2021年磁共振高信号血管征的临床意义和影响因素研究（全文）
目的
探讨磁共振高信号血管征（HVS）的临床意义和影响因素。

方法
分析2017年4月—2019年8月解放军北部战区总医院收治的109例急性前循环闭塞性脑梗死患者的临床资料及相关影像参数，所有患者发病24 h内完成头部液体衰减反转恢复（FLAIR）序列、弥散加权成像（DWI）及三维时间飞跃法磁共振血管成像（3D TOF MRA）检查。

根据FLAIR序列将HVS的分布范围分为4级（0、1、2、3级），进一步将患者分为HVS低级组（0和1级）与高级组（2和3级），采用单因素和多因素回归分析影响HVS分布的相关因素。

选取发病6 h内先于磁共振成像完成基线CT扫描的52例患者，行Alberta卒中项目早期CT评分（ASPECTS）半定量评估脑梗死体积，计算CT-ASPECTS与DWI-ASPECTS的差值，以ASPECTS的差值≤1分为ASPECTS未变化（AN）组，ASPECTS的差值>1分为ASPECTS 变化（AY）组，比较HVS的级别在两组间是否存在差异，并将HVS 分级与ASPECTS的差值进行Spearman相关分析。

结果
高脂血症、TOAST分型［大动脉粥样硬化型（LAA）/心源性栓塞型（CE）/其他或病因不明型（SOE或SUE）］、Willis环分型（Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ/Ⅳ型）在HVS低级组与高级组间比较差异有统计学意义［分别为58.6%（34/58）比37.3%（19/51），χ²=4.959，P=0.026；23/5/23比43/1/14，P=0.004；3/14/12/22比7/29/14/8，χ²=13.124，P=0.004］。

其他临床因素与血管闭塞位置均差异无统计学意义（P>0.05）。

多因素回归分析结果显示，TOAST分型中LAA型（LAA 型比SOE或SUE型，OR=3.054，95%CI 1.257~7.422，P=0.014）及Willis环Ⅰ型（Willis环Ⅰ型比Ⅳ型，OR=5.494，95%CI 1.074~28.091，P=0.041）、Ⅱ型（Willis环Ⅱ型比Ⅳ型，OR=5.571，95%CI 1.895~16.372，P=0.002）是促进HVS广泛分布的独立影响因素。

HVS的分级（低级/高级）在AN与AY组间比较差异有统计学意义（1/15比18/18，χ²=9.114，P=0.002）。

Spearman 相关分析结果显示HVS分级与ASPECTS的差值呈负相关（r=-0.573，P<0.001）。

结论
TOSAT分型、Willis环分型是影响HVS分布的重要因素。

HVS分级反映侧支代偿状态，认识HVS可能有助于评估脑梗死早期体积进展情况。

脑梗死进展机制复杂，早期进展比例较高，多是缺血半暗带转化为核心梗死致使梗死体积逐渐增大，进展显著者会增加治疗的难度，降低良好预后的可能性，临床多以症状持续加重及影像变化（梗死体积增大）作为早期进展的预测因素［1, 2］。

因此，监测脑梗死早期进展的高危人群对及时采取积极预见性措施尤为重要。

液体衰减反转恢复（FLAIR）序列上的高信号血管征（hyperintense vessel sign，HVS）是一种常见却经常被忽视的征象，HVS主要沿大脑表面的皮质沟附近走行，对脑血管病的诊治具有指导意义［3］。

学者们对HVS的形成机制进行了大量研究，但尚存争议，普遍支持软脑膜侧支循环学说［3, 4, 5, 6, 7, 8］。

HVS具有时间依赖性，24 h内阳性率最高，此后随时间逐渐下降［7］。

因此，本研究中观察24 h内急性前循环闭塞性脑梗死患者的相关资料，探讨HVS的相关因素及对脑梗死早期体积进展情况的影响，以期寻找与病情发展相关的影像标志，为采取个体化预防性措施提供参考。

资料和方法
一、研究对象
本研究为回顾性病例系列研究。

回顾解放军北部战区总医院2017年4月—2019年8月收治的109例急性脑梗死患者。

纳入标准：（1）发病24 h内完成脑部MRI，包括液体衰减反转恢复（FLAIR）序列、弥散加权成像（DWI）、三维时间飞跃法磁共振血管成像（3D TOF MRA）扫描；（2）结合头颈血管造影或超声血管资料观察3D TOF MRA诊
断为颈内动脉、大脑中动脉（MCA；M1和M2段）闭塞者；（3）DWI上MCA区新发病灶。

排除标准：（1）伴有其他重度血管病变或脑内病变；（2）图像不清晰干扰阅片；（3）溶栓治疗者。

二、临床资料收集
收集患者一般临床信息（年龄、性别）、卒中危险因素：吸烟史（至少1支/d，持续2年以上）、高血压史［收缩压≥140 mm Hg（1 mmHg=0.133 kPa），舒张压≥90 mm Hg］、高脂血症（总胆固醇>5.7 mmol/L，甘油三脂>1.7 mmol/L，低密度脂蛋白>3.4 mmol/L，高密度脂蛋白<1 mmol/L，任一指标水平异常即可）、糖尿病史（随机血糖或餐后2 h血糖≥11.1 mmol/L，空腹血糖≥7.0 mmol/L）及TOAST分型（Trial of Org 10172 in Acute Stroke Treatment）：大动脉粥样硬化型（LAA）、心源性栓塞型（CE）、其他或病因不明型（SOE或SUE）。

三、影像扫描方案及参数
MRI设备使用GE Discovery MR 750 3.0T扫描仪（通用电气公司，美国）。

扫描序列包括FLAIR、DWI、3D TOF MRA。

扫描参数如下：FLAIR：重复时间/回波时间=8 800 ms/94 ms，反转时间=2 500 ms，视野240 mm，矩阵256×256，层厚=5 mm，层间距=1 mm；DWI：重复时间/回波时间=3 500 ms/98 ms，b=1 000 s/mm2，视野240 mm，矩阵160×160，层厚=5 mm；3D TOF MRA：重复时间/回波
时间=最小值/2.3 ms，视野240 mm，矩阵256×256，层厚=0.6 mm，层间距=0 mm。

头部基线CT扫描采用GE 64排螺旋CT设备（通用电气公司，美国），参数：管电压120 kV，管电流240 mA，5 mm 层厚、层距。

四、影像资料评估依据
1.HVS定义与分级［8］：HVS是FLAIR序列上延脑皮质沟走行的相对于脑脊液呈局灶性点、管条状高信号血管影。

根据HVS的分布范围进行分级与分组：0级为无HVS，1级为外侧裂可见，2级为延伸至颞叶或枕叶，3级为延伸至额、顶叶；然后分为HVS低级组（0~1级）和高级组（2~3级）。

2.Willis环分型：采用3D TOF MRA观察Willis环的开放程度：Ⅰ型，前、后交通支均开放；Ⅱ型，前交通支开放，后交通支不开放；Ⅲ型，前交通支不开放，后交通支开放；Ⅳ型，前、后交通支均不开放［9］。

3. Alberta卒中项目早期CT评分（Alberta Stroke Program Early CT Score，ASPECTS）评估分组：从109例患者中选取发病6 h内先于MRI完成CT检查的患者52例，对2次检查行ASPECTS，将MCA 供血区在CT、DWI图像上划分M1~M6、岛叶、豆状核、尾状核、内囊后肢共10个区域，每累计1个区域减1分；10分代表无缺血性征象，0分代表MCA供血区广泛缺血。

CT判定脑缺血征象：灰、白
质分界不清，结构轮廓模糊；与健侧脑组织对比，呈低密度区域；脑组织肿胀或脑室受压；MCA密度比健侧高。

应用CT-ASPECTS与DWI-ASPECTS差值评估脑梗死体积变化情况，而DWI对急性脑梗死检测的敏感度优于CT。

研究报道［10, 11］两种检查在早期短时间内完成时，DWI-ASPECTS比CT-ASPECTS低1分，依据文献设定DWI 与CT的ASPECTS的差值>1分为ASPECTS变化（AY）组，ASPECTS 的差值≤1分为ASPECTS未变化（AN）组。

所有影像资料由两名放射专家双盲评阅，意见不一致时重新审核经商讨后达成共识。

五、统计学方法
采用SPSS 25.0软件进行数据分析。

正态分布的连续变量以均数±标准差（x¯±s）表示，采用独立样本t检验进行组间比较。

分类变量用频数（%）表示，采用χ²检验或Fisher确切概率法进行组间比较。

采用逐步向前法多因素二元Logistic回归分析HVS的独立影响因素。

采用Spearman相关分析评估HVS分级与ASPECTS差值的相关性。

P≤0.05表示差异有统计学意义。

结果
一、HVS组间的一般临床基线资料比较
在109例完成MRI检查的患者中，男性74例，年龄32~83（64.4±9.3）岁，HVS 0级18例、1级33例、2级17例、3级41例，HVS 低级组51例（46.8%）、高级组58例（53.2%），HVS阳性率83.5%
（91/109）。

比较HVS两组间的一般临床资料，HVS高级组中高脂血症患者的比例高于低级组（58.6% 比37.3%），差异有统计学意义（χ²=4.959，P=0.026）；HVS高级组中TOAST分型中LAA型比例高于低级组（74.1% 比45.1%），HVS高级组SOE或SUE型比例低于低级组（24.1% 比45.1%），TOAST分型在HVS两组间比较差异有统计学意义（P=0.004）；其他一般临床资料均差异无统计学意义（P>0.05）。

详见表1。

二、HVS组间的影像参数比较
将HVS两组中的血管闭塞位置、Willis环分型进行对比分析发现，血管闭塞位置（颈内动脉闭塞39例，MCA-M1闭塞62例，MCA-M2闭塞8例）在HVS两组间差异无统计学意义（P>0.05）；Willis环分型（Ⅰ型10例，Ⅱ型43例，Ⅲ型26例，Ⅳ型30例）在HVS两组间比较差异有统计学意义（χ²=13.124，P=0.004），其中，Willis 环Ⅱ型在HVS高级组中比例最高（50.0%），Willis环Ⅳ型在HVS 低级组中比例最高（43.1%）。

详见表2及图1, 2, 3, 4。

图1 左侧大脑中动脉M1闭塞急性脑梗死患者的液体衰减反转恢复序列和磁共振血管造影图像。

患者男性，61岁，因“言语不清伴右侧肢体活动不灵8 h”入院。

A，B：高信号血管征延伸至额叶（3级，箭头)；C：左侧大脑中动脉M1闭塞，Willis环前、后交通支均开放（Willis 环Ⅰ型，箭头)
Figure 1 Fluid attenuated inversion recovery and magnetic resonance angiography images of a patient with acute left middle cerebral artery M1 occlusion cerebral infarction. A 61-year-old man was admitted to hospital due to "slurred speech and right limb weakness for 8 h". A, B: Hyperintense
vessel sign extends to the frontal lobe (grade 3, arrows). C: Left middle cerebral artery M1 occlusion, with opening of the anterior and posterior communicating arteries of Willis circle (type Ⅰ, arrows)
图2 右侧颈内动脉闭塞急性脑梗死患者的液体衰减反转恢复序列和磁共振血管造影图像。

患者男性，57岁，因“左侧肢体活动障碍7 h”入院。

A，B：高信号血管征延伸至额叶（3级，箭头)；C：右侧颈内动脉闭塞，Willis环前交通支开放（Willis环Ⅱ型，箭头)
Figure 2 Fluid attenuated inversion recovery and magnetic resonance angiography images of a patient with acute right internal carotid artery occlusion cerebral infarction. A 57-year-old man was admitted to hospital due to "disability of left limb for 7 h". A, B: Hyperintense vessel sign extends to the frontal lobe (grade 3, arrows). C: Right internal carotid artery
occlusion, with opening of anterior communicating arteries of Willis circle (type Ⅱ, arrow)
图3 左侧颈内动脉闭塞急性脑梗死患者的液体衰减反转恢复序列和磁共振血管造影图像。

患者男性，63岁，因“右侧肢体无力4 h”入院。

A，B：高信号血管征位于大脑外侧裂（1级，箭头)；C：左侧颈内动脉闭塞，Willis环后交通支开放（Willis环Ⅲ型，箭头)
Figure 3 Fluid attenuated inversion recovery and magnetic resonance angiography images of a patient with acute left internal carotid artery occlusion cerebral infarction. A 63-year-old man was admitted to hospital due to "right limbweakness for 4 h". A, B: Hyperintense vessel sign extends to the lateral fissure (grade 1, arrow). C: Left internal carotid artery occlusion, with opening of posterior communicating arteries of Willis circle (type Ⅲ, arrow)
图4 左侧大脑中动脉M1闭塞急性脑梗死患者的液体衰减反转恢复序列和磁共振血管造影图像。

患者男性，55岁，因“语言障碍伴右侧肢体活动障碍10 h”入院。

A，B：无高信号血管征（0级)；C：左侧大脑中动脉M1闭塞，Willis环前、后交通支均未开放（Willis环Ⅳ型) Figure 4 Fluid attenuated inversion recovery and magnetic resonance angiography images of a patient with left middle cerebral artery M1 occlusion cerebral infarction. A 55-year-old man was admitted to hospital due to "dysphasia and right hemiparesis for 10 h". A, B: grade 0 of hyperintense vessel sign. C: Left middle cerebral artery M1 occlusion, without opening of anterior and posterior communicating arteries of Willis circle (type Ⅳ)
三、影响HVS分布的相关因素的Logistic回归分析
多因素Logistic回归分析结果显示，TOAST分型、Willis环分型在回归模型中差异有统计学意义（P<0.05）。

其中，TOAST分型中的LAA
型（LAA型比SOE或SUE型：OR=3.054，95%CI 1.257~7.422，P=0.014）是促进HVS广泛分布的独立影响因素；Willis环Ⅰ型（Willis 环Ⅰ型比Ⅳ型：OR=5.494，95%CI 1.074~28.091，P=0.041）、Ⅱ型（Willis环Ⅱ型比Ⅳ型：OR=5.571，95%CI 1.895~16.372，P =0.002）是促进HVS广泛分布的独立影响因素。

详见表3。

四、HVS分级与ASPECTS变化情况的关系
从总样本中选取发病6 h内先于MRI完成CT检查的患者52例，AY 组患者36例，AN组患者16例，ASPECTS的差值（变化值）为1.5（0~2）。

统计分析结果显示HVS分布范围在AN组与AY组间差异有统计学意义（1/15比18/18，χ²=9.114，P=0.002），低级HVS 在AY组的比例较高（50.0%），高级HVS在AN组的比例较高（93.8%）。

Spearman相关分析结果显示HVS分级与ASPECTS的差值呈负相关（r=-0.573，P<0.001）。

讨论
HVS从无到有代表血流动态改变的过程，其形成机制较为复杂，引起诸多学者关注。

文献［12］报道年龄、血压、血脂等都是HVS的影响因素，考虑以上因素均是影响侧支循环开放的相关因素。

本研究中我们从卒中的危险因素、TOAST病因分型及影像信息（血管闭塞位置，Willis环分型）方面探寻影响HVS分布的相关因素，单因素分析结果显示上述因素除血脂外与HVS均无明显相关性，与Kobayashi等［13］报道的结果部分保持一致。

推测HVS受多因素共同影响，也许在促进与抑制交互作用间存在某一阈值，高或低于这一临界值均会影响结果，这可解释多项研究结论不一致。

HVS对脑血管病变及病变位置的诊断价值较高，具有良好的有效性和可重复性［6，14］。

大血管闭塞或重度狭窄降低了远端脑组织的血流量，会减慢流速，提高HVS阳性率，特别是病变位置靠近近心端时，会出现大范围低灌注区，血液流速不同程度减缓，促使HVS广泛出现。

本研究结果显示HVS的阳性率为83.5%，表明HVS可提供一定价值的血管病变信息，而血管闭塞位置与HVS分布无关，考虑源于各研究入组患者发病时间不同，HVS信号会随时间而变化。

此外，HVS评估体系多元化，仅定性而没有量化HVS也可导致结果存在差异。

本研究还发现TOAST分型是影响HVS分布的独立因素，HVS高级组中的LAA型比例较高。

可能是LAA型在病变血管管腔逐渐收缩变窄发生血管解剖结构和形态变化的过程中，影响血流模式，形成压力梯
度，使脑组织处于长期低氧状态，逐渐适应低灌注，促进体内促血管生长因子生成，此过程会促进新生血管、软脑膜侧支血管的建立，与国内报道HVS易出现在慢性动脉粥样硬化型脑梗死患者的结论相似［15］。

CE型脑梗死由于栓子突然脱落导致血管栓塞，侧支循环建立时间不充足或能力不足，导致梗死病灶周围没有供血来源，影响HVS的广泛形成。

本研究中可能由于CE型脑梗死患者数量少，与HVS 的相关性未得到统计学支持。

目前，关于Willis环开放程度在HVS形成中的价值方面的研究较少。

国内有学者认为Willis环后循环的不完整性使一级侧支代偿建立不全，启动二级侧支代偿，导致HVS发生率显著提高［16］。

而本研究结果显示Willis环的完整性与HVS有关，Willis环Ⅰ、Ⅱ型与HVS 的分布独立相关，尤其是前交通支的开放可能是促进HVS广泛形成的一项重要因素，与上述报道不一致，具体机制仍不明确，也许是因为各研究对象的血管病变程度和部位不同或是发病时间窗不同。

Willis 环是沟通脑内主要动脉间的重要交通枢纽，在平衡血流分配中起到积极作用［17, 18］。

颈内动脉或MCA闭塞后主要通过交通动脉和大脑前、后动脉的软脑膜建立吻合回流，建立软脑膜侧支代偿，补充缺血脑组织的血液供应。

Willis环的开放可通过前、后交通支使对侧前循环、同侧后循环血流相互沟通，进而加强软脑膜吻合支的血流动力，促进侧支代偿建立。

本研究结果显示Willis环Ⅲ型对HVS的形成无显著影响，可能是由于后交通支的开放对侧支代偿建立影响不大或是促
进大脑前、后动脉与MAC区域间建立侧支循环能力较前交通支弱。

Willis环Ⅳ型由于缺少交通支代偿，势必会在一定程度上限制软脑膜侧支供血。

关于HVS对脑梗死的临床评价作用一直备受关注，侧支循环与缺血半暗带也是当今脑血管病研究的焦点。

研究报道［19］脑梗死发生8 h 内，磁共振灌注加权成像-DWI不匹配者的HVS阳性率更高，提示HVS代表可挽救缺血脑组织的侧支血管。

Pérezdela Ossa等［10］发现HVS能够提示异常脑灌注区域，大部分出现HVS的区域后续演变为核心梗死。

也有学者［8］发现HVS与低灌注区相一致，DWI-HVS 不匹配间接反映缺血半暗带信息。

由此考虑HVS是一种反应性代偿机制，可改善低灌注状态，HVS广泛分布意味着有更多可挽救的脑组织，但是如果其代偿机制未能扭转缺血状态或者治疗无效，HVS阳性区域的脑组织也会面临梗死扩大的风险。

目前半暗带信息是治疗的关键靶点，半暗带范围会因侧支状态发生转变，由于侧支循环建立程度不同，脑梗死进展可持续数小时至数天不等，临床可利用组织窗适当放宽溶栓时间窗，或是采取溶栓以外的积极预防性治疗，降低梗死持续性演进。

缺血性脑梗死是一个动态演进过程，由于不同程度的低灌注损伤引起脑组织缺血坏死，且不同时期发生梗死进展的机制不同，临床在预防和治疗方面存在差异，早期进展多与梗死体积扩大有关，晚期进展多
是由于全身系统并发症。

Barber报道的卒中项目早期CT评分量化早期脑缺血体积对评估病灶大小有重要临床价值，DWI-ASPECTS敏感度与一致性（观察者间）略优于CT，早期短时间内两项检查（CT与MRI）的ASPECTS敏感度相差1分［10, 11，20］。

本研究基于CT 和MRI的ASPECTS评估早期脑缺血体积，记录梗死后缺血损伤动态演变的过程，分析HVS分布与ASPECTS变化之间的关系，结果显示AN组的HVS较AY组的级别高，且HVS分级越高时，ASPECTS变化值越低，认为HVS间接提供侧支循环代偿状态，与国内类似的研究观点一致［21］。

大血管闭塞后，缓慢流动的软脑膜侧支供应低灌注区域脑组织是一种固有的防御机制，对核心梗死体积的大小和缺血范围有决定性作用。

低级HVS暗示侧支循环建立不良或血流瘀滞，尤其是处于病变早期阶段，灌注处于临界值的半暗带缺乏有效侧支或侧支无法持续代偿时，导致低灌注损伤进而转化为核心梗死，短时间窗内梗死体积容易快速增长，此时对临床积极治疗的需求更为迫切。

高级HVS意味着良好的侧支血供，对闭塞血管远端起到软脑膜侧支供应的作用，维持缺血区域的能力较强，有助于延缓或抑制脑梗死体积的演进。

本组病例中有少数低级HVS未发生梗死体积的增大，可能由于HVS还受其他因素的影响，如侧支血管流速较快致使HVS未显影，因而对其评估能力不足，未来期待结合血液流速、灌注参数进行深入分层研究。

也有部分高级HVS发生了梗死体积增大，考虑侧支循环维持缺血半暗带的能力
尚不明确，不能长期维持时就会发生梗死进展，但比低级别HVS进展程度轻。

通过分析HVS的级别对ASPECTS变化的影响，推测早期梗死体积是否增长或增长程度与HVS级别有关，对于低级HVS应警惕梗死扩大的可能，一定程度可提示临床采取有效的预防性措施减少脑梗死体积进展事件的发生。

本研究的局限性为回顾性研究，因HVS的时间依赖性，是本研究选择HVS阳性率最高时（24 h）作为研究时间窗的一个主要原因，在其他时间窗是否具有同样的临床意义尚不明确。

由于临床上CT仍是脑梗死的首选检查，MRI检查相对滞后，本研究中利用不同成像模式评估ASPECTS变化可能高估梗死体积进展，故结合复查CT图像并依据文献报道ASPECTS差值大于1分判定为梗死体积进展，属相对保守评估，类似的评估也被应用于其他相关研究。

本研究中未与灌注成像进行对应研究，有待于进行进一步大样本量研究。

综上所述，不论是本研究还是相关文献报道都从不同途径诠释HVS是软脑膜侧支循环的客观依据。

本研究中通过观察24 h内HVS出现范围，发现TOAST分型、Willis环分型都是影响HVS分布的重要因素；HVS的分布范围低于2级，梗死体积进展概率越大，且HVS级别越低，梗死体积进展程度相对越重。

HVS可间接提示梗死周围侧支代偿状态，为临床评估脑梗死早期病情发展提供参考。