基于CTA的颈动脉斑块影像特征与1年缺血性卒中风险关联的探索性分析

《Journal of Radiation Research and Applied Sciences》：Association of CTA-derived carotid plaque imaging features with 1-year ischemic stroke risk: An exploratory analysis

　　

目的：本研究旨在探讨颈动脉斑块影像特征与1年随访期间发生缺血性卒中的可能性之间的关系，并以计算机体层血管成像（computed tomography angiography，CTA）作为主要影像模态。方法：采用CTA获取颈部动脉图像。根据计算机体层摄影（computed tomography，CT）衰减将斑块分为单一预设四分类方案：脂质丰富型（<60 Hounsfield单位（Hounsfield units，HU））、纤维型（60–130 HU）、钙化型（>130 HU）和混合型（含两种或以上成分）。斑块表面形态另行评估为规则或不规则。上述衰减定义类别为半定量影像表型，尚未经组织病理学验证。为评估斑块组成、形态特征、体积测量、管腔狭窄程度与1年随访期间后续卒中风险之间的关联，应用多变量logistic回归模型。主要分析的主要终点为观察组复发性缺血性卒中；对照组首次缺血性卒中单独描述。结果：共分析200名参与者，包括观察组100例基线缺血性卒中患者和对照组100例基线无缺血性卒中者。1年随访期间，观察组29例患者发生复发性缺血性卒中，对照组5名参与者发生首次缺血性卒中。主要分析仅限于观察组复发事件；复发事件与新发事件未合并。颈动脉重度狭窄或完全闭塞主要见于观察组，而对照组仅发现2例轻度狭窄。共检出118个颈动脉斑块：观察组103个，对照组15个。采用单一预设四分类方案，118个斑块包括27个脂质丰富斑块（22.88%）、54个纤维斑块（45.76%）、19个钙化斑块（16.10%）和18个混合斑块（15.25%）。观察组103个斑块分为脂质丰富型（n=26）、纤维型（n=46）、钙化型（n=15）和混合型（n=16）。对照组15个斑块分为脂质丰富型（n=1）、纤维型（n=8）、钙化型（n=4）和混合型（n=2）。两组颈动脉狭窄患病率差异显著，达到统计学意义（P<0.05）。观察到不规则形态（比值比（odds ratio，OR）3.648，95%置信区间（confidence interval，CI）1.049–12.69）、斑块体积（OR 2.832，95% CI 1.282–6.261）和脂质丰富斑块（OR 1.453，95% CI 1.164–1.814）的调整关联。观察组1年随访中，不规则形态、较大斑块体积和脂质丰富组成与复发性缺血性卒中相关。具体而言，斑块体积和脂质含量增加均与观察组复发性缺血性卒中风险升高相关。结论：CTA可清晰显示关键颈动脉斑块特征。观察组1年随访中，脂质丰富斑块、不规则表面轮廓和较大斑块体积与复发性缺血性卒中风险增加相关。CTA衍生斑块形态、体积和脂质丰富组成可被视为1年缺血性卒中风险分层的候选标志物，尚待前瞻性外部验证。

研究背景与目的：缺血性卒中（ischemic stroke，IS；由脑血管阻塞导致的急性局灶性神经功能缺损）约占全部卒中的60%–80%，对人类健康构成严重威胁，尤其在老龄化加速、脑血管病发病率持续上升的中国。颈动脉粥样硬化（carotid atherosclerosis，CAS；颈动脉壁脂质沉积和炎症性病变）是缺血性脑血管事件的重要贡献因素，尤其在颅外颈动脉病变患者中。颈动脉斑块（carotid plaque，CP；粥样硬化局部隆起）的形态和组成可有效反映CAS状态和脑血管事件风险，是预防IS的关键因素。目前临床对CAS的评估主要依赖颈动脉管腔狭窄程度，但局部CP特征日益被视为超越狭窄严重程度的风险标志。CTA具有高空间分辨率和快速成像能力，可清晰显示CP形态、体积和狭窄程度，并基于CT值初步区分钙化与非钙化成分；通过多平面重建和后处理技术，可进一步表征斑块表面特征、病变体积和组成特征，有助于评估斑块稳定性和卒中风险分层。常规临床中识别和表征颈动脉斑块成分是及时治疗决策和卒中预防干预的重要基础。因此，研究人员考察常规颈动脉CTA衍生斑块组成、形态和负荷是否与后续IS相关，且不声称其具有超越管腔狭窄的增量预后价值；假设为CTA衍生斑块组成、表面形态和斑块负荷与后续IS相关，狭窄严重程度仅在描述性和敏感性分析中评估。定量CTA提供斑块表型的结构和组成信息，但不提供直接功能成像；该路径可能为临床从狭窄导向评估转向斑块信息风险分层提供影像基础，并对早期预警和个体化干预具有潜在指导价值。

研究设计与结论：作者Ke Li、Jin Ban和Lin Yuan采用回顾性队列设计，观察组为100例基线急性IS并完成颈动脉CTA且有至少一个可评估斑块的患者，对照组为100例同期因非缺血性脑血管指征行颈动脉CTA且基线无IS的患者；随访1年。主要分析限于观察组复发性IS，对照组首次IS单独描述，复发和新发事件未合并。探索性多变量模型显示，不规则斑块形态、斑块体积每增加100 mm³和脂质丰富斑块与观察组1年复发性IS相关。结论为脂质丰富斑块、不规则表面轮廓和较大斑块体积与观察组1年随访复发性IS风险增加相关；CTA衍生斑块形态、体积和脂质丰富组成可作为1年IS风险分层的候选标志物，但需前瞻性外部验证。其重要意义在于支持进一步评估CTA衍生斑块特征作为候选风险标志物，为从狭窄评估向斑块信息风险分层提供影像学基础，但不声称其优于狭窄评估或具有增量预测价值。

关键技术方法：研究为回顾性队列，样本队列来源为2022年1月至2024年12月该院患者：观察组100例基线急性IS并完成颈动脉CTA且至少一个可评估斑块；对照组100例同期同院因非缺血性脑血管指征行颈动脉CTA且基线无IS。采用多层螺旋CT行颈部动脉CTA，重建包括多平面重建（multiplanar reformation，MPR）、最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）和容积三维重建（volume rendering，VR）；两名放射科医师双盲独立评估，第三资深医师仲裁；按CT衰减四分类，采用北美症状性颈动脉内膜切除试验（North American Symptomatic Carotid Endarterectomy Trial，NASCET）法测狭窄，三维分割测斑块体积；随访1年；采用多变量logistic回归及Firth惩罚敏感性分析。

研究结果：
3.1 颈动脉斑块类型与狭窄分析：通过两组基线及斑块分类比较，共检出118个斑块（观察组103个，对照组15个）；患者层面斑块阳性者为观察组100例、对照组15例；指数斑块组成在观察组为脂质丰富24例、纤维42例、钙化14例、混合20例，对照组为1、8、4、2例；病变层面观察组为26、46、15、16个，对照组为1、8、4、2个；两组颈动脉狭窄差异显著（P<0.001）。基线年龄、体质指数（body mass index，BMI）和高血压存在临床重要不平衡，标准化均数差（standardized mean difference，SMD）分别为0.39、?0.42、?0.37；这些变量未纳入主要多变量模型以避免过拟合，敏感性分析调整年龄、性别和高血压后结果方向一致。
3.2 颈动脉狭窄程度比较：观察组无狭窄29例、轻度12例、中度14例、重度或完全闭塞45例；对照组分别为98、2、0、0例；两组狭窄严重程度分布差异有统计学意义（P<0.05）。
3.3 不同斑块成分CT衰减值分析：按CT值分类后描述118个斑块CT值：脂质丰富型46.2±13.5 HU（95% CI 40.9–51.5）、纤维型95.4±16.2 HU（91.0–99.8）、钙化型365.8±48.3 HU（343.5–388.1）、混合型118.6±30.1 HU（103.7–133.5）；作者强调这些分类为半定量影像表型，无组织病理或独立参考标准验证，不能作为CTA诊断组织学成分准确性的证据。
3.4 典型CTA多平面重建图像：通过一例76岁男性IS患者右侧颈动脉分叉延伸至颈内动脉近端的混合成分斑块伴中度狭窄，展示轴位CTA、矢状MPR、VR和MIP图像；该病例仅说明CTA后处理流程，斑块分析限于颈部颈动脉。
3.5 随访结局：200例完成1年随访且无失访；观察组29例（29%）发生复发性IS，对照组5例（5%）发生首次IS；观察组1年卒中发生率显著高于对照组（χ²=21.36，P<0.05）；观察组29例均为复发，对照组5例均为首发。观察组事件位于同侧颈动脉供血区18例、对侧4例、后循环3例、不明/多病因4例；TOAST（Trial of Org 10172 in Acute Stroke Treatment）病因分型为大动脉粥样硬化17例、小血管闭塞5例、心源性栓塞2例、其他/不明5例。对照组5例位于同侧1例、对侧1例、后循环1例、不明/多2例；TOAST分型为大动脉粥样硬化1例、小血管闭塞1例、心源性栓塞1例、其他/不明2例。
3.6 探索性关联分析：以观察组1年复发性IS为二分类结局，预设主要模型仅纳入不规则斑块形态、斑块体积（每增加100 mm³）和脂质丰富斑块三个斑块变量；不规则形态OR 3.648（95% CI 1.049–12.69，P=0.041）、斑块体积OR 2.832（95% CI 1.282–6.261，P=0.010）、脂质丰富斑块OR 1.453（95% CI 1.164–1.814，P=0.001）；事件每变量（events per variable，EPV）为9.67，方差膨胀因子（variance inflation factor，VIF）<5，无严重共线性；未进行内部验证。敏感性分析S1调整年龄、性别和高血压后，斑块体积OR 2.45（95% CI 1.05–5.72，P=0.038）、脂质丰富斑块OR 1.38（95% CI 1.06–1.82，P=0.017）方向一致且仍相关，不规则形态OR 3.12（95% CI 0.86–11.35，P=0.082）方向一致但未达统计学显著；S2进一步调整治疗暴露后方向一致但CI增宽，均作为探索性分析。

讨论部分总结：作者讨论指出，观察组以重度或闭塞性颈动脉狭窄为主，衰减定义斑块类别频率在两组间未见显著差异；CTA可初步区分脂质丰富、纤维、钙化和混合斑块，多变量分析显示脂质丰富、不规则边界和较大斑块负荷与观察组1年复发性IS相关。结果与既往文献基本一致，但既往多关注管腔狭窄；薄纤维帽、斑块内出血、坏死核心、炎症和新生血管未被常规CTA直接测量，机制讨论基于既往文献而非直接测量。CTA通过MPR和密度测量可半定量评估斑块衰减和形态，超越狭窄分级，但组成准确性受缺乏组织病理或多模态验证限制。局限性包括：回顾性单中心设计；随访事件少（34例）相对协变量可能过拟合，探索性关联需外部验证；无组织病理验证；未纳入动态增强或灌注参数，未测新生血管和炎症；未应用人工智能或影像组学；治疗暴露组间差异及随访治疗变化可能造成残余混杂；合并基线与无基线IS参与者引入异质性；随访事件病因信息可能不完整，非同侧颈动脉机制不能完全排除；需前瞻性多中心、扩大样本、标准化治疗评估和盲法事件判定验证。

研究结论翻译：CTA可清晰显示颈动脉斑块的形态、体积、组成（基于CT值）和狭窄程度。CTA衍生斑块特征，包括脂质丰富组成、不规则形态和较大斑块体积，与1年缺血性卒中风险相关。仅限于同侧颈动脉供血区事件的分析支持该关联；然而，在常规预后应用前需前瞻性验证。这些CTA衍生特征为结构和组成标志物；它们不直接测量组织病理学易损性，如薄纤维帽、斑块内出血或坏死核心。这些发现支持进一步评估CTA衍生斑块特征作为候选风险标志物。然而，组间治疗暴露不同，继发预防和血运重建所致的残余混杂不能排除。在常规预后应用前，需采用标准化治疗评估进行前瞻性多中心验证。