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Hemorrhagic Plaques in Mild Carotid Stenosis: The Risk of Stroke

Published online by Cambridge University Press:  17 August 2020

Max Scheffler*
Affiliation:
Department of Radiology, Geneva University Hospitals, Geneva, Switzerland
Alain Pellaton
Affiliation:
Centre d’Imagerie de Lausanne-Epalinges, Epalinges, Switzerland
José Boto
Affiliation:
Department of Neuroradiology, Geneva University Hospitals, Geneva, Switzerland
Isabelle Barnaure
Affiliation:
Department of Neuroradiology, Kantonsspital Aarau, Aarau, Switzerland
Bénédicte M. Delattre
Affiliation:
Department of Radiology, Geneva University Hospitals, Geneva, Switzerland
Jorge Remuinan
Affiliation:
Department of Radiology, Geneva University Hospitals, Geneva, Switzerland
Roman Sztajzel
Affiliation:
Department of Neurology, Hôpital de La Tour, Meyrin, Switzerland
Karl-Olof Lövblad
Affiliation:
Department of Neuroradiology, Geneva University Hospitals, Geneva, Switzerland
Maria Isabel Vargas
Affiliation:
Department of Neuroradiology, Geneva University Hospitals, Geneva, Switzerland
*
Correspondence to: Max Scheffler, Department of Radiology, Geneva University Hospitals, Ch. du Pont-Bochet 3, 1226 Thônex, Switzerland. Email: max.scheffler@hcuge.ch
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract:

Objectives:

Embolic ischemic strokes cause significant mortality and morbidity worldwide. It has been proposed that some of these strokes are due to unstable carotid plaques with intraplaque hemorrhage (IPH) but a low overall degree of stenosis. Our aim was to test a fat-saturated T1-weighted (T1WI) black-blood sequence on MRI for the detection of IPH in symptomatic individuals and to quantify the relation between IPH, severity of stenoses, and ischemic brain lesions.

Materials and Methods:

Sixty-two patients were examined by 3T MRI. Sequences included brain diffusion-weighted imaging (DWI) as well as 3D turbo spin echo (TSE) fat-saturated black-blood T1 of the carotid bifurcations, to detect IPH as a focal intraplaque hyperintensity. Both carotid arteries were analyzed in each patient. The North American Symptomatic Carotid Endarterectomy Trial scale was used for quantification of stenosis degree.

Results:

Thirty-six out of 62 patients (mean age, 74) showed brain ischemia on DWI. Fifteen of these 36 patients (42%) had associated ipsilateral IPH at the carotid bifurcation or the proximal internal carotid artery. Mean degree of stenosis in this group was 50%. In 21 patients with ischemia without IPH, the mean degree of stenosis was 44%.

Conclusions:

MRI with 3D TSE fat-saturated black-blood T1 technique is a safe, reliable, and noninvasive tool for the detection of IPH. A high percentage (42%) of ischemic events in patients with low- to moderate-degree stenosis were associated with IPH, an easily detectable imaging biomarker of plaque vulnerability. The ability to confirm IPH by MRI may help stratify patients into different risk and treatment groups in the future.

Résumé :

RÉSUMÉ :

Présence de plaques hémorragiques dans des cas de sténose carotidienne légère : le risque lié aux AVC.

Objectif :

Les AVC ischémiques emboliques sont une cause notable de mortalité et de morbidité dans le monde entier. Il a été avancé qu’un certain nombre de ces AVC peut être attribué à des plaques carotidiennes instables montrant à la fois des signes d’hémorragie intra-plaque (HIP) et un faible degré de sténose dans l’ensemble. Notre objectif a donc été de tester une séquence en sang noir saturé de graisse pondérée en T1 à l’aide d’un examen d’IRM en vue de détecter des signes d’HIP chez des individus symptomatiques et de quantifier la relation liant ces mêmes signes à la gravité des sténoses et à des lésions ischémiques cérébrales.

Matériel et méthodes :

Au total, 62 patients ont été examinés à l’aide d’un examen d’IRM 3T. Les séquences retenues ont inclus l’imagerie de diffusion (brain diffusion ou DWI) de même que la technique de 3D turbo spin-écho (TSE) saturée de graisse en sang noir pondérée en T1 de la bifurcation des artères carotides afin de détecter des signes d’HIP sous forme d’hyper-intensité intra-plaque focale. Il est à noter que les deux artères carotides ont été analysées chez chaque patient. À ce titre, l’échelle de la North American Symptomatic Carotid Endarterectomy Trial (NASCET) a été utilisée pour quantifier le degré de gravité des sténoses.

Résultats :

Sur nos 62 patients, 36 (âge moyen : 74 ans) ont donné à voir des signes d’ischémie cérébrale au moyen de l’imagerie de diffusion. Sur ces 36 patients, 15 d’entre eux, soit 42 %, ont révélé des signes associés d’HIP ipsilatérale au niveau de la bifurcation des artères carotides ou au niveau de l’artère carotide interne proximale. Le degré moyen de sténose de ce groupe de patients a été de 50 %. Chez 21 patients montrant des signes d’ischémie sans HIP, le degré moyen de sténose a été de 44 %.

Conclusion :

Une séquence IRM de 3D TSE saturée de graisse en sang noir pondérée en T1 demeure un outil sécuritaire, fiable et non-invasif permettant de détecter des signes de HIP. Un pourcentage élevé (42 %) d’événements ischémiques chez des patients dont les degrés de sténose sont faibles à modérés a également été associé à des signes d’HIP, un biomarqueur d'imagerie de la vulnérabilité des plaques facilement détectable. La capacité de confirmer des signes d’HIP par IRM pourrait ainsi permettre à l’avenir de répartir les patients en différents groupes de risque et de traitement.

Information

Type
Original Article
Copyright
Copyright © 2020 The Canadian Journal of Neurological Sciences Inc.
Figure 0

Table 1: Demographic data of the entire cohort of patients (n = 62) and separately by patients with VISTA (−) (n = 36) and VISTA (+) (n = 26) plaques

Figure 1

Table 2: Cross-tabulation of recent ipsilateral DWI-positive core infarcts with VISTA (−) and VISTA (+) plaques status. VISTA (+) plaques correspond most likely to IPH and are significantly more associated with ipsilateral stroke than VISTA (−) plaques (p = 0.003). As an example, assuming independence between the two variables, the expected proportion of recent ipsilateral stroke caused by a VISTA (+) plaque should have been 6.0%, when the observed value was in fact 13.2%.

Figure 2

Figure 1: The ROC curve of plaque NASCET stenosis as a predictor of intra-plaque hemorrhage [VISTA (+) plaque]. AUC = 0.646, 95% CI [0.542, 0.750], p = 0.024.

Figure 3

Figure 2: The ROC curve of plaque NASCET stenosis as a predictor of ipsilateral stroke. AUC = 0.650, 95% CI [0.546, 0.754], p = 0.009.

Figure 4

Figure 3: CTA and VISTA MRI images illustrate stenosis of 60% measured according to NASCET criteria (A, B) of the left ICA with supposed IPH (B, asterisk) and ipsilateral frontal infarct on diffusion MRI image (C, arrow).

Figure 5

Figure 4: MRI images show stenosis of 40% of the right ICA (A, B) with supposed IPH on VISTA sequence (A, asterisk) as well as a small ipsilateral paraventricular infarct on diffusion MRI image (C, arrow).

Figure 6

Table 3: Table showing the relation of stenosis degree to VISTA (+) status of atheromatous plaques in stroke patients (numbers are rounded)

Figure 7

Figure 5: MRI images illustrate an 85% stenosis of the left ICA (A, B) with supposed IPH (B, asterisk). No core infarct was observed on the corresponding diffusion-weighted (C) and T2-weighted (D) MRI images.