The introduction of stent retrievers allows for a complete extraction and histological analysis of human thrombi. Ischemic stroke is a major health issue, and differentiation of underlying causes is highly relevant to prevent recurrent stroke. Therefore, histopathologic analysis of the embolic clots after removal may provide valuable information about underlying pathologies. This study analyzes histological clot composition and aims to identify specific patterns that might help to distinguish causes of ischemic stroke.Patients with occlusion of the carotid-T or middle cerebral artery who underwent thrombectomy at our university medical center between December 2013 and February 2016 were included. Samples were histologically analyzed (hematoxylin and eosin, Elastica van Gieson, and Prussian blue), additionally immunohistochemistry for CD3, CD20, and CD68/KiM1P was performed. These data, along with additional clinical and interventional parameters, were compared for different stroke subtypes, as defined by the TOAST (Trial of Org 10172 in Acute Stroke Treatment) classification.One hundred eighty-seven patients were included, of these, in 77 patients, cardioembolic; in 46 patients, noncardioembolic; and in 64 patients, cryptogenic pathogenesis was determined. Cardioembolic thrombi had higher proportions of fibrin/platelets (P=0.027), less erythrocytes (P=0.005), and more leucocytes (P=0.026) than noncardioembolic thrombi. We observed a strong overlap of cryptogenic strokes and cardioembolic strokes concerning thrombus histology. The immunohistochemical parameters CD3, CD20, and CD68/KiM1P showed no statistically noticeable differences between stroke subtypes.Histological thrombus features vary significantly according to the underlying cause and may help to differentiate between cardioembolic and noncardioembolic stroke. In addition, our study supports the hypothesis that most cryptogenic strokes have a cardioembolic cause.

Abstract Knowledge of thrombus behavior and visualization on MRI in acute ischemic stroke is less than optimal. However, MRI sequences could be enhanced based on the typical T1 and T2 relaxation times of the target tissues, which mainly determine their signal intensities on imaging. We studied the relaxation times of a broad spectrum of clot analogs along with their image characteristics of three sequences analyzed: a T1-weighted turbo inversion-recovery sequence (T1w Turbo IR), a T1-weighted turbo spin echo with fat suppression (T1w TSE SPIR), and a T2-weighted 3D TSE with magnetization refocusing to remove T1 dependence (T2w TSE DRIVE). We compared their imaging behavior with the intensity values of normal brain tissue using the same imaging protocols as for clots. Each histological and biochemical clot component contributed to each of the relaxation times. Overall, histological composition correlated strongly with T1 times, and iron content, specifically, with T2 relaxation time. Using decision trees, fibrin content was selected as the primary biomarker for T1 relaxation times, inducing an increase. Up to four clot subgroups could be defined based on its distinctive T1 relaxation time. Clot signal intensity in the T1 and T2-weighted images varied significantly according to T1 and T2 relaxation times. Moreover, in comparison with normal brain tissue intensity values, T2w DRIVE images depict thrombi according to the principle of the more fibrin, the higher the intensity, and in T1w TSE, the more erythrocytes, the higher the intensity. These findings could facilitate improvements in MRI sequences for clot visualization and indicate that T2w DRIVE and T1w TSE sequences should depict the vast majority of acute ischemic stroke thrombi as more hyperintense than surrounding tissues.