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冠心病是冠状动脉功能性或器质性病变造成心肌缺血、缺氧或坏死而导致的心脏病,是目前危害人类健康最严重的心血管疾病之一,其发病率和病死率呈逐年上升趋势,据世界卫生组织统计2012年约有1750万人死于心血管疾病,其中约740万人死于冠心病[1]。因此,深入研究冠心病的诊断及危险度分层,并采取有效的干预治疗措施,是目前冠心病防治工作中重要而艰巨的任务,对冠心病患者的预后具有十分重要的意义。
冠心病的主要病因是冠状动脉粥样硬化斑块造成的狭窄,而动脉粥样硬化的始动因素是局部血管内皮受损,内皮下载脂蛋白B滞留,滞留的脂蛋白成为致病因子,形成与损伤相关的分子形态,进而引发炎症反应,促使平滑肌细胞和血管内皮细胞活化,单核细胞聚集,细胞内、外脂质等共同堆积于内膜下[2]。而钙在动脉硬化中起递质作用,可引起血管平滑肌细胞增生、迁移、内膜增厚损伤[3]。以往认为冠状动脉钙化是钙晶体在受损组织中的被动沉积过程。最新研究发现动脉粥样硬化斑块钙化是一个类似骨骼形成的受调控的过程[4],开始于平滑肌细胞向成骨细胞或软骨细胞的转化[5]。成骨细胞表达的成骨相关蛋白及成骨相关转录因子如Max基因、骨形成蛋白、碱性磷酸酶及转录因子Osterix和Cbfal等增加[6]。血管平滑肌细胞存在RUNX2因子(转录因子RUNXX家族成员之一),RUNX2因子能上调Cbfal因子的转录。这些细胞分泌基质小泡或发生凋亡使基质钙化。冠状动脉钙化是冠状动脉粥样硬化发展至一定阶段的结果,是冠状动脉粥样硬化的标志。多个研究发现若冠状动脉粥样硬化斑块不含钙化,则患者的预后一般较好[7];若斑块中含有钙化,钙化则反映了冠状动脉粥样硬化晚期复合病变中钙化斑块的负荷程度及其分布情况[8],斑块负荷重预示心血管事件发生率高,因此探测冠状动脉钙化积分(coronary artery calcification score,CACS)可用于临床进行冠心病的诊断及患者预后评估。心肌灌注显像(myocardial perfusion imaging,MPI)能反映心肌缺血的部位、程度及范围,是诊断冠心病的无创性功能影像技术之一,但其也有局限性。近年来,有研究指出MPI联合CACS可提高冠心病诊断的准确率,为冠心病的危险度分层及预后判断提供更多的信息[9-10]。SPECT/CT一次扫描可同时获得MPI与CACS两种信息,将两者联合应用的价值及方法还需进一步探讨。本文主要介绍MPI联合CACS诊断冠心病的临床应用价值及最新研究进展。
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自1979年Guthaner等[11]首次发现CT可以探测冠状动脉钙化以来,大量研究致力于如何利用探测到的钙化来诊断冠心病,并产生了许多评分方法,如Agatston Score(AS)、Volume Score、MASS Score、Calcium Coverage Score等。其中应用最广泛的是1990年Agatston等[12]提出的第一个可行的定量CACS标准——AS。它的计算方法是以任何CT值大于130 HU、面积大于1 mm2的结构代表钙化灶,如果钙化附在冠状动脉表面则代表冠状动脉钙化狭窄,并用1~4分分别代表CT值峰值在130~199 HU、200~299 HU、300~399 HU和≥400HU范围的钙化。每处钙化的积分等于面积乘以钙化密度,总的AS等于每支冠状动脉分支积分的总和[12]。
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国内外许多研究证实冠状动脉钙化与冠状动脉狭窄有着密切的关系,冠状动脉钙化与冠状动脉内膜厚度呈正相关,冠状动脉钙化是冠状动脉粥样硬化的基础病变,CACS是冠状动脉钙化的量化指标,故CACS能够反映冠心病的严重程度[13],CACS增高预示着动脉粥样硬化斑块出现,而在不稳定性冠心病患者中CACS代表冠状动脉狭窄的严重程度[14]。因此冠状动脉钙化越严重、CACS越高,则发生冠状动脉狭窄的可能性越高。但冠状动脉钙化与冠状动脉狭窄之间并非简单的直线相关关系,另有研究发现在重度钙化组中冠状动脉狭窄程度反而低于轻、中度钙化组,且差异有统计学意义[15],因此认为CACS只能说明冠状动脉粥样硬化的存在并不完全等同于冠状动脉狭窄。
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目前CACS在临床冠心病诊断方面的应用集中在以下方面:① 利用CACS较高的阴性预测值,对年龄在40岁以下尤其是有危险因素但无临床症状的人群,利用CACS尽早发现其冠状动脉的钙化,以便尽早发现冠状动脉病变,及时给予有效的干预措施;② 利用CACS对患者进行分层,以便为患者提供更加合理的治疗方案[16]。已有许多研究认为可以依据CACS对冠心病的严重程度进行分层,最早的便是Rumberger等[17]的研究,他们给出了根据CACS对患者冠状动脉狭窄程度及冠心病严重程度进行分层的指南(表 1)。另外彭万宏等[18]的研究采用AS>250分作为诊断阈值判断冠状动脉狭窄≥50%的灵敏度和特异度分别为42.9%(67/156)和96.9%(32/33)。虽然这两个研究所得出的界值不同,但是都表明CACS对冠心病的筛查有很大作用。一般来说CACS越高,冠状动脉钙化越广泛,发生冠状动脉狭窄者越多,且程度越重。但无钙化的冠状动脉也会发生狭窄。
CACS 冠状动脉钙化程度 临床意义 0分 无 患心血管疾病的概率极低;患冠心病的概率 < 5%,检查多阴性 1~10分 极小 明显冠心病的可能性很小 11~100分 非常小 很可能有中度非阻塞性冠心病 101~400分 中等 非性 > 400分 极大 极大可能至少有一支冠状动脉狭窄>50% 注:表中,CACS:冠状动脉钙化积分。 表 1 Rumberger指南第一版(根据电子束CT测量的Agatston Score进行冠心病严重程度分层)
Table 1. First Rumberger guideline based on Agatston score using electron beam computed tomography
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许多研究都表明CACS可以协助冠心病患者进行进一步的危险度分层并指导患者的预后判断[16-18]。美国心脏病学会/美国心脏联合会(ACC/AHA)2013年指南指出,根据汇总队列方程进行危险度分层,可以预测冠心病患者10年内发生心脏事件的风险[19]。有学者认为运用这一方法指导患者他汀类药物的使用,增加了使用他汀类药物的患者数量,而使用CACS对患者重新进行危险度分层可以明显减少他汀类药物的使用[20]。Almoudi和Sun[21]指出,CACS对无典型症状患者的主要作用是协助其进行风险评估并决定其是否需要强化预防措施。根据Valenti等[22]的最新研究发现,CACS为0分的无症状患者其无心脏事件的安全期可以达到15年,所以他们建议用CACS对低危及中危心血管疾病患者重新进行危险度分层。但也有文献不建议将CACS作为典型症状患者的筛查工具,因为患者的钙化斑块与血管狭窄之间没有明确关系,而且CACS为0分或很低时对有相关症状患者的意义仍有争议[23]。因此CACS应联合其他检查来对冠心病预后进行判断。
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冠状动脉CT血管造影(coronary CT angiography,CCTA)可以为临床提供患者冠状动脉解剖信息,但其辐射剂量过高,有一些研究建议把CACS作为胸痛患者是否进行CCTA的“把门人”,较高的CACS会因钙化的伪影而降低CCTA图像的质量,因此高CACS患者也不应行CCTA[24]。近年来,Ahn等[25]通过对253例CACS>400分的患者的研究发现CCTA对这些患者缺乏特异性。另有研究也指出高CACS对患者CCTA图像准确性的影响被低估[26],冠状动脉钙化仍是容积CT图像质量及诊断准确性下降的重要原因[27]。因此亚洲心血管影像协会指出如果无症状患者的CACS≥400分则不建议进行CCTA[28]。
由于CACS对非钙化斑块狭窄的诊断价值较小,因此目前CACS较少用于冠心病的诊断,主要用于协助患者进行进一步的危险度分层并指导预后判断,相信随着融合影像的兴起及CT辐射剂量的降低,CACS将越来越多地与其他检查联合运用于临床。
心肌灌注显像联合冠状动脉钙化积分诊断冠心病的价值及最新进展
Clinical value and latest developments of coronary artery calcification scores and gated myocardial perfusion imaging in the diagnosis of coronary artery disease
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摘要: 心肌灌注显像(MPI)在冠心病的诊断、危险度分层及预后评价中扮演着越来越重要的角色,冠状动脉钙化积分(CACS)可协助对冠心病患者进行进一步的危险度分层,但两者有各自的局限性和不足。将两者联合应用可以相互弥补不足,为临床提供更多的信息。行SPECT/CT心肌灌注显像时,需进行衰减矫正CT(CTAC)扫描,若采用心电门控的呼气末屏气螺旋CT扫描,则在用于MPI衰减矫正的同时又可用于CACS测定,实现一站式检查,在减少患者辐射剂量的同时又可为临床提供更多的信息。笔者综述了CACS、MPI及两者联合应用的临床价值,并对一站式采集MPI与CACS的最新进展进行了综述。Abstract: Myocardial perfusion imaging(MPI) plays an increasingly important role in the diagnosis, risk stratification, and prognosis of coronary heart disease, and coronary artery calcification scoring(CACS) can refine the risk stratification and prognosis of coronary heart disease. However, both methods possess limitations and deficiencies. The combination of CACS and MPI compensates for these deficiencies and provides detailed information to the physician. SPECT/CT generates CT images for attenuation correction when collecting MPI. CACS scans acquired during normal expiration can also be used for attenuation correction. The use of these scans not only reduces the radiological dose but also provides detailed information to the physician. This review focuses on the clinical values of CACS, MPI, and their combination and presents the latest developments in obtaining MPI and CACS images in one scan.
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表 1 Rumberger指南第一版(根据电子束CT测量的Agatston Score进行冠心病严重程度分层)
Table 1. First Rumberger guideline based on Agatston score using electron beam computed tomography
CACS 冠状动脉钙化程度 临床意义 0分 无 患心血管疾病的概率极低;患冠心病的概率 < 5%,检查多阴性 1~10分 极小 明显冠心病的可能性很小 11~100分 非常小 很可能有中度非阻塞性冠心病 101~400分 中等 非性 > 400分 极大 极大可能至少有一支冠状动脉狭窄>50% 注:表中,CACS:冠状动脉钙化积分。 -
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