冠状动脉CT诊断斑块性病变的无创影像学进展

王蓉 孙凯

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冠状动脉CT诊断斑块性病变的无创影像学进展

    通讯作者: 孙凯, Henrysk@163.com

Uninvasive imaging of coronary artery CT diagnosis of plaque lesions

    Corresponding author: Kai Sun, Henrysk@163.com
  • 摘要: 冠心病是由冠状动脉粥样硬化所引起的血管管腔狭窄及阻塞而诱发的缺氧性坏死与心肌缺血的心脏疾病,该疾病的发病率极高。对于冠状动脉粥样硬化斑块形成引发的冠心病有着多种诊断方法,但均存在明显局限性。伴随着CT技术的不断发展,冠状动脉CT血管成像成为关键的诊断与排查方法,对于易损斑块的识别和急性冠状动脉事件的防治具有较高的临床价值。
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-08-12
  • 刊出日期:  2017-11-25

冠状动脉CT诊断斑块性病变的无创影像学进展

    通讯作者: 孙凯, Henrysk@163.com
  • 014040, 内蒙古医科大学研究生学院, 内蒙古包头市中心医院影像科

摘要: 冠心病是由冠状动脉粥样硬化所引起的血管管腔狭窄及阻塞而诱发的缺氧性坏死与心肌缺血的心脏疾病,该疾病的发病率极高。对于冠状动脉粥样硬化斑块形成引发的冠心病有着多种诊断方法,但均存在明显局限性。伴随着CT技术的不断发展,冠状动脉CT血管成像成为关键的诊断与排查方法,对于易损斑块的识别和急性冠状动脉事件的防治具有较高的临床价值。

English Abstract

  • 心血管疾病是临床上最为常见的一种疾病,发病率极高。大部分心血管病患者都是死于冠心病,心脏性猝死及急性心肌梗死都是导致患者病死率不断提高的主要因素,大多数患者在急性冠状动脉综合征发作前均无任何不良反应或警示征兆。怎样利用心血管影像来确认患者是否处在急性冠状动脉事件的边缘,也成为最近几年的研究热点。通常情况下发生的急性冠状动脉事件都是因为斑块破裂,致使突发管腔内部血栓急剧形成所引起的。极易破裂的冠状动脉病变斑块在形态方面同稳定型斑块完全不同,据此能够在初期运用无创的影像学检查方法对易损斑块进行鉴别。

    • 动脉粥样硬化实际上就是动脉硬化的特殊形式,所指的重点是受累动脉的内膜有大量类脂质沉积,复合糖类出现聚集,随之产生纤维组织的不断增加及钙沉积,同时动脉中层出现严重病变。动脉粥样硬化累及大型或是中型的肌弹力型动脉,最为常见的就是主动脉、冠状动脉还有脑动脉[1]。其中冠状动脉粥状硬化实际上就是发生在冠状动脉上的动脉粥样硬化,一般表现为狭窄性冠状动脉疾病,最为明显的就是肌壁外部冠状动脉粥样硬化。由于冠状动脉与心室之间的距离相对较近,所以其所承担的收缩压撞击最为严重,加之冠状动脉的血管树随着心脏的具体形状而产生多方向的变化,造成承受的血流剪应力不断加重,最终导致此类疾病的形成。硬化斑块形成的初期主要是呈分散状,分布呈节断性,随着病情的不断恶化,形成的硬化斑块相互结合,将形成新月形狭窄。并发症主要体现在血栓形成上,血栓形成会造成管腔完全阻碍,按照其发展程度可划分为4个不同级别,分别为Ⅰ级,管腔狭窄小于25%;Ⅱ级,管腔狭窄26%~50%;Ⅲ级,管腔狭窄51%~75%;Ⅳ级,管腔狭窄在76%以上[2]

      易损斑块还叫作“高危”或者“易血栓性”斑块,是存在一定破裂倾向、极易产生血栓和发展较为快速的危险斑块,该斑块实际上就是导致心脑血管急性事件发生率不断上升的主要因素,70%以上的此类事件都是由斑块的破裂和继发血栓的产生所诱发的。斑块的易损性不但受到了自身组织具体形态的极大影响,同时还受到了血流动力学以及应激等诸多外部因素的严重影响,斑块的组织形态学特征使之极易破裂,外界因素则决定了破裂的具体时间。研究表明,以动脉管腔狭窄程度检测动脉粥样硬化的传统影像学方法逐渐显现出其局限性,粥样硬化斑块的易损性评价显得尤为重要[2]。通常情况下,易损斑块有如下几点病理学特征[3-4]:(1)存在一个相对较大的脂质核心(在斑块总体积中的占比大于40%);(2)薄纤维帽(小于65 μm),内部诸多炎症细胞被浸润,平滑肌成分有很大的减少;(3)肩部纤维最薄弱;(4)斑块底部存在着诸多的新生血管。此类斑块在任何一种内外因素的作用下均易破裂。斑块破裂所释放出来的物质能够当作栓子将其栓塞至下游血管,而裸露的富含高凝物质的脂质核心与血液接触,能迅速导致血栓形成[5-6]

    • 影像学可以重新划分Framingham风险评分为较高危险的患病群体,彰显了基于影像学策略来预防与医治的重要性。当前主要的影像学检查方法有数字减影血管造影(digital subtraction angiography, DSA)、血管内超声(intravascular ultrasound, IVUS)、光学相干断层成像(optical coherence tomography, OCT)、磁共振动脉成像和CT动脉成像(computed tomography angiography, CTA)。DSA实际上就是确诊心脑血管狭窄的金标准,不过它具有创伤性且费用相对较高,很难提供斑块的具体形态及性质等诸多有效信息,在极易损坏斑块的评估上具有极大的局限性。IVUS可以对斑块性质和组成进行精准地辨认,在对其斑块检测这一方面上存在着独有的特性,不过,IVUS是有创性检查且检查费用高,不适宜用作广泛人群的检查。OCT在显示冠状动脉结构特点上所具有的优势和IVUS基本相同,并且还可以提供更加具体的易损斑块的整体结构信息,但其也是有创检查,费用高,且较浅的组织穿透深度使其无法观察某些脂质核心、大的斑块和血管外弹力层。磁共振动脉成像存在着极高的软组织分辨率,可以显示易损斑块的脂核、纤维帽以及斑块内出血等,不过其成像时间相对较长,空间分辨效率也比较低,在诊断各种运动器官(比如冠状动脉等诸多活动性器官)时受到严重的限制。

    • 研究表明了斑块的3个特点与急性冠状动脉事件相关:斑块破裂、糜烂、钙化[6]。一半以上的急性血栓形成性心血管事件都与薄层纤维帽所覆盖的粥样斑块破裂有一定的关联。目前学术界人士均广泛认为此类覆有薄层纤维帽的斑块(纤维帽厚度<65 μm)实际上就是破裂的征兆。覆有薄层纤维帽的斑块的脂质坏死中心的长度基本为2~17 mm(平均8 mm),80%的长度都会超出1 mm。该尺寸均在冠状动脉CT成像(coronary computed tomography angiography,CCTA)的检测阈值之上(>1 mm)[3],并且大部分不稳定型斑块都会出现在主要的冠状动脉近端,该部位血管的直径均明显较大,CCTA可以精准地检测并极好地成像。

      易损斑块的CT特征有以下几点。(1)低CT衰减:依照国际心脏CT协会有关斑块分型的主要标准[7],CT可将斑块分成3种,分别是混合、钙化和非钙化斑块(non-calcified plaques,NCPS)(传统斑块分类)。基于衰减模式的斑块分类方案进一步将非钙化斑块进行区分,低CT衰减斑块实际上就是非钙化的易损斑块,CT值较低,范围为30~60 HU[8-9]。(2)血管正性重构指数:在动脉粥样硬化发展过程中,随着这一斑块的持续发展,血管管径的横截面积也会随着增加,即斑块重构。易损斑块经常会使管腔变得十分狭窄,从而致使血管出现正性重构。血管重构指数等于狭窄部位与参照部位的整个血管面积的比值,该指数≥1.1时说明正性重构基本形成,也有学者根据IVUS相关研究将之定义为≥1.05或>1.0[10]。通过组织病理学的研究得出,血管正性重构的斑块通常会大量的吞噬细胞以及较大的脂质核[11]。Achenbach等[4]通过相关研究得出,CCTA与IVUS这两种方法所测得的血管面积和血管重构等多项指标间具有极好的关联性,CCTA可以作为测定血管正性重构的主要方法。(3)点状钙化:研究证实,点状钙化是危害极高的斑块之一,CT主要表现的是被非钙化组织包裹的、微小的、密集(>130 HU)的斑块,通常定义点状钙化的直径<3 mm [12]。点状钙化又可进一步分化为小(<1 mm)、中(1~3 mm)、大(>3 mm)的钙化。(4)餐巾环征(napkin-ringsign):近阶段,部分研究对CCTA粥样斑块所具有的特殊CT征象进行了相关的报道,特征为低密度斑块核心周围被高密度环环绕,称为餐巾环征[13-14],大量研究证实,此类征象与高危斑块具有一定的关联,而且还极易进展成急性冠状动脉综合症[15-16]

      CT血管成像不仅可以提供动脉管腔狭窄程度的情况,研究者还能够依照斑块形态和功能等进行相应的研究,对粥样斑块展开定性分析,可对动脉斑块进行无创性评估,也可进行心脑血管疾病的危险分层[17-18]。尽管理论上认为斑块形成的危险因素(包括吸烟、高胆固醇、高血压和胰岛素抵抗)[19]对整个血管床都有影响,但是在冠状动脉的某些特殊部位(如分叉血管外壁、侧分支和动脉内弯处)干扰了血流的正常流动,导致斑块形成。另外,血管内皮剪切力(endothelial shear stress, ESS)相关的血流动力学因素等也促进了斑块的定植与演变。低ESS会促进动脉粥样硬化和高风险斑块的形成,而在狭窄的易损斑块部位,高ESS又会加剧纤维帽的不稳定性,促进斑块破裂。

      Maurovich-Horvat等[13]和Cademartiri等[19]研究了心脏计算机断层扫描分析易损斑块特征的能力,他们分析了斑块的4个主要参数:斑块体积、斑块重塑指数、斑块衰减和斑块破裂。心脏计算机断层扫描可轻易辨析前三个参数,但对斑块破裂的识别较为困难。多层螺旋CT对斑块性质的诊断主要通过测量斑块密度来实现,测量CT值有助于鉴别斑块内部成分,以往研究将斑块分为3种类型:软斑块、纤维斑块和钙化斑块,这3种斑块的密度分别为:软斑块密度(-15~33 HU),钙化斑块密度(221~1134 HU),纤维斑块密度(32~130 HU),因此CT值大小可用来无创性地评估斑块的特点[20]。CTA可显示冠状动脉斑块的形态,特别是高危斑块,如纤维帽(<65 μm)和大坏死核(平均长度8 mm,80%的坏死核面积>1 mm),高危斑块被证明与急性冠状动脉事件息息相关[21]

    • 现代的CCTA技术可以鉴别许多高危特征,比如餐巾环征、正性重构、小幅度CT衰减和低血管内皮剪切力,这些都会导致斑块易于破裂,从而增加了急性心血管事件发生的风险。因此,无论是急性稳定型胸痛综合征患者还是无症状患者,都可以在基于CCTA的检测中获益,得到更好的、更有针对性的治疗。结合个体斑块的具体形态及斑块的各类功能数据,建立全新的无创性方法对易损斑块进行检测,综合冠状动脉斑块的形态学与功能性指标有利于发展“易损斑块评分”,以早期诊断潜在的急性临床心血管事件。CCTA对于钙化斑块的检查具有高特异度及高灵敏度,可以与全基因序列、脂蛋白组学、表观基因组、无偏倚蛋白质组学及脂类组学等互相结合,循序渐进地对亚临床冠心病患者及易损斑块患者进行识别。

参考文献 (21)

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