動脈粥樣硬化的影像診斷進展

陳 剛(綜述) 王文明(審校)

濱州醫(yī)學院附屬醫(yī)院介入醫(yī)學、腦血管病科 濱州市 256603

動脈粥樣硬化的影像診斷進展

陳 剛(綜述) 王文明(審校)

濱州醫(yī)學院附屬醫(yī)院介入醫(yī)學、腦血管病科 濱州市 256603

動脈粥樣硬化;影像診斷;心肌梗死;血管造影

動脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)是系統(tǒng)性、進展性病理過程,累及全身血管、心、腦等多個器官部位的病變,導致組織缺血和壞死,發(fā)生心肌梗死、腦卒中等嚴重后果。AS已成為我國常見的一種血管病變,發(fā)病率和死亡率不斷上升。隨著影像技術的不斷發(fā)展,影像學在動脈硬化的診斷中發(fā)揮著越來越重要的作用。本文對動脈硬化的影像診斷進展綜述如下。

1 侵入性影像學診斷方法

1.1 血管造影 長期以來,血管造影都被當作對冠狀動脈、頸動脈以及周圍動脈病變診斷的金標準。高清晰度的血管造影可以顯示血管直徑、血管狹窄程度和斑塊晚期病變,如斑塊破裂、腔內血栓以及鈣化。但是,由于其靈敏度低,不能很好的反映組織學病變[1],同時由于其特異性差,不能顯示富含脂質的粥樣斑塊以及其他病理組織學成分。當彌漫性AS而引起的全程性動脈管腔狹窄時,血管造影可發(fā)生低估局部的狹窄程度;又因創(chuàng)傷性和檢查價格昂貴等因素的影響,血管造影尚難廣泛應用于臨床。

1.2 血管內超聲(intravascular ultrosound,IVUS)目前血管內超聲被認為是診斷動脈粥樣硬化斑塊的金標準,通過回聲的強弱及均勻度判斷斑塊的性質。斑塊在 IVUS上的表現為內膜有異?；芈?管壁厚度增加,管腔面積縮小。根據斑塊的聲學特點將斑塊分為 4種:①軟斑塊,②纖維斑塊,③鈣化斑塊,④混合性斑塊。血管內超聲可以測量斑塊脂質核的大小及組成、血管面積、斑塊面積、纖維帽厚度、計算重構指數、判斷冠狀動脈正性及負性重構、判斷鈣化類型等。血管內超聲可測量整個血管面積和管腔面積,兩者之差即為斑塊面積。血管內超聲可以準確的反映動脈硬化的程度及斑塊特征,為動脈硬化的診斷提供直觀、精確的證據[2]。

1.3 光學相干斷層成像術(opticalcoherence tomography,OCT) 光學相干斷層成像術具有共焦顯微鏡和弱相干干涉儀二者的優(yōu)點,可對活體生物組織進行非侵入或微創(chuàng)、在位、實時高速、高分辨率、高靈敏度高精度成像,圖像清晰,具有較高的空間分辨率斷層成像,從而成為一種全新的疾病診斷手段。OCT主要用于冠狀動脈粥樣硬化的診斷。國外的相關研究已經經歷了以下三個階層:①OCT技術檢測動脈粥樣硬化病變的體外實驗[3]。②OCT技術檢測動物動脈粥樣硬化病變的在體研究,該項研究表明[4],OCT成像對動脈壁中超微結構明確界定,與組織學明顯相關,體內成像分辨率可達 10μm,接近于組織病理學檢查所見,對分辨高危易損斑塊和指導介人治療極有潛力。③人體冠狀動脈成像。2001年 Jang等[5]首次研制出冠狀動脈內成像系統(tǒng)并將該技術用于人類,結果表明比血管內超聲,更加優(yōu)越,分辨率更高(10μm vs100μm),認為這種新成像技術可能在改善冠狀動脈介人效果和識別易損斑塊方面發(fā)揮重要作用,并證明在冠狀動脈內是安全可行的,不但能檢測出大多數能檢測出的結構特征,而且還能提供另外的更詳細的結構信息,如可以檢測到斷裂的內膜、腔內血栓、球囊造成的夾層的深度、切割球囊的切口、組織脫垂、未展開的支柱和內膜增生。上述三個階段的研究都通過組織學證實了OCT成像的高精確性和高對比性。最近,Kuo等[6]通過研究了正常和不同類型的人類動脈粥樣硬化斑塊的光學特性,包括散射系數[mu(s)]、有效各向異性因子[g(eff)]、雙折射系數(Deltan)和快速軸角可以定量地描述。它建成了動脈粥樣硬化斑塊的PS-OCT圖像定量標準,因此 OCT將可以用于斑塊的定量分析。

1.4 拉曼光譜學檢查(raman spectroscopy,RS) 它的原理是物理學上的“拉曼效應”,當物質接受單色光照射時,入射光使分子的旋轉和振動發(fā)生變化,產生光的散射,散射光與入射光的頻率有差異,而這種差異有高度的分子特異性,通過 RS可以識別組織中的各種化學成分,并估測他們的相對含量,作出定性判斷。現在已證明該技術檢驗動脈粥樣硬化易損斑塊是有效的。Rocha等[7]用拉曼光譜學檢查分析頸動脈粥樣硬化斑塊,發(fā)現動脈粥樣硬化斑塊和正常組織的拉曼光譜不同,證明該技術可以用于頸動脈走樣硬化斑塊的檢查。

2 非侵入性影像學診斷方法

2.1 多層螺旋 CT及 CT造影(multi-slice helical CT and computed tomography angiography,MSCT,CTA)傳統(tǒng)的 CT由于采集時間長,在對冠狀血管檢測時受呼吸運動干擾,難以消除心臟偽影,且僅能在軸向層面進行采集,血管重建能力差。MSCT具有掃描速度快、分辨率高等優(yōu)點,以及有豐富且先進的后處理軟件,克服了數字減影血管造影成像檢查的創(chuàng)傷性及不能顯示血管壁增厚與鈣化的缺陷,主要通過對斑塊密度的測量來判斷斑塊的具體成分。其血管重建性好,可多層面進行掃描,能清楚顯示所有嚴重病變和所有鈣化斑塊,由 CT峰值記分與鈣化面積之乘積可獲得冠狀動脈鈣化積分(CAC積分),可以對冠狀動脈鈣化作出精確的定量。Sadako等[8]研究發(fā)現采用多層螺旋 CT 0.5 mm薄層掃描,可以比1mm薄層掃描精確的區(qū)分不同類型的動脈粥樣硬化斑塊,并與金標準血管內超聲對比無統(tǒng)計學差異。但其不足之處為 MSCT空間分辨力尚不夠高,部分容積效應影響其密度的測量,時間分辨力的限制,在一定程度上影響了其在臨床的廣泛應用。CT血管造影(CTA)被看作是一個潛在的可以替代目前成像方法的一種技術,來評估大多數動脈的血管解剖,斑塊組成或形態(tài)學特點在掃描速度和在探測器排數的進步提高了診斷的準確性。血管鈣化對多層 CT血管造影系統(tǒng)是一個很大的限制,因為這需要更高64排探測器的瞬間高分辨率,增加有效的輻射劑量才能很好的顯影[9]。雖然尚在發(fā)展階段,但 CTA在判斷動脈粥樣硬化斑塊的特點、斑塊組成,以斑塊面積,體積和以及斑塊重塑方面是非常有希望的。

2.2 核磁共振(magnetic resonance imaging,MRI)MRI具有較高的軟組織密度分辨力和空間分辨力,顯示 AS斑塊的敏感性和特異性很高,不僅可顯示血流、血管狹窄、測量狹窄程度,并且能觀察血管管壁和血管周圍組織。近年來,很多學者對 MRI在區(qū)分斑塊的類型,斑塊成分量化,血管壁的測定以及新的 MRI對比劑在診斷動脈粥樣硬化中的應用做了大量研究。Cai等[10]對 60名接受頸動脈內膜切除術的患者術前行 MRI檢查,并對 MRI的圖像和后來的組織學結果分別獨立的回顧和分類,結果顯示,MR成像的分級標準和美國心臟病協(xié)會(American Heart Association)動脈硬化分級標準有著很好的一致性。Saam等[11]證實磁共振成像可以量化活體人類頸動脈粥樣硬化斑塊的主要組成部分,磁共振成像測量斑塊組成,脂核、松散的基質纖維組織,與組織學相比,沒有統(tǒng)計學差異。Underhill等[12]比較了MRI和 B超對血管壁厚度的測量,他們發(fā)現 B超的內膜基質厚度與 MRI測量的平均血管厚度有著高度的皮爾遜相關系數(r=0.93;P＜0.001)。對比增強 MR,也顯示出其在鑒別特定的斑塊組織的效應。Cai等[13]證明釓造影劑對比曾強 MR不僅使完整的纖維帽易于鑒別,還可以對纖維帽進行更精確的形態(tài)學測量。MR所見與組織學標本在測量完整的纖維帽的最大厚度,長度和面積有中度至良好的相關性。超小超順磁性氧化鐵(ultra-small super paramagnetic iron oxide,USPIO)是一種新型的磁性MRI對比劑,具有能被網狀內皮系統(tǒng)(reticu lo endothelial system,RES)識別巨噬細胞所攝取的特點,且由于其血漿半衰期長,能廣泛地分布于 RES中的器官外巨噬細胞。目前很多研究者利用巨噬細胞特異性對比劑的特點,應用于動脈粥樣硬化的研究。有研究者[14,15]將 USPIO用于擬行頸動脈內膜剝離術的患者,在 1.5T高分辨 MR上,運用四通道的相位陣列頸動脈線圈,發(fā)現注射 USPIO后 24 h即可觀察到 T2WI上病灶局部信號強度明顯降低。所有動物實驗及人體實驗術后標本的病理分析,均發(fā)現光鏡下斑塊內有鐵染陽性反應,電鏡顯示為 USPIO顆粒主要集中在活化的巨噬細胞內(MAC387/CD68陽性),而內皮組織內則沒有,且 MR影像所顯示的信號降低區(qū)與鐵染色陽性的鐵聚集區(qū)相對應。Tang等[16]對 20例有癥狀高危 AS患者雙側頸內動脈進行 USPIO增強 MR對比研究,結果顯示無癥狀側的斑塊已可觀察到斑塊由于攝取 USPIO引起的 T2WI上的信號減低,證實 AS是一全身性疾病,且 USPIO增強 MR能夠用于隨訪觀察或早期發(fā)現尚未出現癥狀的患者。

2.3 彩色多普勒超聲(color Dopp ler flow imaging,CDFI) CDFI已被臨床醫(yī)生認可,并普遍應用于血管病變檢查,它具有簡便、易行、直觀、無創(chuàng)傷、無輻射的優(yōu)點,病人樂于接受?？梢杂^察血管管徑是否均勻一致,有無局部膨大、變細、狹窄、扭曲及受壓;血管壁回聲強弱,管壁有無薄厚不均,并可測量管壁厚度;血管內膜有無斑塊形成,根據斑塊形態(tài)、回聲特性、有無聲影、表面有無潰瘍可以清楚顯示脂紋,纖維或脂質斑塊和復合病變;測量血管的內徑、外徑、截面積、斑塊大小、長度,血流速度等。高頻超聲探頭能清晰顯示頸動脈管壁的結構,測定內膜-中層厚度(intima-media thickness,IMT),IMT增厚是頸動脈粥樣硬化最早期表現,超聲對頸動脈 IMT形態(tài)學變化的觀察,有助于在有癥狀的血管斑塊出現之前預示 AS的進展。研究[17～19]發(fā)現,彩色超聲多普勒和組織學測定的 IMT無明顯差異,IMT與心腦血管病的發(fā)病率有很好的相關性,預測有心血管危險因素人群的冠狀動脈粥樣硬化情況非常有效。最近三維彩超已開始應用于臨床,在量化血管壁與動脈硬化板塊厚度,評價血流動力學方面發(fā)揮著更加重要的作用[20]。

2.4 放射性核素顯像(Radionuclide Imaging) 放射性核素顯像利用放射性核素標記參與粥樣硬化的中間物質來進行顯像,這是它與其他影像學方法的本質區(qū)別。在定性、定量反映組織器官血流、代謝及功能改變方面具有其他影像學方法不可替代的優(yōu)勢。近年來國內外許多學者已根據 AS形成過程的某些成分,低密度脂蛋白(LDL)、巨噬細胞、單核細胞、淋巴細胞等與炎癥相關的細胞、凋亡細胞、以及很多細胞因子等進行了放射性核素顯像研究。Bozoky等[21]研究發(fā)現,在高膽固醇血癥的家兔模型中,99mTc-低密度脂蛋白(99mTc-low density lipoprotein,99mTc-LDL)可在動脈粥樣硬化病變處濃聚,用來測定 LDL在體內的分布。同時,粥樣斑塊脂質池內的氧化型 LDL容易形成炎性環(huán)境,氧化型 LDL抗體攝取減少說明斑塊穩(wěn)定。Terzewski等[22]實驗表明,斑塊內氧化型 LDL和巨噬細胞減少而平滑肌細胞和膠原增多時,放射性標記的氧化型 LDL抗體攝取減少。Alessio等[23]研究發(fā)現,99mTc-IL-2在不穩(wěn)定性斑塊內聚集,并且體內斑塊對99mTc-IL-2的攝取與體外組織學檢測的斑塊內 IL-2R陽性細胞數一致。Moritz等[24]研究發(fā)現放射性示蹤劑111In標記可以清楚的顯示活體內遷移到動脈粥樣硬化病變的單核細胞。利用放射性核素標記參與動脈粥樣硬化形成的中間物質來進行顯像,能夠定量反映斑塊的組成、代謝及發(fā)展趨勢,可以早期發(fā)現動脈粥樣硬化的發(fā)生,以便積極采取措施控制動脈粥樣硬化的進一步發(fā)展,減少臨床事件的發(fā)生。

總之,侵入和非侵入性影像學技術的蓬勃發(fā)展,為動脈粥樣硬化的診斷提供了廣闊的空間。新的技術方法不斷出現,可有效的評估動脈粥樣硬化血管性疾病,并顯示出從定性診斷向定量分析的發(fā)展趨勢。使得動脈粥樣硬化的診斷更加精確可靠,并能有效評估預后,為臨床治療提供重要的依據。

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2009-10-13)