冠狀動脈粥樣硬化易損斑塊影像技術(shù)研究進展

覃雨雪 李科 綜述 劉劍雄 審校

(1.遵義醫(yī)學(xué)院研究生院，貴州 遵義 563003； 2.遵義醫(yī)學(xué)院附屬成都市第二人民醫(yī)院心內(nèi)科，四川 成都 610017)

動脈粥樣硬化是一個復(fù)雜、緩慢發(fā)展的過程，目前認(rèn)為血管內(nèi)皮功能障礙、血管內(nèi)膜增生、脂質(zhì)積累量以及顯著的炎癥反應(yīng)為斑塊形成的主要機制。大多數(shù)粥樣硬化斑塊處于不穩(wěn)定狀態(tài)或具有破裂傾向，但在臨床工作中常被忽視。目前近70%的急性冠狀動脈事件并不是由顯著的冠狀動脈狹窄引起，而是由易損斑塊突然破裂造成的急性狹窄以及其后血栓形成所致[1]?！耙讚p斑塊” 的概念是由 Muller等[2]于1989年提出的，是指血管內(nèi)非阻塞性斑塊，易發(fā)生破裂并快速形成血栓，從此開啟了易損斑塊的研究。隨著影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展及人們對冠狀動脈粥樣斑塊性質(zhì)認(rèn)識的提高，急性冠脈綜合征(ACS)的預(yù)防理念在不斷加強，現(xiàn)將近年來易損斑塊的影像學(xué)技術(shù)評估予以綜述。

1 冠狀動脈粥樣硬化斑塊病理基礎(chǔ)

易損斑塊即“不穩(wěn)定斑塊”，多為脂質(zhì)核較大(脂核所占斑塊容積≥40%)且伴有大量巨噬細胞浸潤，具有薄層纖維帽，新生血管的斑塊，具有斑塊破裂的傾向。其不穩(wěn)定性也與斑塊本身性質(zhì)相關(guān)，斑塊常呈偏心性，其破裂最易發(fā)生在斑塊的肩部，即斑塊與正常鄰近組織移行處，該處受血管切應(yīng)力最大，加速斑塊破裂，導(dǎo)致ACS發(fā)生。大量數(shù)據(jù)證實，大多數(shù)急性冠狀動脈事件與非狹窄性病變相關(guān)，由于斑塊生長的同時增加管腔橫截面積，使得能保持足夠大的血管內(nèi)徑，稱為血管重建。直接后果為這些斑塊常常不引起心絞痛，但一旦破裂將造成嚴(yán)重的血栓事件，這樣不穩(wěn)定的斑塊被視為“無聲的殺手”。

2 各種影像學(xué)方法診斷冠狀動脈粥樣硬化斑塊的價值

2.1 冠狀動脈造影術(shù)

冠狀動脈造影術(shù)是目前臨床診斷冠心病的金標(biāo)準(zhǔn)，一次性呈現(xiàn)冠狀動脈總體構(gòu)象是其最主要的優(yōu)勢，根據(jù)呈現(xiàn)出的充盈缺損影像直觀判斷冠狀動脈管腔的狹窄程度、是否合并鈣化，還能看到潰瘍、夾層、瘺等血管壁病變情況，可以作為搭橋手術(shù)和進一步介入治療的輔助工具；但無法提供關(guān)于血管壁性質(zhì)的信息[3]，因此只有斑塊導(dǎo)致管腔狹窄時可被檢測到，而絕大多數(shù)ACS是非狹窄性斑塊引起(解剖直徑<70%狹窄)，冠狀動脈造影易低估冠狀動脈病變程度，不適合對血栓事件進行早期預(yù)判，需要其他可提供關(guān)于斑塊結(jié)構(gòu)和功能特征信息的影像學(xué)技術(shù)加深對易損斑塊的識別。

2.2 血管內(nèi)超聲成像

血管內(nèi)超聲成像(IVUS)目前被認(rèn)為是診斷冠狀動脈粥樣硬化斑塊性質(zhì)的“金標(biāo)準(zhǔn)”，可觀察粥樣斑塊成分。研究表明，IVUS對鈣化成分的敏感性為97%，對脂質(zhì)成分的敏感性為78%～95%，特異性為30%[4]。低回聲物質(zhì)對應(yīng)血栓或脂質(zhì)豐富的組織，無回聲聲影代表纖維組織，強回聲并伴有聲影多為鈣化組織。不穩(wěn)定斑塊的聲學(xué)特征為：脂核大；低回聲的偏心脂質(zhì)斑塊；斑塊面積較大；管腔狹窄明顯，存在嚴(yán)重的正性重構(gòu)；存在表淺型鈣化、點狀鈣化[5]。即使在血管造影大致正常的節(jié)段，IVUS仍能檢測出早期動脈粥樣硬化性病變，其顯著增厚的內(nèi)膜中含有大量脂質(zhì)，同時已有研究證實，斑塊的不穩(wěn)定性與血管正性重建有關(guān)，IVUS對管腔內(nèi)徑的評估有助于對易損斑塊進行危險分層。但IVUS僅能鑒定斑塊內(nèi)的鈣質(zhì)成分，其分辨率(200 μm)不足以準(zhǔn)確識別出較薄的纖維帽，也不能準(zhǔn)確區(qū)分富含脂質(zhì)和富含纖維的“不穩(wěn)定”斑塊，并且需結(jié)合冠狀動脈造影對斑塊位置進行定位。同時，由于受超聲探頭大小的限制，IVUS應(yīng)用范圍主要局限在管徑較大的冠狀動脈主干，對于管徑較小或存在嚴(yán)重狹窄的血管則無法運用IVUS。

2.3 虛擬組織學(xué)成像

虛擬組織學(xué)成像(IVUS-VH)采用射頻數(shù)據(jù)的頻譜分析構(gòu)建不同組織的頻譜圖，根據(jù)不同成分的射頻信號用特定的顏色表示[6]：纖維組織(深綠色)、纖維脂肪(黃綠色)、壞死脂核(紅色)、鈣質(zhì)(白色)，對其識別的精確度分別為87.1%、87.1%、88.3%、96.5%。近來，IVUS-VH將斑塊進一步細分為：病理性內(nèi)膜增厚；薄纖維帽動脈粥樣硬化；厚纖維帽動脈粥樣硬化；纖維化斑塊；纖維鈣化斑塊[7]。較灰階IVUS更準(zhǔn)確辨別斑塊性質(zhì)，但IVUS-VH不能鑒定出早期血栓與軟斑塊，對于易損斑塊的辨別仍有一定局限性。

2.4 血管內(nèi)超聲彈性成像

其是利用斑塊力學(xué)特性評價斑塊穩(wěn)定性，是對IVUS的補充，不同硬度的組織若施加一定的壓力，會受到不同程度的壓縮。僵硬、順應(yīng)性低的組織不易被外力改變形態(tài)，而柔軟、順應(yīng)高的組織易受到外力影響。易損斑塊具有大量脂質(zhì)池及薄纖維帽，且表面有炎癥細胞浸潤，為高應(yīng)變區(qū)，兩側(cè)肩部為低應(yīng)變區(qū)，de Korte等[8]通過研究血管不同節(jié)段受力后的相對壓縮或膨脹，分析得出血管內(nèi)超聲彈性圖，顯示血管壁及內(nèi)膜下200 mm不同組織成分的張力分布，識別出IVUS難以區(qū)分的纖維化及脂質(zhì)斑塊，超聲彈性成像與應(yīng)變圖的構(gòu)建需依賴IVUS提供信號來源，心律失?；蛐呐K運動偽影會影響IVUS信號提供。

2.5 光學(xué)相干斷層掃描

光學(xué)相干斷層成像(OCT)采用紅外線低相干光源(波長1 300～1 320 nm)，根據(jù)反射時間和反向散射光的強度來構(gòu)建圖像。研究發(fā)現(xiàn)，OCT較其他影像學(xué)檢查具有更高的分辨率，對主動脈、頸動脈、冠狀動脈管壁組織具有很高的敏感性和特異性，可精確測量粥樣斑塊纖維帽的厚度[9]，并且OCT發(fā)現(xiàn)ACS患者的纖維帽厚度明顯薄于穩(wěn)定型的冠狀動脈疾病[10]。同時，斑塊破裂易形成血栓，白血栓對OCT信號呈低衰減，而紅血栓呈高衰減，有助于OCT對血管內(nèi)血栓性質(zhì)的鑒別[11]。OCT對脂肪與鈣化的識別仍有一定局限性，兩者之間唯一區(qū)別在于邊界特征：脂質(zhì)斑塊的邊界較為彌散，鈣質(zhì)的邊界比較尖銳，需要其他影像學(xué)技術(shù)輔助兩者間的鑒別。此外，由于血液對光源的吸收，必須用球囊阻斷血流，會引發(fā)血管內(nèi)皮損傷、組織缺血等相關(guān)問題。OCT所用的近紅外光穿透性較弱，僅2～3 mm，影響更深層次的脂質(zhì)核心的檢測，對某些較大的粥樣斑塊或大動脈壁成像獲得信息有限，難以評價完整的斑塊信息，同時還需要冠狀動脈造影輔助導(dǎo)管進行定位。

2.6 多層螺旋CT

作為一種冠狀動脈形態(tài)顯像的替代技術(shù)，多層螺旋CT(MSCT)可以無創(chuàng)性顯示管腔以及血管壁的情況。通過MSCT可識別出IVUS不能識別的低回聲或無回聲區(qū)。這些區(qū)域包括富含脂質(zhì)的部位或壞死的脂核，低致密化的纖維組織，新生血管的生成或者血栓。根據(jù)斑塊中不同成分對應(yīng)的CT值，MSCT將斑塊分為4類，即軟斑塊、纖維性斑塊、鈣化性斑塊和混合型斑塊[12]。由于纖維斑塊與脂質(zhì)斑塊CT值有重疊部分，所以CT能可靠鑒別鈣化和非鈣化斑塊，但不能區(qū)別部分密度比較相近的脂質(zhì)斑塊及纖維斑塊。臨床傾向于觀察易損斑塊的CT特征，CT特征如下：低密度斑塊，正性重構(gòu)，細小斑點狀鈣化，指環(huán)征[13]；但仍存在一定局限性：(1)盡管MSCT分辨率可達0.30～0.35 μm，仍難以顯示易損斑塊的纖維帽；(2)仍受患者心率快、心律不齊(快速性心房顫動)影響，以致檢查結(jié)果中心臟及冠狀動脈存在運動偽影，可通過應(yīng)用β受體阻滯劑減慢心率，優(yōu)化圖像；(3)嚴(yán)重鈣化的斑塊會引起暈狀偽影影響評估結(jié)果；(4)MSCT有輻射暴露，難以反復(fù)進行操作；(5)當(dāng)患者的體重指數(shù)>40 kg/m2時，準(zhǔn)確率會有所下降[14]。

2.7 磁共振成像

磁共振成像(MRI)區(qū)分斑塊成分基于對不同組織各自的物理及化學(xué)特性進行分析，結(jié)合T1、T2加權(quán)成像的信息可識別粥樣硬化斑塊的主要成分如纖維帽、脂核、是否合并有鈣化及出血。近年來，高分辨率的MRI分子探針在分子影像技術(shù)的發(fā)展中起著關(guān)鍵作用，也提高了MRI對易損斑塊成分判斷的準(zhǔn)確性。超順磁性氧化鐵顆粒作為一種靶向造影劑用于粥樣斑塊研究，注入體內(nèi)的氧化鐵顆粒易于被巨噬細胞攝取，聚集到斑塊內(nèi)皮下，有助于對易損斑塊進行檢測和穩(wěn)定性判斷。其缺點在于巨噬細胞也廣泛分布于人體組織的各個部分，因此超順磁性氧化鐵顆粒產(chǎn)生的信號缺乏特異性，影響臨床實用價值。但MRI無創(chuàng)，無電離輻射，可對患者進行反復(fù)、多次、連續(xù)的動態(tài)觀察。由于呼吸、心臟運動的干擾，較頸動脈斑塊MRI成像更加困難，此外冠狀動脈粥樣斑塊體積較小，不易定位，冠狀動脈走形迂曲也是存在的問題。

2.8 核素顯像

葡萄糖是斑塊內(nèi)巨噬細胞的主要能量來源，是放射性核素診斷易損斑塊的分子影像學(xué)基礎(chǔ)。大部分易損斑塊的新陳代謝很活躍，核素顯像(PET)檢出代謝示蹤劑如[18F]-氟代脫氧葡萄糖([18F]-FDG)已被廣泛用于臨床研究中。而在急性心肌梗死死亡的患者中，罪犯血管斑塊(即不穩(wěn)定斑塊)內(nèi)的炎癥細胞濃度比穩(wěn)定斑塊中的明顯增加[15]，最近研究表明，F(xiàn)DG-PET可準(zhǔn)確反映斑塊炎癥，并對巨噬細胞進行量化[16]，還可通過檢測[18F]-FDG攝取量來識別斑塊內(nèi)的炎癥反應(yīng)度，區(qū)分穩(wěn)定性斑塊及易損斑塊，可進一步預(yù)測血栓發(fā)生事件和指導(dǎo)臨床治療。

2.9 血管內(nèi)鏡

血管內(nèi)鏡通過氙氣光源和微型攝像頭可直接觀察血管腔和血管表面斑塊，能提供斑塊表面的直觀圖像，并可以通過斑塊顏色對斑塊性質(zhì)進行評估。血管內(nèi)鏡作為檢測血栓的金標(biāo)準(zhǔn)常被作為心臟搭橋手術(shù)和血管成形術(shù)的指導(dǎo)技術(shù)。斑塊按顏色區(qū)分主要分為白色、淺黃、黃色、深黃，白色斑塊常為纖維斑塊，伴有厚纖維帽和少量脂核，多為穩(wěn)定斑塊不易破裂。顏色越深，富含脂質(zhì)容積越多，薄纖維帽下含有大量脂質(zhì)，為不穩(wěn)定斑塊，在血管狹窄和切應(yīng)力增大時易出現(xiàn)破裂并進一步形成血栓，成為心血管事件罪犯斑塊。血管內(nèi)鏡還可以觀察到斑塊表面負荷形成的血栓，是目前檢查血栓最準(zhǔn)確的手段。但該技術(shù)只能檢測斑塊表面，顏色飽和度與纖維帽的厚度、纖維量的多少、纖維帽下的脂質(zhì)含量有關(guān)，不能僅通過斑塊表面顏色判斷斑塊的穩(wěn)定性，同時由于血液會吸收一部分氙氣，檢查操作時需阻斷血流，從而引起缺血或內(nèi)皮損傷，并且只適用于管徑較大的血管(>2 mm)，臨床應(yīng)用較少。

2.10 血管內(nèi)溫度測量法

炎癥是引起斑塊不穩(wěn)定、斑塊破裂和血栓形成的一個重要病理生理機制。由于炎癥反應(yīng)常伴有熱量產(chǎn)生，可在導(dǎo)管內(nèi)放置一個熱成像裝置，對血管內(nèi)溫度進行測量，并對炎癥反應(yīng)進行量化。易損斑塊內(nèi)含有巨大脂質(zhì)核伴有炎癥細胞大量浸潤，主要的炎癥細胞如巨噬細胞處于高代謝狀態(tài)，釋放大量熱量，通過薄的纖維帽熱量穿透內(nèi)膜被檢測到，因此易損斑塊表面溫度高于斑塊周邊正常血管壁溫度。Stefanadis等[17]檢測90例冠心病患者的冠狀動脈粥樣硬化斑塊表面溫度，發(fā)現(xiàn)與正常血管壁相比，絕大多數(shù)動脈粥樣硬化斑塊溫度呈節(jié)段性升高，在穩(wěn)定型心絞痛患者中溫度最低，不穩(wěn)定型心絞痛和心肌梗死組斑塊溫度最高。因此提出通過檢測斑塊表面溫度差，可特異性反映處于不同缺血時期的斑塊穩(wěn)定程度，以此預(yù)測ACS的發(fā)生。這些研究結(jié)果表明，檢查斑塊局部溫度作為炎癥替代標(biāo)志物的方法對斑塊性質(zhì)的判斷是有意義的，但該方法需要與血管壁直接接觸，從而增加血管損傷的可能性，另一個局限在于溫度測量的精度問題：在穩(wěn)定與不穩(wěn)定冠狀動脈疾病中，溫度差異似乎有很大重疊，此外尚不清楚斑塊之間的溫度差異與斑塊易損性有關(guān)，還是與患者用藥或全身炎癥反應(yīng)的復(fù)雜相互作用有關(guān)，仍需要進一步探討。

2.11 近紅外線光譜法

近紅外光譜測量漫反射信號通過使用近紅外光(波長800～2 500 nm)作為能源，近紅外光譜儀將光發(fā)射到物質(zhì)上，測量反射在寬波長范圍內(nèi)的光，然后處理這些信息產(chǎn)生光譜[18]，研究發(fā)現(xiàn)[19]，罪犯血管常常伴有大的脂質(zhì)負荷指數(shù)(lipid core burden index，LCBI)，LCBI>400提示ST段抬高心肌梗死患者罪犯斑塊含有大量脂質(zhì)負荷斑塊，LCBI>500患者容易發(fā)生經(jīng)皮冠脈介入術(shù)后心肌梗死。近紅外線光譜法主要優(yōu)點為具有良好穿透性，無需成像時阻斷血流，但它的局限在于只能提供斑塊成分信息，無法探測脂核的深度，目前將近紅外光譜與灰階IVUS結(jié)合的多模態(tài)成像技術(shù)可進一步幫助易損斑塊的識別。

3 總結(jié)與展望

易損斑塊作為主要不良心血管事件的重要原因，通過侵入和非侵入性的成像技術(shù)來識別高危斑塊來預(yù)測ACS，對患者進行心血管事件危險分層具有重要意義。綜上所述，MSCT可以考慮為非侵入性冠狀動脈狹窄檢測最準(zhǔn)確的臨床方法，然而輻射暴露影像操作重復(fù)性差；灰階IVUS對鈣化識別能力較強，但對準(zhǔn)確識別斑塊性質(zhì)，特別是纖維斑塊和脂質(zhì)斑塊的鑒別仍有缺陷，IVUS-VH彌補了灰階IVUS的不足，可以識別富含脂質(zhì)的斑塊成分，但由于分辨率較低，兩項IVUS均不能很好識別纖維帽及巨噬細胞浸潤情況，也不能準(zhǔn)確識別血栓。OCT則填補IVUS對纖維帽識別的不足，但穿透性較低，操作時需阻斷冠狀動脈血流，不能用于左主干和前降支、回旋支近段血管的檢測。血管鏡可探測斑塊表面性質(zhì)，是目前探測紅、白血栓最可靠的手段，但不能評估斑塊內(nèi)部情況，對斑塊分布、面積探測仍有局限性。近紅外光譜儀和MRI能更好判別脂質(zhì)，血管內(nèi)溫度測量是一種較新的檢測易損斑塊的方法，應(yīng)用前景良好。迄今為止，沒有一項影像學(xué)檢查可單獨完善地提供冠狀動脈粥樣硬化易損斑塊的所有特征信息，需要各種技術(shù)之間取長補短，同時影像工具的聯(lián)合使用可以提高對易損斑塊的認(rèn)識。未來的研究不僅要著眼于每一種技術(shù)的發(fā)展，還必須重視對這些技術(shù)的整合，以便在臨床實踐中優(yōu)化治療。

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