癥狀型與非癥狀型腹主動(dòng)脈瘤形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)的分析

蘇志向，郭建明，郭連瑞，崔世軍，吳英鋒，佟鑄，劉一人，魏立春，張建，谷涌泉

(首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院血管外科 首都醫(yī)科大學(xué)血管外科研究所，北京 100053)

腹主動(dòng)脈瘤(abdominal aortic aneurysm，AAA)在人群中的發(fā)病率約為5%，當(dāng)瘤體破裂時(shí)具有生命危險(xiǎn)[1]。依據(jù)其是否有相關(guān)的癥狀表現(xiàn)，主要指動(dòng)脈瘤相關(guān)的腹痛及背部疼痛，可分為癥狀型腹主動(dòng)脈瘤(symptomatic abdominal aortic aneurysm,sAAA)和非癥狀型腹主動(dòng)脈瘤(asymptomatic abdominal aortic aneurysm,aAAA)，其中癥狀型腹主動(dòng)脈瘤較為少見，約占5%～22%[2]，通常，伴有癥狀是腹主動(dòng)脈瘤破裂的先兆，常需急診修復(fù)[3]，相對(duì)于非癥狀型腹主動(dòng)脈瘤來(lái)說(shuō)，癥狀型腹主動(dòng)脈瘤病人的短期及長(zhǎng)期生存期都相對(duì)較短[4]。對(duì)于男性病人來(lái)說(shuō)瘤體直徑大于5.5 cm,而女性瘤體的最大直徑大于5.0 cm是具有手術(shù)干預(yù)的指征[5]，因此以腹主動(dòng)脈瘤瘤體的最大直徑對(duì)于判定動(dòng)脈瘤的破裂風(fēng)險(xiǎn)是有一定意義的，然而在臨床中有一些瘤體直徑較小的AAA也存在破裂的情況，而一些瘤體直徑較大的AAA卻能保持相對(duì)穩(wěn)定的情況[6-7]，可見單以AAA的最大直徑去判定AAA的破裂風(fēng)險(xiǎn)是相對(duì)局限的，目前臨床上術(shù)前對(duì)于AAA的評(píng)估主要依據(jù)腹部CT血管造影(CTA)，獲得直觀的形態(tài)學(xué)表現(xiàn)，主要的形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)為瘤體的最大直徑、瘤頸的長(zhǎng)度、瘤頸的角度等相關(guān)數(shù)據(jù)，為了更好地對(duì)AAA的破裂風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，本研究旨在探究sAAA與aAAA形態(tài)學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)的差異性及相關(guān)的聯(lián)系。

資料與方法

一、臨床資料

于我中心2013年1月至2019年1月被診斷為腎下型腹主動(dòng)脈瘤的病人納入該研究，主要依據(jù)腹部CTA進(jìn)行診斷。破裂型腹主動(dòng)脈瘤，感染性腹主動(dòng)脈瘤被排除在外。伴有腹部和(或)背部疼痛的的病人，且排除由動(dòng)脈瘤繼發(fā)性血栓，動(dòng)脈內(nèi)膜撕裂及其他原因引起的，可定義為sAAA，若不伴有腹部或者背部疼痛的病人可定義為aAAA。數(shù)據(jù)收集來(lái)源于我中心數(shù)據(jù)庫(kù)，主要收集病人的一般資料，既往病史(高血壓、糖尿病、心血管病、腦血管病)，吸煙史，主要形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)，包括腹主動(dòng)脈瘤最大直徑，瘤頸長(zhǎng)度，瘤頸角度,瘤體形態(tài)，術(shù)前的CTA圖像對(duì)病人進(jìn)行了二維的處理和三維的重建，瘤頸的測(cè)量是瘤體近端與較低腎動(dòng)脈的距離，瘤頸角度的測(cè)量是瘤頸角度的中軸線與腹主動(dòng)脈主干中軸線的夾角，3人測(cè)量后取平均值(主要來(lái)源于我中心腹部CTA)。

二、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

結(jié) 果

共有107例病人納入研究，sAAA組27例，aAAA組80例，兩組病人的臨床基線資料：年齡、性別、既往病史、吸煙史等方面差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表1)。

表1 病人的臨床基線資料

通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，sAAA組的瘤體最大直徑大于aAAA組，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；瘤頸長(zhǎng)度及瘤頸角度，兩組之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。偏心性動(dòng)脈瘤在sAAA組的比例相對(duì)較高，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(51.9%比30.0%,P=0.040)(表2)。通過(guò)繪制散點(diǎn)圖，可直觀發(fā)現(xiàn)瘤頸長(zhǎng)度與瘤體最大直徑存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，而瘤頸角度與瘤體最大直徑存在正相關(guān)關(guān)系(圖1、圖2)。通過(guò)Spearman相關(guān)分析，結(jié)果顯示瘤頸長(zhǎng)度與瘤體的最大直徑存在負(fù)相關(guān)關(guān)系(r=-0.36,P<0.01)，瘤頸的角度與瘤體的最大直徑之間存在正相關(guān)關(guān)系(r=0.258，P=0.007)(表3)。

表2 形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)

表3 瘤頸長(zhǎng)度及瘤頸角度與瘤體最大直徑的相關(guān)關(guān)系

討 論

sAAA常會(huì)表現(xiàn)出腹部或背部疼痛的癥狀，而這些癥狀的出現(xiàn)常與腹主動(dòng)脈瘤的破裂風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)，目前來(lái)說(shuō)，在臨床上腹主動(dòng)脈瘤的最大直徑常被用來(lái)判斷腹主動(dòng)脈瘤的破裂風(fēng)險(xiǎn)，一般來(lái)說(shuō)，最大直徑為4.0～5.5 cm的小動(dòng)脈瘤相對(duì)安全，而對(duì)于最大直徑大于5.5 cm的腹主動(dòng)脈瘤以及快速擴(kuò)張的腹主動(dòng)脈瘤(半年來(lái)擴(kuò)張超過(guò)0.5 cm或1年來(lái)擴(kuò)張超過(guò)1.0 cm)，是具有破裂的風(fēng)險(xiǎn)的[6]。通常，腹主動(dòng)脈瘤的最大直徑大于5.5 cm是需要行手術(shù)干預(yù)的，然而有證據(jù)表明，有最大直徑小于5.5 cm的腹主動(dòng)脈瘤仍會(huì)出現(xiàn)破裂[8]，表明腹主動(dòng)脈瘤的破裂風(fēng)險(xiǎn)不能只依據(jù)腹主動(dòng)脈瘤的最大直徑來(lái)判斷。本研究也證實(shí)部分sAAA的瘤體最大直徑小于5.5 cm，也存在aAAA的病人的瘤體最大直徑大于5.5 cm，但sAAA與aAAA的瘤體最大直徑差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 [(5.40±1.58) cm 比(4.73±1.02) cm,P=0.047]，可見瘤體的最大直徑對(duì)預(yù)測(cè)腹主動(dòng)脈瘤的破裂風(fēng)險(xiǎn)有一定意義，但不是唯一指標(biāo)。

近年來(lái)，有報(bào)道通過(guò)生物動(dòng)力學(xué)分析的方法來(lái)預(yù)測(cè)腹主動(dòng)脈瘤的破裂風(fēng)險(xiǎn)，即采用限定元分析的方法(finite elements analysis，F(xiàn)EA)，其最初是用于工程學(xué)及建筑學(xué)領(lǐng)域，近年來(lái)逐漸用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，其主要利用CTA的數(shù)據(jù)進(jìn)行腹主動(dòng)脈瘤的三維幾何圖形的重建，結(jié)合來(lái)自生物動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算每個(gè)腹主動(dòng)脈瘤的血管壁壓力，從而獲取血管壁峰值壓力(peak wall stress, PWS)這樣的生物動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)，亦可獲取關(guān)于腹主動(dòng)脈瘤腔、腔內(nèi)血栓、直徑、體積等相關(guān)的幾何變量的數(shù)據(jù)[9]。在較早期就有研究PWS在預(yù)測(cè)腹主動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)的價(jià)值，發(fā)現(xiàn)PWS值在破裂或者sAAA中明顯高于aAAA[10]。Soto等[11]研究表明，當(dāng)腹主動(dòng)脈瘤的PWS值大于305.15 kPa時(shí)有較高的破裂風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)其小于305.15 kPa時(shí)，其破裂的風(fēng)險(xiǎn)較小，但是在臨床上用該值去預(yù)測(cè)腹主動(dòng)脈瘤的風(fēng)險(xiǎn)還需要更加深入的研究，一方面需要對(duì)aAAA進(jìn)行長(zhǎng)期隨訪，觀測(cè)其發(fā)展為sAAA后PWS的變化，另一方面需要加大樣本量使研究更加可信。除了PWS這樣的血流動(dòng)力學(xué)的數(shù)據(jù)，也有研究指出PWS與瘤體最大直徑的比值，即直徑標(biāo)準(zhǔn)化的血管峰值壓力(diameter normalised PWS，dnPWS)這樣的生物力學(xué)數(shù)據(jù)才能更好地區(qū)分癥狀型及非癥狀型腹主動(dòng)脈瘤，特別是在腹主動(dòng)脈瘤的最大直徑大于6.5 cm時(shí)[12]。

血流動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生與腹主動(dòng)脈瘤的幾何學(xué)結(jié)構(gòu)是密切相關(guān)的，有研究表明短瘤頸的腹主動(dòng)脈瘤具有較高的破裂風(fēng)險(xiǎn)[13]，較短瘤頸的腹主動(dòng)脈瘤相對(duì)腔內(nèi)血栓的體積(腔內(nèi)血栓的體積與動(dòng)脈瘤總體積的比值)較大[14]，因?yàn)榍粌?nèi)血栓的存在影響了腹主動(dòng)脈瘤壁血流動(dòng)力學(xué)的活動(dòng)及瘤壁壓力的分布，這會(huì)影響腹主動(dòng)脈瘤的破裂風(fēng)險(xiǎn)[15]。國(guó)內(nèi)也有研究指出腹主動(dòng)脈瘤的不同形態(tài)會(huì)對(duì)瘤體的血流動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生影響，特別是瘤體的內(nèi)流場(chǎng)特征[16]。在本研究中，腹主動(dòng)脈瘤的瘤頸長(zhǎng)度和腹主動(dòng)脈瘤的瘤體最大直徑呈負(fù)相關(guān)，瘤頸角度與腹主動(dòng)脈瘤最大直徑呈正相關(guān)，因而腹主動(dòng)脈瘤形態(tài)學(xué)變量之間也是彼此聯(lián)系，相互影響的，而早期國(guó)內(nèi)有研究也得出相同的結(jié)論[17-18]。為了更好地對(duì)腹主動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，有研究就利用計(jì)算機(jī)算法(machine learning algorithms，MLA) 對(duì)腹主動(dòng)脈瘤的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)，其主要結(jié)合病人的人口學(xué)數(shù)據(jù)、瘤體的幾何數(shù)據(jù)、瘤體的血流動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，使對(duì)腹主動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)更加準(zhǔn)確，而關(guān)于MLA的模型有多種，其最好的準(zhǔn)確率可達(dá)87%，是目前較高的預(yù)測(cè)方法[19]。

除了從血流動(dòng)力學(xué)的方向分析腹主動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)，也可以從病理生理學(xué)的角度分析腹主動(dòng)脈瘤的進(jìn)一步發(fā)展。炎性反應(yīng)、氧化應(yīng)激在腹主動(dòng)脈瘤的發(fā)病過(guò)程中具有重要的作用[20]。腹主動(dòng)脈瘤的血管壁主要以內(nèi)側(cè)血管的新生、炎性細(xì)胞(主要為巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞)的滲透，以及細(xì)胞外基質(zhì)的膠原蛋和彈力蛋白的纖維斷裂為主要特點(diǎn)。而炎癥細(xì)胞在腹主動(dòng)脈瘤的進(jìn)展過(guò)程中具有重要的作用，并且有研究應(yīng)用PET-CT的核素顯像技術(shù)證實(shí)動(dòng)脈瘤發(fā)生時(shí)白細(xì)胞在動(dòng)脈外膜的聚集及C反應(yīng)蛋白的循環(huán)[21]。但對(duì)于腹主動(dòng)脈瘤中較高水平核素聚集的是否對(duì)應(yīng)較大的PWS值，目前仍有較多爭(zhēng)論[22]，有研究通過(guò)帶有超微超順磁性氧化鐵的核磁共振去判定腹主動(dòng)脈瘤的炎性反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)瘤壁的壓力值與超微超順磁性氧化鐵的攝取程度(代表炎性反應(yīng)程度)無(wú)明顯關(guān)系，其認(rèn)為瘤壁的炎性反應(yīng)和血管壁的壓力可能在腹主動(dòng)脈瘤的進(jìn)展過(guò)程中代表不同但相互補(bǔ)充的階段[23]。因而對(duì)于sAAA與aAAA破裂風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)及區(qū)分，除了臨床上常用的幾何學(xué)數(shù)據(jù)，還應(yīng)從血流動(dòng)力學(xué)的角度以及病理生理學(xué)的角度去分析。

在該研究中，在sAAA與aAAA的瘤體最大直徑、瘤頸長(zhǎng)度、瘤頸角度的幾何學(xué)變量比較中，瘤體最大直徑差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，sAAA組中偏心性動(dòng)脈瘤的比例相對(duì)較高，為臨床上積極處理sAAA提供了支持。瘤頸長(zhǎng)度與瘤體最大直徑存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，而瘤頸角度與瘤體最大直徑存在正相關(guān)關(guān)系，腹主動(dòng)脈瘤形態(tài)學(xué)變量之間也是彼此聯(lián)系、相互影響的，但不能單以瘤體的最大直徑來(lái)預(yù)測(cè)腹主動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)，還應(yīng)從血流動(dòng)力學(xué)的角度以及病理生理學(xué)的角度去分析，這樣會(huì)使預(yù)測(cè)及判定更加科學(xué)。