急性主動(dòng)脈綜合征的影像學(xué)研究進(jìn)展

王黛黛、杜蘭芳綜述，馬青變審校

急性主動(dòng)脈綜合征（acute aortic syndrome,AAS）是一組危及生命的血管急癥，主要包括急性主動(dòng)脈夾層、主動(dòng)脈壁內(nèi)血腫和穿透性主動(dòng)脈潰瘍，其共同的特點(diǎn)是主動(dòng)脈壁的完整性受損。AAS 的死亡率很高，需要盡快早期診斷，并立即進(jìn)行內(nèi)科或外科治療[1]，研究表明，對于A 型主動(dòng)脈夾層來講，開始治療的時(shí)間每延遲1 h，死亡率增加1%[2]。目前，AAS 的診斷主要依靠影像學(xué)檢查，近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，除CT 血管造影（CTA）、超聲心動(dòng)圖等傳統(tǒng)的影像學(xué)方式外，目前發(fā)展出了應(yīng)用四維血流心血管磁共振（four-dimensional flow cardiovascular magnetic resonance,4D-Flow CMR）評估AAS 的血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)，正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像（PET）-CT、基于納米顆粒作為對比劑的血管CT 等檢查用于評估血管壁的炎癥反應(yīng)，此外，越來越多的研究將機(jī)器學(xué)習(xí)用于主動(dòng)脈夾層的診斷與預(yù)后評估中。

1 AAS 在影像學(xué)診斷方面的進(jìn)展

1.1 AAS 影像學(xué)分類方法研究進(jìn)展

近年來，隨著CT 的空間和時(shí)間分辨率的提高，三維后處理技術(shù)的逐漸增大，AAS 的影像學(xué)分類方法逐步發(fā)展。目前臨床最常用的分類方法為Stanford分型及DeBakey 分型。Qanadli 等[3]將主動(dòng)脈弓作為一個(gè)獨(dú)立整體，并結(jié)合臟器灌注不良綜合征的類型，將急性主動(dòng)脈夾層分為三型（A 型：至少累及升主動(dòng)脈；B 型：僅累及降主動(dòng)脈；C 型：累及主動(dòng)脈弓伴或不伴降主動(dòng)脈受累）及四個(gè)臟器灌注不良級別（0：無臟器灌注不良；1：動(dòng)態(tài)臟器灌注不良；2：靜態(tài)臟器灌注不良；3：靜態(tài)和動(dòng)態(tài)臟器灌注不良）。Sievers 等[4]對357例患者進(jìn)行研究，在Stanford 分型的基礎(chǔ)上，提出了TEM 分型方法，即包括夾層類型（T）、主要破口的位置（E）和臟器灌注不良（M），結(jié)果表明此種方法可以更好地指導(dǎo)治療及判斷預(yù)后。

1.2 AAS 影像學(xué)早期診斷研究進(jìn)展

由于具有良好的敏感性和特異性等優(yōu)點(diǎn)，主動(dòng)脈CTA 是目前診斷AAS 首選的影像學(xué)檢查手段，從20 世紀(jì)90年代中期到2010年初，CTA 作為初始診斷手段的比例從46%上升到73%，但應(yīng)用CTA 檢查時(shí)，由于心臟搏動(dòng)的影響，在升主動(dòng)脈可出現(xiàn)偽影，從而造成在A 型主動(dòng)脈夾層診斷中出現(xiàn)假陽性，近年來，心電門控CTA（ECG-gated CTA）及大螺距CT（high-pitch CT）的發(fā)展可減少這種假陽性。心電門控技術(shù)通過心電圖信號觸發(fā)選擇性地控制X 線管的曝光，從而減少每次掃描之間的少許重疊，有利于減少偽影，而大螺距CT 通過更快的掃描速度減少偽影形成。Yanagaki 等[5]研究表明，與非心電門控CTA和單舒張期心電門控CTA 相比，全心動(dòng)周期心電門控CTA 可更準(zhǔn)確地顯示急性主動(dòng)脈夾層中的內(nèi)膜撕裂以及內(nèi)膜撕裂中的潰瘍樣突起（ulcer-like projection，ULP）。也有研究大螺距CT 即使在無心電門控的情況下，也可以消除患者呼吸或心臟搏動(dòng)造成的偽影，在主動(dòng)脈病變評估方面優(yōu)于普通多螺旋CT[6]。

與CTA 相比，超聲心動(dòng)圖最大的優(yōu)勢在于方便獲取，尤其是床旁用于血流動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定的患者，近年來，針對性心臟超聲（focused cardiac ultrasound，F(xiàn)OCUS）在急診中得到廣泛的應(yīng)用[7]，其定義是醫(yī)生在診療過程中，同時(shí)應(yīng)用床旁超聲對心血管系統(tǒng)進(jìn)行有序的檢查，從而達(dá)到快速床旁診斷的目的。FOCUS 可應(yīng)用于疑診AAS 患者的快速檢診中，Nazerian 等[8]共納入五個(gè)不同研究中心839例疑診AAS 患者，并將FOCUS 診斷AAS 的征象分為直接征象和間接征象，結(jié)果表明FOCUS 直接征象[包括發(fā)現(xiàn)內(nèi)膜瓣、主動(dòng)脈壁內(nèi)血腫（主動(dòng)脈壁出現(xiàn)圓形或新月體增厚＞5 mm）以及穿透性主動(dòng)脈潰瘍（主動(dòng)脈壁邊緣參差不齊，呈火山口狀突起）]，是決定患者繼續(xù)行CT 或經(jīng)食道超聲心動(dòng)圖檢查的非常好的工具。另一項(xiàng)單中心研究納入281例疑診主動(dòng)脈夾層的患者，結(jié)果也表明FOCUS 可作為一種快速分診工具，幫助急診醫(yī)生識別疑似A 型主動(dòng)脈夾層患者是否需要進(jìn)一步行其他影像學(xué)檢查，值得注意的是，F(xiàn)OCUS 陰性結(jié)果不能除外急性主動(dòng)脈夾層[9]。

2 AAS 在影像學(xué)預(yù)后評估方面的進(jìn)展

2.1 主動(dòng)脈CTA 征象在預(yù)測預(yù)后中的作用

在急性主動(dòng)脈夾層方面，院內(nèi)死亡的患者更容易出現(xiàn)以下征象：心包積液、心包壓塞、主動(dòng)脈周圍血腫、假腔未閉[10]。此外，CT 掃描橫切面上真腔及假腔狀態(tài)也有助于判斷預(yù)后，如果真腔呈新月形或凹入假腔，則可能在真腔及其分支間存在壓力差（pressure deficit），從而導(dǎo)致臟器缺血風(fēng)險(xiǎn)增加[11]。

2.2 AAS 中腎臟灌注不良的測量

在急性主動(dòng)脈夾層中，20%～30%合并臟器灌注不良綜合征，其中最常見的是腎缺血[12]，其次為腸缺血、下肢缺血、脊髓缺血等[13-14]。急性主動(dòng)脈夾層并發(fā)的腎功能不全會(huì)導(dǎo)致院內(nèi)死亡率明顯增高，無論是A 型主動(dòng)脈夾層還是B 型主動(dòng)脈夾層[10]。近年來，CT 灌注成像發(fā)展迅速，這是一種反映活體組織灌注情況的功能成像方法，其基本原理是在靜脈注射對比劑的同時(shí)，對特定層面進(jìn)行連續(xù)多次掃描，從而可以獲得這個(gè)層面內(nèi)各像素點(diǎn)的時(shí)間密度曲線（time density curve，TDC），再通過算法獲得相關(guān)灌注參數(shù)（圖1）[15]。Liu 等[15]通過對43例患者行320 排CT 腎灌注成像檢查，并分析其與腎動(dòng)脈受累情況、夾層類型等進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)A 型主動(dòng)脈夾層的腎血流灌注值顯著低于B 型患者（P=0.004），腎動(dòng)脈是否受累也與腎灌注量密切相關(guān)，來自真腔與假腔的腎血流灌注值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.016）。這說明CT 灌注掃描可臨床應(yīng)用于急性主動(dòng)脈夾層患者中，但該研究受試者例數(shù)有限，未來需進(jìn)一步研究。

圖1 320 排CT 腎灌注成像檢查

2.3 AAS 的血流動(dòng)力學(xué)測量

與主動(dòng)脈CTA 相比，4D-Flow CMR 的優(yōu)勢在于可以很好地評估主動(dòng)脈病變部位不同的血流動(dòng)力學(xué)改變，且隨著技術(shù)的發(fā)展，4D-Flow CMR 掃描采集時(shí)間縮短到7～12 min，為4D-Flow CMR 在急性疾病的臨床應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)[16]。在主動(dòng)脈夾層方面，4D-Flow MRI 可對真腔及假腔進(jìn)行定性和定量血流動(dòng)力學(xué)分析，并通過分析二者的關(guān)系，同時(shí)結(jié)合雙腔對各自管壁的壓力分析，最終評估主動(dòng)脈破裂的風(fēng) 險(xiǎn)[17]。Fran?ois 等[18]應(yīng) 用4D-Flow MRI 對12例胸主動(dòng)脈夾層受試者的血流動(dòng)力學(xué)變化進(jìn)行了評估，結(jié)果發(fā)現(xiàn)真腔主要以層流為主，而假腔表現(xiàn)為復(fù)雜的非層流的血流模式，同時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)收縮期逆行血流。

2.4 AAS 血管壁炎癥的檢測

既往研究表明，AAS 的發(fā)生與血管壁的炎癥密切相關(guān),主動(dòng)脈夾層患者血管壁存在巨噬細(xì)胞聚集的現(xiàn)象[19]。PET-CT 可以檢測到血管壁的炎癥活動(dòng)，因?yàn)榫奂谘鼙诘陌准?xì)胞需要葡萄糖來加速代謝過程，而PET-CT 的放射性示蹤劑[最常見的18F 脫氧葡萄糖（18F-FDG）]為葡萄糖的類似物[20]，因此通過PET-CT 檢查可以區(qū)分血管壁炎癥的嚴(yán)重程度。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，有研究表明FDG 攝取強(qiáng)度與動(dòng)脈血管壁的巨噬細(xì)胞含量呈正相關(guān)[20]。通過對血管壁炎癥嚴(yán)重程度的區(qū)分可能能預(yù)測患者的預(yù)后，一項(xiàng)研究納入34例急性B 型主動(dòng)脈壁內(nèi)血腫患者，在發(fā)病14 d 內(nèi)接受PET-CT 檢查，發(fā)現(xiàn)主動(dòng)脈壁最大標(biāo)準(zhǔn)攝取值（SUVmax）高的患者更容易出現(xiàn)嚴(yán)重主動(dòng)脈相關(guān)不良事件[包括3 個(gè)月內(nèi)行胸主動(dòng)脈腔內(nèi)修復(fù)術(shù)、發(fā)生主動(dòng)脈夾層、ULP 增大或新出現(xiàn)ULP、主動(dòng)脈擴(kuò)張（≥60 mm 或增加25%）][21]，但相關(guān)研究數(shù)量較少，且都為小樣本量研究，有必要對更大的患者隊(duì)列進(jìn)行前瞻性研究，以評估PET-CT 的實(shí)際臨床價(jià)值。對于PET-CT 在主動(dòng)脈壁內(nèi)血腫及穿透性主動(dòng)脈潰瘍的應(yīng)用相關(guān)研究較少，僅有幾篇病例報(bào)告，研究顯示對于主動(dòng)脈壁內(nèi)血腫和穿透性主動(dòng)脈潰瘍，病變部位的SUV 值在4～10，此外，對于穿透性主動(dòng)脈潰瘍患者，F(xiàn)DG 攝取量高的患者，更容易發(fā)生急性嚴(yán)重主動(dòng)脈事件，病變部位FDG攝取量與基線水平相比，比值大于1.5 的患者為高風(fēng)險(xiǎn)患者?？傊?，PET-CT 對于AAS 的診斷及預(yù)后危險(xiǎn)分層具有潛在的作用，但由于PET-CT 的掃描時(shí)間長，不適合用于疑診主動(dòng)脈綜合征患者的鑒別診斷[22]。

此外，基于納米顆粒的CT 對比劑由于其分子量大且在血液中半衰期長，可用于評價(jià)主動(dòng)脈壁的病變情況。在內(nèi)皮通透性增加的疾病中，納米粒子可以被動(dòng)地外滲出血管，此外也可以滲透到免疫細(xì)胞中，包括單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞。另外，納米粒子還可以靶向定位于病變主動(dòng)脈的分子或細(xì)胞成分。Ghaghada 等[23]構(gòu)建小鼠主動(dòng)脈夾層動(dòng)物模型，并對行CTA 及納米顆粒作為對比劑的CT（delayed nanoparticle contrast-enhanced computed tomography，CTD）檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與CTA 相比，CTD 可以更早發(fā)現(xiàn)主動(dòng)脈夾層血管壁損傷，且可以發(fā)現(xiàn)主動(dòng)脈壁退化及炎癥反應(yīng)。

3 人工智能在AAS 中的應(yīng)用進(jìn)展

隨著人工智能和大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，機(jī)器深度學(xué)習(xí)的方法已應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，尤其是在影像圖像的閱讀中[24]。目前，越來越多的研究將人工智能應(yīng)用于主動(dòng)脈夾層的影像學(xué)分析，主要集中在快速準(zhǔn)確地進(jìn)行主動(dòng)脈CTA 圖像分割、計(jì)算與識別，以便早期自動(dòng)診斷AAS[25-26]。一項(xiàng)涉及170例主動(dòng)脈夾層患者的研究，應(yīng)用基于Xception 結(jié)構(gòu)算法，開發(fā)了一種自動(dòng)診斷急性主動(dòng)脈夾層算法，該算法可以很好地識別CT 圖像中的主動(dòng)脈夾層表現(xiàn)（準(zhǔn)確率為90.0%，敏感度為91.8%，特異度為88.2%），與放射科醫(yī)生閱片結(jié)果相當(dāng)[24]。此外，基于機(jī)器學(xué)習(xí)對主動(dòng)脈夾層影像學(xué)進(jìn)行參數(shù)測量，可以起到精確指導(dǎo)治療及預(yù)測預(yù)后的作用。Hahn 等[27]通過對45例患者共153 張CTA 圖像進(jìn)行研究，應(yīng)用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）分割算法的方法開發(fā)了一種機(jī)器自動(dòng)分割方法，可以準(zhǔn)確識別真假腔并計(jì)算相關(guān)形態(tài)學(xué)參數(shù)，包括真假腔面積、直徑等，其與手動(dòng)測量相關(guān)性良好（r2=0.95）。Cao 等[28]也基于深度學(xué)習(xí)的模型為B型主動(dòng)脈夾層（TBAD）的準(zhǔn)確有效分割提供了一種很好的方法，并使TBAD 解剖特征的自動(dòng)測量成為可能。此外，Lopez-Linares 等[29]提出了一種基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DCNN）的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，可從CTA 中自動(dòng)提取感興趣的血栓區(qū)域，并可以精準(zhǔn)地量化血栓體積，從而更好地指導(dǎo)預(yù)后。近年來，多模態(tài)心血管成像的概念得到發(fā)展，即根據(jù)不同的影像學(xué)特點(diǎn)，有效整合來自各種不同成像模式的信息來解決實(shí)際問題[30]。Wang 等[31]的研究發(fā)現(xiàn)，通過將主動(dòng)脈CT 及MRI 圖像進(jìn)行融合，再對融合后的圖像進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)，可以提高圖像識別的準(zhǔn)確性。

綜上所述，近年來，隨著影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展，AAS 的影像學(xué)診斷方式更為多樣，除了傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)診斷，目前基于血管動(dòng)力學(xué)及血管壁炎癥的影像學(xué)方式也得到了發(fā)展，這對精準(zhǔn)評估AAS 危險(xiǎn)分層意義重大，但這些研究數(shù)目相對較少，未來需進(jìn)一步研究。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突