血管周圍脂肪組織的影像學研究進展

劉穎，顧艷

徐州醫(yī)科大學附屬連云港醫(yī)院放射科，江蘇 連云港 222004；*通信作者 顧艷 13815617997@139.com

心腦血管疾病的病理基礎(chǔ)是動脈局部炎癥導(dǎo)致粥樣硬化斑塊形成。血管周圍脂肪（perivascular adipose tissue，PVAT）炎癥與動脈炎癥的關(guān)系密不可分。Sanchez-Gurmaches等[1]通過構(gòu)建小鼠早期發(fā)育模型發(fā)現(xiàn)，PVAT與皮下脂肪組織的來源及表型存在差異，可作為內(nèi)分泌代謝活躍的器官，在血管周圍炎癥及動脈粥樣硬化斑塊形成和發(fā)展中發(fā)揮重要作用。由于缺乏解剖學屏障，血管與PVAT之間存在復(fù)雜的、雙向的血管分泌及旁分泌信號通路[2]，在心腦血管疾病發(fā)生、發(fā)展及診治中具有重要意義。

1 PVAT 的定義

PVAT主要由脂肪細胞、前脂肪細胞、成纖維細胞、巨噬細胞、神經(jīng)細胞和基質(zhì)血管細胞組成。在大血管周圍，PVAT與血管壁外膜緊密相連；而在小血管和微血管中，PVAT則作為血管壁的組成成分。既往研究[3]將血管周圍包繞的所有脂肪組織統(tǒng)稱為PVAT，包括主動脈周脂肪及主要大血管周圍器官的特異性脂肪庫、心臟周圍脂肪、腎周脂肪等。心臟周圍脂肪包括心包內(nèi)脂肪（epicardial adipose tissue，EAT）和心包外脂肪，EAT與冠狀動脈直接相鄰；冠狀動脈周圍脂肪（pericoronary adipose tissue，PCAT）指EAT中緊鄰冠狀動脈的脂肪組織，在冠狀動脈疾?。╟oronary artery disease，CAD）中具有獨特的生物學意義[4]。Antonopoulos等[5]通過一系列組織學和基因表達研究提出，PCAT指相鄰冠狀動脈外血管壁徑向距離等于其血管直徑的脂肪組織。

2 PVAT 炎癥反應(yīng)病理機制

生理情況下，PVAT通過分泌生物活性脂肪因子、細胞因子和趨化因子[6]發(fā)揮抗炎、抗氧化、抗纖維化作用[7]。病理情況下，脂肪細胞功能失調(diào)伴隨炎癥細胞浸潤，通過促炎、氧化和增加收縮因子釋放引起內(nèi)皮功能障礙[8]和血管疾病[9]，病變血管段釋放的炎癥細胞因子[5]阻斷脂肪細胞分化，冠周脂質(zhì)同心梯度的積累由親脂性向親水性轉(zhuǎn)變[10]。

3 PVAT 的影像學進展

3.1 CT血管成像（CTA）CTA是檢查動脈粥樣硬化病變最常用的方法。Antonopoulos等[5]提出一種新的影像學標志物，即血管周圍脂肪衰減指數(shù)（fat attenuation index，F(xiàn)AI），指在重建CT上選取的感興趣區(qū)內(nèi)脂肪組織的平均衰減值，在炎癥過程中，PVAT脂-水平衡轉(zhuǎn)變使其CT值從-190 Hu向-30 Hu轉(zhuǎn)變，即FAI與脂肪細胞的分化程度呈負相關(guān)。PVAT的FAI增加可以作為局部血管炎癥的影像學標志，其測量可以圍繞任何冠狀動脈節(jié)段，尤其是斑塊周圍，可以定量檢測局部PVAT炎癥[11]。

3.2 PET PET/CT是反映活體組織炎癥改變的“金標準”，可以評價PVAT的18F-FDG攝取率，并通過標準化攝取值評估PVAT代謝功能。粥樣硬化斑塊周圍PVAT炎癥與冠狀動脈18F-NaF活性呈正相關(guān)[12]，通過檢測18F-NaF攝取可以識別破裂的和高風險的動脈粥樣硬化斑塊[13]。Kitagawa等[14]報道18F-NaF PET/CT具有檢測高危冠狀動脈病變和單個CAD的潛力，對未來冠狀動脈事件具有較好的預(yù)測能力；但其空間分辨率較低、攝取FDG產(chǎn)生的高背景噪聲和昂貴價格限制了其廣泛應(yīng)用。

3.3 MRI MRI具有良好的軟組織分辨率，在量化脂肪體積方面具有明顯優(yōu)勢，主要應(yīng)用于PCAT的定量分析。心臟MRI快速自旋回波T1加權(quán)黑血序列是提供三維EAT定量評估的可靠方法[15]，在心臟MRI上計算EAT體積的方法是在短軸切片上手動勾畫舒張末期的EAT面積，然后乘切片厚度得到EAT體積，EAT總體積是所有切片的體積數(shù)據(jù)和，具有較高的準確性和可重復(fù)性，但MRI成像時間長、檢查費用高，限制了其在臨床的廣泛應(yīng)用。

3.4 影像組學 影像組學是指通過大量的自動化數(shù)據(jù)分析將感興趣區(qū)的影像學數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為具有高分辨率的特征空間數(shù)據(jù)，從而深度挖掘特征性的影像數(shù)據(jù)信息。影像組學分析主要包括影像采集與預(yù)處理、圖像分割、影像組學特征提取、模型構(gòu)建與驗證，預(yù)測和分析醫(yī)學預(yù)測模型，為臨床醫(yī)師提供最佳診斷或治療決策信息。目前已經(jīng)開發(fā)了基于人工智能的圖像分析，通過AI算法捕捉FAI變化檢測局部PVAT炎癥變化。Oikonomou等[16]提出一種基于機器學習的新的影像學標志物——脂肪影像組學特征，與CTA檢測的FAI這一動態(tài)變化指標不同，脂肪影像組學特征不受服用藥物等影響，可以監(jiān)測PVAT持續(xù)性不良重構(gòu)，研究基于冠狀動脈CTA的PCAT放射性組譜中的特定紋理模式，描述其慢性炎癥（包括纖維化和微血管重構(gòu)），揭示了動脈炎癥和動脈粥樣硬化反應(yīng)中的脂肪組織不良重塑，可用于識別心臟事件的風險。陶青等[17]基于冠狀動脈CT血管造影中的平掃序列，對冠周脂肪進行影像組學分析，可以提示冠狀動脈非鈣化斑塊，作為一種初篩檢查，有望成為冠狀動脈非鈣化斑塊的一個影像學標志物。目前，影像組學仍是很有前景的研究領(lǐng)域。

4 PVAT 的影像學研究現(xiàn)狀及臨床應(yīng)用

4.1 PCAT 在PCAT的CT衰減評估方面，PCAT的衰減梯度不僅可以識別早期亞臨床CAD，而且在急性冠狀動脈綜合征中可以檢測血管炎癥和易損斑塊。Goeller等[18]的回顧性單中心病例對照研究分析19例急性冠狀動脈綜合征和16例穩(wěn)定性冠心病患者的冠狀動脈CT血管造影，發(fā)現(xiàn)右冠狀動脈PCAT的高衰減與心臟死亡率增加有關(guān)，與Antonopoulos等[5]的研究結(jié)果一致。該團隊進一步研究發(fā)現(xiàn)PCAT的衰減與低密度和非鈣化斑塊變化有關(guān)，而PCAT衰減＞75 Hu是預(yù)測較高的非鈣化和總斑塊負荷的獨立因素[19]。盡管PCAT衰減與多種臨床特征及血管狹窄程度有關(guān)，可以作為檢測冠心病風險程度的替代指標，但是在利用冠狀動脈CTA評估血管炎癥時，還應(yīng)考慮其他臨床因素，如性別、鈣化積分、血管狹窄程度及左心室射血分數(shù)等。尚靳等[20]基于機器學習構(gòu)建冠心病患者2年內(nèi)發(fā)生急性冠狀動脈綜合征的風險模型，提出PCAT密度聯(lián)合PCAT影像組學評分模式，并驗證了其識別急性心肌梗死優(yōu)于PCAT密度模式。

在PCAT的厚度評估方面，測量部位通常包括右心室游離壁、房室間溝和室間溝[21]。Parisi等[22]通過包括人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)和心血管風險因素在內(nèi)的多變量分析發(fā)現(xiàn)，EAT厚度增加是CAD的獨立預(yù)測指標，其預(yù)測價值優(yōu)于常見的動脈粥樣硬化危險因素，因此在CAD危險分層方面具有潛在的臨床意義。除直觀的PCAT厚度測量外，Okubo等[23]提出可以使用厚度比率測量斑塊處PVAT厚度，且可以作為斑塊穩(wěn)定性的獨立關(guān)聯(lián)因素，其中厚度比率=斑塊處PVAT厚度/[（斑塊近端PVAT厚度+斑塊遠端PVAT厚度）/2]。

在PCAT體積評估方面，測量范圍是肺動脈分叉處至與左心室緊鄰的膈肌之間心肌表面到心包之間的脂肪體積。早期研究多傾向于使用閾值法對EAT進行分割，探討EAT體積與CAD類型、嚴重程度及斑塊特征之間的關(guān)系[24]。近年來，對于EAT體積測量的自動化和深度學習算法實現(xiàn)了其精準成像和定量分析。EAT體積與腹內(nèi)脂肪和肥胖嚴重程度相關(guān)，是動脈粥樣硬化和心血管事件最重要的風險因素之一[25]，且冠心病患者的EAT體積與升主動脈壁彈性呈顯著負相關(guān)[26]。Milanese等[27]收集1 344例患者的冠狀動脈CTA圖像、人口統(tǒng)計學和臨床資料，并對EAT進行半自動化測量，結(jié)果表明EAT體積與冠狀動脈鈣化呈正相關(guān)，而在阻塞性CAD中觀察到更多的EAT體積。隨著EAT體積增加，除心血管事件風險增加外，房性及室性心律失常風險也會增加[28]。Ito等[29]通過多中心研究量化CAD患者EAT體積，并評價其血管狹窄程度及斑塊穩(wěn)定程度，結(jié)果顯示在多發(fā)性冠狀動脈粥樣硬化、阻塞性斑塊及具有易損斑塊特征（如較大的脂質(zhì)核心、薄纖維帽、斑塊內(nèi)出血等）患者中EAT體積明顯較大，在具有CAD危險因素的患者中可以觀察到EAT體積增加，這可能與代謝紊亂有關(guān)。

4.2 頸動脈PVAT 目前，PCAT與CAD之間的相關(guān)性已成為研究熱點，而頸動脈PVAT與缺血性腦卒中等之間的研究相對較少。

通過CTA測量頸動脈PVAT衰減是識別頸動脈易損斑塊的有用指標[30]。Saba等[31]分析100條頸動脈PVAT的CT值及斑塊特征后，提出斑塊強化程度與頸動脈PVAT衰減增加呈正相關(guān)，而頸動脈PVAT衰減值可以作為評估斑塊穩(wěn)定性的間接標志。Zhang等[32]驗證了頸動脈斑塊內(nèi)出血與頸動脈PVAT衰減增加的相關(guān)性，由于血管炎癥和氧化應(yīng)激，斑塊內(nèi)新生血管受損引起頸動脈斑塊內(nèi)出血，提示頸動脈PVAT炎癥可能在頸動脈斑塊內(nèi)出血中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

此外，PCAT還與腦缺血事件密切相關(guān)。PCAT衰減增加與腦小血管病存在潛在聯(lián)系，可能是因為PCAT炎癥損傷血管內(nèi)皮功能引起小穿通動脈區(qū)域灌注不足，這可能是造成腦白質(zhì)高信號和腔隙性梗死灶的潛在機制[33]。即使是來源不明的栓塞性腦卒中，梗死同側(cè)PCAT衰減也較對側(cè)明顯增加[34]。Baradaran等[35]發(fā)現(xiàn)腦卒中或短暫性腦缺血發(fā)作患者同側(cè)頸內(nèi)動脈PVAT衰減增加，且無論患者有無癥狀，頸內(nèi)動脈狹窄處的最大脂肪密度均顯著高于頸內(nèi)動脈非狹窄處，這一發(fā)現(xiàn)可以為未來研究利用頸內(nèi)動脈PVAT評估首發(fā)及復(fù)發(fā)卒中風險提供依據(jù)。

5 小結(jié)與展望

心腦血管疾病發(fā)病率高、致死率高、致殘率高，隨著醫(yī)療水平不斷提高，人們對自身健康的要求也不斷提高，即對于心腦血管疾病的早期診斷和干預(yù)尤為重要。近年來，對PVAT與局部動脈血管壁之間相互作用的生理及病理學機制研究取得了一定進展，即存在雙向通路，在炎癥發(fā)展過程中互相制衡發(fā)展。另外，對于非侵入性影像學表型變化的研究將血管PVAT炎癥改變可視化，可用于檢測PVAT衰減、厚度及體積變化，以此推測其表型、評估局部炎癥狀態(tài)，跟蹤冠狀動脈對全身抗炎治療的反應(yīng)，有利于指導(dǎo)臨床，為進一步靶向抗炎治療提供依據(jù)，但對于需要提示CAD嚴重程度的PVAT衰減閾值尚缺乏直接證據(jù)，仍需進一步深入研究。

總之，確定患者局部的血管周圍炎癥可能有助于檢測或預(yù)測心腦血管缺血事件，有助于精準化靶向治療。