CCTA在評(píng)估冠狀動(dòng)脈粥樣硬化易損斑塊中的應(yīng)用價(jià)值?

于昊冉 劉挨師

1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)(內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000)

2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院影像診斷科(內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000)

近幾年，隨著社會(huì)的進(jìn)步及生活質(zhì)量的改善，冠心病的發(fā)病率和死亡率不斷上升，已成為我國(guó)全因性死亡的主要病因[1]。既往認(rèn)為心血管事件的發(fā)生與冠狀動(dòng)脈管腔狹窄存在極大關(guān)聯(lián)[2]。但后續(xù)研究表明，管腔狹窄與心肌缺血、變異型心絞痛、急性心肌梗死，甚至心源性死亡等結(jié)局的相關(guān)性不高[3]。因此，管腔狹窄程度不能完全作為急性心血管事件的預(yù)測(cè)指標(biāo)，其發(fā)生主要取決于管腔內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的數(shù)目與性質(zhì)[4]。Naghavi等在2003年將“所有具備破裂傾向、容易產(chǎn)生血栓和(或)發(fā)展迅速的高危斑塊”定義為易損斑塊(vulnerable plaque，VP)[5]。纖維及鈣化成分占比越重，斑塊越穩(wěn)定，臨床發(fā)生急性心血管事件的可能性越低；相反，如果脂質(zhì)成分多即易損斑塊占比高，斑塊發(fā)生破裂的概率越大[6]。尸檢結(jié)果表明，斑塊破裂是所有急性冠脈綜合征(acute coronary syndromes，ACS)的主要病理機(jī)制，占73%[7]。因此，在臨床出現(xiàn)癥狀前可靠地診斷易損斑塊是心血管疾病預(yù)防和管理的終極目標(biāo)。

斑塊破裂主要發(fā)生在以薄帽纖維動(dòng)脈瘤(thin cap fibroatheromas，TCFA)為特征的易損斑塊中，作為斑塊破裂的前驅(qū)病變[8]，TCFA有如下特點(diǎn)：大于斑塊體積30%的富含脂質(zhì)的壞死核心；覆蓋一層被炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)的薄層纖維帽(<65μm)；含有少量平滑肌細(xì)胞；正性重構(gòu)；有新生血管形成；斑塊內(nèi)出血；血管外膜或周圍炎；微小鈣化[9]。TCFA具有的這些特征使易損斑塊的檢測(cè)成為可能。

長(zhǎng)期以來(lái)，冠狀動(dòng)脈造影(coronary angio graphy，CAG)始終被視為是檢測(cè)冠狀動(dòng)脈管腔狹窄情況的“金標(biāo)準(zhǔn)”。然而因CAG不能準(zhǔn)確顯示管壁斑塊的結(jié)構(gòu)和血管重構(gòu)情況，在評(píng)價(jià)斑塊表征方面具有難以避免的缺陷。而血管內(nèi)超聲(intravascular ultra sound，IVUS)雖有“活體組織學(xué)”之稱，在對(duì)斑塊性質(zhì)的判斷上擁有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，但I(xiàn)VUS僅能對(duì)單一血管腔進(jìn)行測(cè)量而不能同時(shí)檢測(cè)整個(gè)冠狀動(dòng)脈的局限性，及其有創(chuàng)性和費(fèi)用昂貴等問(wèn)題限制了在冠狀動(dòng)脈粥樣硬化中的應(yīng)用。目前，診斷易損斑塊的影像學(xué)檢查方法主要為冠狀動(dòng)脈CT血管成像(coronary computed tomographic angiography，CCTA)。因此，全文就CCTA識(shí)別冠狀動(dòng)脈粥樣硬化易損斑塊的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行簡(jiǎn)要綜述，旨在總結(jié)其技術(shù)發(fā)展及優(yōu)勢(shì)為CCTA應(yīng)用于臨床冠心病診療提供依據(jù)。

2 CCTA成像設(shè)備的進(jìn)步

2.1 寬體探測(cè)器CT自20世紀(jì)80年代以來(lái)，多層螺旋CT心臟成像技術(shù)發(fā)展迅速，但因空間分辨率和時(shí)間分辨率及z軸覆蓋有限，常會(huì)產(chǎn)生階梯狀配準(zhǔn)偽影高估冠狀動(dòng)脈粥樣硬化的鈣化程度[10]。在這方面，16厘米廣域覆蓋CT掃描儀已經(jīng)能夠在一個(gè)心臟周期內(nèi)的單個(gè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)整個(gè)心臟進(jìn)行容積成像，提高了時(shí)間分辨率和空間分辨率；掃描過(guò)程中無(wú)需床面運(yùn)動(dòng)，減少了產(chǎn)生配準(zhǔn)偽影的機(jī)會(huì)。隨著機(jī)架旋轉(zhuǎn)時(shí)間的改進(jìn)和運(yùn)動(dòng)校正算法的應(yīng)用，最新版本的寬體探測(cè)器CT掃描儀即使患者心率較高依然能高質(zhì)量成像[11]。同時(shí)，寬體探測(cè)器CT掃描儀還允許使用冠狀動(dòng)脈減影技術(shù)，其原理就是基于單一屏氣法，使用相應(yīng)血管的非對(duì)比度和對(duì)比度數(shù)據(jù)集獲取圖像進(jìn)行配準(zhǔn)和減去[12]。理論上，這可去除斑塊中的鈣化成分，使影像醫(yī)生更清晰的判斷余斑塊特征。這些技術(shù)的出現(xiàn)，提高了CCTA對(duì)冠狀動(dòng)脈粥樣硬化準(zhǔn)確識(shí)別的可能，有機(jī)會(huì)在未來(lái)廣泛應(yīng)用于臨床。

當(dāng)然，寬體探測(cè)器CT掃描儀的相關(guān)技術(shù)還有待完善之處。成功實(shí)現(xiàn)減影CCTA最重要的因素是兩個(gè)數(shù)據(jù)集的準(zhǔn)確配準(zhǔn)，但在近幾年發(fā)表的研究[13]中，由于配準(zhǔn)錯(cuò)誤而被排除的片段比例仍然很高(53%)。雖然在病變嚴(yán)重的情況下可以考慮人工手動(dòng)矯正，但這非常耗時(shí)。

2.2 雙源CT雙源CT(dual source computed tomography，DSCT)有2個(gè)球管、2個(gè)探測(cè)器，圖像采集過(guò)程中2束X線間重疊率超過(guò)50%，其空間分辨率小于0.4mm，即便微小的組織結(jié)構(gòu)也能高水平呈現(xiàn)。DSCT另一個(gè)潛在優(yōu)勢(shì)是組織表征，兩個(gè)探測(cè)器在不同Kv電壓下運(yùn)行，即所謂的“雙能CT”，可更好展示不同組織的衰減特性，在斑塊性質(zhì)分析中有重要作用。DSCT同樣具有較好的時(shí)間分辨率，心率>100次/分圖像質(zhì)量仍能保持良好[14]；還具有功能強(qiáng)大的Circulation后處理軟件，掃描后聯(lián)合應(yīng)用迭代重建算法、多層面重組、曲面重建、最大密度投影、容積再現(xiàn)和心血管優(yōu)化分析軟件等對(duì)圖像進(jìn)行處理，可有效提高冠狀動(dòng)脈病變的成像質(zhì)量及對(duì)斑塊的評(píng)估能力[15]。

關(guān)于DSCT在冠狀動(dòng)脈斑塊中的應(yīng)用，吳啟源等[16]采用血管外膜面積減去血管腔面積來(lái)定量斑塊體積。Schlett等[17]采用半自動(dòng)軟件直接檢測(cè)非鈣化斑塊面積，優(yōu)點(diǎn)是更接近組織病理學(xué)。Carrascosa等[18]以金標(biāo)準(zhǔn)IVUS為參照，發(fā)現(xiàn)由DSCT檢測(cè)出的冠狀動(dòng)脈粥樣硬化者中有99%的病變獲得了IVUS的證實(shí)，這其中被DSCT診斷為易損斑塊的233個(gè)病變中也有192個(gè)被IVUS確認(rèn)，認(rèn)為DSCT在判斷冠狀動(dòng)脈粥樣硬化斑塊存在、成分等方面與IVUS相關(guān)性良好。Kitagawa等[19]認(rèn)為在一定程度上，DSCT可替代IVUS用于評(píng)估因血管正性重構(gòu)而在CAG檢查中呈陰性的早期冠狀動(dòng)脈病變，有助于在疾病初期發(fā)現(xiàn)高危斑塊并采取積極治療。

不過(guò)，DSCT同樣存在局限性。理論上DSCT在多層面重組后處理時(shí)可對(duì)斑塊進(jìn)行任意角度的觀察、測(cè)量，但實(shí)際情況是無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)斑塊的細(xì)致評(píng)估，造成對(duì)斑塊偏心性存在檢測(cè)誤差[15]。其次在IVUS的圖像上，斑塊內(nèi)膜與管腔、斑塊外膜與血管外彈力膜間均分界明顯；而在DSCT中管腔和斑塊及血管外彈力膜的分界則顯示不清，極大影響影像醫(yī)生CT診斷結(jié)果的穩(wěn)定性[20]。同時(shí)，DSCT仍無(wú)法明確鑒別脂質(zhì)斑塊和纖維斑塊，影像診斷結(jié)論與組織病理學(xué)之間存在偏差，改善的方法為更進(jìn)一步增強(qiáng)CT的采集速率，提升圖像的密度分辨率及空間分辨率，盡可能消除運(yùn)動(dòng)偽影。

3 CCTA對(duì)易損斑塊的識(shí)別

CCTA是目前最常用的非侵入性冠狀動(dòng)脈檢查技術(shù)，作為CAG的替代檢查，早期的CCTA多用于評(píng)估管腔狹窄。近年來(lái)，隨著對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化病理機(jī)制的認(rèn)識(shí)及CT硬件設(shè)備和成像技術(shù)的發(fā)展與圖像后處理軟件的更新，CCTA已從評(píng)估簡(jiǎn)單的管腔狹窄程度向更全面的檢測(cè)斑塊成分及其功能狀態(tài)轉(zhuǎn)變。已有研究將易損斑塊的CT影像特點(diǎn)總結(jié)為：低密度斑塊、餐巾環(huán)征、正性重構(gòu)和點(diǎn)狀鈣化[3，21]。(1)低密度斑塊是指如發(fā)現(xiàn)低CT衰減的非鈣化斑塊，隨機(jī)選取該處3個(gè)感興趣區(qū)測(cè)量CT值，所得的平均CT值<30HU。富含脂質(zhì)的壞死核心(低密度斑塊)的出現(xiàn)是鑒別穩(wěn)定斑塊和TCFA最有效的方法之一，但平均CT值的最佳閾值仍存有爭(zhēng)議。Leber等[22]的研究，將斑塊依據(jù)CT值分為脂質(zhì)斑塊(CT值49±22HU)、纖維斑塊(CT值91±22HU)、鈣化斑塊(CT值391±156HU)和混合斑塊(CT值在纖維斑塊與鈣化斑塊之間且混有鈣化影)。(2)餐巾環(huán)征的定義是與管腔相接的中心低CT衰減、周圍被環(huán)狀稍高密度影(CT值≤130HU)包繞的病變。組織學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，具有這項(xiàng)特征的斑塊會(huì)擁有更大體積的壞死核心，并且其內(nèi)通常存在微鈣化，這進(jìn)一步破壞了它們的穩(wěn)定性，進(jìn)而導(dǎo)致斑塊破裂[23]。Feuchtner等[24]在對(duì)1469例冠心病患者的隨訪中發(fā)現(xiàn)，餐巾環(huán)征和低密度斑塊是中低風(fēng)險(xiǎn)患者發(fā)生ACS強(qiáng)有力的預(yù)測(cè)因素。(3)隨著病變的進(jìn)展，管腔可有正性和負(fù)性2種重構(gòu)模式。重構(gòu)指數(shù)(remodeling index，RI)為血管腔最狹窄處的橫截面積除以近、遠(yuǎn)端參照段橫截面積的平均值，若RI≥1.05為正性重構(gòu)，這時(shí)管壁向外擴(kuò)張以盡可能保證管腔直徑不變；RI<0.95為負(fù)性重構(gòu)，會(huì)導(dǎo)致管腔狹窄程度加重；RI=0.95-1.05為無(wú)重構(gòu)。已有研究發(fā)現(xiàn)[25]，較負(fù)性重構(gòu)而言，正性重構(gòu)管腔內(nèi)的斑塊常擁有更多的炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)和脂質(zhì)成分，表明正性重構(gòu)具有預(yù)測(cè)斑塊易損性的作用。(4)點(diǎn)狀鈣化：目前因CT的空間分辨率達(dá)不到微鈣化的顯示閾值，所以CT上可檢測(cè)到的危險(xiǎn)鈣化是點(diǎn)狀鈣化，這是CCTA中“微鈣化”的概念；定義為CT斑塊圖像中直徑<3mm的鈣化部分，其長(zhǎng)度不超過(guò)管腔直徑的1.5倍，寬度不超過(guò)管腔直徑的2/3且密度>130HU。Ozaki等[26]的研究認(rèn)為點(diǎn)狀鈣化是TCFA中最常見(jiàn)的病變，可促使穩(wěn)定型心絞痛患者病情惡化。

在ROMICAT II試驗(yàn)的研究中，低密度斑塊、餐巾環(huán)征、正性重構(gòu)和點(diǎn)狀鈣化均能獨(dú)立預(yù)測(cè)ACS的發(fā)生，易損斑塊至少具有以上1項(xiàng)CT表現(xiàn)[27]。同時(shí)，Voros等[28]的薈萃分析顯示，依據(jù)CT表現(xiàn)，與IVUS的結(jié)果相比，CCTA對(duì)冠狀動(dòng)脈斑塊的診斷效能良好，AUC為0.94，靈敏度和特異度分別為90%、92%。

4 鈣化評(píng)分

除了通過(guò)特征性影像改變對(duì)冠狀動(dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)行定性評(píng)估外，CCTA還可通過(guò)對(duì)血管壁成分的衰減分析，定量評(píng)估斑塊中鈣質(zhì)成分的多少。CT上根據(jù)斑塊內(nèi)鈣質(zhì)成分的含量將其分為非鈣化斑塊、部分鈣化斑塊和鈣化斑塊，原鈣化因子和抑制因子的平衡決定了鈣化是否會(huì)發(fā)生以微鈣化為代表的易損斑塊向以大鈣化為代表的穩(wěn)定斑塊轉(zhuǎn)變[29]，鈣化成分的大小是ACS發(fā)生與否的重要預(yù)測(cè)因子。

冠狀動(dòng)脈鈣化評(píng)分(coronary artery calcium score，CACS)是評(píng)估斑塊鈣質(zhì)負(fù)荷最有效的技術(shù)，被廣泛用于冠心病臨床危險(xiǎn)分層。最常見(jiàn)的CACS系統(tǒng)是Agatston評(píng)分，它是由量化血管鈣化位置所對(duì)應(yīng)的高衰減體素面積(以mm2為單位)與其最大鈣化病變密度(以HU為單位)所對(duì)應(yīng)的加權(quán)分?jǐn)?shù)的乘積確定的[30]。當(dāng)最大鈣化病變密度為130-199HU、200-299HU、300-399HU、≥400HU時(shí)所對(duì)應(yīng)的加權(quán)分?jǐn)?shù)依次為1、2、3、4。例如，冠狀動(dòng)脈左回旋支鈣化面積為3mm2、峰值密度為240HU，得分為6分(3mm2×加權(quán)分?jǐn)?shù)2)。由此制定了CACS的標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)分：0分代表無(wú)鈣化斑塊，1-10分代表微小鈣化斑塊，11-100分代表輕度鈣化斑塊，101-400分代表中度鈣化斑塊，>400分代表重度鈣化斑塊。已證明CACS和CACS隨時(shí)間的增長(zhǎng)變化均可獨(dú)立預(yù)測(cè)ACS[31-32]。同時(shí)，CACS為0是一個(gè)強(qiáng)有力的高存活率預(yù)測(cè)因子，與5年內(nèi)極低水平的ACS發(fā)生相關(guān)[33]。此外，鈣質(zhì)量評(píng)分[34]和鈣容量評(píng)分[35]也被證實(shí)可準(zhǔn)確量化冠狀動(dòng)脈鈣化情況。

但是，并不是所有增長(zhǎng)的CACS都是病理的[36]，正常情況下CACS也會(huì)隨年齡的增加緩慢增長(zhǎng)，這種增長(zhǎng)遵循可預(yù)測(cè)的進(jìn)展曲線不會(huì)影響患者的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)。因此，CACS最需解決的問(wèn)題一直是將生理性CACS和病理性CACS區(qū)分開(kāi)。同時(shí)，CACS為0分不能100%排除ACS，在Pursnani等[37]的ROMICAT II試驗(yàn)CACS為0分的人群中，仍有0.8%最終發(fā)展為ACS。其次，IVUS研究表明鈣化斑塊不會(huì)受藥物等干預(yù)措施影響[38]，CACS在評(píng)估冠狀動(dòng)脈鈣化斑塊消退方面用處不大，限制了其在冠心病二級(jí)預(yù)防中的價(jià)值。

5 CCTA衍生技術(shù)的發(fā)展

內(nèi)皮剪應(yīng)力(endothelial shear stress，ESS)、CT血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)(computed tomographic fractional flow reserve，CTFFR)與脂肪衰減指數(shù)(fat attenuation index，F(xiàn)AI)是基于CCTA數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理衍生出的新量化指標(biāo)，分別對(duì)腔內(nèi)剪應(yīng)力、主干分支血流儲(chǔ)備與冠周脂肪浸潤(rùn)進(jìn)行定量分析。

5.1 ESSESS是血液流動(dòng)時(shí)摩擦血管內(nèi)皮細(xì)胞表面產(chǎn)生的切向力，是由冠狀動(dòng)脈解剖的幾何變化決定的。低ESS(<0.5Pa)易導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展，造成易損斑塊的形成[39]。CCTA被認(rèn)為是一種新的ESS評(píng)估工具，有希望克服對(duì)CAG和IVUS等侵入性檢測(cè)的需要[40]。其原理為使用CT掃描儀采集冠狀動(dòng)脈圖像，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬血流動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)，導(dǎo)出血管局部的剪應(yīng)力圖[41]。Emerald等[42]回顧性分析了72名ACS患者中的66個(gè)罪犯病變和150個(gè)非罪犯病變，這些患者在ACS指征前1個(gè)月至2年間接受了CCTA，研究結(jié)果表明在不良斑塊特征的基礎(chǔ)上增加ESS可提高對(duì)未來(lái)ACS罪犯病變的檢出率。

5.2 CT-FFRCAG成像的同時(shí)測(cè)定FFR一直被認(rèn)為是識(shí)別有臨床意義的冠狀動(dòng)脈斑塊的金標(biāo)準(zhǔn)，有利于指導(dǎo)臨床治療策略[43]。但常規(guī)FFR測(cè)量?jī)r(jià)格高昂且為有創(chuàng)性操作。近幾年根據(jù)CT數(shù)據(jù)構(gòu)建冠狀動(dòng)脈形態(tài)結(jié)合計(jì)算機(jī)血流模擬獲得的無(wú)創(chuàng)CT-FFR，可綜合斑塊的功能信息和形態(tài)參數(shù)，以新的無(wú)創(chuàng)性技術(shù)反映冠狀動(dòng)脈主干的血流儲(chǔ)備能力，從而間接診斷高危斑塊[44]。但該檢查方式目前尚處于發(fā)展早期，僅適用于肉眼可見(jiàn)動(dòng)脈粥樣硬化的情況限制了其在冠心病二級(jí)預(yù)防中的應(yīng)用，并突顯了對(duì)能夠在早期階段檢測(cè)動(dòng)脈粥樣硬化關(guān)鍵過(guò)程(如炎癥、細(xì)胞壞死或凋亡)的非侵入性成像手段的需要。

5.3 FAI炎癥是動(dòng)脈粥樣硬化斑塊發(fā)展與破裂的關(guān)鍵因素[45]。冠狀動(dòng)脈炎癥與其鄰近血管周圍脂肪組織的表型變化動(dòng)態(tài)相關(guān)，現(xiàn)可通過(guò)由CCTA衍生的FAI來(lái)捕捉和量化[46]。已有研究分析表明冠狀動(dòng)脈周圍較高的FAI與不良心血管事件風(fēng)險(xiǎn)正相關(guān)，且FAI=-70.1HU時(shí)為最佳閾值[47]。FAI可在冠狀動(dòng)脈樹(shù)的任何節(jié)段測(cè)量，與冠狀動(dòng)脈狹窄的嚴(yán)重程度無(wú)關(guān)；其獨(dú)立于患者的全身炎癥，可作為早期冠狀動(dòng)脈粥樣硬化易損斑塊形成的檢測(cè)指標(biāo)[47-48]。同時(shí)，由于具有動(dòng)態(tài)測(cè)量的特性，F(xiàn)AI可作為疾病活動(dòng)的標(biāo)志跟蹤冠狀動(dòng)脈炎癥隨時(shí)間的變化，反映動(dòng)脈粥樣硬化抗炎治療效果，在冠心病一、二級(jí)預(yù)防中都具有顯著價(jià)值[49]。

6 不 足

盡管CCTA在識(shí)別易損斑塊中有了長(zhǎng)足進(jìn)步，但現(xiàn)階段還存在許多不足。首先，CCTA的空間分辨率仍不及CAG和IVUS，導(dǎo)致其不能識(shí)別TCFA的薄層纖維帽且難以區(qū)分斑塊內(nèi)出血和富含脂質(zhì)的壞死核心，這成為CCTA斑塊表征的主要技術(shù)限制之一。另一個(gè)局限性是到目前為止，從CT圖像中提取冠狀動(dòng)脈斑塊的研究大多是基于衰減值的差異，這難以準(zhǔn)確評(píng)價(jià)斑塊性質(zhì)。例如，由于非鈣化斑塊的CT強(qiáng)度相似，CCTA很難區(qū)分纖維斑塊、脂質(zhì)斑塊和二者的混合斑塊[50]。同時(shí)，部分容積效應(yīng)的存在進(jìn)一步限制了CT在區(qū)分不同衰減值的相鄰結(jié)構(gòu)時(shí)的空間分辨率[51]。此外，CCTA掃描中難以避免因相位配準(zhǔn)錯(cuò)誤引起的模糊或階梯狀偽影及冠狀動(dòng)脈支架等高衰減結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的波束硬化偽影，這同樣會(huì)影響圖像質(zhì)量[51]。今后勢(shì)必需更多技術(shù)創(chuàng)新來(lái)克服這些困難。

7 總結(jié)

早期識(shí)別易損斑塊，并在發(fā)生ACS前進(jìn)行治療是冠狀動(dòng)脈粥樣硬化斑塊成像的最終目的。雖然面臨諸多挑戰(zhàn)，但隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)CCTA成像有望成為無(wú)創(chuàng)性識(shí)別ACS高危患者及冠狀動(dòng)脈疾病個(gè)性化診治方面最有效的手段。最近的數(shù)據(jù)也支持CCTA作為動(dòng)脈粥樣硬化非侵入性評(píng)估的主要診斷工具，推薦作為有癥狀的冠心病患者的初始檢查[52]。