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临床综述:冠脉 CT 血管造影诊断高危斑块病变影像学特征分析

发布日期:2014-08-18

 

【编者按】大多数急性冠脉综合征都是由于动脉粥样硬化斑块破裂或糜烂而引起的突发管内血栓形成所导致的。而预防急性冠脉综合征的的发生发展,也成为了降低冠心病死亡率和发病率唯一有效的策略。

易于破裂的冠脉病变斑块在形态上与稳定型斑块截然不同,这就提供了一个宝贵的机会,允许医务人员在病变斑块导致临床事件前采用非创伤性影像学检查来鉴别不稳定型斑块。现代 CT 扫描仪有着亚毫米级别的高空间分辨率和出色的图像质量,能早期探测、标记并定量分析冠状动脉粥样硬化病变。

本文主要阐述冠状动脉 CT 血管造影作为一种非有创的检查手段,在早期诊断粥样斑块方面的临床意义。

引言

心血管疾病已经成为全球第一死因。大多数心血管病患者都是死于冠心病和卒中,死亡人数将从 2008 年的1730 万激增到 2030 年的 2330 万。急性心肌梗死和心脏性猝死是导致患者死亡率急剧上升的罪魁祸首,大多数患者在冠脉事件(急性冠脉综合征【ACS】或突发心脏性猝死)急性发作之前都没有任何征状或者警示征兆。

目前看来,想有效地减轻心血管疾病所带来的负担以及降低死亡率和发病率,只有做好急性冠脉事件的预防工作。但是,如何使用心血管影像学来确定患者是否处于急性冠脉事件的边缘,也是一个急需解决的难题。

当下的诊断策略显然侧重于检测有无心肌缺血和血流动力学管腔狭窄,而不是针对冠状动脉粥样硬化斑块本身。这种策略适合已经出现症状的患者,却忽略了以急性冠脉事件为始发症状的 CAD 患者。

尸检报告显示,大多数急性冠脉事件的发生,是由于斑块破裂,导致突发管腔内血栓形成所诱发的。易于破裂的冠脉病变斑块在形态上与稳定型斑块截然不同(见图 1),利用这点,可以在早期采用非有创的影像学检查来鉴别易损斑块。而且,相对于传统的检测管腔狭窄,检测冠脉斑块的组成和尺寸更有利于早期诊断急性冠脉事件。

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图 1 稳定型斑块和易损斑块的形态学与功能特征

冠状动脉 CT 血管造影(CCTA)可以对冠状动脉粥样硬化斑块进行无创性评估,而不仅限于检测冠脉管腔。CCTA 可以明确冠脉的分支走向和动脉粥样硬化斑块的整体情况,但一般的检测方法只能辨别管腔狭窄与否或者根据钙离子水平判断斑块类型。

有了新的应用设备,影像指导下的预防、药物治疗和冠脉介入治疗效果都能得到相应的改善。根据斑块特性进行分层,可制定相应的个性治疗方案。因此,我们需要掌握解析 CCTA 的能力,而不仅仅是判断管腔狭窄情况。

本文既描述了 CCTA 如何检测并描述易损斑块的形态和功能特性,也展示了最新的图像后处理技术和计算机流体力学模拟技术如何评估冠脉斑块与狭窄。最后,文章还探讨未来的成像技术如何在检测动脉粥样硬化斑块和早期诊断 ACS 患者方面有着重大的临床意义。

斑块的形态学特征

组织学调查研究表明斑块的三个特点与急性冠脉事件相关:斑块破裂,糜烂,钙化。三分之二的急性血栓形成性心血管事件与薄层纤维帽覆盖的粥样斑块破裂有关(见图 1b)。不稳定型斑块和破裂的斑块除了前者有薄层纤维帽覆盖,其余形态上相似。

现学术界普遍认为,这些覆有薄层纤维帽的斑块(TCFA( 纤维帽厚度 <65um)是破裂的前兆。目前的 CT 扫描仪空间分辨率有限( ≈ 400 微米),使得 CCTA 无法对纤维帽进行形态学分析。组织病理学上认为倾向于破裂的斑块在空间三维上均有增大。

TCFA 的脂质坏死中心长度约为 2-17mm( 平均 8mm)80% 的长度会超过 1.0mm。这些尺寸都在 CCTA 的检测阈值之上(>1mm),而且绝大多数不稳定型斑块会出现在主要的冠状动脉近端,这些部位血管直径较大,CCTA 能更加准确地检测并更好地成像。因此,现代 CT 扫描或许可用于检测并量化高危斑块损伤。

高危斑块特征——体积大

横断面研究表明:体积较大的斑块与急性冠脉综合征诊断相关。对于非钙化斑块(NCP)的定量分析有助于危险分层,并提高 CCTA 预测心血管事件的分析价值。

PROSPECT 试验是一项前瞻性、多中心的研究,是第一个同时也是最大的针对冠脉斑块的自然史研究,目的是评估易损斑块的自然进程,利用有创性的血管造影和血管内超声(IVUS)检测易损斑块。该研究共纳入 697 ACS(急性冠脉综合征)患者,所有患者均接受灰阶 IVUS 及虚拟组织学 IVUSVH-IVUS)检查,以检测非罪犯病变。

随访 3.4 年后,发现 IVUS 结果提示狭窄面积≥70%( P <0.001) 对未来心血管事件有很好的预测作用。CT 具有亚毫米同质空间分辨率,且能够量化整体的冠脉斑块体积和分析斑块成分,血管内超声也具有类似的功能。

具有自动化软件的工具已经运用于斑块的定量与定性(见图 2)。自动化的定量分析斑块能够提高 CCTA 在斑块分析上的可重现性,准确性与效率。斑块体积自动化三维重现在危险分层方面优于传统阅片。

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图 2 专用的自动化软件工具对斑块进行定性定量检测的例子

横向临床研究表明:ACS 患者罪犯斑块的体积比稳定型心绞痛的患者更大 (SAP; 193 mm3 对104 mm3;P = 0.001)。对于不稳定型心绞痛的病人,CCTA 检查发现,破裂的斑块的体积比没有破裂的斑块大(313 ± 356mm3 vs 118 ± 93 mm3; P <0.0001),而且破裂斑块的低 CT 衰减面积(即斑块中富含脂质的部分)也比非破裂斑块大 (99 ± 161 mm3 vs 19 ± 18 mm3;P <0.0001) 。

而在患有胸痛和冠脉阻塞性病变的患者中,ACS 患者与非 ACS 患者在造成狭窄的斑块尺寸方面,没有显著差异 (212 mm3 vs 171 mm3; P = 0.24)。值得注意的是,ACS 患者非钙化斑块的体积却明显大于非 ACS 患者。

纵向临床研究显示:通过 CCTA 检测斑块体积可以有效地早期诊断未来的心血管事件。一项纳入 1059 例有稳定型胸痛的患者的回顾性研究显示:在 27 ± 10 个月的随访期间,冠脉斑块体积较大的患者更容易发展为ACS(134.9 ± 14.1 mm3 vs 57.8 ± 5.7 mm3; P <0.001)。

另外一项研究表明:除了检测临床危险因素和传统的 CT 阅片,半自动斑块定量分析技术也可以发挥诊断作用(包括钙分数,部分狭窄分数,病变程度和 NCP 数目)。与没有进展为 ACS 的患者相比较而言,进展为 ACS的患者总斑块体积相对较大 ( 平均 94 mm3 vs 29 mm3; P <0.001),总 NCP 体积也相对较大(28 mm3 vs 4 mm3; P <0.001)。

一项前瞻性研究则表明:利用 CCTA 对非阻塞性 NCP 的体积进行检测,对后期的心血管事件具有很好的预测作用。

这项研究共纳入 312 例非 ST 段抬高型心肌梗死患者,都在进行冠脉血管造影之前接受过 CCTA 检查。其中,有 23 例患者在平均随访 16 个月之后发生冠脉事件,非阻塞性 NCP 的总量是心血管事件的独立影响因素,每增加 100mm3 的斑块总量就有 1.18 的危险比率。无论是冠脉钙化分数,还是钙化斑块体积,都与冠脉事件风险增加有关。

还有一个仅纳入 32 例患者的 PROSPECT 研究,患者都接受过 CCTA 检查,该亚组研究发现:在平均 39 个月的随访期间,后期发生心血管事件的患者的总冠脉粥样化斑块体积相对较大 (970 mm3 vs 811 mm3; P <0.01)。

虽然研究结果看起来比较满意,但想要将自动斑块定量分析投入临床使用,还需进一步提升检测软件的性能,使检测结果更加准确、可重复和高效。当然,即使没有使用软件工具,CCTA 设备至少也要具备可再现的斑块评估功能。

高危斑块特征——低 CT 衰减

导致 ACS 的病变往往有一个富含脂质的巨大坏死中心,富含脂质的斑块与纤维成分为主的斑块在 CT 成像上有差别,利用这点可对 ACS 进行预测。

传统上来讲, CCTA 根据有无钙化成分对斑块进行分类,从而分为钙化斑块,部分钙化斑块和非钙化斑块(NCP)。即使是早期多排螺旋 CT 技术(如 20 世纪 90 年代后期使用的 4  CT)也可以鉴别钙化斑块成分与 NCP 成分。然而,根据 CT 衰减值将 NCP 分为富含脂质和纤维性病变仍然具有一定的难度。

一些研究者将 CCTA 斑块评估技术与临床参考标准联系起来,并发布了富含脂质斑块的平均低 CT 衰减值。呈现高 CT 衰减的 NCP 与纤维组织相关,而呈现低衰减的 NCP 则与坏死中心和纤维脂肪组织相关。

通过斑块像素 CT 值的直方图分析可知,与纤维成分为主的斑块相比较而言,富含脂质斑块大多处于低 HU 值像素区域。以上的观察结果在一个临床试验中得到验证,其显示:低于 60HU 的斑块像素的相关区域,可以准确地检测出富含脂质的动脉粥样硬化病变 ( 敏感性, 73%; 特异性, 71%)。

此外,与稳定性病变相比较而言,光学相干断层扫描(OTC;为纤维帽的厚度测量和坏死富含脂质中心检测提供临床参考标准)可以识别 TCFA(覆有薄层纤维帽的斑块)病变处为低 CT 衰减(35–45 HU vs 6279 HU; P <0.001)。 然而, 不同的斑块类型,所对应的 CT 衰减值也不尽相同。

尽管纤维斑块和富含脂质斑块之间的平均密度存在差异,但是几乎所有的研究者都报道了大量的重叠密度,使得 NCP 的细分类广受质疑。另外,冠状动脉斑块的 CT 测量受到以下几个因素的影响,如相邻管腔内的碘化造影剂的浓度,斑块大小,图像噪点,管电压,层厚和重建滤波器。

因此,目前仅靠 CT 衰减来区分富含脂质型病变和纤维性病变仍然行不通。而新研发的自动斑块量化软件具有随意调节衰减阈值的功能,可以突破前文所提到的部分限制,进一步改善以 CT 衰减值为基础的斑块量化技术(见图 2)。

尽管目前仅靠 CT 衰减值来检测残斑块仍面临着很多困难,但是低 CT 衰减所对应的富含脂质斑块的结果仍然得到证实。ACS 患者身上发现低衰减值斑块(平均 <30 HU)的概率高于 SAP(稳定型心绞痛)患者 (79% vs 9%; P <0.0001)。

研究人员又将 ACS 患者的破裂纤维帽罪犯斑块与 SAP 患者的完整纤维帽斑块进行对比,低斑块衰减值仍然额定为 <30 HU。结果发现,只有 18% 的稳定型斑块呈现低 CT 衰减,却有 88% 的破裂斑块呈现低 CT 衰减(P <0.001)。其他研究人员也发现类似的现象,ACS 患者的 NCP 平均 CT 衰减值低于 SAP 患者 (4086 HU versus 97144 HU; P <0.01)

欲利用 CT 对一整个斑块建立截断值数据库,以此对富含脂质斑块和纤维化冠脉粥样硬化斑块进行区分,仍然存在很多困难。然而,对 CT 衰减值波动的量化以及对低 CT 衰减区域的重点识别,可以帮助 CCTA 更加准确地检测出各种易损斑块。此外,ACS 患者的罪犯斑块的平均 CT 衰减值明显低于 SAP 患者,提示低 CT 衰减可确定为高风险斑块的特征。

高危斑块特征——餐巾环征

一个关于造成同等狭窄程度的罪犯与非罪犯 TCFA 的组织病理学研究显示:只有纤维帽的厚度(OR 0.35; P <0.05),坏死中心的大小 (OR 2.0; P <0.02) 是斑块破裂的独立预测因素。

一个由非有创性影像检查分层分析斑块性质的研究表明,坏死中心的大小以及巨噬细胞浸润可用于鉴别破裂斑块或 TCFA 与稳定型斑块。另外,仅凭大面积坏死中心 (>3.5 mm2) 也能鉴别破裂斑块或 TCFA 与稳定斑块。80% 的易损斑块坏死中心面积 >1.0 mm2

这些坏死中心的面积都超过 CCTA 的检测阈值,因此实现了通过检测有无大片坏死中心对冠脉斑块进行非有创性地风险分层。病灶中心低 CT 衰减提示可能存在富含脂质的巨大坏死中心。

在诱发 ACS 的斑块中以及 PCI 操作中发现的慢血流或无复流现象相关的斑块中均可见非钙化斑块的环状低衰减影。餐巾环征 (NRS) 就是用来描述这种特定的斑块 CT 衰减模式。NRS 可描述斑块的性质,根据如下两个特征,能被定义成非钙化斑块:与腔内相接的中心性低 CT 衰减病变,周围有环状稍高衰减斑块组织包绕(见图3)。

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图 3 横截面 CT 显示的冠脉斑块餐巾环征与点状钙化

有趣的是,NRS 均可出现于平扫或体内对比增强的 CT 影像,提示该特征是大片坏死中心(中心低衰减)与纤维斑块组织(环状稍高衰减)对比的结果。然而临床研究发现,一些附加因素(如血管滋养管)可能影响 NRS的发展。

NRS 斑块坏死中心面积比非 NRS 斑块大两倍 ( 平均 1.10 mm2 vs 0.46 mm2; P = 0.05)。在 CT 检查中,用NRS 鉴定严重的冠脉斑块和覆有薄层纤维帽的斑块,特异性较高 ( 分别是 98.9% 和 94.1%)。

一个斑块衰减模式分析报告推荐使用斑块分类表,把非钙化斑块细分成同质性斑块和异质性斑块,把多层异质性斑块再细分成 NRS 和非 NRS 病变(见图 4)。以往都是根据斑块钙化进行分类,模式分类对鉴别严重病变的诊断价值远比传统的方式高(受试者工作曲线的线下面积:0.761 vs 0.678; P <0.001)。临床调查发现,NRS 检测 TCFA 或者 ACS 罪犯斑块有 96100% 的特异性。

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图 4 CCTA 下传统与基于衰减模式的斑块分类方案

 2 个不同的临床研究中,纳入了由 OCT 确诊斑块的患者,相对于非 TCFA 斑块,NRS 更常应用于检测TCFA(TCFA 4465% vs 非 -TCFA 416%; P <0.0001)。一个纳入 895 例患者、平均随访期为 2.3 年的前瞻性研究 (HR 5.6; P <0.001) 也表明,NRS 能独立预测 ACS 事件 ( 同正性重构和低 CT 衰减 )。

NRS 或许是大面积坏死斑块的特征性 CT 表现。然而,NRS 的敏感度相对较低。因此,需要一个对不同斑块衰减模式的深入研究,以改善斑块分类表,提高其诊断价值,识别易损斑块。

高危斑块特征——正性重构

由于正性重构的作用,有破裂倾向的斑块不一定导致严重的管腔狭窄。

正性重构是指:在有冠脉粥样硬化的血管壁,当斑块持续增大,血管壁也会发生代偿性的增大,从而维持管腔内的有效面积。组织病理学研究显示:正性重构与丰富的巨噬细胞和激增的坏死中心有关。CCTA 可以检测血管壁的外部以及管腔直径尺寸。重构指数的计算方法为:血管最大狭窄部分的的横截面面积除以近端和远端参照段的截面积的平均值。

目前,正性重构 CCTA 可视化普遍定义为重构指数的阈值≥1.1,而一些研究人员则在 IVUS 研究的基础上取≥1.05 或 >1.0 作为临界点。自动化软件也使得重构指数的量化更加容易。

CCTA 评估的重构指数与血管内超声所测量出来的重构指数密切相关。

组织病理学数据亦表明:结合 CCTA  VH-IVUS(虚拟组织学血管内超声)检查,与正性重构的病变相比较而言,有正性重构的病变斑块体积更大,坏死中心更多,出现 TCFA(覆有薄层纤维斑块)的概率更大。

此外,在 2 个关于 CCTA  OTC(光学相干断层扫描)的对比研究中,OTC 将斑块分为 TCFA 和非TCFATCFA 病变的 CT 衍生重构指数高于非 TCFA 病变 (1.14 vs 1.02, P <0.0001; 1.14 vs 0.95, P <0.0001)。部分学者认为,将 1.08 作为重构指数的阈值,可以更加准确地检测出 TCFA 病变。

一项纳入了 38  ACS 患者和 33  SAP 患者的研究表明:ACS 患者的罪犯斑块与正性重构密切相关 (87%),但 SAP 患者则不然 (12%; P <0.0001)。而且相对于其他的高危斑块 CT 特征(如低 CT 衰减和点状钙化斑),正性重构对鉴别诊断罪犯斑块的的价值更高 ( 敏感性 87%; 特异性 88%)

其他几个横断面 CCTA 研究还发现,ACS 患者的重构指数高于 SAP 患者(1.14–1.6 vs 0.91.2; P = 0.0010.04)。另一个随访期为 27 ± 10 个月的临床研究发现,斑块的正性重构和 / 或低 CT 衰减斑块是 ACS 的独立预测因素 (HR 22.8; 95% CI 6.9–75.2; P <0.001)

PROSPECT 试验也表明:有这些高危 CT 特征之一的患者中,五分之一的患者在 1-3 年内会出现不良的心血管事件,由 VH-IVUS 检测出的有 3 个高危斑块特征的患者也有类似的发病率。

虽然通过 CCTA 可以准确地计算重构指数,但是实际的 CCTA 图像评估仍较为保守,首选 1.1 作为重构指数阈值。

高危斑块特征——点状钙化

钙化现象广泛存在于严重的冠脉粥样硬化斑块。冠脉钙化与斑块体积密切相关,意味着临床预后差。然而,钙化对斑块不稳定性的影响却是众说纷纭。

在心源性猝死的患者身上,通过组织病理学检查可以发现,大多数急性破裂的斑块都有钙化的现象,但大约三分之二都只有 CT 无法检测到的微小钙化。

一系列血管内超声(IVUS)研究发现,钙化严重的斑块在临床上处于非活动状态,而点状钙化却有使稳定型心绞痛(SAP)患者病情恶化的倾向。此外,点状钙化也与急性冠脉综合征(ACS)患者的罪犯斑块有关。

通过 CCTA,可以看到点状钙化是非钙化斑块组织包绕下的高密度 (>130 HU) 小成分。传统上,所谓“点状”的临界定义是 CCTA 视野下 <3 mm 的小钙化物质。如今,点状钙化又被进一步细分为小型 (<1 mm)、中型(13 mm) 和大型 (>3 mm) 钙化。VH-IVUS 检查发现的易损斑块特征与小型点状钙化密切相关。

此外,多个纳入了 ACS  SAP 患者的横断面研究发现,点状钙化与 ACS 罪犯病变有关。然而,目前学术界的相关研究结果差异较大,难以确定点状钙化与斑块破裂有关。学术界普遍认为微小钙化可作为不稳定型冠心病的常用检测指标,随着 CT 技术的提升,微小钙化在 CT 上显影也有望成为现实。

斑块的功能特征

尽管理论上认为斑块形成的危险因素(包括吸烟,高胆固醇,高血压,和胰岛素抵抗)对整个血管床都有影响,但是在冠脉的某些特殊部位(如分叉血管外壁,侧分支,动脉内弯处)干扰了血流的正常流动,导致斑块形成。

此外,如血管内皮剪切力(ESS)之类的血流动力学因素也促进了动脉粥样硬化斑块的定植和演变。低 ESS 促进动脉粥样硬化的氛围和高风险的斑块形成,而在狭窄的易损斑块部位,高 ESS 又会加剧纤维帽的不稳定性,促进斑块破裂。在上世纪 90 年代初,尸检报告显示,超过三分之二的梗死是从非梗阻性病变演变而来(即病变小于管腔的 70%) 。

然而,如今组织病理学研究结果也开始质疑这些结论,大部分罪犯病变似乎也可以引起阻塞性的管腔狭窄(70% 的斑块破裂病例发现 >75% 的管腔狭窄),尤其是在纤维帽破裂前斑块形成的晚期阶段。

再结合相关证据表明,患者有缺血性病变提示预后不良。实际上,可能是由于血流储备分数异常,引起血流动力学紊乱以及剪切力改变,最终导致斑块易损性增加。

目前,有创性 FFR 检查仍是诊断缺血性病变的金标准,而综合 ESS  FFR 的检查结果,或许可以作为用于检测斑块易损性的新方法(见图 1)。计算流体动力学(CFD)的发展已经实现了在三维成像的冠脉树中,模拟冠脉血流和基于压力的度量。如果将 CFD 的数据补充到标配的 CCTA 数据集,ESS- CT  FFR - CT 的冠状动脉图也可以通过计算得知。

血管内皮剪切力的 CT 检查

血管内皮剪切力(ESS)是指血流经过动脉壁与血管内皮摩擦产生的切线力。在冠状动脉低速血流段和乱流或湍流段,即 ESS 低的地方,内皮细胞启动促粥样硬化的基因表达。持续的低 ESS 可减少一氧化氮(NO)的生成,增加 LDL 的吸收,加速内皮细胞凋亡,引起局部氧化应激和炎症反应,从而介导粥样内皮表型,导致高危病灶的形成。

相比之下,在层流的直动脉段,ESS 随生理结构的变化而变化,内皮细胞表达粥样保护基因,维持斑块稳定。然而,斑块狭窄部位的高剪切力会启动病理生理学程序,使斑块稳定性降低并破裂。

糖尿病猪冠脉血管内超声研究表明,大部分易损斑块发生在持续低 ESS 的血管段。并且,基线上低 ESS 的程度与高危斑块的严重程度密切相关。另一个动物研究显示血脂异常和低 ESS 对易损斑块的发展有协同作用,从而明确低 ESS 可促进冠脉粥样斑块的进展与易损性。

人类史上第一个 VH-IVUS 自然史研究收录了 20 个非梗阻性 CAD(冠状动脉疾病)患者,评估他们的冠脉左前降支,随访期为 6 个月。结果发现低 ESS 段的进展增加了斑块面积、坏死中心和缩窄重构,而高 ESS 段形成更大的坏死中心、纤维和纤维脂肪组织形成、过度重构,提示向更易损伤的斑块类型转变。

这些观察突出了低 ESS 促进易损斑块的发展、高 ESS 促进斑块失稳的重要性。

用血管剪切力与管壁形态分析冠脉疾病进展预防与临床结果 (PREDICTION) 的试验中,506 例患者行三支冠脉IVUS 检查并随访 1 年。该研究结果显示,大斑块体积和低 ESS 皆能预测进行性增大并发展为管腔阻塞的斑块。CCTA 冠脉三维成像帮助计算流体力学(CFD)应用于 ESS-CT,对冠脉壁运动情况进行评估(见图 5)。

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图 5 通过计算机流体力学模拟左冠状动脉的 ESS 图

CCTA 足以明确主血管以及分叉口处 ESS 的分布情况。CCTA 里的 CFD 仿真技术能在虚拟环境中除去斑块,重构粥样斑块出现以前的健康血管壁。

在一个探索性的调查研究中,ESS-CT 的静态和动态参数被应用于虚拟健康冠脉管腔,来寻找最佳的血流动力学预测因子,预测斑块出现的位置。这个虚拟实验的结果提示:低 ESS 是斑块形成的先决条件,然而,它的单独出现不足以预测未来斑块形成的位置。

就斑块进展与易损性而言,探究日后 ESS 发展方向的动态因素,也因此有着日益重要的诊断价值。

血流储备分数的 CT 检查

急性心血管事件中,斑块破裂引起实质性的管腔狭窄。组织病理学研究显示斑块破裂却不引起狭窄的情况非常罕见。因此,对富含脂质的巨大斑块所在管腔狭窄程度的评估,可检测到高危斑块的特征,有助于鉴别易损斑块。

一个关于破裂斑块和 TCFAs 的组织病理学研究显示:70% 的破裂斑块均引起管腔横断面的重度狭窄(>75%),剩余 30% 的非梗阻性破裂斑块被进一步细分为中度狭窄(面积为 50–75%,占 25%)和轻度狭窄 (面积 <50%,占 5%)。

作为非有创性影像学检查的潜在目标,调查者评估非破裂 TCFA 时发现 40% 已引起管腔重度狭窄 >75%。因为这些病变易于引起心绞痛,患者一般会积极治疗。然而,中度狭窄的病灶可能很大,却不一定引起心绞痛的症状。因此,狭窄程度为 5075% (50% 的所有 TCFAs) 的易损斑块,都是非有创性影像学检查的合理目标(见图 6)。

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图 6 心源性猝死患者的组织病理学研究数据

有创性 FFR 检查结果显示:中度狭窄 ( 直径狭窄 5075%) 与缺血表现,两者不是相关联的。半数的中度狭窄有缺血表现,其余则无。

 FFR 异常的中度狭窄中,紊乱的血流、变化的 ESS、机体过劳等作用于斑块,可能导致斑块有了破裂倾向。由于高 ESS 介导的血栓形成,阻塞性冠脉斑块的患者可能发生 ACS。一个纳入 70 例稳定型 CAD 患者的调查表明,炎症细胞因子的活性与 FFR 密切相关;因此,缺血可能参与了斑块进展与失稳的过程。

在一个探究性研究中,CCTA 观察下的阻塞性斑块的不良征象(即低衰减斑块与正性重构)有力地预测了心肌缺血的出现。中度狭窄与 FFR 阳性的覆有薄层纤维帽的斑块(TCFA)应积极治疗,而针对这些病变的非有创性检查结果却不尽如人意。

相反地,斑块中度狭窄而无缺血症状 (FFR 0.8) 的病人,5 年内发生心梗的人数却不到 1%,这结果近似于无冠脉疾病的对照组。FFR-CT 有助于诊断缺血性病变,有希望能提高 CT 检测高危病变的准确性。值得一提的是,FFR-CT 数据可源自 CCTA,无需接受重复的检查、额外的射线或者药物处理(见图 7)。

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图 7 对比 FFR-CT 与 CCTA 和冠脉造影技术在识别管腔狭窄方面的差异

通过一次 CCTA 检查,FFR-CT 可提供综合性的三支冠脉 FFR 数据,因此可以读取冠脉树任何部位的 FFR 数据。

2 个前瞻性临床试验表明,FFR-CT 优于由有创性 FFR 检查所得的参考标准。在通过非有创性 FFR 获悉引起缺血的狭窄 (DISCOVER-FLOW) 的临床试验中,对比有创性 FFR 检查,FFR-CT 的总血管精确度为 84.3%,敏感度为 87.9%,特异度为 82.2%。此外,鉴别临床上显著的冠脉病变时,FFR-CT  CCTA 有更好的诊断价值。

在解剖性 CT 血管造影测定血流储备分数 (DeFACTO) 的临床试验中,一项多中心的国际性研究收录了 252 例患者,来评估 FFR-CT 的诊断绩效。以每个病人为基础,在诊断缺血性病变方面 FFR-CT 优于 CCTA ( 准确度73% vs 64%; 敏感度 90% vs 84%; 特异度 54% vs 42%)。与单纯 CCTA 诊断梗阻性 CAD 相比,FFR-CT 能更好地辨别缺血性冠脉狭窄 (P <0.001)

尤其是对于中度狭窄的患者,FFR-CT 检查的敏感度比单独 CCTA 检查增加了 2 倍以上 (82% vs 37%),并不降低特异度 (66% vs 66%)。

现有望研发出一个新的 CFD 应用程序,能在虚拟环境中植入支架来测试不同植入方式的结果,以及通过 FFR的改变来预测功能结果。传统上诊断斑块引起的缺血需要 CCTA 检查,FFR-CT 是一个全新的精确诊断工具,同时也是 CT 准确性提高的体现。

展望 CCTA 应用前景

结合个体斑块的形态与斑块详细的功能数据,如 ESS  FFR,能提供新的无创性方式检查易损易破斑块。综合冠脉斑块的形态学与功能性指标(综合性斑块评估)有利于发展“易损斑块评分”,以早期诊断潜在的急性临床心血管事件(见图 8)。

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图 8 举例说明 CCTA 技术综合评估斑块的能力

CCTA 对动脉粥样硬化斑块检查的高敏感度和高特异度,可与全基因组序列、表观基因组、全转录组排序、无偏倚蛋白质组学、代谢组学、脂类组学、脂蛋白组学结合,循序渐进地(如有必要,CCTA 之后作“组学”的检查)识别亚临床 CAD 患者与易损斑块的患者。

结合 CT 获得的复杂信息与基因组学或蛋白组学的生物信息学分析,以及医学电子记录和药物信息数据,能实现为每个病人进行心血管疾病个体化预防与照料。

为了提供每个斑块的多维信息,自动化斑块评估工具以及流体动力学模拟计算是必不可少的。目前 CCTA 对易损斑块的定义还没确立,仍然需要大型的纵向成像试验来检测综合性斑块评估的预测价值以及获取易损斑块的标准化 CT 指标。

使用混合扫描仪以及新型对比增强剂来获得代谢信息也能改善 CT 对斑块的评估。例如,纤维帽内炎症性免疫细胞浸润,加剧了破裂斑块的易损性。在兔子模型实验中已证实,用碘化纳米颗粒造影剂 N1117 进行 CCTA 检查,可检测到动脉粥样硬化斑块中浸润的炎细胞。此外,老鼠动脉粥样硬化模型上也得到满意的结果,CT 能谱成像显示金标记的高密度脂蛋白纳米颗粒聚集到激活的巨噬细胞。然而,两种技术均尚未做人类实验。

巨噬细胞高代谢活性和他们对外源性葡萄糖的需求,为使用放射性同位素标记的葡萄糖(18  - 脱氧葡萄糖)的 PET-CT 成像提供了可能,对易损、发炎的斑块进行无创性检查。

在一个前瞻性临床试验中,18F 氟化钠 (18F-NaF) 吸收共定位于 ACS 患者的破裂斑块中,以及有高危特征的SAP 18F-NaF 鉴定斑块的患者中,并为 IVUS 检查结果所证实。这结果显示 18F-NaF PET-CT 成像能通过识别钙化活动区域来检测代谢活跃的斑块。

结论

现代的 CCTA 技术可以鉴别许多高危特征,比如 NRS,正性重构,小幅度 CT 衰减和低 ESS,这些都会导致斑块易于破裂,从而增加了急性心血管事件发生的风险。相反,CT 扫描仪检测空间有限,无法检测出纤维帽厚度或斑块破裂等易损斑块的组织学特征。

尽管初步结果表明,利用纳米造影剂和混合成像技术,可以了解动脉粥样硬化斑块的代谢活性,但还需进一步的试验来证实结果。无论是急性稳定型胸痛综合征患者还是无症状患者,都可以在基于 CCTA 的检测中获益,得到更好的,更有针对性的治疗。

然而,CCTA 的使用终究会产生电离辐射,在临床应用中需加以限制,设定临床适应症。

小型的、前瞻性或基于注册表的研究往往需要广义的、大型的前瞻性试验进一步证实结果,而目前的实验数据显示,CCTA 可检测并评估每个斑块和整体斑块体积水平,针对不利的心血管事件做出可靠的预测,那么,也有必要进行广义的、大型的前瞻性试验。

至于这种基于 CCTA 的检测是否可以改善临床预后以及减少经济支出,还需要进一步的随机试验来确定。为了使处理易损斑块更具有针对性,或者使治疗更具效率,接下来还要探究药物治疗以及可降解药物支架治疗的相关领域。

 

来源:丁香园