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1、冠脉 CT 血管造影诊断高危斑块病变影像学特征分析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，
2、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。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
3、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
4、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 mm 2。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
5、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） 。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
6、 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 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 C
7、CTA 和 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 和 OTC（光学相干断层扫描）的对比研究中，OTC 将斑块分为 TCFA 和非 TCFA，TCFA 病变的 CT 衍生重构指数高于非 TCFA 病变(1.14 vs 1.02, P 130 HU) 小成分。传统上，所谓“点状”的临界定义是 CCTA 视野下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 和 SAP 患者的横断面研究发现，点状
8、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，
9、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和 FFR 的检查结果，或许可以作为用于检测斑块易损
10、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 和 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
11、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
12、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） 。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
13、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
14、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5075%，占25%）和轻度狭窄(面积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） 。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
15、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。在 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
16、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） 。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 比 CCTA 有更好的诊断价值。在解剖性 CT
