冠状动脉CT血管造影评估血管重构的研究进展

魏美连 宋达琳，2 张 庆

1.青岛大学医学院，山东青岛 266071；2.青岛大学附属青岛市市立医院东院老年内科，山东青岛 266071；3.青岛大学附属青岛市市立医院东院放射科，山东青岛 266071

冠状动脉（简称冠脉）重构的评估及易损斑块的早期识别是诊治急性冠脉综合征（acute coronary syndrome，ACS）的关键。评估冠脉的检测技术很多，血管内超声（intravascular ultrasound，IVUS）目前被认为是评估血管重构及识别斑块性质的“金标准”，但该项检查为侵入性的，操作难度大，检查费用高。因此，当前心血管领域的焦点主要集中在如何早期利用非侵入性的影像学技术评估冠脉及识别易损斑块。随着CT设备的升级及技术进步，冠脉CT血管造影（coronary computed tomography angiography，CCTA）作为一种有效的非侵入性检测方法在临床中得到广泛应用。但是，CCTA目前主要用于检测疑似冠状动脉粥样硬化性心脏病（coronary heart disease，CHD）的患者、判断冠脉管腔形态、评价介入治疗效果、鉴别冠状动脉粥样硬化斑块性质等。利用CCTA评估血管重构的研究目前正处于探索阶段，本文就CCTA评估冠脉重构的研究进展做一综述。

1 冠脉重构的概念

血管重构现象最早是由Glagov教授［1］与同事在大量尸体解剖的基础上发现的：部分发生粥样硬化的冠脉在斑块进展过程的早期，血管发生代偿性扩张，以维持原有的管腔面积和血流量；他们甚至还精确计算了斑块与血管重构的关系，当斑块负荷不超过40％时，动脉发生代偿性扩张。随着介入性治疗手段及IVUS的发展，血管重构的现象进一步得到证实［2］。Pasterkam等［3］研究发现，在动脉粥样硬化的进展过程中，病变处血管壁存在皱缩现象且管腔出现狭窄。Bortman等［4］明确了“正性重构”及“负性重构”的概念。通常用重构指数（remodeling index，RI）来间接反映重构形式，即用最大狭窄病变处的血管外弹力膜横截面积/近端和（或）远端参考段血管外弹力膜横截面积的平均值表示［5-6］。2001年美国心脏病学会关于IVUS获取、测量、报告标准的临床专家共识进一步确立了正性重构和负性重构的概念［5］：将RI＞1定义为正性重构，RI＜1定义为负性重构。CCTA可以测定血管及管腔的横截面积［6-8］。研究表明［8］，CCTA评估重构最理想的RI临界值是1.1，并提出RI≥1.1定义为正性重构。尽管近端和远端参考段的定义有些主观，CCTA测定的RI已得到IVUS的验证［6-9］，并且表现出极好的可重复性［10］。

2 CCTA评估冠脉重构

CCTA可用来观察代偿性的血管管径扩张或缩窄。冠脉重构是病变处斑块进展与血管管腔变化的过程。在斑块进展过程的早期，血管外弹力膜的扩张抵消了斑块体积增加对管腔的侵占，维持了冠脉原有的血流灌注即正性重构；随着大量钙盐沉积及斑块进展，冠脉管壁逐渐失去弹性，血管外弹力膜皱缩引起管腔面积的缩小即负性重构。组织病理学研究表明，正性重构处斑块存在大量的巨噬细胞和较大的脂质坏死核心，具有易损斑块的特征，且相对较大的管径使集中于纤维帽的应力增大，易于破裂。由于正性重构的作用，易损斑块并不会导致严重的管腔狭窄［11］。

CCTA有能力直接识别并量化易损斑块［12］。在斑块破裂前早期识别出易损斑块，是防治ACS的关键。冠脉病变易损斑块与稳定斑块相比具有不同的形态，为非侵入性的影像学成像识别高风险斑块导致不良临床事件之前提供独特的机会［13-14］。Caussin等［15］通过总结21例ACS患者的CCTA结果，证实了CCTA识别正性重构的敏感度和特异度分别为100％和90％。与组织病理学数据一致，CCTA评估的正性重构有较大的斑块负荷，更大数量的坏死核心及较高的薄纤维帽纤维斑块发生率［16］。CCTA计算的RI与IVUS测量结果的差异无统计学意义，但CCTA对RI有高估的趋势［6，8，16］。而且，在CCTA与光学相干断层成像（OCT）的对比性研究中，经OCT分类的薄纤维帽纤维斑块与非薄纤维帽纤维斑块相比，CT测定的薄纤维帽纤维斑块的RI较高［17］。

正性重构与ACS的高风险相关［18］。在一项38例ACS患者和33例稳定型心绞痛（stable angina pectoris，SAP）患者组成的CCTA的研究中发现，正性重构与ACS患者中的罪犯斑块有很大的关联（87％），而与SAP患者无关联（12％；P＜0.0001），并且在识别高危斑块和预测不良心血管事件方面更重要［19］。几项关于CCTA的横断面研究也发现，ACS患者与SAP患者相比有较高的重构指数［18，20］。另有研究报道［21］，ACS组冠脉正向重构率明显高于SAP组。临床随访研究显示，正性重构是ACS患者的独立预测特征。

负性重构与管腔狭窄有关，更常见于稳定型心绞痛患者，是冠脉疾病病程的晚期表现。发生负性重构的冠脉斑块往往表现为同心性斑块，与动脉中膜和外膜增厚导致的动脉收缩有关，斑块更稳定［22］。

因此，通过CCTA非侵入性评估冠脉重构类型、早期检出冠脉斑块及评价斑块的稳定性，对于预测ACS的发生及CHD的分层治疗具有重要价值。

3 CCTA评估冠脉斑块

CCTA提供冠脉树和冠脉斑块的相关信息，并不是简单的局限于排除冠脉狭窄及根据含钙成分定义的斑块类型上［14］。而且，对冠脉斑块成分和大小的评估比传统通过识别管腔狭窄预测急性冠脉事件更重要［23］。

从早期多排探测器的CCTA开始，研究者们就对非侵入性的识别斑块类型感兴趣。最近的研究表明，CT技术的改进导致量化和区分斑块类型的能力得到提高［24］。多项研究通过CT值来识别对应的斑块类型及斑块性质。以脂质为主的软斑块定义为易损斑块，CT值≤40HU，其中尤以脂质斑块内的脂质核心的大小和纤维帽的薄厚与斑块的破裂有直接关系；钙化斑块CT值定义为≥130HU；CT值介于二者之间的为纤维斑块，纤维斑块与钙化斑块一般认为是稳定性斑块［25］。研究发现［26］，冠脉斑块的CT值与IVUS观察不同回声类型斑块所表现出的回声特点之间有很强的相关性。一项利用CCTA分析血管重构与冠脉斑块性质的相关性研究显示［21］：ACS组以软斑和纤维斑块为主，SAP组以钙化为主，软斑的冠脉正向重构率明显高于钙化斑块的冠脉正向重构率，且随着冠状斑块CT值的增加而正向重构率减低。以上研究提示，冠脉斑块的CT值可以反映斑块的主要成分和类型，为冠脉重构类型及斑块稳定性的评估提供有价值的信息。

冠状动脉粥样硬化斑块形态有助于诊断疾病的进展程度，研究发现［27］，斑块体积较大、低CT衰减、餐巾环征、正性重构和点状钙化与斑块容易破裂相关。ACS患者的罪犯斑块体积比SAP患者的稳定斑块体积大。通过CCTA测定的CT值区分含脂质丰富的斑块及以纤维为主的斑块预测ACS是可取的，低CT衰减与确立高风险斑块有关。餐巾环征是CCTA识别高风险动脉粥样硬化斑块的特有衰减模式，表现为围绕斑块核心低衰减区的环状高衰减斑块组织，可能是薄纤维帽纤维斑块的表现［28］。新型宝石能谱CT的问世及其临床应用使CHD的无创检查获得开创性的进展，结合CT值对冠脉斑块进行定性分析，进而评价CHD的危险度。而宝石能谱CT具有的高清成像、低剂量成像、能谱成像、动态500排成像的优势［29］大大提高了CCTA评估冠脉斑块尤其是易损斑块的准确性。

4 评估冠脉重构CCTA与其他技术的比较

除CCTA之外，评估冠脉疾病的有效手段还包括IVUS、冠状动脉造影（coronary angiography，CAG）、OCT及磁共振显像（MRI）技术等。但前三者均为侵入性检查，且费用高、难度大，不宜于无症状患者的筛查。

目前，评估血管重构及斑块性质方面的研究都以IVUS为“金标准”。其可通过强度信号来观察区分血管的三层结构，并对斑块进行精确测量。而且，IVUS深入血管腔内，可以不受呼吸运动及心跳节律的影响，弥补了CCTA及其他非侵入性检查技术的局限性，并凭借其近5mm的穿透深度，对包括外弹力膜在内的血管壁做出准确评估。血管内超声虚拟组织成像（IVUS-VH）作为一种比较新的IVUS后处理技术，借助光谱参数的定量及先进的数学技术重建实时斑块的组织图像，更准确分辨斑块的结构及性质［30］。

CAG是二维成像方法，一方面只能观察冠脉管腔的变化，且只能测量血管直径，不能显示管壁的变化，不能测量管腔横截面积；另一方面受投照角度的影响，影像容易形成重叠，所以不能很好地描述血管重构［22］。并且由于血管重构的存在，传统的血管造影低估了冠状动脉病变的程度。

CCTA能够可靠的检测冠脉狭窄，与传统的CAG相比，具有高的敏感性和特异性［31］。另外，CCTA非侵入性地显示冠脉血管形态，具有安全、方便、经济的特点。但是，由于冠脉位于不断搏动的心脏表面，且管径较细，使冠脉CT成像存在一定的局限性。一方面，由于CCTA是依据斑块的CT值来推测其成分，不同类型斑块的CT值之间存在一定重叠，使鉴别不同斑块类型受到限制，也影响了脂质核心大小和纤维帽厚度的测量［32］，尤其是部分早期的动脉粥样硬化病变在CT上更不易检测，另外对比剂和钙化成分的部分容积效应也影响斑块CT值测量的准确性［33］；另一方面，虽然CT的时间分辨力已相当高，但由于受心动周期的影响，即使应用心电门控技术，部分血管节段因心脏运动出现伪影是无法完全避免的，进而影响斑块成分的评价。此外，测量的准确性还受管腔内对比剂密度、测量中心区的选取、窗宽窗位的设置等因素的影响。有研究报道了钙化和预测试的可能性疾病会影响CCTA诊断的准确性［34］。

OCT技术是一种新型的光学模拟超声成像系统。可对冠脉横截面成像，能够更好地检测和定量易损斑块薄纤维帽和脂质核心的大小。微米级OCT甚至可以评估巨噬细胞及血小板的分布，分辨显微组织结构，从而对斑块稳定性变化方面的检测更具优势［35-36］。

冠状动脉MRI技术，无需使用造影剂，纤维帽厚度和完整性的区分主要根据不同序列图像中信号强弱的不同，一定程度上弥补了CCTA的不足。但由于空间分辨率低，能显示的血管数和斑块数较CT少。

5 结论及展望

CCTA作为一种非侵入性的检测冠脉的技术，对血管重构的评估、易损斑块的识别及ACS事件的预测方面有着自身优势；根据CCTA评估病变程度、累及支数及范围、斑块性质等，为进一步选择冠脉支架植入或者搭桥治疗提供了有用信息。随着宝石能谱CT新设备的应用及分析方法的不断改善，CCTA对冠状动脉粥样硬化病变的临床评估将具有更大的潜力，有关血管重构与斑块性质方面的研究会取得更大的突破。

［1］Glagov S，Weisenberg E，Zarins CK，et al.Compensatory enlargement of human atherosclerotic coronary arteries［J］.N Engl J Med，1987，316（22）：371-375.

［2］Hemiller JB，Tenaglia E，Kissb KB，et al.In vivo validation of compensatory enlargement atherosclerotic coronary arteries［J］.Am J Cardiol，1993，71（8）：665-668.

［3］Pasterkamp G，Wensing PJ，Post MJ，et al.Paradoxical arterial wall shrinkage may contribute to luminal narrowing of human atherosclerot-ic femoral arteries［J］.Circulation，1995，91（5）：1444-1449.

［4］Bortman SM，Losordo DW.Dynamics of vascular remodeling：An overview and bibliography［J］.Journal of thrombosis and thrombolysis，1996，3（1）：71-86.

［5］Mintz GS，Nissen SE，Anderson WD，et al.American College of Cardiology clinical expert consensus document on standards for acquisition，measurement and reporting of intravascular ultrasound studies（ivus）33：A report of the american college of cardiology task force on clinical expert consensus documents developed in collaboration with the european society of cardiology endorsed by the society of cardiac angiography and interventions［J］.J Am Coll Cardiol，2001，37（5）：1478-1492.

［6］Achenbach S，Ropers D，Hoffmann U，et al.Assessment of coronary remodeling in stenotic and nonstenotic coronary atherosclerotic lesions by multidetector spiral computed tomography［J］.J Am Coll Cardiol，2004，43（5）：842-847.

［7］Voros S，Rinehart S，Qian Z，et al.Coronary atherosclerosis imaging by coronary CT angiography：current status，correlation with intravascular interrogation and meta-analysis［J］.JACC Cardiovasc Imaging，2011 May，4（5）：537-548

［8］Gauss S，Achenbach S，Pflederer T，et al.Assessment of coronary artery remodelling by dual-source CT：a head to head comparison with intravascular ultrasound［J］.Heart，2011，97（12）：991-997.

［9］Kitagawa T，Yamamoto H，Ohhashi N，et al.Comprehensive evaluation of noncalcified coronary plaque characteristics detected using 64-slice computed tomography in patients with proven or suspected coronary artery disease［J］.Am.Heart.J，2007，154（6）：1191-1198.

［10］Rinehart S，Vazquez G，Qian Z，et al.Quantitative measurements of coronary arterial stenosis，plaquegeometry，and composition are highly reproducible with a standardized coronary arterial computed tomographic approach in high-quality CT datasets［J］.J Cardiovasc Comput Tomogr，2011，5（1）：35-43.

［11］Narula J，Strauss HW.The popcorn plaques［J］.Nat.Med，2007，13（5）：532-534.

［12］Kwan AC，Cater G，Varqas J，et al.Beyond Coronary Stenosis：Coronary Computed Tomographic Angiography for the Assessment of Atherosclerotic Plaque Burden［J］.Curr Cardiovasc Imaging Rep，2013，6（2）：89-101.

［13］Sun Z，Choo GH，Nq KH.Coronary CT angiography：current status and continuing challenges［J］.Br J Radiol，2012，85（1013）：495-510.

［14］Achenbach S，Friedrich MG，Naqel E，et al.CV Imaging：What was new in 2012? JACC Cardiovasc Imaging，2013，6（6）：714-734.

［15］Caussin C，Ohanessiun A，Ghostine S，et a1.Characterization of vulnerable nonstenotic plaque with 16-slice computed tomography compared with intravascular ultrasound［J］.Am J Cardiol，2004，94（1）：99-104.

［16］Kröner ES，van Velzen JE，Booqers MJ，et al.Positive remodeling on coronary computed tomography as a marker for plaque vulnerability on virtual histology intravascular ultrasound［J］.Am.J.Cardiol，2011，107（12）：1725-1729.

［17］Ito T，Terashima M，Kaneda H，et al.Comparison of in vivo assessment of vulnerable plaque by 64-slice multislice computed tomography versus optical coherence tomography［J］.Am.J.Cardiol，2011，107（9）：1270-1277.

［18］Pflederer T，Marwan M，Schepis T，et al.Characterization of culprit lesions in acute coronary syndromes using coronary dual-source CT angiography［J］.Atherosclerosis，2010，211（2）：437-444.

［19］Motoyama S，Kondo T，Sarai M，et al.Multislice computed tomographic characteristics of coronary lesions in acute coronary syndromes［J］.J.Am.Coll.Cardiol，2007，50（4）：319-326.

［20］Kim SY，Kim KS，Seung MJ，et al.The culprit lesion score on multi-detector computed tomography can detect vulnerable coronary artery plaque［J］.Int.J.Cardiovasc Imaging，2010，26（Suppl.2）：245-252.

［21］齐晨辉，孙志国，赵庆，等.64排螺旋CT检测冠状动脉粥样硬化斑块与血管重构及ACS的相关性研究［J］.医学信息，2010，23（8）：2565-2567.

［22］Opolski MP，Kepka C，Witkowski A.CT evaluation of vulnerable plaque：noninvasive fortune-telling［J］.Int J Cardiovasc Imaging，2012，28（7）：1613-1615.

［23］Narula J，Nakano M，Virmani R，et al.Histopathologic characteristics of atherosclerotic coronary disease and implications of the findings for the invasive and noninvasive detection of vulnerable plaques［J］.J Am Coll Cardiol，2013，61（10）：1041-1051.

［24］Pundziute G，Schuijf JD，Jukema JW，et al.Evaluation of plaque characteristics in acute coronary syndromes：non-invasive assessment with multi-slice computed tomography and invasive evaluation with intravascular ultrasound radiofrequency data analysis［J］.Eur Heart J，2008，29（19）：2373-2381.

［25］张立仁，范丽娟.心脏能谱CT的临床应用［M］.北京：人民军医出版社，2013：10.

［26］Schroeder S，Kopp AF，Baumbach A，et a1.Noninvasive detection and evaluation of atherosclerotic coronary plaques with multislice computed tomography［J］.J Am Coll Cardiol，2001，37（5）：1430-1435.

［27］PálMaurovich-Horvat，Maros Ferencik，Szilard Voros，et al.Comprehensive plaque assessment by coronary CT angiography［J］.Nat Rev Cardiol，2014，11（7）：390-402.

［28］Nishio M，Ueda Y，Matsuo K，et al.Detection of disrupted plaques by coronary CT：comparison with angioscopy［J］.Heart，2011，97（17）：1397- 402.

［29］雷立昌，陈建宇.能谱CT的临床应用与研究进展［J］.中国医学影像技术，2013，29（1）：146-149.

［30］Garcia-Garcia HM，Mintz GS，Lerman A，et al.Tissue characterization using radiofrequency data analysis：recommendations for acquisition，analysis，interpretation and reporting［J］.Euro Intervention，2009 ，5（2）：177-89.

［31］JM Miller，CE Rochitte，M Dewey，et al.Diagnostic performance of coronary angiography by 64-row CT［J］.The New England Journal of Medicine，2008，359（22）：2324-2336.

［32］Langheirich AC，Bohle RM，Greschus S，et al.Atherosclerotic lesions at micro CT：feasibility for analysis of coronary artery wall in autopsy specimens［J］.Radiology，2004，231（3）：675-681.

［33］Leber AW，Becker A，Knez A，et a1.Accuracy of 64-slice computed tomography to classify and quantify plaque volumes in the proximal coronary system：a comparative study using intravaacular ultrasound［J］.J Am Coll Cardlol，2006，47（3）：672-677.

［34］Steven E Nissen.Coronary Computed Tomography Angiography The Challenge of Coronary Calcium［J］.J Am Coll Cardlol，2012 January 24，59（4）：388-389.

［35］Peter Barlis，Patrick W.Serruys，Nieves Gonzalo，et a1.Assessment of culprit and remote coronary narrowings using optical coherence tomography with long-term outcomes［J］.Am J Cardiol，2008，102（4）：391-395.

［36］李亮，邓平.CT冠状动脉血管成像在冠心病诊断中的应用分析［J］.现代诊断与治疗，2014，25（18）：4275-4276.