冠状动脉粥样硬化斑块的影像学成像方法及相应的优缺点

陈桂浩综述，杨跃进审校

综述

冠状动脉粥样硬化斑块的影像学成像方法及相应的优缺点

陈桂浩综述，杨跃进审校

急性心肌梗死继发于不稳定冠状动脉粥样硬化斑块（CAP）的破裂及随之的血栓形成。因此，准确地评估斑块的结构及成分以判断其是否稳定,对预防急性心肌梗死的发生有着重要的意义。本文综述了血管内超声(IVUS)、光学相干断层扫描技术（OCT）、多层螺旋计算机断层摄影术（MSCT）、磁共振成像（MRI）、核素显像及血管镜等评估CAP情况的方法及其相应的优缺点。

综述；冠状动脉疾病；心脏影像技术

目前心血管疾病仍是世界上最主要的死因[1]，尽管作为金标准的冠状动脉造影（CAG）可以诊断冠状动脉狭窄，但其会漏诊一些并不引起冠状动脉狭窄但却可能致命的冠状动脉粥样硬化斑块（CAP）[2]。这些不稳定斑块具有破裂并引起冠状动脉阻塞的高风险，因此采取CAG以外的方法以评估CAP的情况便显得格外重要[3]。本综述将简要地介绍这些方法及其相应的优缺点。

1 不同成像方法及其优缺点

1.1 血管内超声（IVUS）

IVUS的原理是通过回声的强弱及均匀度来判断CAP的性质。IVUS以常规的导管技术为基础，将固定于导管前端的可旋转微型超声探头送入冠状动脉内，进而全方位（360°）获得血管壁全层 （内膜、中膜及外膜）的高分辨率横轴面影像。IVUS可以测量斑块面积、纤维帽厚度、脂质核的大小及组分、营养血管情况、钙化类型、管腔大小、管壁的正性及负性重构以及斑块表面有无血栓。根据声学的特点，斑块可分为4种，即软斑块，纤维斑块，钙化斑块及混合性斑块[4]。

IVUS敏感性比CAG高，可检出 CAG正常患者的隐匿性病变。Erbel等[5]的研究表明，CAG 判断为正常的患者在行IVUS检查时有48% 存在程度不同的粥样硬化性病变。Tuzcu等[6]对138 例患者同时行CAG和IVUS检查, 发现CAG对冠状动脉钙化性斑块的检出率较低，仅为IVUS的45%。由于IVUS的敏感性高，其可用于他汀逆转斑块的效果的监测。Banach等[7]的一项Meta分析提示，他汀治疗可有效减小斑块的体积。

IVUS在判断斑块是否稳定上有一定的优势。不稳定斑块的声学特征为：脂核大；低回声的偏心脂质斑块；斑块面积较大；管腔狭窄明显，存在严重的正性重构；存在表浅型钙化、点状钙化[8]。也有学者认为, IVUS上若发现斑块中的无回声区（即脂质核心）的面积＞ （4.1±3.2） mm2或无回声区与斑块面积的比率超过（38.5±17.1）%，同时纤维帽厚度＜0.7 mm，就可以诊断为不稳定斑块[9]。但由于检测脂质的敏感性不高，分辨率（最小的分辨率为100 μm）不足以检测出较薄的纤维帽，IVUS并不是判断斑块是否稳定的理想方法。

运用IVUS对CAP进行成像有一些不足有待克服。第一，IVUS分辨率有限，无法准确测定纤维帽厚度。第二，由于受超声探头大小的限制，IVUS的应用范围有一定的局限性，管径较小或血管存在严重狭窄时则不运用IVUS。第三,IVUS目前并不能很好地区分高回声斑块和急性血栓。最后，由于IVUS的有创性, 目前指南并不推荐其用于常规的筛查[10]。

1.2 光学相干断层扫描技术（OCT）

OCT是一种以光学为基础的成像方式。与IVUS类似,OCT探针安装在冠状动脉导管上，旋转探针360 °便可全方位获得管壁全层的影像。其检查活体组织时有超高的空间分辨率（10～20μm ），比IVUS高近10倍[4]。组织病理学提示，OCT能比IVUS更准确地反映管壁的情况。

OCT由于空间分辨率高,可清晰地显示斑块内的巨噬细胞团块和滋管血管以及斑块上纤维帽的厚度，是诊断薄帽的纤维粥样斑块的金标准[11]。斑块内的巨噬细胞大小为30～50μm，而OCT的空间分辨率为10～20 μm。因此，OCT检测反映斑块内炎症的巨噬细胞的特异性及敏感性都达到100%。OCT是当下测量纤维帽厚度的主要方法，而纤维帽的厚度与斑块的稳定与否高度相关[12]。有学者认为，除了钙化斑块外，OCT与IVUS相比，可以更准确的检测和分类斑块。IVUS虽在检测钙化斑块时比较准确，但对软斑块的价值较为有限且不能区分脂质斑块和纤维成分。另外，在区分管壁是否正常上，OCT与IVUS相比准确性更高。

OCT在CAP的成像上也有一定的限制，OCT检查时必须用球囊阻断血流，容易引起组织缺血及心律失常。此外，OCT的穿透性只有 1～2 mm ,不能可靠的探测血管壁的中膜和外膜。由于OCT为有创检查，导致其较难用于常规的筛查。

1.3 多层螺旋计算机断层摄影术（MSCT）

X线在通过不同的组织时衰减率有所不同。利用这一原理，计算机断层摄影术（CT）可以区分脂肪、纤维和钙化组织。MSCT与单层螺旋CT的主要区别在于，单层螺旋CT的检测器一次只能采集一层投影数据，而MSCT的检测器可以同时采集多层投影数据。另外，MSCT扫描覆盖范围更大，扫描时间更短，Z轴分辨率更高，得到的三维重建图像更好。MSCT可以显示斑块所在位置的管壁增厚、血管壁CT值的变化及管壁的钙化。根据斑块中不同成份对应的CT值, MSCT将斑块分为与IVUS 相似的4类, 即软斑块、纤维性斑块、钙化性斑块和混合型斑块。

MSCT作为无创性检查，在对易损斑块的筛查方面有一定的优势。MSCT检查中，易损斑块的特征为：斑块体积大，存在正性重构，有细小斑点状钙化，有指环征[13]。Motoyama等[14]认为，通过这些特点，对排除不稳定斑块的阴性预测值可达100%。

目前，MSCT血管造影是临床上排除冠状动脉疾病的一线检查方法。对于诊断不明确的冠状动脉疾病，MSCT血管造影有很高的阴性预测值。在大型多中心前瞻临床试验中，MSCT血管造影对冠状动脉疾病的诊断敏感性与有创的血管造影相当[15]。

血流储备分数（FFR）是指冠状动脉狭窄时血管的最大血流量与假设不存在管腔狭窄时血管的的最大血流量。FFR现已成为确定冠状动脉狭窄是否存在功能缺血的金标准，是导管室内的一种必备工具，可在几乎所有择期血管造影术中辅助做出是否进行血运重建的决定。FFR-CT在不需要额外接受辐射或添加药物的情况下，一次扫描便可提供三支血管上任何一个点的FFR。已有研究表明，FFR-CT得出结论的可靠性得到传统的有创性FFR的验证[16]。

MSCT作为一种无创性评估冠状动脉粥样硬化病变的有效方法, 也具有一定得局限性。第一，MSCT的空间分辨率不够高（约400μm），不能用于测量薄的纤维帽。第二，尽管MSCT的时间分辨率已经很高，但相对于心动周期来说仍然偏低, 以致检查结果中心脏和冠状动脉仍存在运动伪影。第三，MSCT的图像准确区分斑块的脂质和纤维成份有一定困难[17]。第四，当患者的体重指数大于40 kg/m2时，准确率会有所下降[18]。最后，由于CT检查具有辐射性，不能连续多次进行检查。

1.4 磁共振成像（MRI）

MRI的软组织分辨率和空间分辨率都很高。通过黑血技术，MRI能够评价CAP的体积和成分。斑块成分成像的主要原理是不同的组织有不同的T1和T2值。由于斑块内的脂质核主要是由胆固醇和胆固醇酯以固态结晶或液态结晶的方式组成的，因此相对于纤维帽和正常内膜，其有更短的T2。因为对比剂在不同组织中吸收以及存留的时间有差别, 因此MRI可以很好地区分斑块和周围血管壁等结构, 甚至可显示纤维帽和脂核，评估斑块的易损性[12]。利用对比剂选择性地增强某种斑块特定成分的信号，MRI可能对斑块不同成分进行识别。使用钆对比剂有利于评估纤维帽及富脂的坏死中心，适用于早期硬化患者[19]。超顺磁性氧化铁微粒子由于与纤维成分具有很强的亲和力，可对易损斑块纤维帽表面裂隙中的血栓成分进行显像，主要用于有破损的进展期斑块的成像[20]。MRI可对动脉管腔和动脉管壁进行显影，在分析斑块的组织与形态学特征的同时，也可分析管腔的狭窄程度。由于MRI没有辐射性，在理论上允许进行多次的评估斑块的情况。

MRI是一种非侵袭性、无电离辐射的成像方法，可对斑块进行连续多次的动态观察。但目前MRI对CAP的显示多限于冠状动脉主干的近段，临床上要实现广泛应用仍有困难。一方面是因为冠状动脉血管分支较细, 且走行方向变化较多, 另一方面是因为动脉和心脏两者都在不停地运动, 而目前MRI成像的速度又不够快, 导致最终形成的图像质量不太稳定。

1.5 核素显像

核素斑块成像的原理是放射性药物引入人体，会聚集于斑块内的某种细胞或与特定的细胞受体结合，因示踪剂聚集的地方与其它地方有浓度差异，其发出的γ射线便有放射性浓度差，这些差异可被探测到并通过计算机成像。核素显像包括单光子发射计算机断层成像术（SPECT）和正电子发射断层成像术（PET）两种，由于其敏感性及无创性，其在判断斑块是否稳定上有一定的前景[4]。

急性心肌梗死死亡的患者中，罪犯血管斑块（即不稳定斑定）内的炎症细胞浓度比稳定斑块中的明显增加[21]。而炎症细胞如巨噬细胞代谢旺盛，PET便可通过示踪剂18氟代脱氧葡萄糖（18F-FDG）来评估斑块内炎症的情况[22]。有研究提示，18F-FDG活性是心血管事件的独立预测因子[23]。但由于血管的不断移动，导致PET成像质量不理想。另外，PET空间分辨率不高，容积效应明显[24]，假阳性或假阴性会较高。目前在SPECT中，已有多种示踪剂可用于评估CAP病理生理过程如细胞的凋亡，脂蛋白的聚集、炎症细胞的浸润、斑块内的血管生成等[25]，可见SPECT对斑块稳定性的评估有着一定的潜力。

1.6 血管内镜

血管内镜是通过光镜将得到的画像借助导光纤维传到显示器上，操作者再通过电视的显示屏对血管腔的情况进行观察。借助冠状动脉内镜，操作者可直接观察斑块的表面以及管腔内的结构；在评估斑块颜色的同时，也可以判断斑块是否有破裂，内膜撕裂及血栓形成等并发症。血管镜下血管壁包括白色、浅黄色、黄色及黄黑色等，分别为0、1、2及3分，斑块分数越高，发生破裂的可能性越大[26]。组织学上, 黄色斑块中富含胆固醇结晶伴有薄的纤维帽, 在管腔狭窄位置由于剪力的增加很容易破裂, 因此是不稳定斑块。因为白色斑块的纤维帽较厚, 不容易破裂, 是稳定斑块。

血管镜判断斑块是否稳定主要依赖于斑块的颜色，只能间接地反映斑块内脂质核的大小，难免会有误差[27]；而且并非所有黄色的斑块都会破裂，也并非所有的白色斑块都不会破裂。考虑到不同操作者对管腔内壁颜色具有主观性，Ishibashi等[28]和Okada等[29]两个团队设计了比较客观的比色法以对血管内壁的颜色进行较为客观的分析。

血管镜的局限性在于是采集图像时需要阻断血流, 而且只适应于管径较大的血管（＞2 mm）。另外, 血管镜只能评价血管腔的表面, 不能测量纤维帽的厚度及判断脂质的成分。

2 结论与展望

IVUS、OCT、MSCT、MRI、核素显像、血管镜与传统的CAG相比, 可以提供更多关于CAP的信息，让临床医生在更清楚地观察血管和斑块的同时，还可以识别斑块的成分，判断斑块是否稳定以预防急性冠状动脉事件的发生。由于这些方法相互补充，各有优劣，目前尚无特定的方法被公认为评估CAP稳定性的金标准。IVUS 和OCT分析CAP成分上具有很大的优势, 但两者皆属于有创性检查，在临床上应用较为有限。随着空间及时间分辨率的不断提高，无创的MSCT将来有望成为检测CAP的主要手段。随着MRI技术的发展，作为另一个无创的方法，MRI由于其不具有辐射性，在检测CAP方面也有很大的潜在价值。

[1] 任向杰, 李彩英, 刘晓伟, 等. 256层螺旋计算机断层摄影术对左冠状动脉粥样斑块性质与其分支夹角及径线指标关系的初步探讨. 中国循环杂志, 2014, 29: 780-783.

[2] 王君哲, 高峰. 血管内超声在冠状动脉临界病变诊疗中的临床应用. 中国循环杂志, 2014, 29: 1049-1050.

[3] Silva MJ, Pinto FJ. The vulnerable plaque: current concepts and future perspectives on coronary morphology, composition and wall stress imaging. Rev Port Cardiol, 2014, 33: 101-110.

[4] Rosa GM, Bauckneht M, Masoero G, et al. The vulnerable coronary plaque: update on imaging technologies. Thromb Haemost, 2013, 110: 706-722.

[5] Erbel R, Ge J, Bockisch A, et al. Value of intracoronary ultrasound and Doppler in the differentiation of angiographically normal coronary arteries: a prospective study in patients with angina pectoris. Eur Heart J, 1996, 17: 880-889.

[6] Tuzcu EM, Berkalp B, De Franco AC, et al. The dilemma of diagnosing coronary calcification: angiography versus intravascular ultrasound. J Am Coll Cardiol, 1996, 27: 832-838.

[7] Banach M, Serban C, Sahebkar A, et al. Impact of statin therapy on coronary plaque composition: a systematic review and meta-analysis of virtual histology intravascular ultrasound studies. BMC Med, 2015, 13: 229.

[8] Kataoka Y, Puri R, Nicholls SJ. Inflammation, plaque progression and vulnerability: evidence from intravascular ultrasound imaging. Cardiovasc Diagn Ther, 2015, 5: 280-289.

[9] Ge J, Chirillo F, Schwedtmann J, et al. Screening of ruptured plaques in patients with coronary artery disease by intravascular ultrasound. Heart, 1999, 81: 621-627.

[10] Hoang V, Grounds J, Pham D, et al. The role of intracoronary plaque imaging with intravascular ultrasound, optical coherence tomography, and near-infrared spectroscopy in patients with coronary artery disease. Curr Atheroscler Rep, 2016, 18: 57.

[11] Di Mario C, Moreno PR. Invasive coronary imaging: any role in primary and secondary prevention?. Eur Heart J, 2016, 37: 1883-1890.

[12] Mastouri R, Sawada SG, Mahenthiran J. Current noninvasive imaging techniques for detection of coronary artery disease. Expert Rev Cardiovasc Ther, 2010, 8: 77-91.

[13] Maurovich-Horvat P, Ferencik M, Voros S, et al. Comprehensive plaque assessment by coronary CT angiography. Nat Rev Cardiol, 2014, 11: 390-402.

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

[15] Meijboom WB, Meijs MF, Schuijf JD, et al. Diagnostic accuracy of 64-slice computed tomography coronary angiography: a prospective, multicenter, multivendor study. J Am Coll Cardiol, 2008, 52: 2135-2144.

[16] Maurovich-Horvat P, Ferencik M, Voros S, et al. Comprehensive plaque assessment by coronary CT angiography. Nat Rev Cardiol, 2014, 11: 390-402.

[17] 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 Am Coll Cardiol, 2004, 43: 842-847.

[18] Divakaran S, Cheezum MK, Hulten EA, et al. Use of cardiac CT and calcium scoring for detecting coronary plaque: implications on prognosis and patient management. Br J Radiol, 2015, 88: 20140594.

[19] Barkhausen J, Ebert W, Heyer C, et al. Detection of atherosclerotic plaque with Gadofluorine-enhanced magnetic resonance imaging. Circulation, 2003, 108: 605-609.

[20] Kooi ME, Cappendijk VC, Cleutjens KB, et al. Accumulation of ultrasmall superparamagnetic particles of iron oxide in human atherosclerotic plaques can be detected by in vivo magnetic resonance imaging. Circulation, 2003, 107: 2453-2458.

[21] Tahara N, Kai H, Ishibashi M, et al. Simvastatin attenuates plaque inflammation: evaluation by fluorodeoxyglucose positron emission tomography. J Am Coll Cardiol, 2006, 48: 1825-1831.

[22] Tarkin JM, Joshi FR, Rudd JH. PET imaging of inflammation in atherosclerosis. Nat Rev Cardiol, 2014, 11: 443-457.

[23] Figueroa AL, Abdelbaky A, Truong QA, et al. Measurement of arterial activity on routine FDG PET/CT images improves prediction of risk of future CV events. JACC Cardiovasc Imaging, 2013, 6: 1250-1259.

[24] Burg S, Dupas A, Stute S, et al. Partial volume effect estimation and correction in the aortic vascular wall in PET imaging. Phys Med Biol, 2013, 58: 7527-7542.

[25] Johnson LL, Schofield L, Donahay T, et al. 99mTc-annexin V imaging for in vivo detection of atherosclerotic lesions in porcine coronary arteries. J Nucl Med, 2005, 46: 1186-1193.

[26] Uchida Y, Nakamura F, Tomaru T, et al. Prediction of acute coronary syndromes by percutaneous coronary angioscopy in patients with stable angina. Am Heart J, 1995, 130: 195-203.

[27] Uchida Y. Recent advances in coronary angioscopy. J Cardiol, 2011, 57: 18-30.

[28] Ishibashi F, Mizuno K, Kawamura A, et al. High yellow color intensity by angioscopy with quantitative colorimetry to identify high-risk features in culprit lesions of patients with acute coronary syndromes. Am J Cardiol, 2007, 100: 1207-1211.

[29] Okada K, Ueda Y, Oyabu J, et al. Plaque color analysis by the conventional yellow-color grading system and quantitative measurement using LCH color space. J Interv Cardiol, 2007, 20: 324-334.

2016-12-06）

（编辑：王宝茹）

中国医学科学院医学与健康科技创新工程（2016-I2M-1-009）

100037 北京市，北京协和医学院 中国医学科学院 国家心血管病中心 阜外医院 冠心病诊治中心

陈桂浩 博士研究生 主要从事心血管病学研究 Email:guihaochen123@126.com 通讯作者：杨跃进 Email:yangyjfw@126.com

R54

A

1000-3614（2017）06-0622-03

10.3969/j.issn.1000-3614.2017.06.021