冠状动脉CT血管造影对冠状动脉粥样硬化斑块的分析

孙 健 赵学媛

天津市东丽区东丽医院放射科，天津 300300

冠心病是临床常见病，严重影响患者的生存质量。冠心病患者的预后与斑块的稳定性密切相关，斑块的稳定性主要由斑块的性质决定[1-4]。如果斑块中的钙化成分相对稳定，极少数脱落造成不良结局。而非钙化成分斑块通常极易脱离血管壁，是发生急性冠状动脉综合征（acute coronary syndrome，ACS）的重要诱因。因此，对冠状动脉粥样硬化斑块性质的评估在冠心病诊疗中至关重要[5]，本文通过冠状动脉CT血管造影（coronary computed tomography angiogpaphy，CCTA）对冠状动脉粥样硬化斑块的影像及其性质进行分析做一综述。

1 病理基础

动脉粥样硬化好发于冠状动脉主要分支的近段，常位于房室沟内。高血压或糖尿病是动脉粥样硬化的危险因素，可影响病变的范围及程度。粥样硬化主要病变部位在动脉内膜，产生脂质巨吞噬细胞浸润，呈现黄色斑点。当内膜细胞损伤加重，脂质浸润增多，内膜可产生致密的层状胶原，进而阻塞血管造成管腔狭窄，减少冠状动脉血流灌注，导致冠心病[4]。

冠状动脉粥样硬化病灶破裂出血时易引起血管栓塞和诱发血栓，脂质进入管腔，管壁血肿可形成纤维化。内膜出血急性期可促使动脉痉挛，加重心肌缺血。血栓常与出血共存，可致血管栓塞和纤维化[5]。多数病例仅一处血管发生动脉瘤，动脉内膜粥样硬化斑块下中层动脉瘤者非常罕见，腔内可含血块。动脉粥样硬化病变仅局限于一个分支时，则病变血管可建立有效的侧支循环，确保心肌血液供应。若病变累及血管较多或病程进展较快，因尚未建立充分有效的侧支循环，容易造成严重心肌缺血或心肌梗塞，损害心肌收缩功能，造成心律失常或心脏泵血功能衰竭。冠状动脉粥样硬化斑块的病理改变包括细胞变性、脂质沉积、纤维化及钙化等。斑块破裂或溃烂引起管腔狭窄，可诱发ACS。而且，冠状动脉粥样硬化斑块破裂与否，与斑块的性质和结构类型有密切关联。

2 形态学特征

斑块的形态及成分对评估冠心病的严重程度具有重要参考意义[6]。Schroeder等[7]结合既往报道及尸检病理和CT值[8]，将斑块分为3种类型：（1）以脂质成分为主的软斑块，其CT值≤60 Hu；（2）以纤维成分为主的中间型斑块，其CT值61～119 Hu；（3）以钙化成分为主的钙化斑块，其CT值≥120 Hu。不同的斑块性质影响冠脉事件的发生和发展。2/3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。不稳定型和破裂的斑块除了前者有薄层纤维帽覆盖，其余形态均相似。现学术界普遍认为，这些覆有薄层纤维帽的斑块，当纤维帽厚度＜65 μm是破裂的前兆。目前的CT扫描仪空间分辨率有限约400 μm，使得CCTA无法对纤维帽进行形态学分析[9]。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。薄层纤维帽的斑块的脂质坏死中心长度约2～17mm（平均8 mm），80%的长度会超过1.0 mm。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[10]。因此，现代CT扫描或许可用于检测并量化高危斑块特征。

2.1 高危斑块特征—体积大

横断面研究表明，体积较大的斑块可以帮助诊断ACS[11]。对于非钙化斑块（non-calci fied plaque，NCP）的定量分析有助于将危险分层，并提高CCTA预测心血管事件的分析价值。Nico等[11]的一项前瞻性、多中心的研究，是第一个同时也是最大的针对冠状动脉斑块的自然史研究，目的是评估NCP的自然进程，利用有创性的CTA和血管内超声（intravascular ultrasound，IVUS）检测NCP。该研究共纳入697例ACS患者，所有患者均接受灰阶IVUS及虚拟组织学IVUS（VHIVUS）检查。随访3.4年后，发现IVUS结果提示，斑块为NCP的ACS患者冠状动脉狭窄面积≥70%。因此，NCP的检测对未来心血管事件具有良好的预测作用。虽然，CT具有亚毫米同质空间分辨率，能够量化整体的冠状动脉斑块体积并分析斑块成分，而且血管内超声也具有类似的功能。但目前，具有自动化软件的工具已经运用于斑块的定量与定性分析。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[12]。斑块体积自动化三维重现在危险分层方面优于传统阅片[13]。Cheng等[14]检测临床危险因素和传统的CT阅片，发现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）。

同样横向临床研究表明，ACS患者NCP体积比稳定型心绞痛患者更大[13]。对于不稳定型心绞痛患者，CCTA检查发现，破裂掉落的斑块体积比没有破裂的斑块大，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。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。而ACS患者NCP的体积却明显大于非ACS患者[13]。

研究发现，冠状动脉斑块的体积是ACS的危险因素[13]。斑块体积较大患者更易进展为ACS，且其总NCP体积也相对较大。研究共纳入312例非ST段抬高型心肌梗死患者，行冠脉血管造影之前接受过CCTA检查，发现NCP的总量是心血管事件的独立影响因素，每增加100 mm3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[15]。还有一个仅纳入32例患者的研究发现，患者都接受过CCTA检查，在平均随访的39个月期间，后期发生心血管事件的患者总冠脉粥样化斑块体积相对较大[16]。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。

2.2 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[14]。根据有无钙化成分，CCTA将斑块分为钙化斑块，部分钙化斑块和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层CT）也可以鉴别钙化斑块成分与NCP成分[15-16]。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。Voros等[15]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。与纤维斑块相比，脂质斑块大多为低HU值。低于60 HU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。此外，与稳定性病变相比较而言，光学相干断层扫描（optical coherence tomography，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覆有薄层纤维帽的斑块病变处为低CT衰减。然而，不同的斑块类型，所对应的CT衰减值也不相同。尽管纤维斑块和脂质斑块存在密度差异，但二者存在重叠密度，使得NCP的细分类广受质疑。另外，斑块的CT测量受造影剂浓度、斑块大小、管电压和重建滤波器等多种因素影响。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，可以突破部分阈值上限的限制，进一步改善以CT衰减值为基础的斑块量化技术。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）的概率高于稳定型心绞痛患者，又将ACS患者的破裂纤维帽斑块与稳定型心绞痛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。研究发现只有18%的稳定型斑块呈现低CT衰减，但有88%的破裂斑块呈现低CT衰减，差异有统计学意义[17]。Opolski等[18]发现类似的现象，ACS患者的NCP平均CT衰减值低于稳定型心绞痛患者。利用CT对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状动脉粥样硬化斑块进行区分，仍然存在困难。然而，对CT衰减值波动的量化及对低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患者斑块的平均CT衰减值明显低于稳定型心绞痛患者，提示低CT衰减可确定为高风险斑块的特征。

2.3 高危斑块特征—餐巾环征

同等狭窄程度的覆有薄层纤维帽与非覆有薄层纤维帽的斑块的组织病理学研究显示，只有纤维帽的厚度，坏死中心的大小是斑块破裂的独立预测因素[15]。无创性影像检查分层分析斑块性质的研究表明，坏死中心的大小及巨噬细胞浸润可用于鉴别破裂斑块或薄层纤维帽的斑块与稳定型斑块。另外，仅凭大面积坏死中心（＞3.5 mm2）也能鉴别破裂斑块或覆有薄层纤维帽斑块与稳定斑块。80%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状动脉斑块进行无创性地风险分层。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的斑块中及冠脉支架术操作中发现的慢血流或无复流现象相关的斑块中均可见NCP的环状低衰减影。

餐巾环征就是用来描述这种特定的斑块CT衰减模式，也可作为可描述斑块的性质，其将周围有环状稍高衰减，且与腔内相接的中心性低CT衰减斑块定义为NCP。餐巾环征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）可能影响餐巾环征的发展。餐巾环征斑块坏死中心面积比非餐巾环征斑块大两倍。在CT检查中，用餐巾环征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。一个斑块衰减模式分析报告推荐使用斑块分类表，把NCP细分成不同性质及不同层次[18]。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。临床调查发现，餐巾环征检测薄层纤维帽的斑块或者ACS斑块有96%～100%的特异性。在两个不同的临床研究中，纳入了由OCT确诊斑块的患者，相对于非薄层纤维帽的斑块，餐巾环征更常应用于检测薄层纤维帽的斑块。一个纳入895例患者、平均随访期为2.3年的前瞻性研究也表明，餐巾环征能独立预测ACS事件（同低CT衰减）。餐巾环征或许是大面积坏死斑块的特征性CT表现。然而，餐巾环征的敏感度相对较低。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。

2.4 高危斑块特征—正性重构

正性重构是指，在有冠脉粥样硬化的血管壁随着斑块增大而增大，进而保证腔内足够的有效面积，CCTA有助于计算重构指数，指数阈值≥1.1被定义为正性重构。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。正性重构与激增的坏死中心和巨噬细胞有密切关联。Lee等[16]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和VH-IVUS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，出现覆有薄层纤维斑块的概率更大。

此外，在两个关于CCTA和OTC的对比研究中，OTC将斑块分为薄层纤维帽的斑块和非薄层纤维帽的斑块，薄层纤维帽的斑块病变的CT衍生重构指数高于非薄层纤维帽的斑块病变。而将1.08作为重构指数的阈值，可以更加准确地检测出薄层纤维帽的斑块病变。一项纳入了38例ACS患者和33例稳定型心绞痛患者的研究表明，ACS患者的罪犯斑块与正性重构密切相关（87%），但稳定型心绞痛患者则无密切关联（12%）。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稳定型心绞痛患者。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。研究表明，有这些高危CT特征之一的患者中，1/5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，首选指数阈值≥1.1作为重构指数阈值。

2.5 高危斑块特征

高危斑块常见特征为钙化，也预示着患者临床预后较差。然而，钙化对斑块不稳定性的影响结论不同。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2/3都只有CT无法检测到的微小钙化[17]。IVUS发现，与广泛钙化相比，点状钙化的稳定型心绞痛患者更具有恶化的危险。此外，点状钙化也与ACS患者的罪犯斑块有关。传统上，所谓“点状”的临界定义是CCTA视野下＜3mm的小钙化物质[19]。现今，这一概念又被细分，根据直径分为为小型（＜1mm）、中型（1～3mm）和大型（＞3mm）钙化，其中小型钙化更是与易损斑块关系密切。此外，多个关于ACS和稳定型心绞痛患者的横断面研究发现，点状钙化与ACS罪犯病变有关[19-20]。然而，目前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。目前普遍认为微小钙化可用于评价不稳定型冠心病，而其在CT上显影也有望成为现实。

3 结论

CCTA技术对斑块的检出及斑块类型的评价具有一定的临床应用价值，可以显示冠状动脉粥样硬化斑块，且通过CT值、影像显影和形态大致评价斑块性质[18]，比如餐巾环征，正性重构和低CT衰减，这些都是斑块不稳定的参考指标。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[19]。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[20]，设定临床适应证。目前数据显示，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[21-22]。