慢性肾病病人冠状动脉钙化影像检查研究进展

殷常青 张龙江 朱海涛， 王冬青*

慢性肾脏疾病（chronic kidney disease，CKD）的发病率及病死率很高，约45%的CKD 病人在透析或肾移植之前就存在心血管事件[1]。冠状动脉钙化（coronary artery calcification,CAC）是CKD 病人未来发生心血管事件的非传统危险因素，对CKD 病人未来心血管事件发生的预测准确性较高[2-3]。因此，定性和定量分析冠状动脉钙化对于CKD 病人未来心血管事件危险性分层具有重要意义。本文就影像检查手段在CKD 病人冠状动脉钙化定性定量检测中的价值及其局限性进行综述。

1 CKD 病人的CAC 发病机制及危险因素

CKD 病人的CAC 形成是一个程序化、多因素调控的主动过程。CKD 病人CAC 发生发展的危险因素可以分为传统因素及非传统因素[4-6]。传统因素包括年龄、性别、高血压、糖尿病、血脂异常（高/低密度脂蛋白）、吸烟史及家族史等。研究[7-8]发现年龄、性别、高血压、糖尿病、体质量指数（BMI）、尿蛋白、甲状旁腺激素、血脂异常和吸烟是CKD 病人CAC发生发展的独立危险因素。非传统因素包括血钙、血磷、肾小球滤过率（glomerular filtration rate，GFR）等。Bundy 等[9]基于1 123 例CKD 病人的纵向研究证明了估计肾小球滤过率（estimated glomerular filtration rate，eGFR）的下降是CKD 病人CAC 进展的独立相关因素。低水平eGFR 是未透析的CKD 病人CAC 的发生和发展的独立危险因素[10]。钙磷代谢异常是CKD 病人冠状动脉中膜发生钙化及其严重程度的危险因素[11]。有研究发现成纤维生长因子-23（fibroblast growth factor 23,FGF-23）是CKD 透析病人CAC 的重要启动因子[12-13]；心脏瓣膜钙化、总甲状旁腺激素（parathyroid hormone, PTH）水平、骨质疏松的程度与透析病人CAC 的发生发展存在显著正相关[16-17]；胎球蛋白A（fetuin-A）、基质Gla 蛋白（matrix Gla protein,MGP）是CKD 病人CAC 的抑制因子[14-15]。基于CKD 病人基因组学的研究[18]发现chr9p21、COL4A1、ATP2B1、ABCA4 等基因与CAC 发生和进展具有高度的相关性。生活习惯和行为对CKD 病人CAC 的发生和发展也可有重要影响[19-20]，但这一结论仍需要大样本的队列随访数据进一步论证。

2 CKD 病人CAC 影像检查

多层CT（multi-slice CT，MSCT）、血管内超声（intravenous ultrasound，IVUS）、光学相干断层扫描（optical coherence tomography，OCT）、冠状动脉造影（coronary artery angiography，CAG） 等技术是当前CKD 病人CAC 定性及定量检测的主要手段。

2.1 MSCT 文献[21]报道MSCT 检测CAC 的敏感度、特异度、准确度分别为88%、52%、76%。MSCT在检测CKD 病人CAC 方面具有以下特点及优势：信噪比高；钙化检出率高，尤其是微小钙化的检出；结合前瞻性或回顾性心电门控技术，钙化定量分析重复性好；对钙化栓塞的显示敏感性高[22]。常用于CKD病人CAC 的MSCT 检查方式包括心电门控和常规胸部扫描。心电门控扫描方案对CAC 的定性及定量分析准确，但存在辐射剂量较大的缺陷。常规胸部扫描方案可以有效地降低辐射剂量，但定性定量分析的准确性仍存在争议[23-24]。

CKD 病人基于MSCT 影像的CAC 定量分析主要有2 种模型：一是将CAC 的CT 值分为4 个等级，以90 HU 为阈值，每增加100 HU，钙化严重程度增加一个等级；二是基于Broderick 公式F=（D/100）-0.5（D 为钙化灶CT 值，F 为加权因子）计算CAC 积分值[22]。随着CAC 积分值的增加，CKD 病人的心血管事件的发生率明显增加[25]。CAC 严重程度是CKD病人心血管事件的独立预测因素。研究[26]显示对于eGFR＜90 mL/（min·1.73 m2）的CKD 病人，当CAC积分＞100 时，发生心血管事件死亡或者急性心肌梗死的概率是CAC 积分≤100 的4 倍。也有研究[27-30]表明基于MSCT 平扫影像获得的CAC 积分值在预测CKD 病人心血管事件特异性和准确性存在一定的变异度；将MSCT 血管成像与CAC 积分值相结合，可以更好地评估血管阻塞严重程度并预测CKD病人心血管事件的发生风险。MSCT 血管成像由于具有辐射剂量且容易发生对比剂肾损害，一直是CKD 病人的使用“禁区”。研究[29]显示70 kV 与30 mL 对比剂的条件下行冠状动脉CT 血管成像，可以在满足影像质量的前提下将辐射剂量降低至0.2 mSv，并能最大程度地防止肾脏损伤。Tao 等[30]基于701 例肾病综合征病人的研究证明，静脉注射CT对比剂并不会引发肾病综合征病人急性肾功能损伤的危险。

综上所述，MSCT 平扫和血管成像在CKD 病人CAC 定性和定量检测中具有非常重要的临床价值。高密度伪影、线束硬化伪影、部分容积效应、呼吸运动伪影、部分容积效应等因素会影响MSCT 影像质量，进而降低CAC 定性及定量计算的准确性。如何通过改善扫描技术，有效地克服以上的不足是未来MSCT 平扫和血管成像在CKD 病人CAC 定性和定量检测中的主要研究方向。

2.2 IVUS IVUS 能够精确地显示CKD 病人冠状动脉血管管腔形态和管壁结构，评估斑块成分，是诊断CKD 冠状动脉粥样钙化定性检测的金标准。血管钙化的超声影像特征是回声密集（高回声）伴阴影。射频血管内超声（radiofrequency intravenous ultrasound，RF-IVUS）技术相比于血管内超声，具有敏感性、特异性和预测准确性高的特点。在IVUS中，可以依据弧度（以度为单位，用圆心的量角器测量）和长度（使用电动变速器回缩）实现CAC 的定量评估，敏感度为86.7%，特异度为93.3%，预测准确度为92.3%[31]。IVUS 在CKD 病人的CAC 定性和定量检测中存在一定的局限性：①只能在二维平面内测量钙化值，不能评估病变累计长度，因此无法确定总的钙化值；②CAC 严重的CKD 病人是IVUS 检查的禁忌；③IVUS 属于有创检查，可以引起一系列并发症，如动脉夹层、支架贴壁不良、支架断裂等；④检查费用昂贵，目前尚难以临床推广应用[21]。

2.3 OCT OCT 上可见CKD 病人的CAC 表现为一个信号不均匀或信号缺失区域，可同时清晰描绘病变的前缘、后缘和（或）侧缘。与IVUS 不同，OCT可以对CKD 病人的CAC 的组成成分进行有效检测，如可以区分钙化与纤维组织、脂质或坏死成分，是实现钙化定性检测的主要手段。OCT 可以测量CKD 病人CAC 的厚度、面积和体积，实现定量检测。OCT 对CKD 病人CAC 病变检测准确性较高（敏感度为96%，特异度为97%），同时能够对病变的分布区域、钙化面积及体积等指标进行定量分析和评价[32]。研究[32]发现OCT 可以利用CKD 病人冠状动脉斑块中非罪犯病变特征来计算斑块的脂质指数、钙及胆固醇结晶含量，预测斑块破裂风险。目前，OCT在CKD 病人冠状动脉斑块钙化检测中仍存在以下局限性：①仅能实现血管壁外层的成像，钙化显示效果欠佳。②评价CAC 严重程度的能力和价值有限，尤其是存在血流减慢或者闭塞的病人，钙化定量评估的准确性将受到严重影响。③在左主干、前降支、回旋支、右冠状动脉开口或极度迂曲的血管壁上发生的钙化，阻断球囊通过，不适合行OCT 检查。CKD 病人的CAC 发生范围较为广泛，因此OCT在CKD 病人中的应用具有一定的局限性[32]。

2.4 CAG IVUS 与OCT 是CAC 检测的金标准。与IVUS 或OCT 相比，CAG 敏感性为低至中等，但其具有相对较高的阳性预测价值[31]。

3 小结与展望

综上所述，与IVUS、OCT 和冠状动脉造影相比，MSCT 仍是目前CKD 病人CAC 定性和定量检测的主要手段。目前人工智能能否基于常规胸部扫描影像实现CKD 病人CAC 定性和定量评估，值得进一步深入研究。如何将多种低剂量CT 扫描方式相结合，从而降低CAC 检查的辐射剂量，并可准确、可重复地测量CAC 积分，仍需要大量临床研究来验证[33]。随着基于CT 影像衍生的无创性冠状动脉血流储备分数（fractional flow reserve-CT，FFRCT）的应用普及，FFRCT可以获得CKD 病人冠状动脉的功能学信息，联合冠状动脉钙化定量分析，对于预测CKD 病人的心血管事件具有重要临床价值。

目前，MSCT 是临床检查CAC 的主要手段，改善其在检测CAC 时存在的剂量、准确性以及可重复性等问题，是将来研究所需要关注的重点内容。同时，由于MSCT 区分内膜钙化和中膜钙化存在局限性，如何结合多种检查手段有效区分CKD 病人内膜与中膜钙化，对于改善和预防心血管疾病具有重要意义。