冠状动脉CT血管成像技术在心肌桥诊断中的应用

2021-04-28王全龙张海涛

空军航空医学 2021年1期

王全龙，李遥，张海涛

冠状动脉（简称冠脉）通常走行于心肌表面心外膜下，当冠脉或其分支以不同长度进入心肌纤维后重新浅出在心外膜下，则这段覆盖在冠脉表面似桥样的心肌纤维称作冠状动脉心肌桥，简称心肌桥（myocardial bridge, MB），相对应的冠脉称为壁冠状动脉（mural coronary artery, MCA）[1]。随着冠状动脉成像技术的进展及心肌桥个案报道数量的增加，愈来愈多的研究发现心肌桥与不良心血管事件如心肌缺血、心律失常甚至心源性猝死的相关性，在35岁以下猝死人群中，有37.5%的患者尸检证实前降支存在心肌桥，运动医学已将心肌桥列为青年竞技运动员猝死的主要原因之一[2-4]。冠状动脉CT血管成像技术可精确获得心肌桥解剖参数，结合计算流体动力学技术测算其功能学相关指标，单次检查即可“一站式”获得冠状动脉心肌桥解剖和功能学信息，无需额外影像数据的采集和负荷药物的使用，正逐步成为临床研究热点。

1 心肌桥的检出率、当前检测方法及其局限性

1.1 心肌桥的检出率心肌桥大都单个出现在冠脉表面，多个心肌桥同时出现在单支或多支冠脉表面的情况较为少见，尽管心肌桥可出现在任何心外膜冠状动脉表面，但70%～98%累及前降支动脉，右冠状动脉及回旋支较少见[5]。尸检报道的心肌桥检出率为5%～86%[6]；冠状动脉造影（coronary angiography，CAG）下心肌桥对动脉产生挤压而呈现出“挤牛奶现象”特征，静息状态下检出率为0.5%～12.0%，多巴酚丁胺负荷试验时或予以冠脉注射硝酸甘油时冠脉压迫明显可使检出率上升至40%[5]；心脏冠脉CT血管成像（coronary CT angiography，CCTA）的心肌桥检出率为5%～76%[7]；血管内超声（intravascular ultrasound，IVUS）对轻度压迫的心肌桥检出更为敏感，检出率约为23%[8]；心肌桥检出率因检测方法的不同而出现较大的检测差异，故其真正患病率尚未明确，一项荟萃分析得出的心肌桥患病率为19%[9]。Ferreira等[10]通过90个连续心脏的尸检序列发现了2种心肌桥独特的走行模式，常见的表层心肌纤维以锐角或垂直方向横穿动脉的方式走行；在更深的方向上，心肌纤维穿过冠状动脉，并被右心室小梁发起的肌肉束围绕，在终止于室间隔之前横向、倾斜或螺旋地穿过动脉。推测，更深方向纤维走行可能会使血管扭曲以减弱舒张血流，从而导致局部缺血。

1.2 CAG CAG是最早应用心肌桥的影像学检查手段，定义了心肌桥的最初概念及分类方式[11]。典型特征为收缩期一过性狭窄或“挤牛奶现象”（图1），即某段冠脉至少在1个投影位置出现收缩期一过性狭窄现象，其狭窄程度可表现为线状、串珠状、血管显影模糊或中断，在舒张期因“减压”则完全或部分恢复原有管径。心肌桥大都出现在左前降支表面，采取左前斜位可增加其检出率；冠脉内注射硝酸甘油或使用多巴酚丁胺负荷药物使肌桥段冠脉受压明显以潜在提高检出率。尽管有创冠脉造影术是心肌桥的有效评估方法，但因其对心肌桥的诊断为间接反映，且检出敏感度整体较低，一般估计约为5%，先前研究提示为0.5%～12%[5]。该检查手段通过间接征象提示心肌桥的存在，无法获得心肌桥长度、厚度、对冠脉的包绕程度等解剖学特征，同时因其为有创检查，存在一定风险，不作为心肌桥诊断首选诊断方式。

图1 冠脉造影下心肌桥的“挤牛奶现象”

1.3 IVUS及多普勒超声（doppler ultrasound，DU）冠脉内超声因其特有的声学特征，通常被认为是心肌桥检测中更具确定性的诊断方式，Ge等[12]对62例血管造影提示心肌桥阳性患者使用IVUS对壁冠状动脉进行研究，发现所有病例中肌桥节段和心外膜组织之间均存在透亮回声区域，并在整个心动周期中持续存在，这一高度特异性的回声被称为“半月现象”（图2A）[13]，并作为IVUS对于心肌桥诊断的特征表现。Yamada等[14]在心脏标本研究中证实IVUS所识别的特异回声区域为冠脉表面所覆盖的心肌纤维。同时IVUS在显示MCA受压程度、心肌桥近端斑块性质及进展程度具有独特优势，可更全面的预测疾病进展。DU特征表现为“指尖样现象”（图2B）[12]，即舒张早期冠脉血流速率在较短的时间内上升到最大值后陡然下降，舒张中晚期保持相对恒定的流速，收缩期一开始血流速率再次出现陡然下降。该现象在冠脉内注射硝酸甘油后尤为明显，并在收缩期可观察到反向血流。Schwarz等[15]在冠脉内多普勒研究中指出在心肌桥近端冠脉血流储备值较正常冠脉血流储备相近或略微降低，其平均比率约2.7（正常为3.0），但高于心肌桥远端值。IVUS及DU可同时获得心肌桥解剖学及功能学指标，但该技术对于操作人员技术及设备设施要求较高。

图2 IVUS及多普勒超声

1.4 基于冠状动脉造影术的血流储备分数（fractional flow reserve，FFR）及瞬时无波形比（instataneous wava-free ratio，iFR） FFR指冠脉最大充血状态时，狭窄远端压力（Pd）与无狭窄端压力（Pa）比值，是诊断冠脉狭窄病变引起血流动力学异常的金标准，FFR＜0.8提示存在心肌缺血，其对于指导介入治疗及病变预后转归预测等具有决定性作用[16]。与固定斑块所致的全周期冠脉狭窄不同，心肌桥仅在相应的MCA受压阶段（收缩期至舒张早期）产生狭窄，从而使病变平均压和舒张压力梯度差发生改变，这可能对心肌桥血流动力学的数值产生一定影响[17]。iFR是一种特异性舒张期压力指标，此项技术无需腺苷等药物负荷，直接获取心脏舒张时期无波形期间的冠脉远端压力值，iFR＜0.89有助于提示心肌缺血。iFR所采用的压力位于舒张期因此对于心肌桥所造成压力梯度影响较小，因而相较于FFR，iFR更适用于心肌桥血流动力学指标的测定。此2种技术均建立在有创冠脉造影术基础上，且其仅仅反应功能学指标，使得该技术在临床推广受到限制。

1.5 心脏核磁共振及核素检查除上述诊断手段外，心脏磁共振可观察到心肌室壁不良运动，但是由于空间分辨率和成像原理的局限性，目前尚未应用于心肌桥的研究。PET/SPECT心肌灌注成像可显示因冠脉狭窄所致的心肌灌注缺损，但是心肌桥所致的周期性狭窄与固定斑块所致的全心动周期狭窄不同，心肌桥的缺血是动态的，通常其仅影响部分心肌，因而无法通过心肌灌注而呈现最佳成像。

2 CCTA在心肌桥诊断中应用及其优势

2.1 形态学诊断 CCTA作为诊断或排除人群中冠状动脉相关疾病的常用检查手段，广泛应用于临床，目前己被公认是最常用的心肌桥诊断方法[18]。其主要优势在其高空间分辨率和密度分辨率基础上而完成的三维重建技术，从而精确还原“活体心脏”状态以达到“虚拟解剖”（图3）。得益于CCTA的图像后处理技术，可以直观的显示心肌桥的整体形态、壁冠状动脉的管腔、管壁。进而准确定义心肌桥的形态学特征：曲面重组图像上可清晰显示壁冠状动脉整体形态并获得心肌桥的位置和长度信息，重组的横断面图像上获取其厚度信息，多平面重组的图像上测量MCA管腔内径以计算MCA狭窄率。依据CCTA所获得的心肌桥形态学信息，将MCA是否完全包埋于心肌纤维内将心肌桥分为完全心肌桥和不完全心肌桥，凭借心肌桥的厚度是否超过2 mm将其分为表浅型心肌桥和纵深型心肌桥[19]。有研究表明心肌桥的解剖参数信息具有重要的临床意义，如长度和深度，与心肌桥近端斑块的形成，心肌缺血程度均有关联[20]。此外，Attaran等[21]研究报道心肌桥形态学信息对于临床决策的选择同样有着重要指导意义。随着多层螺旋CT技术的进展，不仅可精确获取心肌桥解剖参数，且对于更短、更表浅的心肌桥敏感度也得到大幅度提高，从而具有较高的检出率。

图3 冠状动脉CT成像后处理的前降支近端心肌桥图像

2.2 功能学诊断 Toth等[22]通过4 086支狭窄冠脉的研究表明冠脉狭窄程度与心肌缺血并非完全匹配，即CAG或CCTA所明确的特异性狭窄病变于某些区间是否导致心肌缺血难以评判，尤其当冠脉狭窄位占60%～80%。因而在明确冠脉解剖狭窄后，评判其能否导致心肌缺血则更有临床意义。针对冠脉血流动力学相关研究，如基于冠脉CT的血流储备分数（fractional flow reserve based on coronary computed tomography，CT-FFR）将心肌桥诊断推至全新的功能学诊断时代（图4）。CT-FFR采用流体力学及人工智能深度学习法处理标准冠状动脉CT血管成像数据以获取FFR值，相较于有创冠脉造影压力导丝下获得FFR值，无需额外采集影像和使用负荷药物，故可通过单次检查“一站式”获取心肌桥的解剖和功能信息。有临床研究结果均证实了CT-FFR在心肌缺血诊断及指导治疗上的可行性[23]，耿文磊等[24]在一项关于CT-FFR诊断心肌缺血效能研究结果显示其特异度、敏感度、精确率分别为84.1%、90.6%和85.8%，NXT临床试验结果显示诊断心肌缺血效能精确率为80%。Zhou等[25]研究报道FFRCT值与心肌桥患者的预后可能存在关联：心肌桥所致得异常FFRCT值与典型性心绞痛等临床症状呈正相关，MB长度及MCA狭窄率对于异常FFRCT值有中等预测价值。此外，研究发现FFRCT值可作为心肌桥近端斑块形成的预测因子，通过FFRCT值可以预测心肌桥入口近端动脉粥样硬化斑块性质[26]。作为一种特异性心肌缺血生理功能评价技术，对于心肌桥所致冠脉中等程度狭窄（30%～70%）的患者更适合于此检查，以明确该心肌缺血状态能否从血运重建中获益。此外，基于冠脉CT成像的iFR、跨腔衰减梯度等一系列技术也在逐渐应用于心肌桥的功能学诊断中。