应用冠状动脉CTA和计算流体力学无创性评价心肌桥对冠状动脉血流动力学的影响

陆怡菡， 余蒙蒙， 曾蒙苏， 周国锋*

1. 复旦大学附属中山医院放射科，上海 200032 2. 上海市影像医学研究所，上海 200032

心肌桥(myocardial bridge, MB)是冠状动脉(冠脉)的一种先天变异，指冠脉某一节段以“隧道”方式穿行于心肌内，这种覆盖在心肌表面的心肌纤维束被称为MB，而位于MB下的冠脉则被称为壁冠脉，最常见于左前降支中段(70%～98%)[1]。MB常导致收缩期血管受压，通常无症状，但也可能出现心肌缺血表现，包括心绞痛、心肌缺血、急性冠脉综合征、左心室功能不全和顿抑、心律失常，甚至心源性猝死[2]，这种巨大的临床差异与MB造成的血流动力学改变有关[3]。

常规冠脉CTA检查只能提供解剖学信息，无法评估MB对冠脉血流动力学改变的信息，而血流储备分数(fractional flow reserve, FFR)和壁面切应力(wall shear stress, WSS)作为血流动力学指标，可反映病变的血流动力学变化。FFR指在冠脉狭窄的情况下，该冠脉所供区域心肌的最大血流量与理论上无狭窄时的最大血流量之比[4]，需在有创冠脉造影时测定；WSS反映了动脉壁内皮细胞表面的血流动力状态，是血流在动脉壁上产生的切向摩擦，通过一系列复杂的细胞、分子和生化反应，影响血管结构，与冠脉粥样硬化斑块的发生发展有关[5]。

随着冠脉CTA和计算流体力学技术的发展，可在特定的几何模型中同时评估解剖学和血流动力学变化[6]，无创性获得FFRCT值和WSS值。目前对FFRCT和WSS的研究多用于评价冠脉斑块[7]，而对MB造成的血流动力学改变研究较少。本研究借助冠脉CTA及计算流体力学技术对比分析MB患者和健康人FFRCT值及WSS值的差异，无创评价MB对冠脉血流动力学的影响，为此类患者的临床诊治提供理论依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选取2020年5月至2020年12月复旦大学附属中山医院行冠脉CTA检查发现左前降支的心肌桥患者50例，根据心肌桥深度分为浅表组(≤2 mm，n=25)和深在组(>2 mm，n=25)，并选取25例冠脉CTA正常者为对照组。收集临床资料，包括性别、年龄、高血压史、糖尿病史、吸烟史、高脂血症史、临床症状等。

纳入标准：左前降支心肌桥患者。排除标准：(1)冠脉粥样硬化；(2)心肌病和瓣膜疾病；(3)既往接受再血管化治疗者；(4)植入心脏起搏器、封堵器、人工瓣膜等心脏植入物；(5)冠脉起源异常、冠脉瘤；(6)冠脉CTA图像质量不佳。本研究通过复旦大学附属中山医院伦理委员会批准(B2018-308R)，所有患者均知情并签署知情同意书。

1.2 冠脉CTA扫描方案 采用德国Siemens公司第三代双源CT(SOMATOM FORCE)进行冠脉CTA检查。检查前先对患者进行屏气训练，无禁忌证者检查前，予舌下含服硝酸甘油。扫描触发采用bolus tracking技术，将感兴趣区置于降主动脉，以双筒高压注射器于肘前静脉注射对比剂(370 mgI/mL)，注射速率4～5 mL/s，注射量40～55 mL，再以相同速率注入生理盐水40 mL。采用前瞻性心电门控技术，在R-R间期的30%～80%进行图像采集。扫描参数：探测器准直96 mm×0.6 mm，重建层厚0.75 mm，重建层间距0.5 mm，旋转时间250 ms。采用自动管电压和管电流调制(CAREkv, CAREDose 4D)，参考管电流320 mAs，参考管电压100 kV，以30%～35% R-R间期和70%～80%R-R间期进行图像重建。

1.3 冠脉图像分析及数据测量 将所有冠脉CTA数据导入后处理工作站(uinnovation，上海联影医疗科技有限公司)进行图像分析。MB位置定义为LAD开口处到MB入口处的距离，MB长度定义为MB入口处到出口处的距离，MB深度定义为覆盖于壁冠脉表面心肌的最大厚度，≤2 mm为浅表型，>2 mm为深在型[8]，当心肌厚度≤1 mm时，记录为1 mm，作进一步定量分析。MB肌肉指数=MB长度(mm)×MB深度(mm)。MB收缩期受压指数=[(舒张期MB直径-收缩期MB直径)/舒张期MB直径]。

通过uinnovation-FFRCT应用(上海联影医疗科技有限公司)测得FFRCT值和WSS值，这是一项基于计算流体力学而无创获得血流动力学指标的技术[9]。测定收缩期和舒张期数据，位置1定义为MB入口前10 mm处，位置2定义为MB最狭窄处(如无狭窄，取中间段)，位置3定义为MB出口后1 cm处(图1)，对照组在LAD相应位置测定FFRCT值及WSS值，ΔFFR=(位置1处FFRCT值)-(位置3处FFRCT值)。以0.8为界值[10]将MB患者分为FFRCT异常组(≤0.8)和FFRCT正常组(>0.8)。

图1 MB深度、长度、FFRCT值及WSS值定义图

2 结 果

2.1 一般资料分析 结果(表1)显示：对照组25例，年龄(52.2±11.8)岁，48%为男性；浅表型MB组25例，年龄(53.4±9.9)岁，60%为男性；深在型MB组25例，年龄(58.0±12.0)岁，58%为男性。3组间年龄、性别、危险因素(高血压、糖尿病、吸烟、高脂血症)差异均无统计学意义。

表1 3组患者一般资料分析

2.2 MB的解剖和FFRCT、WSS特征 结果(表2)显示：浅表组和深在组在MB长度上差异无统计学意义(P=0.143)，2组间在MB深度、MB肌肉指数、MB位置和MB收缩期受压指数上均有统计学意义(P<0.05)。

表2 浅表组和深在组心肌桥患者解剖特征比较

结果(表3)显示：3组间舒张期和收缩期的FFRCT值在3个位置上均有统计学意义(P<0.001)，且3组间的ΔFFR值有统计学意义(P<0.001)。两两比较显示，浅表组和深在组收缩期和舒张期位置2和位置3的FFRCT值和ΔFFR值均无统计学意义，浅表组和深在组与对照组相比，收缩期和舒张期位置2和位置3的FFRCT值和ΔFFR值均有统计学意义(P<0.001)。

表3 对照组和心肌桥组不同位置FFRCT值比较

结果(表4)显示：3组间舒张期和收缩期的WSS值在位置2和位置3上差异有统计学意义(P<0.05)。两两比较显示，浅表组和深在组收缩期和舒张期位置2和位置3的WSS值差异均无统计学意义，浅表组和深在组与对照组相比，收缩期和舒张期位置2和位置3的WSS值差异均有统计学意义(P<0.001)。

表4 3组患者不同位置WSS值比较

2.3 FFRCT异常的相关因素 结果(表5)显示：50例MB患者中，FFRCT正常组24例，年龄(55.9±11.7)岁，58.3%为男性，FFRCT异常组26例，年龄(55.5±10.8)岁，69.2%为男性，2组间年龄、性别差异无统计学意义。2组间MB位置、深度、长度的差异无统计学意义；FFRCT异常组较FFRCT正常组更易出现心绞痛的症状(30.8%vs8.3%，P=0.048)；FFRCT异常组的MB收缩期受压指数高于FFRCT正常组[0.14(0.06，0.15)vs0.059(0，0.11)，P=0.023]；FFRCT异常组的ΔFFR值高于FFRCT正常组[0.44(0.27，0.48)vs0.11(0.072，0.16)，P<0.001]；FFRCT异常组位置1处WSS值和位置3处WSS值均高于FFRCT正常组[7.99(6.53，10.63)vs4.95(2.37，6.59)，P<0.001；15.25(10.67，23.3)vs11.14(7.0，15.49)，P=0.01]。

表5 心肌桥患者FFRCT正常组与异常组一般资料比较

3 讨 论

目前，越来越多研究表明，MB和心脏缺血事件存在着相关性[11]，关键在于其解剖学上的病变是否引起了血流动力学的改变。

本研究发现，浅表型MB和深在型MB均存在MB及其远端血管FFRCT值的降低，这与以往有创FFR的研究[12]结果一致。这是由于MB在心脏收缩期收到压迫，导致MB及其远端的冠脉节段血流量减少，从而造成了FFRCT值的降低。而本研究发现，无论是在收缩期还是舒张期，2组MB的FFRCT值均降低，造成这一结果可能的原因是MB段的压迫在舒张期时并没有完全缓解，使得MB及其远端的血流量没有完全恢复，造成FFRCT值在舒张期降低。

本研究还发现，浅表组和深在组在FFRCT值差异无统计学意义，且在对MB患者以FFRCT值0.8为界值重新分组后进一步分析发现，FFRCT值正常组和异常组在MB的深度、长度、位置、深浅分型上差异均无统计学意义，故而推测MB对血流动力学的改变不仅与深度、长度、位置等解剖学因素有关，更可能是多种因素共同作用导致的结果。以往也有研究[3]发现：长或深在的MB不一定表现出明显的收缩压迫而导致显著的血流动力学紊乱；相反，一些短或浅表的MB却造成了相当程度的收缩压迫。因此，以往根据MB的深度对其进行分型的临床意义并不大，因为其解剖学特征和造成的血流动力学改变并非正相关。

MB的狭窄程度在收缩期和舒张期不同。既往研究[13]显示，收缩期壁冠脉受压程度与心肌缺血、心肌梗死及临床预后相关。本研究也发现，FFRCT异常组收缩期MB受压指数高于FFRCT正常组，这与此研究结果一致，加之本研究并未发现MB的深度、长度、位置在这2组间差异存在统计学意义，因此推测，相比于MB的解剖学特征，MB收缩期受压指数更能反映MB的血流动力学改变，更具有临床提示意义。那些MB收缩期受压指数高的患者需要临床更加重视，因为这些患者可能出现了血流动力学的异常，可能会在未来出现心血管事件。此外，本研究发现FFRCT值异常的MB患者更易出现心绞痛的症状，因此对MB患者进行FFRCT值的测量有助于提示临床预后。

目前研究认为，MB可启动动脉粥样硬化病变，并促进动脉粥样硬化在其近段的进展[14]，因为研究发现MB近端内皮细胞由于切应力较低容易被损伤，成为动脉粥样硬化发生的基础[15]，而本研究结果显示3组间MB近端(即位置1处)的WSS值差异无统计学意义，这可能是本研究样本量较小所致。但MB组和对照组在位置2和位置3处的WSS值差异有统计学意义，且MB组均高于对照组，这说明MB对血流动力学的改变不仅出现在其近端，也会使MB段及其下游节段管腔内的血流方向产生变化，造成血管壁冲击力的改变，从而导致WSS的升高。目前已有研究[16]发现，较低的WSS值易促进斑块形成，而较高的WSS易导致斑块破裂，因此对MB患者进行WSS的测定有助于了解其血流动力学的变化，帮助指导临床对患者采取相关的治疗。

本研究存在一定的局限性：(1)为回顾性研究，样本量较小，可能存在选择偏倚，需进一步开展多中心、大样本研究以证实本研究的结果；(2)未选用有创FFR作为金标准对照(但uinnovation-FFR应用软件的诊断效能已有多中心研究证实[9])；(3)未对血流动力学异常的MB患者进行临床预后的分析，这需要今后进行长期随访以进一步研究。

综上所述，MB患者易存在MB段及远端血管的FFRCT值降低及远端血管的WSS值升高，FFRCT异常的MB患者更易发生心绞痛，此外收缩期MB受压指数的升高时，往往FFRCT值异常，MB患者血流动力学改变对其临床预后的影响需要进一步的研究来证实。