影像学评估冠状动脉易损斑块的研究进展

朱鹏汀，尹 达

(大连医科大学附属第一医院 冠心病一科，辽宁 大连 116011)

冠状动脉硬化性心脏病(简称冠心病，coronary heart disease，CHD)发病率逐年上升，现已成为严重危害人类健康的疾病之一，主要致死原因是急性冠脉综合征(acute coronary syndrome，ACS)[1]，其发生机制与冠脉不稳定斑块破裂致继发性血栓形成相关。参考病理结果可将易损斑块特点主要总结为薄纤维帽(一般≤65 μm)、大脂质坏死核心、点状钙化、有新生血管形成、巨噬细胞浸润及正性重构等[2]。越早识别易损斑块，对预防及治疗ACS意义越大。近年来，很多影像技术可用于识别易损斑块，比如冠状动脉血管成像(coronary computed tomography angiography, CCTA)、磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)、正电子发射计算机断层显像(positron emission tomography, PET)、光学相干断层扫描(optical coherence tomography, OCT)、血管内超声(intravascular ultrasound, IVUS)、近红外光谱(near-infrared spectroscopy, NIRS)、血管内镜、血管内温度测量法等。本文阐述了上述检查的优缺点及临床应用价值，辅助临床选用合适的方法评估冠脉斑块。

1 非侵入性检查

1.1 CCTA

CCTA作为一项已广泛应用于临床的技术，既可以评估冠状动脉狭窄程度，又能识别冠状动脉粥样硬化斑块稳定性。根据CT值的变化，可将冠脉斑块分为非钙化斑块(即软斑块)、钙化斑块及部分钙化斑块(即中间斑块)[3]，其中非钙化斑块又分为纤维和脂质斑块，为区分此两类斑块，Marwan M等[4]通过与IVUS显示下的斑块成分比较，发现低CT衰减更倾向于脂质斑块，而高CT衰减更倾向于纤维斑块。但两种斑块的CT衰减有交叉部分，仍不能完全区分[5]。

同样对比病理解剖结果，CCTA上呈现的不稳定斑块形态以低衰减斑块(low attenuation plaque，LAP)、餐巾环征(napkin-ring sign，NSR)、正性重构(重构指数≥1.10)和斑点样钙化为主要表现[6]。Yang等[7]发现冠脉CTA中表现的LAP与NSR与OCT下发现的薄纤维帽斑块密切相关。Tomizawa N等[8]通过研究发现可利用冠脉CTA中呈现的斑块低衰减容积(CT值<60 Hu)、RI及NSR作为共同标准来诊断OCT下发现的易损斑块，ROC曲线下面积为0.96，且灵敏度94%，特异度91%。近些年来，为识别脂质成分、测量斑块容积及斑块负荷，半自动斑块分析软件应运而生，易损斑块检出率因此有所提高[9]。Versteylen MO等[9]将半自动斑块分析软件与传统的危险因素及传统冠脉CTA读数相结合，对ACS的预测价值明显提高，ROC曲线下面积由0.64增加至0.79。CCTA能够早期识别易损斑块，提前预防未来心血管不良事件发生，且作为一项无创检查，操作简单，可重复性高，更易于患者接受。但CCTA因管电压、血管内衰减等因素可能会影响图像清晰度，同时因对比度的限制，不能较好地识别斑块破裂和薄纤维帽等[5]。

1.2 MRI

MRI应用于颈动脉斑块检出已很成熟，但在冠心病方面的应用仍处于起步阶段。MRI对钙化、斑块内出血、脂质核心、薄纤维帽敏感[10]。T1加权的高密度信号倾向于易损斑块，相当于造影中的低血流灌注、IVUS中的低衰减及冠脉CT中的低CT衰减[11]。Noguchi T等[12]的研究发现，在T1WI中高信号(最高信号强度与心肌最高信号强度比值≥1.4)可作为未来急性心血管事件的独立预测因素(HR 3.96；95%CI 1.92～8.17；P<0.001)。为准确区分冠状动脉斑块成分，Károlyi M等[10]联合高分辨T1加权、T2加权及超短回波时间(UTE)共同发现识别斑块成分，脂质斑块检出的灵敏度为90%、特异度为75%；钙化斑块检出的灵敏度为100%、特异度为90%。近年来分子MRI逐渐发展起来，许多研究利用特异性分子探针可检测动脉血管壁病变的生物学进程，可识别斑块早期发生、发展过程，评估斑块生理变化、炎症反应、新生血管、脂质含量等[13]，起到早期预测及治疗作用。心脏MRI是一种无创检查，可避免电离辐射，具有重复操作性，但其在冠脉使用中存在一些困难，比如易因心肺运动而影响图像质量，而且冠状动脉走形迂曲，再加上冠脉斑块体积较小，定位困难，这些可能都是目前心脏MRI发展缓慢的原因。

1.3 PET

PET成像是将放射性核素反应与CT结合，不仅能精确呈现解剖结构，还可展示病变进展过程。目前示踪剂18F-脱氧葡萄糖(18F-FDG)临床应用多。易损斑块内有较多巨噬细胞，可吸收大量18F-FDG，便于辨别不稳定斑块和稳定斑块[14]。Tawakol A等[15]通过18F-FDG PET成像检测发现不稳定斑块较稳定斑块有更多的巨噬细胞，斑块内炎症反应更重。其他相关研究发现可以利用18F-FDG PET对巨噬细胞进行量化，明确炎症反应程度[16]。18F-FDG在冠状动脉中应用存在一定局限性，因心肌组织也摄取18F-FDG，可能导致血管壁与心肌图像对比不明显[17]。为解决这一问题，可采取高脂和低碳水化合物饮食减低心肌细胞的18F-FDG摄取程度，使对比清晰度更明显[18]。近年来，18F-NaF作为示踪剂用于检测动脉斑块的稳定性，特别是对微钙化识别有较为突出优势。18F-NaF可与微钙化中大面积的羟磷灰石结合，且不被心肌组织摄取，可显示明显的对比图像[17]。Joshi NV等[19]对急性心肌梗死患者行18F-NaF PET检查，发现93%患者的罪犯斑块中出现18F-NaF高摄取值，且罪犯斑块处的最大摄取数比血管内非罪犯斑块处高出30%。18F-NaF的 PET呈像可以在早期显示出钙化，但是18F-NaF摄取数较高的斑块与未来心肌梗死的发生是否有关还需要大量前瞻性研究来明确。

2 侵入性检查

2.1 OCT

OCT是一种新型的断层显像技术，以近红外光波反射为原理显示动脉管壁的组织结构，可以清晰识别管壁内、中、外三层结构，有“光学活检”之称。空间分辨率较高，最小可达10 μm[20]。OCT对冠状动脉易损斑块的鉴别也显示出了独特优势，可以辨认或测量斑块的纤维帽厚度、脂质坏死核心大小、钙化、血栓、斑块破裂、斑块侵袭、新生血管及胆固醇晶体等[21]。Kume T等[22]以组织病理诊断结果作为金标准，研究发现OCT在识别冠脉各类型斑块方面有较高的灵敏度和特异度，辨认脂质斑块敏感度远高于IVUS，达85%。OCT对评价钙化也较为准确，可以定性识别钙化的形态，定量测量钙化的角度、厚度等[23]。斑块不稳定性的特征之一是薄纤维帽，OCT能够准确测出纤维帽厚薄，即使是<65 μm的纤维帽，OCT也能准确检测，大量研究通过OCT发现ACS患者的纤维帽厚度明显比稳定性心绞痛薄很多[24]。利用OCT对斑块内巨噬细胞定性定量检测，MacNeill BD等[25]通过OCT检测斑块内巨噬细胞，发现其在破裂的斑块中密度明显高于非破裂斑块，在预测不稳定斑块上起到一定作用。Nishimura S等[20]的一项研究发现OCT测出的胆固醇晶体与易损斑块也关系密切。

准确性较高的OCT检查在临床辨认易损斑块上提供了便利，但是OCT的光源信号穿透力弱，对深部脂质坏死核心及钙化显示不够清楚。另外，为了解决光衰减，操作时需要阻断血流，不仅损伤血管内皮，还可能造成心律失常及缺血性胸痛等表现，增加并发症出现几率[26]。二代频域OCT(frequency-domain optical coherence tomography，FD-OCT)是以激光作为光源信号，无需阻断血流，不仅可以减少并发症，还有成像速度快及图像质量高的优点[27]。动脉粥样硬化是由细胞及细胞外成分导致的病变，目前常用的OCT技术分辨率不足以观察到细胞及亚细胞水平变化，uOCT的分辨率<1 μm，可以观察粥样硬化的生物学过程[28]。

2.2 IVUS

IVUS是一项把无创的超声技术与有创的心导管技术联合的检测办法，其原理是把高频的微小超声探头通过心导管置入冠脉内，经过电子成像系统得到冠脉内及管壁的解剖及组织成像。IVUS可以得到冠脉的截面血管管腔大小，识别或测量斑块的大小、形态、负荷、偏心指数、钙化、血栓、斑块内出血等[29]。不稳定斑块在IVUS下呈现的影像表现主要是低回声偏心斑块、大的脂质核心、正性重构、管腔狭窄重、点状钙化及表浅钙化等[30]。既往研究表明，IVUS检测斑块脂质成分的敏感度是24.1%、特异度是93.9%，而检测钙化成分的敏感度达92.9%、特异度是66.4%[24]，所以IVUS对斑块内钙化成分更敏感，而低回声区域的脂质和纤维部分的鉴别不如OCT等其他检查。因IVUS的分辨率为200 μm，对<65 μm的薄纤维帽不能清晰辨认及测量[24]。

虚拟组织学成像(VH-IVUS)是一种以IVUS为基础，对不同组织的反向散射射频信号识别并处理，可以对斑块不同组织类型区别成像的技术，不同组织在其上以不同颜色代表[31]。暗绿色表示纤维组织，黄绿色表示纤维脂肪组织，红色表示脂质核心，白色表示钙化等。Komiyama H等[32]通过VH-IVUS发现偏心斑块更多出现在心肌一侧，且更易产生破裂。Brugaletta S等[33]利用VH-IVUS检测斑块内脂质坏死核心及斑块负荷，发现斑块负荷对血流动力学的影响，并认为脂质坏死核心可能与未来心血管意外关系密切。因此，采用VH-IVUS技术可以对斑块成分进行较好地分析，辨认易损斑块，更好地引导临床介入诊疗。但其最大分辨率仅为100 μm，对薄纤维帽识别能力有限，对易损斑块识别仍有一定局限性。

iMap血管内超声(iMap-IVUS)属于另一种图像后处理软件，也会将不同组织呈现不同颜色。iMap-IVUS在识别纤维组织、脂质坏死核心及钙化方面优势明显，但在识别脂质斑块上能力不足。Liu J等[34]通过灰阶IVUS将斑块分成稳定斑块和易损斑块组，运用iMap-IVUS测量脂质坏死核心、钙化大小及斑块负荷等数值，发现坏死区域绝对值是辨认易损斑块的强有力证据。

血管内超声弹性成像属于一种新型超声成像方法，其采用不同类型斑块的组织切应力不同来区分斑块性质。易损斑块含有大量脂质成分和薄纤维帽，被炎性细胞浸润，显示出高应变区，肩部则体现为低应变区[35]。de Korte CL等[36]研究发现血管内超声弹性成像可以很好区分纤维斑块、纤维脂质斑块及脂质斑块。血管内超声弹性成像可以鉴别灰阶IVUS难以区分的纤维和脂质成分，有较好的发展前景，但仍需大量前瞻性临床试验验证其与心血管意外的联系。

2.3 NIRS

NIRS是利用不同斑块成分对红外光谱产生出不同频率、波长的反射光(800～2 500 nm)来分析斑块成分[37]。Madder RD等[38]通过NIRS检测发现急性ST段抬高型心肌梗死罪犯病变处较非罪犯病变处有更高的脂质核心负荷指数。Kini AS等[39]利用NIRS对应用1个月他汀类降脂药后的病人随访，发现其脂质核心负荷指数较未服用此类药之前大幅减少。NIRS技术穿透性良好，可以用来分析斑块成分，对检测易损斑块有较高价值。但是，其只能提供斑块成分的信息，对于探测脂核深度需联合其他检查。

2.4 其他：血管内镜及血管内温度测量法

血管内镜可直观地看到血管腔内情况及表面斑块，通过观察到的斑块颜色判断斑块性质。易损斑块在血管内镜下主要表现为深颜色斑块，此类斑块代表着富含脂质、纤维帽薄。血管内镜尤其对斑块外表负载的血栓敏感，但是由于此技术只能观察到斑块表面，对易损斑块的脂质多少、纤维帽厚薄等都无法估测，且仅凭斑块外表颜色判断斑块性质的可靠性差。操作过程中需要阻断血流，会加重血管损伤及诱发缺血性并发症，现临床已较少应用。

血管内温度测量法是将热成像仪通过导管放入血管内，因不稳定斑块内炎症反应会产生释放大量热量到内膜，热成像装置通过探测热量来推断斑块稳定性。有研究证明，稳定性心绞痛的斑块温度较不稳定型心绞痛和心肌梗死低，血管内温度成像可预测ACS[40]。但是不同程度冠脉病变的斑块温度有重叠部分，且温度差异不能排除有患者所用药物的因素影响，此项技术仍需进一步研究。

3 总结与展望

冠状动脉易损斑块产生破裂会引起ACS，严重危及患者的生命，初期辨认出易损斑块会使患者明显获益。上述几种无创及有创的影像学检查方法根据不同原理对冠脉易损斑块进行检测，敏感度与特异度不同，各有优势，也各有缺点。就目前来看，单一的影像学技术对易损斑块的识别有局限性，联合诊断可以提高准确性，比如PET与CT，IVUS与OCT、MRI、NIRS，CTA与IVUS、OCT、NIRS等。联合诊断可以更好地确定斑块位置、形态及斑块成分，甚至可以将分子机制可视化，实现早期预警作用，未来有较好的发展前景。