腹主动脉瘤的影像学研究进展

周 旻 符伟国

复旦大学附属中山医院血管外科，上海 200032

腹主动脉瘤（abdominal aortic aneurysm，AAA）是一种以腹主动脉管壁渐进性扩张为主要表现的血管疾病，其发生和发展是一个多因素的致病过程，发病隐匿，患者多无典型的临床症状，常于体检时意外发现。全球范围内每年因AAA破裂死亡的患者达15~20万例[1]。目前，AAA的治疗主要包括开放手术和腔内治疗，其治疗指征依赖于影像学上观察到的解剖学特征，如腹主动脉最大直径、腹主动脉直径年增长速度及腹主动脉形态[2]。然而，绝对的物理学参数并不能反映AAA的生物学特征，有部分直径较小的AAA可能在某个时间点后突然增大，导致AAA破裂；相反，部分直径较大的AAA可能一直维持不变[3]。因此，单一的AAA形态学特征不足以准确预测AAA的发展。近年来，影像学技术的发展有助于更加全面、系统地评估AAA的破裂风险[4]。本文就现有的新型影像学技术在AAA中的应用进展进行综述。

1 超声技术

超声因费用低廉、安全、可重复、操作简便、可及性好等特点，一直是AAA筛查、监测和术后随访的常用手段。欧洲心脏病协会发布的主动脉疾病诊治指南推荐，对于65岁以上的男性及65岁以上有吸烟史的女性，应进行以超声检查为基础的AAA筛查[5]。美国血管外科协会发布的腹主动脉瘤临床诊疗指南进一步建议，对于腹主动脉最大直径为2.6~2.9 cm的患者，每10年监测一次；对于腹主动脉最大直径为3.0~3.9 cm的患者，每3年监测一次；对于腹主动脉最大直径为4.0~4.9 cm的患者，每1年监测一次；对于腹主动脉最大直径为5.0~5.4 cm的患者，每半年监测一次[2]。至于术后随访，超声检查可作为计算机断层扫描（computed tomography，CT）的重要辅助方式，若患者术后无内漏，无瘤腔增大，建议每年复查一次彩色多普勒超声[6]。值得注意的是，超声对于肥胖、肠道积气、弹簧圈栓塞或主动脉严重钙化患者的诊断效能有限。

近年来，随着微泡造影剂的广泛应用，加之超声实时动态成像的特点，对比增强超声（contrast-enhanced ultrasound，CEUS）被引入AAA腔内修复术后的影像学随访，尤其是内漏的检测[7]。与计算机断层扫描血管造影（CT angiography，CTA）相比，CEUS可以动态地显示血流的方向，有效鉴别内漏的类型，探明内漏的供给血管，发现慢血流的内漏[8]。一项荟萃分析结果显示，CEUS检测内漏的灵敏度高达98%，优于CTA，而两者的特异度无明显差异[9]。此外，由于对微血管的良好显影，CEUS还可以通过炎性管壁的增强信号对炎性AAA进行诊断[10]。一些临床前研究尝试在微泡造影剂表面修饰相关的配体，同时内部搭载药物，注射进入动物体内后利用CEUS的空泡效应，在特定部位使微泡造影剂破裂，实现药物的精准释放，促进血管疾病的靶向治疗[11]。

2 CTA与CT

目前，CTA仍是AAA诊断和术前影像学评估的金标准。CTA的优势在于可以短时间内提供高分辨率的图像，便于不同层面的精确测量，同时准确显示AAA与周围组织之间的关系。另一方面，基于CTA的三维重建等图像后处理技术，可以获得AAA的扭曲程度、血栓体积、瘤体长度等多维度解剖学信息，有助于外科干预的术前规划。值得注意的是，对于AAA腔内支架植入术后患者，CTA在检出内漏、瘤腔扩张、支架移位及支架形变方面具有重要作用[12]。近年来，随着影像组学的发展，还可以基于CTA提取肉眼无法识别的影像组学特征，包括形态、强度、纹理和小波特征等，极大地增加了影像信息的维度。

基于CTA的生物力学分析和流体力学分析是近年来AAA破裂风险预测的研究热点，Meyrignac等[13]对81例AAA患者的CTA结果进行了分析，结果显示，与单纯最大直径相比，联合管腔体积及有限元分析方法获得的管壁剪切应力，能够更加准确地预测AAA的进展，尤其是直径小于50 mm的AAA。同样，Doyle等[14]对295例AAA患者的CTA三维重建进行生物力学分析发现，管壁应力与管壁强度的比值是AAA破裂或干预的独立预测因素。然而，Qiu等[15]通过对AAA患者个体化的CTA数值仿真技术发现，AAA破裂的部位并非管壁剪切应力最大的部位，而是管壁剪切应力变化梯度最大的地方。此外，数值仿真技术还可用于AAA支架植入术后的血流动力学分析，以提前预测潜在的并发症，辅助AAA术前规划[16-17]。Toczek等[18]设计了一种纳米粒子，在体外可以被巨噬细胞摄取，并且在CT下显影，将该粒子注入AAA小鼠模型体内，可以显示巨噬细胞的吞噬活性，提示AAA的炎性活跃程度。

3 MRI与MRA

虽然磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）具有较高的组织分辨率，能够在不使用造影剂的情况下显示AAA瘤腔和附壁血栓，但其在AAA影像学评估方面的应用效果不及CT。而采用钆增强的磁共振血管造影（magnetic resonance angiography，MRA）与CTA检测AAA的灵敏度相当，但由于展现病变细节方面不如CTA，而且费用高，扫描时间长，目前主要用于碘造影剂过敏、肾功能不全、大动脉炎及担忧辐射损害的患者[19]。

应用超微超顺磁性氧化铁纳米粒子（ultrasmall superparamagnetic particles of iron oxide，USPIO） 的MRI是一种可显示人AAA管壁炎性反应的新型成像方式[20-21]，其深层原理是纳米粒子被吞噬细胞摄取后，尤其是巨噬细胞，在特定的MR序列（T2/T2*）上呈现为无信号区。目前，USPIO已被批准应用于临床，可用于AAA的评估。由于USPIO的循环时间较长，这就要求注射USPIO后延迟采集图像。一项探索性研究显示延迟采集时间多达36 h，且需要对比注射前和注射后的T2/T2*加权成像[20]。Richards等[21]对29例直径为4.0~6.6 cm的无症状AAA患者进行USPIO的MRI检测，结果显示，尽管AAA直径相似，AAA管壁USPIO局部高摄取组的直径增长率是其他组的3倍，并且组织学分析证实USPIO摄取区域与巨噬细胞浸润共定位。一项前瞻性多中心开放标签的队列研究（MA3RS）纳入342例AAA患者进行进一步研究，结果显示，USPIO增强与AAA增大、破裂风险升高有关。但是，当连同已知的临床危险因素纳入多因素分析时，USPIO未能显现出明显的独立预测能力，可见其辅助临床诊断价值有限[22]。考虑到目前关于USPIO评估AAA生物活性的研究较少，未来能否应用于AAA破裂风险的预测仍不清楚，需要更多大样本的研究加以证实。

4 PET/CT

正电子发射计算机断层显像/计算机断层扫描（position emission tomography/computed tomography，PET/CT） 技术集合了PET的代谢成像、CT的解剖图像及二者的融合图像为一体，能够在展现组织形态和定位的同时，反映局部细胞的代谢活性。PET/CT常采用18氟代脱氧葡萄糖（18F-fluorodeoxyglucose，18F-FDG）作为探针，主要用于恶性肿瘤的诊断、分期和随访。但是，由于炎性组织也会摄取18F-FDG，容易导致假阳性结果[23]。众所周知，炎性反应是AAA的主要病理改变。利用炎性细胞摄取18F-FDG的特性，可将PET/CT运用于AAA管壁炎性反应的评估中。2002年，Sakalihasan等[24]率先对29例AAA患者进行PET/CT扫描，发现10例患者的管壁呈现高摄取状态，这提示PET在反映AAA炎性水平方面具有可行性。后续进行进一步的随访，结果显示，10例患者中，有5例患者出现了相关临床症状，2例患者发生AAA扩张，1例患者发生AAA破裂，证实了18F-FDG摄取增多与AAA不良事件风险增高有关[25]。此外，Defawe等[26]从组织学角度验证了AAA管壁中巨噬细胞的聚集与18F-FDG高摄取部位相吻合。然而，Kotze等[27]的研究显示AAA患者中18F-FDG的摄取与12个月后的主动脉增长率无明显相关性。这些矛盾的结论可能受到如AAA检测时所处的时期等多种因素的影响。目前，基于现有的证据，PET/CT能否作为AAA外科干预的辅助决策依据尚无定论。

除了炎性反应外，钙化、血管新生、细胞增殖及趋化因子通路均参与了AAA的病理发生机制，一些其他类型的探针在AAA的评估中亦显现出一定的效果。在体外，18F-氟化钠（18F-fluoride，18F-NaF）可以被微钙化病变摄取，而微钙化的发生与不稳定的瘤壁组织密切相关[28]。腹主动脉瘤氟化钠成像（sodium fluoride imaging of abdominal aortic aneurysms，SoFIA3）研究通过18F-NaF在微钙化病变处积聚的特性，发现PET/CT可以反映AAA病变的活跃程度，与AAA增大及患者的预后密切相关[29]，此种相关性不受AAA传统危险因素的影响，如高血压、吸烟等，可以作为传统预测因素的补充。截至目前，进入AAA临床研究的探针仅有18F-FDG和18F-NaF，其他如显示血管平滑肌细胞增殖情况的18F-氟胸肽（18F-fluorothymidine），靶向整合素αvβ3的18F -FPPRGD2和靶向内皮糖蛋白CD105的64Cu-Cu-NOTA-TRC105-Fab，以及靶向CC类趋化因子受体2（C-C motif chemokine receptor 2，CCR2）的64Cu-Cu-DOTA-ECL1i均在AAA小鼠模型中显现出较好的临床应用前景[30-33]。近年来，随着小动物PET/CT在研究领域中的广泛普及，一些新的PET探针层出不穷，这些探针具有良好的临床转化潜能，加以验证最终能够使AAA患者获益。

5 SPECT

由于AAA的病变特点，于AAA早期进行活检取材并不现实。目前，对AAA的了解主要来源于开放手术获取到的标本，而这部分组织大部分已属于终末期或进展期，此时的主动脉管壁结构已完全变形。因此，于AAA早期进行功能成像具有重要意义，可以反映局部代谢、血流及化学成分的堆积和吸收情况。通过静脉注射低剂量探针，如99Tcm、123I和111In，应用单光子发射计算机断层扫描（single photon emission computed tomography，SPECT）技术可以检测并定位放射的伽马射线，根据射线量评估病变的生物活性。其中，膜脂结合蛋白99Tcm-annexin V是一种与活化血小板及凋亡细胞表面磷脂酰丝氨酸特异性结合的探针。既往有研究显示，99Tcm-annexin V可以用于评估AAA瘤腔血栓的生物学活性，在SPECT下，AAA大鼠模型呈现高99Tcm-annexin V的摄取状态，这可能源于血栓中活化血小板和多形核白细胞的堆积[34]。同样，靶向P选择素的岩藻多糖99Tcm-fucoidan亦是通过结合富含血小板的瘤腔血栓及活化的内皮细胞来显示AAA的病变程度[35-36]。此外，考虑到中性粒细胞的浸润和活化在AAA病理发生机制中的重要作用，Shannon等[37]利用与中性粒细胞表面甲酰肽受体1（formyl peptide receptor 1，FPR1）特异性结合的99Tcm-cFLFLF[cinnamoyl-F-(D)L-F-(D)L-F-K]，实现定量且无创地评估小鼠AAA的发生、发展。近年来，SPECT还被用于评估AAA腔内治疗后的并发症发生情况，并发症包括内漏、心肌缺血等[38-40]。但是，SPECT在AAA中的应用仍然停留在研究水平，需要进一步的循证医学证据论证其有效性。

6 小结与展望

AAA影像学的研究进展实际上依赖于对AAA病理发生机制的深层次理解，而AAA又是一个多重危险因素共同作用的结果。目前，尚无成熟的影像学方法能够准确、全面地评估AAA的生物学状态，临床上仍以解剖学参数作为外科干预的主要依据。近年来，影像学技术的发展，包括分子影像、生物力学、核医学，为使这一临床瓶颈带来了突破性的希望。值得注意的是，这些新型影像学检查方式多停留于临床前或基础研究阶段，尚缺乏足够的循证医学证据，期待未来有更多大型的研究将现有技术进一步推向临床。