主动脉弓形态与胸主动脉瘤形成相关性分析

郝伟丽， 申 静， 张学敬， 李彩英， 高不郎

主动脉瘤是主动脉病理状态之一，其特征是主动脉管径永久扩张超过正常值50%［1］。胸主动脉瘤大多无明显症状而不易发现，直到压迫邻近组织、破裂出血或在其他疾病检查中偶然发现，但满足诊断标准和首次有效诊断的时间窗可以是数年［2］。目前主动脉瘤临床研究重点是识别无症状（未破裂）和有症状动脉瘤，主动脉瘤破裂预防和治疗方案仅限于开放手术或血管腔内修复术［3］。胸主动脉具有的复杂解剖结构和特殊位置使该部位血流动力学变得非常复杂［4-5］。研究发现血流动力学参数如压力、壁面剪切力等异常，可触发细胞信号级联，导致血管内皮细胞形态异常和功能改变，最终引起动脉瘤等血管疾病，而血流动力学特征与血管几何形状密切相关［6-9］，血管形态改变伴随着血流动力学改变。本研究通过分析正常主动脉和胸主动脉瘤患者心脏和主动脉形态学参数心形角度，心形高度，主动脉弓宽度、高度、角度的差异，探讨胸主动脉瘤形成与主动脉形态学改变的相关性。

1 材料与方法

1.1 研究对象

收集2016年3月至2017年9月在石家庄市人民医院及合作医院接受胸主动脉CTA检查患者影像学资料。入组影像标准：图像质量高，心脏大小、形态正常，血管显示良好，边缘清晰，无伪影。排除标准：主动脉瓣疾病、马方综合征患者，图像不清晰。最终筛选出199例纳入本研究，其中胸升主动脉瘤（ascending thoracic aortic aneurysms，ATAA）患者46例（ATAA组），胸降主动脉瘤（descending thoracic aortic aneurysms，DTAA）患者35例（DTAA组），无主动脉病变患者118例（正常对照组）。ATAA组中男26例，女20例，年龄为（58.8±13.2）岁，DTAA组中男28例，女7例，年龄为（55.7±13.1）岁，对照组中男72例，女46例，年龄为57.5（45.8～66.0）岁。本研究遵循公开、透明原则，获得医院医学伦理委员会批准，所有患者均签署知情同意书。

1.2 模型建立与形态学参数测量

采用5.2.2版Amira软件对所有患者原始CTA数据进行表面重建，去掉影响观察的结构部分，形态学参数测量方法如图1所示。先采用二维方法测量心形角度（φc）：主动脉口（主动脉基底环）中心和心尖的连线与水平面形成的夹角。再采用改进的三维测量方法获取如下参数（主动脉弓宽、弓高和弓角 测 量 方 法 参 考 已 有 文 献 报 道［5，10］），①心 形 高 度（Hc）：主动脉口中心与心尖的垂直高度；②主动脉弓宽度（弓宽，Wa）：取肺动脉分叉处横断面分别与升、降主动脉相交的矢、冠状径的中心点之间的距离；③主动脉弓高度（弓高，Ha）：取主动脉弓部最高点至肺动脉分叉处横断面的垂直高度；④主动脉弓角度（弓角，φa）：顶点取主动脉弓部最高点，下端两点各取肺动脉分叉处横断面分别与升、降主动脉相交的矢、冠状径的中心点。

图1 形态学参数测量示意图

1.3 统计学分析

采用SPSS 22.0版统计学软件分析数据。正态分布的计量资料以±S表示，组间比较用独立样本t检验；不符合正态分布的计量资料以M（P25，P75）表示，组间比较用Mann-Whitney U检验。计数资料组间比较用卡方检验。logistic回归分析各测量指标与胸主动脉瘤的关系，受试者工作特征曲线下面积（AUC）判断各测量参数指标对胸主动脉瘤诊断的灵敏度与特异度。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

ATAA组、DTAA组和对照组性别组成和年龄差异无统计学意义（均P＞0.05）。形态学参数测量结果显示，ATAA组、DTAA组心形角度、心形高度与对照组相比，差异无统计学意义（均P＞0.05）；ATAA组弓宽（U=57.98，P＜0.01）、弓高（U=60.58，P＜0.01）和弓角（t=2.213，P=0.028），DTAA组弓宽（U=59.24，P＜0.01）和弓高（U=60.76，P＜0.01）均大于正常对照组，差异有统计学意义。3组形态学参数测量结果见表1。

表1 ATAA组、DTAA组和对照组形态学参数测量结果比较

采用logistic回归方法筛选与胸主动脉瘤形成相关因素（自变量有年龄、心形角度、心形高度、弓宽、弓高、弓角），结果显示弓角和弓宽进入模型，ATAA组弓角是ATAA发生的保护因素，弓宽是危险因素；DTAA组弓角是DTAA发生的保护因素，弓宽是危险因素，见表2。

表2 胸主动脉瘤发生的logistic回归分析结果

ROC曲线评估各测量参数指标对胸主动脉瘤诊断的预测价值，结果显示年龄、心形角度、心形高度、弓角对诊断预测价值不大（AUC均＜0.7）。ATAA组弓宽（AUC=0.816，95%CI=0.745～0.887，最佳截断点为87.40 mm，灵敏度为71.1%，特异度为79.8%）、弓高（AUC=0.811，95%CI=0.740～0.882，最佳截断点为46.75 mm，灵敏度为82.2%，特异度为67.5%），DTAA组弓宽（AUC=0.776，95%CI=0.676～0.876，最佳截断点为88.82 mm，灵敏度为66.7%，特异度为83.3%）、弓高（AUC=0.804，95%CI=0.724～0.885，最佳截断点为45.88 mm，灵敏度为87.9%，特异度为62.3%）对胸主动脉瘤形成有良好的预测价值。

3 讨论

主动脉瘤破裂可引起内出血，病死率高［1］。主动脉血流是高度不均匀的，主要是受左心室血液搏动性流入、主动脉弓弯曲等的影响，血管形态学和血流动力学参数改变在动脉瘤生成、发展过程中有重要作用［11］。为了描述解剖、血流动力学和药物作用于主动脉壁压力的相对重要性，Poullis等［12］构建升主动脉和近端弓的稳态一维流动模型，发现主动脉弯曲度比主动脉直径、年龄、血压等因素更重要。Liu等［13］研究分析114例中国主动脉夹层患者升主动脉形态，发现其主动脉弓曲度显著大于对照组。Alhafez等［10］研究发现，双尖主动脉瓣患者主动脉弓曲度显著增加，并可作为识别胸主动脉扩张及急性主动脉夹层风险加剧的双尖主动脉瓣患者的生物标记。一项A型主动脉夹层撕裂前壁面剪切力数值分析发现，主动脉夹层组壁面剪切力显著大于对照组；认为此差异归因于两组间升主动脉直径、分支血管分叉角及主动脉弓弯曲度差异均有统计学意义［14］。这些研究均提示主动脉弯曲程度与主动脉病变有重要联系。因此，本研究对比胸主动脉瘤形成后的主动脉弓部形态与正常对照组形态改变，结果发现ATAA、DTAA组弓宽和弓高均大于对照组，ATAA组弓角小于对照组，差异均有统计学意义；进一步logistic回归分析表明，弓角是胸主动脉瘤发生的保护因素，即弓角越大，越不利于胸主动脉瘤的发生。这可能是由于较大的弓角能减少涡流、稳定血流、降低剪切力，从而减少血流冲击对主动脉管壁的损伤。

对于无症状未破裂动脉瘤，临床治疗重点是预防其破裂［15-16］。然而在破裂与治疗相关并发症风险之间进行权衡后，选择开放手术或腔内修复术则取决于患者特定的主动脉形态学特征、年龄和其他可能影响治疗的因素［16-17］。血管腔内修复术现代报告标准也强调应用三维重建CT图像数据对主动脉形态学进行精确分析的必要性［18］。对于主动脉夹层瘤和主动脉瘤患者，向定成等［19］研究分析CT断层图像、三维重建图像、主动脉造影在腔内隔绝术前评估中的价值，认为在确定适应证和选择覆膜支架时应以三维重建测量结果为准，以便清楚地观察主动脉走行和曲度，准确测量各种横向距离和径向距离。因此，有必要对胸主动脉瘤患者受检CTA行三维重建，准确获取个体形态学数据，分析评估动脉瘤发展趋势，最终制定高效、安全的治疗方案。但主动脉弓形态很难定量描述，因为它是倾斜的空间立体结构［20］。以往研究中对主动脉弓形态学参数获取虽经由三维图像，但测量方法多于二维视角下进行，与三维实体真实数值有很大偏差［10，21-22］。本研究经多次反复试验，在重建的三维图像中采用改进的三维测量方法，各测量标准点均落在三维实体上，由此获得更为客观、准确的形态学数据，在此基础上统计分析结果也更为可靠；ROC曲线分析结果显示弓宽、弓高的AUC较大，说明弓宽和弓高对胸主动脉瘤发生均有良好的预测价值，可能是潜在的胸主动脉瘤发生影像学诊断提示标志。

主动脉瘤发生与主动脉慢性扩张有关［2］，主动脉随压力增大而扩张，可作为左心室高压血流的缓冲室。这种持续的扩张和收缩，与左心室流出压力有关［5］。但本研究中无论是单因素还是多因素分析，均未发现心形角度、心形高度在胸主动脉瘤组与对照组间差异有统计学意义，部分原因可能与普通CTA检查图像难以判断心动周期有关，此外作为回顾性研究，未对入组患者进行临床症状分析，这也是下一步研究要丰富的内容。