冠状动脉周围脂肪组织影像学及临床研究进展

黄晶，罗倩，乔瑾，黄明刚

1.陕西省人民医院 CT 室，陕西 西安 710068；2.西安医学院，陕西 西安 710068

目前心血管疾病居我国居民总死因首位[1]，其中冠状动脉粥样硬化性心脏病占比最高。炎症是促进动脉粥样硬化发生发展的重要因素[2]，也是斑块形成和破裂的关键驱动力[3]。研究表明，血管炎症会抑制冠状动脉周围脂肪组织（perivascular adipose tissue，PCAT）的脂质聚集过程[4]。因此，早期检测PCAT炎症在冠状动脉的解剖及功能、心血管危险分层、冠心病早期预防、靶向治疗及愈后评估等方面具有重要意义。本文对近年PCAT影像学检测方法和临床研究现状及进展进行综述。

1 PCAT 的定义及病理生理机制

PCAT是指心外膜脂肪组织（epicardial adipose tissue，EAT）中围绕冠状动脉的部分，与冠状动脉共处微环境，既是其结构支持组织，也是功能复杂的内分泌器官，与血管壁进行双向通讯作用[5]。由于EAT无筋膜分隔，故对PCAT缺乏一致定义[6]。为便于研究，学者统一定义PCAT为距离冠状动脉外壁与其直径相等的径向距离内的脂肪组织[4,6-7]。

在生理状态下，PCAT分泌血管保护性因子，具有扩血管、抗炎、抗纤维化和抗氧化等作用。各种生物活性因子通过旁分泌或血管分泌的方式作用于血管内皮细胞和血管平滑肌细胞，维持细胞因子平衡，调节对外界刺激的炎症反应[8]。

在病理条件下，PCAT微环境表现为促炎表型，下调具有抗炎作用的脂联素、NO，上调促炎生物活性因子的释放。各种因素相互作用，促使血管内皮功能障碍、炎症细胞募集、脂质沉积及斑块形成，导致动脉粥样硬化发生进展；同时抑制前脂肪细胞分化并诱导其增殖，打破水-脂相平衡[4]。总之，炎症通过多种复杂机制参与调节动脉粥样硬化的过程[9]。

2 PCAT 影像学评估

2.1 心脏超声 心脏超声是评估EAT最简单经济的检查方法。通常选择胸骨旁长轴或短轴切面测量右心室游离壁的EAT厚度，于右冠状动脉中段垂直于心肌表面测量右心室游离壁至心包脏层间最大距离[10]。然而超声仅能二维测量EAT厚度，且空间分辨力低，易受气体等影响，目前尚未用于PCAT评估。

2.2 心脏磁共振（cardiac magnetic resonance，CMR）CMR无辐射、软组织分辨力高，可用于EAT体积定量。于心脏舒张末期的轴位图像上逐层勾画EAT轮廓，每层面积与层厚的乘积之和即为EAT体积[11]。然而CMR禁忌证多、价格昂贵，应用较少。

2.3 冠状动脉CT 血管成像（coronary computed tomography angiography，CCTA）CCTA是诊断冠心病的首选无创影像检查方法，除评估管腔狭窄等传统用途外，还可以间接评估血管炎症。CCTA具有空间分辨率高、操作简便、性价比高等优势，是目前评估PCAT炎症的主要方法。

2.3.1 PCAT密度 研究者用PCAT CT衰减代表PCAT密度，以-190～-30 Hu为阈值分割脂肪组织[5]。Antonopoulos等[4]在右冠状动脉血管壁向外20 mm范围内，每间隔1 mm测量CT值，发现从PCAT到非PCAT CT值逐渐减小。Dweck等[2]证明PCAT CT衰减变化可以反映PCAT脂质含量的变化，从而推测出相应血管的炎症水平。

由于PCAT CT衰减受多种因素干扰，其测量存在一定误差，由此衍生出一种新型影像标志物——血管周围脂肪衰减指数（fat attenuation index，FAI），通过PCAT衰减梯度的差值量化冠状动脉炎症[4,7]。FAI定义为校正和加权后的PCAT平均CT衰减[12]。根据Oikonomou等[7]的研究，相比于未调整的PCAT CT衰减，FAI预测能力更高。

FAI可以通过CCTA后处理工作站或软件分析获得[13-14]。基于血管水平分析时，研究者通常测量3支主要冠状动脉近40 mm节段（右冠状动脉从开口远端10 mm开始，左前降支和左回旋支从开口处开始）[4,7]；基于病变水平分析时，研究者通常选择测量病变近端到远端节段[13,15]。

2.3.2 PCAT厚度及比值 Demircelik等[16]将PCAT厚度定义为3支主要冠状动脉周围脂肪最大厚度（即心肌到心外膜的最大距离）的平均值，发现PCAT厚度与动脉粥样硬化程度相关。Okubo等[17]在此基础上，通过计算PCAT比值，即斑块处PCAT厚度/[（斑块近端PCAT厚度+斑块远段PCAT厚度）/2]，观察到高PCAT比值是易损斑块的独立相关因素。由此推测PCAT厚度及比值可以较好地评价斑块特征并反映动脉粥样硬化程度。

2.3.3 PCAT体积及体积指数 Balcer等[18]发现急性心肌梗死患者的PCAT体积与罪犯病变独立相关，罪犯病变周围的PCAT体积较大。另有研究[19]表明血管血流动力学改变与斑块周围的PCAT体积指数（即体积与体表面积之比）呈正相关，而与PCAT体积无关。根据既往研究推测[11]，PCAT体积与斑块特征相关，可能对肥胖人群冠心病更具有潜在提示意义。

2.4 PET PET是活体组织炎症成像的“金标准”，可通过特定的放射性示踪剂追踪炎症信息，并通过最大标准化摄取值（SUVmax）评估其代谢功能。在轴位融合图像PCAT内画直径为5 mm的感兴趣区，测量SUVmax，代表目标血管的PCAT 炎症活性[20]。Kwiecinski等[21]研究含高危斑块的稳定性冠心病患者PCAT CT密度增加与PET上冠状动脉18F-氟化钠（18Fsodium fluoride，18F-NaF）摄取之间的关系，发现摄取18F-NaF的病灶中PCAT CT密度更高。Xi等[20]也发现罪犯病变的PCAT摄取18F-FDG高于非罪犯病变。因此，PET评估可以提高对潜在高危斑块的预测准确度，然而受限于辐射性、成本及复杂成像等条件，其应用有限。

2.5 影像组学 影像组学是从图像中提取特征参数，通过数据收集、目标区域分割、特征提取、模型建立，筛选最有价值的特征，用于疾病诊断、肿瘤分级分期、疗效评估、预后及状态检测等。Oikonomou等[22]通过脂肪活检信息，联合其基因表达谱与PCAT影像特征，开发并验证了一种基于机器学习的新模型——脂肪影像组学特征。Lin等[23]通过PCAT放射学表型组学研究发现急性心肌梗死患者的PCAT密度高于稳定性冠心病患者。Shang等[24]利用PCAT放射学特征在预测3年内急性冠状动脉综合征方面明显优于斑块评分。因此，影像组学的应用改善了心血管不良事件的预测精度，具有良好的发展潜力。随着深度学习的拓展，影像组学将是一个值得持续研究的领域。

3 PCAT 影像学临床研究

3.1 PCAT与冠状动脉

3.1.1 PCAT与冠状动脉解剖特征 与正常血管相比，动脉粥样硬化血管的FAI值更高[25]，并与炎症负荷呈正相关[4]。研究发现，非钙化斑块是PCAT CT衰减的独立预测因子，其PCAT CT衰减较高；低衰减非钙化斑块表现相似；然而钙化斑块与PCAT CT衰减无相关性[26]。此外，Goeller等[27]研究急性冠状动脉综合征患者和稳定性冠心病患者的高危斑块与PCAT的关系，发现罪犯病变的PCAT CT衰减更高。

综上所述，PCAT与斑块稳定性关系密切，有助于识别高危斑块。FAI作为动脉粥样硬化斑块进展前期的炎症指标，有助于预测非钙化斑块、低衰减非钙化斑块和易损斑块的情况，后续研究可考虑将FAI作为指导个体化风险管理的指标[3]。

3.1.2 PCAT与冠状动脉功能评价 有创性冠状动脉造影是诊断管腔狭窄的“金标准”，但有创性冠状动脉造影与CCTA均局限于解剖评价，缺乏关于功能的相关信息。相关研究表明冠状动脉狭窄与对应区心肌缺血一致性较差[28]。

血流储备分数（fractional flow reserve，FFR）是评价冠状动脉功能的“金标准”，FFR≤0.80代表心肌缺血，FFR＞0.80代表不会诱发心肌缺血。Hoshino等[29]发现FAI与FFR显著相关，在明显缺血区域FAI值显著升高。另有研究[15,30]也表明FAI与FFR相关，联合CCTA参数后对缺血性狭窄的诊断效能明显提高。

综上所述，FAI与冠状动脉功能性缺血相关，FAI可为临床诊断血流动力学提供增益价值。

3.2 PCAT与冠心病风险预测 冠状动脉炎症促进斑块发生发展，高危斑块较稳定性斑块发生急性心血管事件的概率高。Oikonomou等[3]研究FAI对与高危斑块相关的心血管风险分层的影响，以-70.1 Hu的截断值分为高、低FAI组，结果低FAI组中高危斑块与心血管死亡风险无相关性，而高FAI组中具有相关性。Yuvaraj等[31]也研究了稳定性冠心病患者PCAT与高危斑块及随后急性冠状动脉综合征的关系，发现含高危斑块患者的PCAT CT衰减高于无高危斑块患者，在后续随访中含高危斑块的患者发展为急性冠状动脉综合征的概率更大。

综上所述，PCAT CT衰减不仅能够检测高危斑块，而且能够预测急性冠状动脉综合征的后续发展。CRISP CT研究[7]也证实FAI可提高CCTA的心血管风险预测和再分层能力。因此，PCAT可以间接评估可疑冠心病患者的炎症风险，指导患者早期进行针对性的一级预防及强化二级预防。

3.3 PCAT与疗效评估及预后 PCAT提示的炎症变化可能会指导更及时、更积极的临床干预及预后评估。Elnabawi等[14]通过测量银屑病患者治疗前后的FAI，发现治疗后FAI显著降低，结果表明本病治疗与血管炎症好转具有相关性。Kitahara等[32]报道1例心绞痛患者经PCSK9抑制剂治疗后PCAT密度显著降低，表明FAI可用于追踪患者治疗前后的反应。基于此，FAI可动态反映血管炎症水平变化，未来有望成为冠心病疗效评估及预后监测指标。目前，FAI是否能评估药物疗效还有待后续大型临床研究验证。

4 结论与展望

PCAT在心血管系统的应用已成为非侵入性成像研究的一个广受关注的领域。基于PCAT可评估斑块稳定性，对冠状动脉血流动力学意义具有增量价值，并且可以初步预测急性冠状动脉综合征、全因及心源性死亡事件的发生。随着医工结合技术发展，结合基于FFR评价的血流动力学意义、易损斑块组学等，未来将进一步深入PCAT在冠心病的预防和心血管风险分层、靶向治疗疗效及预后评估等方面的临床研究。以人工智能为核心的智能化医学影像也将对医疗决策提供更精准科学的指导，进而更好地助力心血管疾病的预防、诊断及治疗。