影像技术评价冠状动脉与颈动脉粥样硬化的研究进展

潘涛，高宇，黄晓玲，张敏郁

近年来随着人们生活水平的提高，动脉粥样硬化（Atherosclerosis，AS）引发的心脑血管疾病已成为影响人们健康的重要因素之一，心血管疾病多源于动脉粥样硬化，由AS引发的冠状动脉粥样硬化性心脏病（Coronary heart disease，CHD，冠心病）发病率高，预后较差，已引起临床重视。大部分心脑血管疾病由动脉斑块破裂形成血栓引起，因此，临床早期及时发现颈动脉和冠状动脉（冠脉）斑块并予以积极治疗，对于预防心脑血管疾病的发生和预后具有重要意义。

动脉粥样硬化的发生和进展是一个缓慢且复杂的病理生理过程，可同时发生于多个组织器官。病理学将动脉斑块分为稳定斑块和不稳定斑块（易损斑块）。组织学研究发现[1]，斑块的易损性是导致临床终末事件的重要因素。另有研究发现[2]，急性心肌梗死的直接决定因素（或诱因）是血管斑块的类型，经证实斑块的厚度、数量以及患者年龄等因素均与急性心肌梗死的相关性一致。Kate等[3]研究发现，易损斑块的特性很大程度上影响了急性冠脉综合征（ACS）患者的发病状况，与颈动脉血管正性重构相关。在冠脉粥样硬化研究的进程中，由于冠脉和颈动脉在病理、生理及解剖学结构上具有相同特性，故可用颈动脉研究代替冠脉硬化研究，对病况进行有效评估[4]，对提高冠脉粥样硬化性心脏病（冠心病）的诊治有重要临床意义。

随着近代医学影像学的迅猛发展，其在诊断颈动脉斑块和冠心病方面的作用愈发重要，其中主要以CT血管造影技术（CTA）、PET、磁共振成像技术（MRI）、数字减影血管造影（DSA）和超声检查（包括二维超声、三维超声、超声造影技术和弹性成像技术）为主。随着技术的发展，这些影像学检查手段的图像分辨率和诊断准确性大幅提升；另外影像诊断学也从单纯依靠图像的形态变化进行诊断，发展为在诊断的同时进行治疗。近年来随着数字化网络技术的发展，医学影像学跨入到数字信息化时代，为临床和影像学医生提供了更加便捷有效的工具。根据颈动脉斑块和冠心病的不同类型、不同时期和不同的病理生理基础，选择成像的方法也不同，了解各种影像技术的优缺点，遵循简单到复杂，无创到有创，技术优势互补的基本原则，以便进一步提高诊断准确率。

1 CT血管造影技术（CTA）

CT血管造影技术（CTA）可较准确地识别斑块的形态及成分，能够对斑块进行准确界定，其检测准确性高、操作过程简单无创，临床应用率较高。近年来，多层螺旋CT血管成像在空间分辨率、扫描速度、图像质量方面大幅提升，后期应用后处理软件进行重建分析，因此具有较高的检测敏感性和准确性。临床检测研究分析显示，该技术在进行狭窄分级研究时具有较高的准确性和可操作性，因此可有效替代MRA、MSCTA。实践进程中MSCTA相比于MRA和DSA，空间分辨率更优[5]。CTA的不足之处在于，对于检测的血管管腔和钙化表现出迟钝的分辨能力，尤其是在冠脉CTA时，图像质量受心率、呼吸、运动等影响而发生错层和伪影。当冠脉管壁广泛钙化时，无法准确判断其狭窄程度，同时对冠脉搭桥术后及冠脉支架植入术后再狭窄评估产生一定限制。

2 PET

PET检查能较好地评估颈动脉斑块内活动性炎症，但在整体评估斑块的易损性方面有所欠缺。PET检查在冠心病诊断方面应用价值较高，可对冠脉血流储备进行测定，通过该技术能有效对心肌存活性进行检测和评估。随着PETCT的出现，有望在未来的技术发展中实现冠脉功能学、解剖学的一站式检查，基于该技术在使用中能够实现定量分析，具有较高的分辨率，因此在冠心病诊断中可实现准确、无创、全面的检测分析[6,7]。但PET检查价格昂贵，操作复杂费时，是其临床应用受限的主要原因。

3 磁共振成像技术（MRI）

磁共振成像技术（MRI）自20世纪90年代面世以来，硬件软件技术不断优化发展，对于颈动脉斑块和冠心病的诊断日趋完善，具有重要的临床意义。MRI可评价血管状态、心脏室壁运动情况、心肌灌注以及心肌活性等，扫描视野大，具有较高的空间分辨率和组织分辨率，因此实用性较强。质子密度加权像、T1加权像、三维时间飞跃法等均为临床运用率相对较高的高分辨率MRI序列，能够对斑块脂质进行高分辨率识别分析，针对易损性斑块，可通过高分辨率MRI进行扫描识别。对比剂增强MRI能够针对坏死、纤维和新生微小血管等进行有效识别。血管管腔狭窄程度可通过MRA进行显示，3D-DCE MRA可反映出侧支循环情况，精准测量狭窄范围[8]。高分辨率MRI具有较高的组织分辨率，能对颈动脉斑块的负荷和组成部分进行定量分析，对斑块表面溃疡的诊断较准确，在不同操作者之间具有较好的一致性[9,10]。冠心病的MRI检查技术日趋完善，国内主要通过三维冠脉技术对检查对象进行结构图像构建，进而判断异常起源，该技术相比于CTA和造影，具有一定的优越性[11]。针对冠脉斑块进行的检测分析方法如含水量分析、物理状态分析、化学成分分析等，进而对冠脉生理功能进行检查评估，分析斑块是否为易损斑块及其稳定性，该技术亦是后期分子影像学的基础[12]。马恒等[13,14]研究认为，基于MRI技术自身的优势，有望实现冠心病“一站式”检查，具有重要的临床意义。冠心病“一站式”检查实现的基础是MRI技术的成熟运用，即在检查中能够一次性获取心内外膜、瓣膜、心肌等相关参数信息，通过检查结果对心脏功能充分了解（如心肌活性、心肌血流等相关参数信息），通过这些参数信息能够对心肌梗死临床症状进行分析及确定，包括缺血位置、缺血程度、心肌梗死状态等，有助于为患者制定更为合理有效的治疗方案。MRI在颈动脉斑块及冠心病的诊断方面意义重大，但其本身存在缺陷，即MRI扫描时间长，禁忌症多，图像易受呼吸运动和心脏搏动影响产生伪影。

4 数字减影血管造影（DSA）

数字减影血管造影（DSA）被认为是评估颈动脉和冠脉狭窄程度与闭塞的“金标准”[15]。DSA显像清晰、分辨率高，该技术的实现是基于成熟的计算机技术。计算机接收到检测信号后，对造影剂注入前后所对应的数字信息进行运算，最终得到血管减影图像，提供血管三维立体解剖结构的详细信息，包括是否存在侧支、分支，血管闭塞位置等信息。DSA在临床中基于其可实现动态观察的特性，应用于介入治疗。近年来三维重建成像（3D-DSA）技术在临床得到广泛应用，不仅可观察病变血管的空间位置关系和管腔内的情况，还能精确测量出病变血管的直径、狭窄血管的横截面积以及狭窄累及范围等。周石等[16]认为血管的面积狭窄率比直径狭窄率更能反映出血管的狭窄程度。DSA冠脉成像技术仍是诊断和治疗冠心病的主要方式，但在评估颈动脉方面尚有所欠缺，不能有效评估管壁及斑块内部成分；在诊断易损斑块方面也有所欠缺，且为有创、价格昂贵、技术难度高，在造影过程中斑块可能因导丝导管的作用而产生脱落，具有一定的危险性，故DSA不宜作为常规检查项目。

5 超声检查

5.1 二维超声二维超声是应用较广泛的颈动脉检查技术，操作简单快捷，便于观察颈动脉斑块的大小、位置及回声类型，彩色多普勒和增强多普勒可进一步描绘斑块边界。二维超声最大的缺点是操作者之间因技术水平和临床经验参差不齐，导致得出的结果常不完全一致，在斑块组织成分的判定上具有一定的局限性。因此仅凭借二维颈动脉超声来对颈动脉病变进行评估是不全面的。

5.2 超声造影技术（CEUS）CEUS分辨力高、敏感度和特异度强，可获得高信噪比的图像，该技术使用和机体组织声学特征不同的造影剂注入体内，增强含造影剂血液的显像能力，利用与周边组织的灌注差异，对目标进行诊断。CEUS技术可以定性和半定量的评估颈动脉斑块内部新生血管的情况，较准确地评估颈动脉斑块内部的血管腔和外膜滋养血管特征，可检测斑块表面溃疡，准确显示溃疡的大小、形态和深度等特征，从而准确评价颈动脉斑块的易损性。超声造影成像技术的局限性在于：①对于斑块特征的描述主要依靠操作者的观察，主观性强，不同操作者可能会得出不同的结论；②CEUS所使用的造影剂存在一些禁忌症问题；③操作时间的长短、心功能的高低、血管变异程度等因素都可能产生较大的误差。

5.3 超声弹性成像技术超声弹性成像技术在动脉血管方面运用较少，更多运用于肝脏、甲状腺、前列腺、乳腺等临床检查中。超声弹性成像技术在辨别颈动脉易损斑块方面具有一定优势，可发现高危人群。其缺陷为：因该技术无法实现振动与外压的同频，临床中一定程度地影响组织硬度检测；此外患者自身的机体条件如呼吸、血压等均会对组织产生一定的内部压力，从而影响组织硬度。

5.4 血管内超声成像技术（IVUS）IVUS是一种腔内成像的介入性诊断技术，从20世纪80年代末期起运用于临床，该技术利用安装在微导管前方的微型高频超声探头，将探头引导至目标部位进行检查，可发现早期的斑块，测量管腔大小及狭窄程度，并观察颈动脉血管内壁的情况、斑块的表面形态，定性定量斑块性质。另外IVUS技术还可指导选择支架类型，定位支架植入位置，监测支架术后的斑块变化情况，对手术效果进行有效评价。IVUS在临床检查中更多运用于冠脉病变检查，是DSA技术的重要补充，因此该技术在冠脉血管疾病诊疗中，能较好地协助临床医生对病变情况进行病理生理的认知，有助于选择最佳治疗方案和治疗药物。IVUS能对斑块进行定性定量分析，让检查者清晰观察到检测血管的管壁状况，与此同时，对检测血管进行定量测量分析，并得到血管狭窄的相关数据，明确重构情况，已成为斑块检测进程中“金标准”定性的重要依据[17]。目前最为先进的IVUS技术，在实际运用中能够对所检查组织行虚拟成像处理，根据回声情况对所检查组织进行伪彩标记，对病变做出稳定性评价，从而指导临床治疗[18]。IVUS技术作为一项有创检查，具有一定的并发症，不适于早期的疾病筛查；另外由于导管原因，对于严重冠脉狭窄患者的应用也受到限制，在颈动脉检查中也未能得到广泛应用，不作为颈动脉的常规检查，尤其在无DSA指征患者中应用更少。

5.5 实时三维超声血管斑块定量分析技术（3DU-VPQ）3DU-VPQ目前已成为相对成熟的检测手段，在颈动脉斑块的检查以及药物治疗上优势明显[19]，通过对颈动脉斑块的定性定量分析预测冠脉的病变情况。该技术主要应用于颈动脉的检查，在二维超声的基础上，结合实时三维容积成像技术，观察颈动脉的斑块形态、测量血管管壁以及斑块的负荷和组成部分的一项新技术。后期运用配套的计算机Q-Lab VPQ软件实现斑块图像构建及分析处理，辨识勾描出血管壁及斑块边际，在此基础上对定量参数，如血管腔面积（LA）、斑块容积（PV）、灰阶中位数（GSM）、血管壁面积（WA）等进行获取分析。检查中通过单相扫描技术的实时运用，在检查的同时短时间内可获取相应的三维图像数据，随即运用Q-Lab VPQ分析软件对斑块进行定量分析[20]，后期统计分析图像数据，选取具有代表性的斑块进一步量化分析。该项技术大大提高了检查效率，且通过计算机软件自动识别勾画管壁和斑块的边界，减少了人为因素的影响，从而在临床得到了广泛运用。所得数据中，标准化管壁指数NWI以及灰阶中位数GSM在实际运用中较为重要[21,22]，根据已测得颈动脉易损斑块数据，对斑块进行易损性分析，易损斑块内部组织成分通过GSM来反映，斑块负荷通过NWI来反映。实时三维超声的局限性为：①分辨率不够，对于斑块纤维帽厚度不能通过该技术检测出；②受技术限制，部分斑块需要手动勾画，存在一定主观性；③不能对颈动脉狭窄程度及重塑进行定量分析。

综上所述，冠心病和颈动脉斑块都需要更积极的治疗策略和手段，现有针对冠脉和颈动脉的影像学检测方法较多，各有优缺点，临床应用中需要根据检查目的选择最适合的检测方法，实现资源最优配置，提升检测效率。