A型主动脉夹层发病形态学危险因素的研究进展

孙连杰 王国庆 冯祥祯 刘高利

主动脉夹层是一种危重的急性主动脉疾病,是指各种原因导致主动脉内膜和部分中膜撕裂形成主动脉内膜破口(intimal tear),血液由撕裂破口进入中膜并在压力驱动下向近端及远端扩展,造成中膜部分剥离,在内膜与中膜之间形成一个新的血管腔隙(false lumen)。急性主动脉夹层起病急,病情凶险[1]。随夹层的累及范围不同可造成包括主动脉瓣关闭不全、急性心肌梗死、心包压塞、急性脑卒中、器官灌注不良综合征等各种严重的并发症。

对于主动脉夹层有多种分类方法[2-5],目前临床通用分型仍为按照夹层累及范围划分的Stanford分型,其将主动脉夹层分为A、B两型。主动脉破口位于升主动脉或主动脉弓,夹层累及升主动脉者为A型;破口位于左锁骨下动脉以远,夹层范围局限于降主动脉者即为B型。与B型相比,A型因累及升主动脉,可能造成急性心肌梗死、心包压塞、急性心力衰竭等多种致命并发症,同时其破裂大出血的风险更大,死亡率更高[6]。未经治疗者死亡率每小时增加1%～2%[7],单纯药物治疗总死亡率达57%,一经确诊应急诊手术治疗,然而术后死亡率仍然较高(16%～25%)[8-10]。因此,预防显得尤为重要。

预防性升主动脉置换术是防止A型夹层发生的主要措施,通过择期手术的方式使用人工血管替换病变主动脉,大大降低了A型夹层的发生风险及死亡率[11-12]。手术指征的把握尤为重要,最佳手术时机为夹层发生前一刻,过早地进行手术会对患者造成不必要的手术创伤及风险,然而A型夹层患者发病前往往无任何临床症状,这使得准确识别A型夹层发生风险变得困难,通过胸主动脉CT血管成像(computed tomographic angiography,CTA)获得主动脉形态学指标是判断A型夹层发生风险的主要标准。本文将对A型夹层发病的形态学危险因素进行综述。

1 升主动脉直径

目前认为A型夹层发生主要与升主动脉直径扩张有关,根据拉普拉斯定律,主动脉的扩大增加了主动脉壁张力,促进了A型夹层的发生。最大升主动脉直径越大,A型夹层的发生风险越大,当升主动脉扩张到一定程度时,夹层便会发生。1997年耶鲁团队[8]通过对在耶鲁大学医学院治疗的230例胸主动脉瘤患者的数据进行分析发现,相比于4.0～4.9 cm的主动脉瘤,主动脉直径大于6.0 cm时升主动脉瘤的危险增加32.1%,故推荐5.5 cm作为选择性切除升主动脉瘤的标准,这一标准作为预防性升主动脉置换的指征欧洲心脏病学会指南延续了十几年[13-14]。不过,该研究基于对升主动脉或主动脉弓动脉瘤患者的异质性队列分析,包括结缔组织病和退行性病因。在该队列中,主动脉直径<6.0 cm时发生急性夹层或破裂：7.1%的主动脉直径<4.0 cm,8.5%的主动脉直径为4.0～4.9 cm,12.8%的主动脉直径为5.0～5.9 cm。即使按该数据标准,仍有近1/4的升主动脉瘤患者会出现急性A型主动脉夹层或主动脉破裂这种毁灭性预后不佳的情况,一些进一步的证据也证实了该标准准确性欠佳。Neri等[15]通过分析220例急性A型主动脉夹层手术患者的主动脉样本,测量了升主动脉内径。他们发现,没有结缔组织病的急性A型主动脉夹层患者的中位主动脉直径仅为41.3 mm。根据直径比正常主动脉直径增加50%的动脉瘤定义,只有4.7%的急性A型主动脉夹层患者有升主动脉瘤,来自国际急性主动脉夹层登记(International Registry of Acute Aortic Dissection)的数据显示,现实中高达50%的A型夹层发生在直径低于此阈值的血管中[16],认为手术干预阈值需要下调。这一现象被称为“主动脉悖论”。有学者认为,升主动脉直径大小在人群中呈钟形分布,低于主动脉直径手术阈值的人群基数大,即使发生夹层的风险低,实际数量也较多[17],不建议下调手术指征。而耶鲁团队[18]在2018年利用更大的样本量(n=780)更新了胸主动脉瘤自然病史研究。最新研究显示,发生A型夹层的激增临界点实际上有两个：5.25和5.75 cm,研究建议下调直径阈值。目前,2022美国主动脉疾病指南对于散发性胸主动脉瘤也以主动脉直径达到5 cm作为干预标准[19]。但单纯基于主动脉直径可能并不能完全预测A型夹层发生风险,上述研究均基于对A型夹层发生后主动脉直径的测量,然而夹层本身也会造成主动脉瞬时扩张。Rylski等[20]通过对63例患者的A型夹层发生前后CTA对比发现,升主动脉直径在夹层发生后增加了12.8 mm(+32%),夹层前后两次CTA的平均间隔时间为3.8个月,降低了主动脉自然增长所带来的测量误差。Mansour等[21]对比了29例患者A型夹层发生前后CTA数据发现,夹层发生后主动脉直径增加了7.1 mm(+21%)。Wu等[22]发现,夹层发生后主动脉直径增加18%。Eliathamby等[23]综合应用Rylski等[20]和Wu等[22]的数据模型,校正了51例A型夹层患者的主动脉直径发现,96%的患者直径未达5.0 cm。Tozzi等[24]回顾分析了102例A型夹层的主动脉形态学数据,并按照Mansour等[21]的数据模型计算了夹层发生前的升主动脉直径,结果显示A型夹层患者的升主动脉平均直径甚至不到4.0 cm[(39.6±4.8)mm],96.2%的患者升主动脉直径小于5.0 cm,70.6%的患者升主动脉直径集中在35～45 mm之间。这些研究表明,单纯依靠直径来判断A型夹层发生风险的准确性可能被高估,需要寻找其他主动脉形态学指标。

2 相对主动脉直径

健康人的主动脉直径受性别、年龄、身高、体表面积等多种个体因素影响[25-26],正常主动脉直径与年龄、身高、体表面积呈正相关,男性较女性大,不同个体采用相同主动脉直径干预标准可能存在误差。Davies等[27]回顾分析了410例胸主动脉瘤患者的自然史,并将主动脉直径根据体表面积进行校正,称为主动脉大小指数(aortic size index,ASI),ASI=升主动脉最大直径/体表面积(cm/m2)。相比单纯使用主动脉直径判定A型夹层风险,ASI更加可靠。体表面积由身高体重计算得出,而人的体重并不恒定,主动脉直径显然与体重无关。基于此,Zafar等[18]提出了一个更为简单的相对主动脉直径指数——直径身高指数(diameter height index,DHI),即单独使用身高来校正主动脉直径,结果显示其准确性不劣于ASI。相对主动脉直径的应用使对A型夹层发生风险的评估更加个体化,准确性进一步提高。

3 升主动脉长度

随着影像三维重建技术的进步,越来越多的主动脉形态学指标可被测得,主动脉为一三维器官,主动脉的扩张不仅限于横向,其纵向扩张即主动脉长度越来越受到关注(图1A)。Krüger等[28]测量了A型夹层及升主动脉瘤患者的升主动脉长度,发现A型夹层患者的升主动脉长度更长,其升主动脉长度测量为窦管交界水平至头臂干开口近端水平的直线距离,虽并不代表升主动脉实际长度,但其研究无疑是开创性的,为主动脉形态学研究带来新思路。2年后他们扩大了样本量,样本总数由295例增加至562例,并使用三维重建技术测量了主动脉根部至头臂干开口水平的实际主动脉长度,这也是后述研究所采用的升主动脉长度测量标准,测得的A型夹层患者的升主动脉平均长度为118 mm[29],而对于正常主动脉直径组与动脉扩张组的划分,他们以直径等于45 mm为界,但升主动脉直径大于40 mm即定义为升主动脉扩张[19],甚至有学者提出直径大于35 mm即可定义[18]。而升主动脉长度与主动脉直径呈正相关,如果以45 mm作为划分标准会使两组测得的平均升主动脉长度偏大,影响试验结果的解读。Wu等[22]基于升主动脉长度较为细致地研究了522例胸主动脉瘤患者自然史,发现升主动脉长度大于13 cm的患者A型夹层发生率约为长度小于9 cm的5倍,A型夹层发生率在主动脉长度大于11.5 cm时激增,他们推荐以升主动脉长度大于11 cm作为预防性升主动脉置换的潜在手术指征。升主动脉长度与直径不同,夹层本身引起的主动脉长度增长仅约5%[20],更为稳定。Eliathamby等[23]对比了正常主动脉直径组(小于4.0 cm),升主动脉扩张组(大于4.0 cm)及A型夹层患者的升主动脉长度,并按先前研究模型校正了夹层本身引起的长度增长,结果显示正常升主动脉长度约为83 mm,夹层患者较其长16 mm。上述研究表明,相比升主动脉直径,用升主动脉长度判别夹层发生风险的准确性可能更高,同时更为稳定,受夹层本身影响小,是A型夹层的潜在预测指标。升主动脉长度与主动脉直径、年龄、性别、身高相关[22-23]。基于此,Wu等[22]提出了主动脉身高指数(aortic height index,AHI),其算法为直径与长度之和(cm)除以身高(m),该指数综合考虑了升主动脉长度与直径及个体差异,预测夹层风险的准确性高于ASI、DHI和单纯应用升主动脉长度,是一个可靠的主动脉形态学指标。

A：通过三维重建测量主动脉直径(D)与长度(AAL);B：主动脉弯曲程度的测量,弯曲程度=L/S图1 主动脉CTA图像

4 主动脉弯曲程度

与腹主动脉夹层不同,升主动脉夹层往往发生在低于直径风险阈值的血管中,而两者在形态上的最大差异即升主动脉具有一定的弯曲程度,研究发现升主动脉越扭曲的患者发生A型夹层时的心血管危险因素越少[30]。Poullis等[31]发现,与收缩压为120 mmHg的患者相比,主动脉迂曲可导致收缩压为80 mmHg的患者在其主动脉上施加更大的壁应力,主动脉弯曲程度对于壁应力的影响比主动脉直径、血压更显著。我们在之前的研究[32]中提出弯曲指数的概念,计算方法为主动脉根部到左锁骨下动脉开口远端的长度与两点直线距离之比(图1B),弯曲指数量化了升主动脉及主动脉弓的弯曲程度,是一个稳定的主动脉形态学指标,不受主动脉直径、长度影响,其在A型夹层、动脉瘤患者之间具有统计学差异,是一个潜在的发生A型夹层预测因子。升主动脉的弯曲程度显著影响其血流动力学变化,从而促进A型夹层发生,一方面,升主动脉越弯曲,主动脉所受到的壁应力越大;另一方面也反映了主动脉壁中层的结构破坏及病理性重构[33]。当壁应力超过主动脉强度时,夹层就会发生。目前,胸主动脉弯曲程度与A型夹层之间的关系研究较少,其对于A型夹层发生风险预测准确性有待于进一步证实。

5 主动脉容积

主动脉容积的测量综合了主动脉直径与长度,Lindquist等[34]发现其与主动脉瘤的增长速度高度相关;Saade等[35]测量了主动脉根部到无名动脉开口近端水平的升主动脉容积,发现A型夹层患者升主动脉容积比对照组更大,但与动脉瘤患者之间的差异无统计学意义。该指标综合了升主动脉处的长度与直径,同时能避免单纯主动脉直径测量所带来的误差,理论上是一个理想的形态学指标。然而在实际操作中可能存在一些限制,在A型夹层患者中,假腔内的血流速度快慢受内膜破口大小、假腔内压力等影响,这使其在CTA时显影程度不一致,假腔内血流速度慢的显影较真腔淡,这种真假腔之间显著的显影差异使三维重建软件对正确升主动脉体积识别变得困难,人为校正需对每一层图像中的升主动脉轮廓进行勾勒,又使测量变得烦琐,也会使测量误差增大。但未来随着影像重建技术的进步,相信上述问题能够解决。

6 主动脉壁内血肿(intramural hematoma,IMH)与主动脉溃疡(penetrating aortic ulcer,PAU)

IMH指主动脉壁中层内出现血肿但无明显的内膜破口及假腔,影像学检查表现为动脉壁存在圆形或新月形增厚。血肿原因可能来自主动脉滋养管破裂导致的中膜内出血[36]或影像学检查无法看到的小内膜撕裂[37]。在我国,IMH约占急性主动脉综合征的10%～25%[6],A型IMH(血肿累及升主动脉或主动脉弓)占40%,A型IMH与A型夹层发生密切相关。PAU为动脉粥样硬化斑块的破裂,血液沿破裂处穿透主动脉内膜进入中层的主动脉溃疡型病变,并且通常伴有大小不一的IMH。IMH与PAU临床转归多样,药物治疗有吸收消退的可能,而A型IMH或PAU多预后不良,约80%的A型IMH及40%的A型PAU最终进展为典型A型夹层[38],一经诊断应积极手术治疗。

7 其他主动脉形态学指标

目前尚有一些其他新兴的主动脉形态学指标,虽仍处于初级阶段,但其为主动脉形态学研究提供了新思路,潜在临床价值不容忽视。

7.1 主动脉角度与纵向位移

Gode等[39]以主动脉瓣平面垂线和发出无名动脉的主动脉截平面垂线的夹角为升主动脉角,计算发现A型主动脉夹层组升主动脉角比动脉瘤组更小,具有一定的主动脉夹层预测能力。Guala等[40]研究了117例马凡综合征患者的自然史,通过心脏磁共振成像后处理计算了患者近端主动脉在心动周期中的纵向位移,发现其是主动脉根部扩张及发生主动脉疾病的预测因子。

7.2 主动脉弓形态

Krüger等[28]观察到正常主动脉直径者与动脉瘤患者在主动脉弓形中的不同,正常主动脉直径的大多数患者(77.3%)为Ⅰ型弓(主动脉弓的最高点位于左锁骨下动脉近端),而在动脉瘤组中Ⅱ型弓(主动脉弓的最高点位于左锁骨下动脉远端)的占比显著升高(60.5%)。Hornick等[41]比较了612例胸主动脉瘤患者和844例非主动脉瘤患者的临床资料及影像数据,发现牛角弓(无名动脉与左颈总动脉共干)在胸主动脉瘤患者中占比更高,牛角弓患者的主动脉扩张更快。

主动脉角度与弓形均是促进升主动脉扩张的影响因子,其在A型夹层发病中的作用需要进一步验证。

8 小结与展望

由于主动脉夹层发病前很少存在临床症状,目前主动脉直径仍是判定A型夹层发生风险的金标准,其测量简单,最易获取,但与B型夹层不同,主动脉直径对于A型夹层风险判断似乎存在限制,仍有大量A型夹层发生在直径干预阈值下,但按照目前干预标准可能已经完全将直径所带来的夹层风险排除在外。鉴于主动脉轻度扩张人群基数大,继续下调直径干预标准显然并不合适。随着影像重建技术的进步,越来越多的主动脉形态学指标被发现。与单一直径相比,无论是绝对直径与个体化参数的结合,还是3D参数的结合来制定阈值都表现出更好的准确性。但这仍需要更大的样本,更高的证据等级支持,相信未来通过各种主动脉形态学危险因素的结合能够建立对A型夹层的更准确预测模型。

利益冲突：无