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急性冠脉综合征无创影像学研究及临床应用进展

2012-1-1 作者:吕滨   来源:阜外心血管病医院 我要评论0

急性冠脉综合征(Acute Coronary Syndrome,ACS)是指由于冠状动脉急性病变致严重狭窄或闭塞所产生的一组临床综合征,包括不稳定性心绞痛(UAP)、非ST段抬高性心肌梗死(NSTEMI)及ST段抬高性心肌梗死(STEMI)。临床和科研工作的重点方向是降低或减少ACS发病率,从而降低冠心病致死率和致残率。

研究发现,近70%的ACS是由狭窄程度小于50%的斑块引起,斑块破裂、继发血栓形成,致管腔急性严重狭窄或闭塞,是发生ACS的病理基础。对这种易破裂的斑块即易损斑块(vulnerable plaque)的探测和诊断,因此成为各种影像学技术的重点研究方向,包括多排探测器CT(MDCT)、心脏磁共振(cMRI)、核医学及超声等,在ACS方面的研究及应用不断取得进展,以下简单作一介绍。

1 多排CT(Multidetector Computed Tomography, MDCT)

MDCT最大的优势在于实现冠状动脉解剖的无创成像,能够观察管壁和斑块,利于高危因素患者的筛查。其图像具有各向同性及250-400µm的空间分辨率,75-165ms的时间分辨率,横断图像结合多种后处理技术及斑块分析软件,易于在各个角度及断面观察冠状动脉,显示冠状动脉病变累及部位、范围,斑块组成及管腔狭窄程度,还可用于评价左室功能、心肌灌注等。

研究发现易损斑块和肇事病变的基本CT特征主要包括:①正性重构(positive remodeling):即血管发生代偿性扩张。组织病理学显示CT正性重构与斑块巨噬细胞浸润及脂核面积增加明显相关。多项CT与血管内超声(IVUS)的对照研究显示CT正性重构病变中,坏死脂质核心所占百分比及出现薄纤维帽者明显高于无正性重构者。②非钙化斑块(noncalcified plaque):Pundziute等利用MDCT与IVUS比较50例患者斑块分布及其构成,显示稳定性心绞痛(SAP)者 61%为钙化斑块,ACS者59%为混合斑块,32%为非钙化斑块,仅9%为钙化斑块。CT显示ACS患者斑块密度较SAP患者低,且ACS患者肇事病变斑块密度较非肇事病变低。③小灶状钙化斑块(spotty cacification):一项利用64排MDCT及320排MDCT的研究结果显示,小点状钙化(<1mm)合并薄纤维帽者所占比例与非钙化斑块组无明显差别,但坏死脂核含量百分比较高;致密钙化斑块合并薄纤维帽者少。④环状强化(ring-like enhancement):环状较高密度区出现在冠状动脉斑块周围,其CT值高于临近斑块,但<130HU。MDCT斑块周围环状强化与光学相干断层(OCT)证实的薄纤维帽斑块相关,薄纤维帽组环状强化率(44%)较非薄纤维帽组高(4%),其诊断薄纤维帽斑块的敏感性、特异性、阳性预测值及阴性预测值分别为44%、96%、79%、85%。⑤溃疡样强化(ulcer-like enhancement space):对比剂聚集于冠状动脉斑块内局部区域,与管腔对比剂相延续,该部位CT值与管腔CT值比率介于0.7-1.0之间。CT溃疡样强化斑块在IVUS上均被证实是破裂斑块。⑥大体积/面积斑块:斑块负荷(plaque burden)包括斑块体积、面积,组织病理学显示易损斑块多为大体积/面积的斑块。CT研究显示ACS肇事斑块面积较ACS稳定斑块及SAP斑块面积大。

研究表明结合上述特征,64-MDCT诊断ACS的敏感性为100%,特异性为92%,阳性和阴性预测值分别为87%和100%。CT可用于ACS的危险分层,有助于进一步诊疗方案的制定,可发现心肌灌注异常及ACS的各种并发症如室壁瘤、室间隔破裂、心室血栓形成等。但由于各种斑块特点及测量方法无统一定义及标准,研究结果间存在一定差异。受CT组织分辨率所限,进一步区分大脂核斑块及纤维斑块存在一定困难,由于时间、空间分辨率所限,伪影出现难以避免,可能导致判断结果存在一定偏差。且由于放射剂量的限制,重复行MDCT长期观察评估易损斑块的风险及获益还有待进一步研究。CT设备及算法不断改进,如能谱CT的出现,是否能够鉴别冠状动脉斑块性质,定量分析斑块中血栓、纤维成分,同时是否能够消除钙化、金属、造影剂造成的硬线束伪影等,有待进一步研究和证实。

2 磁共振(Magnetic Resonance Imaging, MRI)

磁共振的优势是组织分辨率较高,采用不同对比度加权相,如T1相及T2相、质子密度相、时间飞跃扫描等,能提供感兴趣组织的生物学特征,另外就是没有射线辐射。动物及人体试验均证实,MRI-T2加权相能初步分析斑块的脂质和纤维成分,还可用于测量纤维帽厚度,识别纤维帽破裂及斑块内出血,可用于易损斑块的识别。但是,由于冠状动脉发育细小且持续运动,MRI识别易损斑块的限制是空间和时间分辨率相对不足,可重复性相对较低。

近期开发了一些替代成像方案,如弥散加权成像能显示斑块内水的弥散系数变化,对比剂强化成像用做血池介质发现斑块新生血管和炎症,细胞外基质介质来增强对富脂斑块的检测。MRI也可以用于分子成像,对分析不同斑块成分的特征具有较好应用前景。利用超小超顺磁性氧化铁粒子聚集于巨噬细胞定位斑块炎症,αvβ3 整合标靶的顺磁性纳米粒子或RGD肽结构类似物整合于Gd-DTPA显像斑块内新生血管。借助亚毫米的分辨率,MRI也许能够成为一种同时识别斑块形态和成分的有广泛应用前景的技术。

MRI可发现节段性室壁运动异常及心肌灌注等异常,显现出与ACS相关的心肌组织水肿,有助于区分急性与陈旧性心肌梗死,用于低危NSTACS患者是否住院治疗的选择。MRI定性及定量评价STEMI者心肌瘢痕,有助于指导部分未明确是否行再血管化治疗患者治疗决策的制定。对ACS并发症的诊断亦具有重要意义。然而,MRI适用于研究颈动脉等较大且运动较少的血管,冠状动脉由于直径较小及持续运动,使得MRI冠状动脉成像仍较困难,其应用于冠状动脉等较小血管的研究还需要进一步的技术改进,MRI用于预测急性血管事件的临床价值还有待进一步研究证实。

3 核医学(Nuclear Medicine)

核医学如单光子发射断层(SPECT)及正电子发射断层(PET)能特异性识别沿血管树分布的动脉粥样硬化斑块。PET(4-5mm)较SPECT(10-16mm)有更高的空间分辨率,可定量评价斑块的生物学特征,被广泛应用于动脉粥样硬化研究。18F标记的氟脱氧葡萄糖(FDG)是目前最有效的斑块炎症显像示踪剂。在动物实验及人颈动脉粥样硬化研究中,高FDG摄取区用于定位巨噬细胞聚集区,与斑块大小及管腔狭窄程度无关。PET可用于心肌组织血流定量测定,提供大/小血管的功能信息。研究表明,肿瘤患者行FDG-PET显像进行肿瘤分期时,大动脉FDG摄取增加可用于急性缺血事件预后的评估。尽管大动脉FDG成像早期识别易损斑块有较好前景,但由于相邻心肌组织可同时摄取显像剂,其应用于冠状动脉的成像还有待进一步探索,清晰显示冠状动脉斑块炎症可能需要利用低糖-高脂饮食等消除心肌FDG信号的影响。

除葡萄糖摄取外,各种其它与斑块易损性相关的代谢及信号通路渐成为核医学研究的方向,包括反映LDL的氧化和聚积的125 I标记氧化特异性抗体,反映基质金属蛋白酶活性的99mTc标记MMP抑制剂、反映巨噬细胞凋亡的99mTc标记膜连素V等。核医学虽然是目前识别易损斑块主要技术之一,但重复照射可能限制其在长期观察有动脉粥样硬化危险因素患者中的广泛应用,未来的研究不仅需要关注于核医学诊断的准确性,还需要关注其风险获益比。

4 超声成像(Ultrasound Imaging)

超声造影剂的应用使其被用于观察粥样硬化斑块特征成为可能,对比增强声学造影有助于感兴趣区域内微血管血流量的评估,可用于半定量评价颈动脉斑块形成的新生血管。对比增强声学造影通过附着于微泡表面的特定配体(如分子克隆抗体)可用于分子成像,由于微泡受限于血管内,只有内皮细胞表面的靶分子得以显像。当经靶向标记的微泡束通过毛细血管网时,由于感兴趣区域抗原-抗体结合,它们将滞留于局部位置。当血液循环中的微泡信号衰减后,其滞留的情况及程度可通过超声成像来识别。对比增强声学造影这一新的应用已在主动脉斑块标记VCAM-1和P-选择素的动脉粥样硬化动物模型中得以成功验证。迄今为止,分子超声成像仍在临床前研究中占有一席之地。

超声心肌造影(Myocardial Contrast Echocardiography,MCE)是一种实时、快速评估心肌功能及心肌灌注的新兴技术,一项研究表明MCE诊断ACS的敏感性及特异性为72%和100%。Roxy Senior报道MCE对院内肌钙蛋白阴性的急性胸痛患者的预后判断具有重要价值。但多种因素及伪影影响图像分析使得MCE诊断准确性降低。超声对比增强声学造影可半定量评价颈动脉斑块形成的新生血管。显著的声学斑块增强与组织病理学结果(CD31染色)及临床表现均相关。MCE操作的便利性、快速性及高的时间分辨率可能有助于临床对ACS的诊断。

5 未来前景及展望

由于各种无创影像学技术的应用,发现在体ACS易损斑块的技术正逐渐实现。但目前易损斑块与急性缺血事件预后间的关联还需要更多有力的证据进一步证实。因此,影像学方法用于临床工作前其诊断和预测的准确性还需大规模临床试验研究证实。未来需要对斑块形态(薄纤维帽、大量聚集巨噬细胞、新生血管等)、分子表现(MMP活化、细胞凋亡启动)、生物特征(温度、糖代谢)及与临床结局相关的易损斑块的力学特征等进行进一步深入探讨。可能临床应用评价易损斑块涉及到多种斑块特征,而目前某一种独立的影像学技术尚不能全面准确探测和诊断易损斑块,联合多种影像学技术不失为一种有效方法。

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