动脉粥样硬化的影像诊断进展

陈 刚(综述) 王文明(审校)

滨州医学院附属医院介入医学、脑血管病科 滨州市 256603

动脉粥样硬化的影像诊断进展

陈 刚(综述) 王文明(审校)

滨州医学院附属医院介入医学、脑血管病科 滨州市 256603

动脉粥样硬化;影像诊断;心肌梗死;血管造影

动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)是系统性、进展性病理过程,累及全身血管、心、脑等多个器官部位的病变,导致组织缺血和坏死,发生心肌梗死、脑卒中等严重后果。AS已成为我国常见的一种血管病变,发病率和死亡率不断上升。随着影像技术的不断发展,影像学在动脉硬化的诊断中发挥着越来越重要的作用。本文对动脉硬化的影像诊断进展综述如下。

1 侵入性影像学诊断方法

1.1 血管造影 长期以来,血管造影都被当作对冠状动脉、颈动脉以及周围动脉病变诊断的金标准。高清晰度的血管造影可以显示血管直径、血管狭窄程度和斑块晚期病变,如斑块破裂、腔内血栓以及钙化。但是,由于其灵敏度低,不能很好的反映组织学病变[1],同时由于其特异性差,不能显示富含脂质的粥样斑块以及其他病理组织学成分。当弥漫性AS而引起的全程性动脉管腔狭窄时,血管造影可发生低估局部的狭窄程度;又因创伤性和检查价格昂贵等因素的影响,血管造影尚难广泛应用于临床。

1.2 血管内超声(intravascular ultrosound,IVUS)目前血管内超声被认为是诊断动脉粥样硬化斑块的金标准,通过回声的强弱及均匀度判断斑块的性质。斑块在 IVUS上的表现为内膜有异常回声,管壁厚度增加,管腔面积缩小。根据斑块的声学特点将斑块分为 4种:①软斑块,②纤维斑块,③钙化斑块,④混合性斑块。血管内超声可以测量斑块脂质核的大小及组成、血管面积、斑块面积、纤维帽厚度、计算重构指数、判断冠状动脉正性及负性重构、判断钙化类型等。血管内超声可测量整个血管面积和管腔面积,两者之差即为斑块面积。血管内超声可以准确的反映动脉硬化的程度及斑块特征,为动脉硬化的诊断提供直观、精确的证据[2]。

1.3 光学相干断层成像术(opticalcoherence tomography,OCT) 光学相干断层成像术具有共焦显微镜和弱相干干涉仪二者的优点,可对活体生物组织进行非侵入或微创、在位、实时高速、高分辨率、高灵敏度高精度成像,图像清晰,具有较高的空间分辨率断层成像,从而成为一种全新的疾病诊断手段。OCT主要用于冠状动脉粥样硬化的诊断。国外的相关研究已经经历了以下三个阶层:①OCT技术检测动脉粥样硬化病变的体外实验[3]。②OCT技术检测动物动脉粥样硬化病变的在体研究,该项研究表明[4],OCT成像对动脉壁中超微结构明确界定,与组织学明显相关,体内成像分辨率可达 10μm,接近于组织病理学检查所见,对分辨高危易损斑块和指导介人治疗极有潜力。③人体冠状动脉成像。2001年 Jang等[5]首次研制出冠状动脉内成像系统并将该技术用于人类,结果表明比血管内超声,更加优越,分辨率更高(10μm vs100μm),认为这种新成像技术可能在改善冠状动脉介人效果和识别易损斑块方面发挥重要作用,并证明在冠状动脉内是安全可行的,不但能检测出大多数能检测出的结构特征,而且还能提供另外的更详细的结构信息,如可以检测到断裂的内膜、腔内血栓、球囊造成的夹层的深度、切割球囊的切口、组织脱垂、未展开的支柱和内膜增生。上述三个阶段的研究都通过组织学证实了OCT成像的高精确性和高对比性。最近,Kuo等[6]通过研究了正常和不同类型的人类动脉粥样硬化斑块的光学特性,包括散射系数[mu(s)]、有效各向异性因子[g(eff)]、双折射系数(Deltan)和快速轴角可以定量地描述。它建成了动脉粥样硬化斑块的PS-OCT图像定量标准,因此 OCT将可以用于斑块的定量分析。

1.4 拉曼光谱学检查(raman spectroscopy,RS) 它的原理是物理学上的“拉曼效应”,当物质接受单色光照射时,入射光使分子的旋转和振动发生变化,产生光的散射,散射光与入射光的频率有差异,而这种差异有高度的分子特异性,通过 RS可以识别组织中的各种化学成分,并估测他们的相对含量,作出定性判断。现在已证明该技术检验动脉粥样硬化易损斑块是有效的。Rocha等[7]用拉曼光谱学检查分析颈动脉粥样硬化斑块,发现动脉粥样硬化斑块和正常组织的拉曼光谱不同,证明该技术可以用于颈动脉走样硬化斑块的检查。

2 非侵入性影像学诊断方法

2.1 多层螺旋 CT及 CT造影(multi-slice helical CT and computed tomography angiography,MSCT,CTA)传统的 CT由于采集时间长,在对冠状血管检测时受呼吸运动干扰,难以消除心脏伪影,且仅能在轴向层面进行采集,血管重建能力差。MSCT具有扫描速度快、分辨率高等优点,以及有丰富且先进的后处理软件,克服了数字减影血管造影成像检查的创伤性及不能显示血管壁增厚与钙化的缺陷,主要通过对斑块密度的测量来判断斑块的具体成分。其血管重建性好,可多层面进行扫描,能清楚显示所有严重病变和所有钙化斑块,由 CT峰值记分与钙化面积之乘积可获得冠状动脉钙化积分(CAC积分),可以对冠状动脉钙化作出精确的定量。Sadako等[8]研究发现采用多层螺旋 CT 0.5 mm薄层扫描,可以比1mm薄层扫描精确的区分不同类型的动脉粥样硬化斑块,并与金标准血管内超声对比无统计学差异。但其不足之处为 MSCT空间分辨力尚不够高,部分容积效应影响其密度的测量,时间分辨力的限制,在一定程度上影响了其在临床的广泛应用。CT血管造影(CTA)被看作是一个潜在的可以替代目前成像方法的一种技术,来评估大多数动脉的血管解剖,斑块组成或形态学特点在扫描速度和在探测器排数的进步提高了诊断的准确性。血管钙化对多层 CT血管造影系统是一个很大的限制,因为这需要更高64排探测器的瞬间高分辨率,增加有效的辐射剂量才能很好的显影[9]。虽然尚在发展阶段,但 CTA在判断动脉粥样硬化斑块的特点、斑块组成,以斑块面积,体积和以及斑块重塑方面是非常有希望的。

2.2 核磁共振(magnetic resonance imaging,MRI)MRI具有较高的软组织密度分辨力和空间分辨力,显示 AS斑块的敏感性和特异性很高,不仅可显示血流、血管狭窄、测量狭窄程度,并且能观察血管管壁和血管周围组织。近年来,很多学者对 MRI在区分斑块的类型,斑块成分量化,血管壁的测定以及新的 MRI对比剂在诊断动脉粥样硬化中的应用做了大量研究。Cai等[10]对 60名接受颈动脉内膜切除术的患者术前行 MRI检查,并对 MRI的图像和后来的组织学结果分别独立的回顾和分类,结果显示,MR成像的分级标准和美国心脏病协会(American Heart Association)动脉硬化分级标准有着很好的一致性。Saam等[11]证实磁共振成像可以量化活体人类颈动脉粥样硬化斑块的主要组成部分,磁共振成像测量斑块组成,脂核、松散的基质纤维组织,与组织学相比,没有统计学差异。Underhill等[12]比较了MRI和 B超对血管壁厚度的测量,他们发现 B超的内膜基质厚度与 MRI测量的平均血管厚度有着高度的皮尔逊相关系数(r=0.93;P＜0.001)。对比增强 MR,也显示出其在鉴别特定的斑块组织的效应。Cai等[13]证明钆造影剂对比曾强 MR不仅使完整的纤维帽易于鉴别,还可以对纤维帽进行更精确的形态学测量。MR所见与组织学标本在测量完整的纤维帽的最大厚度,长度和面积有中度至良好的相关性。超小超顺磁性氧化铁(ultra-small super paramagnetic iron oxide,USPIO)是一种新型的磁性MRI对比剂,具有能被网状内皮系统(reticu lo endothelial system,RES)识别巨噬细胞所摄取的特点,且由于其血浆半衰期长,能广泛地分布于 RES中的器官外巨噬细胞。目前很多研究者利用巨噬细胞特异性对比剂的特点,应用于动脉粥样硬化的研究。有研究者[14,15]将 USPIO用于拟行颈动脉内膜剥离术的患者,在 1.5T高分辨 MR上,运用四通道的相位阵列颈动脉线圈,发现注射 USPIO后 24 h即可观察到 T2WI上病灶局部信号强度明显降低。所有动物实验及人体实验术后标本的病理分析,均发现光镜下斑块内有铁染阳性反应,电镜显示为 USPIO颗粒主要集中在活化的巨噬细胞内(MAC387/CD68阳性),而内皮组织内则没有,且 MR影像所显示的信号降低区与铁染色阳性的铁聚集区相对应。Tang等[16]对 20例有症状高危 AS患者双侧颈内动脉进行 USPIO增强 MR对比研究,结果显示无症状侧的斑块已可观察到斑块由于摄取 USPIO引起的 T2WI上的信号减低,证实 AS是一全身性疾病,且 USPIO增强 MR能够用于随访观察或早期发现尚未出现症状的患者。

2.3 彩色多普勒超声(color Dopp ler flow imaging,CDFI) CDFI已被临床医生认可,并普遍应用于血管病变检查,它具有简便、易行、直观、无创伤、无辐射的优点,病人乐于接受。可以观察血管管径是否均匀一致,有无局部膨大、变细、狭窄、扭曲及受压;血管壁回声强弱,管壁有无薄厚不均,并可测量管壁厚度;血管内膜有无斑块形成,根据斑块形态、回声特性、有无声影、表面有无溃疡可以清楚显示脂纹,纤维或脂质斑块和复合病变;测量血管的内径、外径、截面积、斑块大小、长度,血流速度等。高频超声探头能清晰显示颈动脉管壁的结构,测定内膜-中层厚度(intima-media thickness,IMT),IMT增厚是颈动脉粥样硬化最早期表现,超声对颈动脉 IMT形态学变化的观察,有助于在有症状的血管斑块出现之前预示 AS的进展。研究[17～19]发现,彩色超声多普勒和组织学测定的 IMT无明显差异,IMT与心脑血管病的发病率有很好的相关性,预测有心血管危险因素人群的冠状动脉粥样硬化情况非常有效。最近三维彩超已开始应用于临床,在量化血管壁与动脉硬化板块厚度,评价血流动力学方面发挥着更加重要的作用[20]。

2.4 放射性核素显像(Radionuclide Imaging) 放射性核素显像利用放射性核素标记参与粥样硬化的中间物质来进行显像,这是它与其他影像学方法的本质区别。在定性、定量反映组织器官血流、代谢及功能改变方面具有其他影像学方法不可替代的优势。近年来国内外许多学者已根据 AS形成过程的某些成分,低密度脂蛋白(LDL)、巨噬细胞、单核细胞、淋巴细胞等与炎症相关的细胞、凋亡细胞、以及很多细胞因子等进行了放射性核素显像研究。Bozoky等[21]研究发现,在高胆固醇血症的家兔模型中,99mTc-低密度脂蛋白(99mTc-low density lipoprotein,99mTc-LDL)可在动脉粥样硬化病变处浓聚,用来测定 LDL在体内的分布。同时,粥样斑块脂质池内的氧化型 LDL容易形成炎性环境,氧化型 LDL抗体摄取减少说明斑块稳定。Terzewski等[22]实验表明,斑块内氧化型 LDL和巨噬细胞减少而平滑肌细胞和胶原增多时,放射性标记的氧化型 LDL抗体摄取减少。Alessio等[23]研究发现,99mTc-IL-2在不稳定性斑块内聚集,并且体内斑块对99mTc-IL-2的摄取与体外组织学检测的斑块内 IL-2R阳性细胞数一致。Moritz等[24]研究发现放射性示踪剂111In标记可以清楚的显示活体内迁移到动脉粥样硬化病变的单核细胞。利用放射性核素标记参与动脉粥样硬化形成的中间物质来进行显像,能够定量反映斑块的组成、代谢及发展趋势,可以早期发现动脉粥样硬化的发生,以便积极采取措施控制动脉粥样硬化的进一步发展,减少临床事件的发生。

总之,侵入和非侵入性影像学技术的蓬勃发展,为动脉粥样硬化的诊断提供了广阔的空间。新的技术方法不断出现,可有效的评估动脉粥样硬化血管性疾病,并显示出从定性诊断向定量分析的发展趋势。使得动脉粥样硬化的诊断更加精确可靠,并能有效评估预后,为临床治疗提供重要的依据。

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2009-10-13)