冠状动脉侧支循环评估及临床意义

李雪奇 曹 蘅



冠状动脉侧支循环评估及临床意义

李雪奇 曹 蘅

冠状动脉侧支循环是先天存在于冠状动脉之间相互连接形成的血管网络。精确的侧支循环评估需要采用侵入性方法，目前压力性侧支血流指数检测是金标准。在冠状动脉粥样硬化性心脏病患者中，功能良好的冠状动脉侧支循环与减小梗死面积、减轻左室功能障碍和减少心血管事件等改善患者生存率的因素独立相关。

冠状动脉侧支循环; 心肌缺血; 冠状动脉造影；侧支血流指数

冠状动脉侧支循环(coronary collateral circulation， CCC)是冠状动脉之间交叉连接形成的吻合通道，冠状动脉粥样硬化性心脏病(冠心病)患者也存在CCC[1]。良好的CCC可以保护冠心病患者的心肌功能，降低死亡率[2]。

1 CCC的评估

准确评估CCC需要区分正常前向血流和侧支血流。在没有冠状动脉狭窄的情况下，除了后天形成的侧支血流，通过先天侧支血管的血流基本上无法测出；在非闭塞性病变中，无法区分正常前向血流与侧支血管血流。因此，(短暂的)冠状动脉闭塞是必需的。侵入性技术即导管插入术，可评估先天性和重构的侧支循环。对CCC缓解心肌缺血的功能可采用不同方式进行评估。心肌血流分布和数量异常是心肌缺血最早的病理生理改变[3]。足够的侧支循环可在缺血反应后期预防应激性异常事件发生[4]。 灌注的轻度减少(临界值)即可首先导致心脏舒张功能减弱，收缩功能下降，出现心电图改变，导致心绞痛症状。

常用的描述冠状动脉解剖的成像技术对于侧支循环只能进行非常有限的结构评估，大多数的侧支血管低于其空间分辨率而不能被检测到。

1.1 非侵入性评估

近年来，混合成像技术的分辨率和灵敏度不断提高，使非侵入性诊断成为可能。心肌声学造影(myocardial contrast echocardiography，MCE)、正电子发射断层显像术(positron emission tomography，PET)、单光子发射计算体层摄影(single-photon emission computed tomography，SPECT)、磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI) 、心脏电脑断层扫描(cardiac computed tomography，C-CT)可以评估心肌灌注和室壁运动功能。

在这些非侵入性影像诊断系统中， MRI在血管成像方面的应用最多[5]。与其他影像技术相比，MRI对小血管功能检测具有更高的敏感度，能够在不同时间和空间上显示血管增生情况[6]。

核成像技术如PET和SPECT可使体内注射的放射性同位素的分布可视化和量化。常规临床实践中，13Nammonia和15O-water与PET联合用于心肌灌注的检测[7]。PET对于心肌血流变化的可视化和量化具有较高的敏感度和适中的特异性[8]。

一些研究促血管生成的临床试验采用SPECT、PET或MRI评估心肌灌注情况，以量化刺激性药物的治疗效果，即分子影像学技术[9]。为了实现分子影像，可用放射性配体或者显影剂标记具有特定亲和力的分子。就MRI研究而言，需要较大的纳米微粒附着于一个抗体片段或靶分子特异性亲和力配体[10]。显影剂分子的大小直接影响外渗能力 。

计算机断层扫描冠状动脉造影(computed tomography angiography，CTA)是诊断冠状动脉疾病的非侵入性检查方法。与侵入性方法相比，冠状动脉CTA具有更好的可视性，精确度达74.5%，且并发症更少[11]。研究表明，在检测CCC方面，当Rentrop积分为2或3时，CTA与侵入性冠状动脉造影具有相同的敏感性和特异性；当Rentrop积分为1时，冠状动脉造影的敏感性优于CTA[12]。

1.2 侵入性评估

1.2.1 血管造影 血管造影是评估CCC使用最广泛的侵入性方法，它对较小的侧支血管具有良好的成像质量。

定性的血管造影方法包括Rentrop积分法和侧支连接分级法(collateral connection grading，CC积分) 。血管造影由于受到分辨率的限制，在评估侧支血管时难以检出吻合血管。此外，血管造影只能评估结构性质，功能评估不精确。

Rentrop积分分级规则如下。0 级：不能观察到任何侧支循环通道的充盈；1 级：可见侧支循环充盈病变血管的分支,但不能充盈心外膜下血管段；2 级：侧支循环充盈部分心外膜下血管段；3 级：侧支循环充盈整个心外膜下血管段。然而，Rentop积分亦有局限性：无法充分评估侧支血管的保护作用，特别是新生的侧支血管。对慢性完全性闭塞(chronic total occlusion，CTO)，Rentrop分级缺乏进一步的分层，侧支血管基本都是Rentrop 3级。

CC积分用于评估CTO病变，其在非闭塞性狭窄病变中的适用性尚未确定。通过供血动脉和闭塞动脉之间有无连续连接评估侧支循环。CC0：供血动脉和病变动脉之间无连续连接；CC1：持续的丝状连接；CC2：连续的小分支样连接。关于CC积分的临床相关性，在非陈旧性Q波心肌梗死患者中，CC2级侧支循环对局部室壁运动的保护作用最好。此外，CC积分与通过侵入性检查确定的侧支血流动力学参数密切相关。

除了造影评分之外，半定量的侧支循环排空法依赖于球囊闭塞后的造影剂排空时间，其与侧支循环功能有良好的相关性，并且可以精确评估侧支循环的形成是否良好[13]。

1.2.2 功能评估 CCC由于检测方法和研究样本量的限制，其功能一直存在争议。2012年的一项关于侧支循环预后作用的meta分析纳入6 529名参与者，结果发现冠心病患者的CCC具有保护作用，高度侧支循环化的患者与低侧支循环化的患者相比，死亡率下降36%[14]。在稳定性冠心病患者中，高度侧支循环化可使死亡率降低>30%[15]。

与上述血管造影积分不同,功能评估是用连续的量表量化评估侧支循环。在CTO病变中，除了非侵入性影像技术，仅在定量MCE操作时造成的短暂的冠状动脉闭塞期间可以检测到直接的心肌灌注[16]。

侧支循环功能的侵入性定量评估依赖于对远端冠状动脉压力或血流速度信号的检测，且需要一种特殊的冠状动脉导丝，在其头端装备一个压力和(或)多普勒感应器，放置于相关冠状动脉的远端。治疗性冠状动脉血管成形术或诊断性低压力球囊扩张期间正常前向血流短暂闭塞的短期和长期安全性已被证实[17]。造影指引导管测量的主动脉压力、闭塞冠状动脉远端压力(Poccl)以及中心静脉压(CVP)共同代入压力方程，即可得出压力性侧支血流指数(collateral flow index，CFI)[18]。类似的，将闭塞冠状动脉的远端血流流速与正常前向血流恢复时的静息流速比较，可得出速度性CFI。然而，多普勒信号易形成室壁运动伪影，常常无法采集到最佳信号。

与灌注影像和定量的MCE评估一样，压力性CFI在球囊扩张期间与心肌灌注密切相关。由于CFI的局限性，当超出左室充盈压时，Poccl仅用跨壁压来测量而不再用侧支血管驱动压，其适用于急性心肌梗死，但不适用于稳定性冠心病[19]。目前，压力性CFI是侧支评估的金标准。

在冠状动脉(球囊)闭塞期间，若冠状动脉内心电图心肌缺血的表现不明显，则提示存在良好的侧支循环。压力性CFI≥0.217可作为存在充分侧支循环的临界值[20]。侧支循环血流供应如果超过正常前向血流的22%则足以防止静息状态下心肌缺血，在急性心肌梗死血运重建前的患者SPECT中证实了上述结论[21]。

2 CCC的临床意义

2.1 冠状动脉窃血

冠状动脉闭塞时，远端微血管阻力减少，以保持静息心肌血流量不变。因此，在阻塞性冠状动脉疾病中，微循环阻力的不均匀分布是冠状动脉窃血形成的基础。受累区域的血流储备随冠状动脉狭窄程度加重而减少，在需求增加的关键时刻血流储备耗尽，结果由正常前向和侧支血管供应阻塞区域的血流增加到最大程度。在这种情况下，因为微血管阻力无法进一步减少，侧支血流成为完全性压力依赖。非缺血区微血管阻力的任何下降，都会降低驱动侧支血流的压力梯度。当侧支血管流入量和侧支血管网的血流量减少超出充血的临界水平时，就会加重心肌缺血，结果充血时心肌区域的冠状动脉血流量低于静息水平，从而导致冠状动脉窃血[22]。

实验和临床研究已经证明，冠状动脉窃血是由非缺血区冠状动脉狭窄和发育良好的侧支血管促成的。冠状动脉窃血在非阻塞性冠心病患者和CTO患者中的发生率分别是10%～20%和1/3～1/2。

2.2 经皮冠状动脉介入术后侧支血流的衰退和支架内再狭窄风险

经皮冠状动脉介入治疗(PCI)清除了狭窄冠状动脉前向血流的阻力，通过侧支血管网驱动有效侧支血流的压力梯度也同时减少。临床研究表明，血流重建后，随着时间的推移，侧支血管功能逐渐退化[23]。此外，与非闭塞病变相比，闭塞病变血流重建后引起更明显的侧支循环功能减退[24]。非闭塞性病变，在第2个球囊扩张时(支架置入后立即施行)可发现侧支循环充盈，而CTO患者则出现急性的侧支循环萎陷[25]。在血流重建后数月内，无再闭塞患者的侧支循环功能会进一步减退，尤其在随后的6个月，仅4%的部分或完全闭塞患者存在充分的侧支循环[26]，然而，在平均5个月后，有18%CTO患者存在充分的侧支循环[25]。此外，10%的CTO患者在PCI后出现再闭塞；在随访中这些患者的侧支循环功能与基线值相同。先前的研究发现[27]，发育良好的侧支循环功能与再狭窄或者再闭塞具有相关性，特别是CTO患者PCI术后大量的侧支血管竞争恢复的前向血流，导致类似动脉粥样硬化过程的支架内再狭窄 。一项meta分析确定了侧支循环对于支架内再狭窄的影响：良好的侧支循环可以预测再狭窄，相关风险增加40%(95% Cl：1.09～1.80，P=0.009)[14]。

2.3 CCC的保护作用

侧支循环既是冠心病严重性的标志，也是未来心血管事件的预测因子[28]。冠心病的严重程度干扰了CCC与缺血性心脏病患者不良预后之间的正相关性，因此，针对侧支循环预后作用的研究须校正其对于研究结果的影响。冠心病长期生存率的主要决定因素是左室射血分数，而左室射血分数的保留与CCC有关。

急性心肌缺血的结局主要取决于心肌梗死的程度，心肌梗死程度随着冠状动脉闭塞时间和梗死面积的增加而增加，随侧支供应范围的增加而减少。因此，在急性冠状动脉综合征中，良好的侧支循环可使患者获益。急性心肌梗死血流再灌注后左心室功能的恢复主要取决于侧支循环供应的程度，且拥有充分侧支循环的患者对再灌注时间的依赖更少[29]。此外，在急性心肌梗死患者中，不良侧支循环与预示较高死亡率的心源性休克的早期发生相关[30]。关于致心律失常性心肌缺血的临床研究表明，侧支循环对于缺血诱发的长QT综合征具有保护作用，而实验室研究显示侧支循环可降低急性冠状动脉闭塞时心室颤动的易感性[31]。

慢性缺血时,冬眠心肌和顿抑心肌可使左室功能进一步下降 。CTO病变时，完全正常的心室功能并不少见，这证明了CCC的保护作用[32]。此外，不论是急性还是慢性冠状动脉闭塞期间，局部的左心室功能都与侧支血流量直接相关。研究表明，CCC的保护作用主要在于减少梗死后心室扩张和室壁瘤形成[33]。

关于CCC对死亡率影响的大多数研究都依赖于血管造影的评估方法。一项纳入12个血管造影研究的meta分析，研究对象由约6 500例稳定性冠心病或亚急性、急性心肌梗死患者组成。结果显示，与侧支循环不良组相比，侧支循环良好组的死亡率降低36%[34]。另一项纳入慢性稳定性冠心病且定量评估侧支循环功能的前瞻性群组随访研究[平均随访期(7.3±4.3)年]也证明，功能良好的CCC可降低全因死亡率，尤其是心血管死亡率和主要不良心血管事件(MACE)显著减少[28]。功能良好的CCC是全因死亡率的独立预测因子。

总之，发育良好的CCC有助于减少冠心病患者的心肌梗死面积，改善左心室功能不全和死亡率。对不适宜血运重建的冠心病患者，通过治疗而改善侧支循环是有效的。

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(收稿：2016-03-14 修回：2016-05-12)

(本文编辑：丁媛媛)

安徽高校省级自然科学研究项目(重点)(KJ2011A263)

241000 芜湖，皖南医学院研究生院

曹 蘅，Email: yjscaoheng@163.com

10.3969/j.issn.1673-6583.2016.05.002