左冠状动脉解剖特征与动脉硬化及心肌梗死关系的研究进展

肖栋，李为民

作者单位： 1 150001 哈尔滨,哈尔滨医科大学附属第一医院心内科

冠状动脉粥样硬化性心脏病（冠心病）有诸多危险因素，但冠状动脉（冠脉）解剖特征与动脉硬化及心肌梗死的关系却少有关注，也未将其视为冠心病的独立危险因素。研究表明[1-3]，左冠状动脉主干（LM）近分叉、分叉处及左前降支（LAD）近分叉处的外侧管壁等部位好发动脉硬化，而传统危险因素并不能完全阐明其机理。多项研究提示特殊的左冠状动脉解剖特征可引起左冠局部血流动力学及剪切力发生改变，诱发局部血管动脉斑块的形成、进展，甚至引发心肌梗死[1-7]。因此推测左冠脉解剖特征与动脉硬化及心肌梗死发生的局部选择性具有某种潜在的关系。

1 左冠状动脉解剖特征与动脉硬化及心肌梗死的关系

LM富含弹性组织和平滑肌，且由近及远减少，其特殊的解剖结构使其能减缓血流的冲击，减轻分支冠脉损伤[4]。多项研究表明，LM的直径、长度、形态类型及分叉夹角等解剖特征与动脉硬化及心肌梗死具有相关性[1,2,5,6]。因此推测某些特殊的左冠脉解剖特征可能是促进动脉硬化及心肌梗死发生的独立危险因素。

1.1 左冠状动脉直径与动脉硬化的关系 Cademartiri等[7]通过分析62例患者的冠脉CT血管成像（CTA）后发现，LM末端直径与LM动脉斑块呈中度相关，且与LM无斑块组相比，LM有斑块组的LM末端直径明显较大（P＜0.05）。乔月等[6]通过分析199例患者的CTA发现，与冠状动脉正常组相比，冠脉病变组的LM末端直径较大。猜测与血管重构有关，冠脉管壁产生的活性成分、生长因子及动力学刺激都会诱发重构。另外，乔月等[6]还指出血管重构贯穿于整个动脉硬化过程，当动脉斑块造成管腔狭窄后，血流就会受阻，这时血管重构促使近分叉处狭窄近端血管直径增大。然而，Ajayi等[1]对连续170个冠状动脉造影（CAG）资料进行回顾性研究，测得LM分支近端病变组、远端病变组的LM平均直径分别为：（3.7±0.6）mm、（3.8±0.8）mm，分析发现二者之间并没有统计学差异（P＞0.05），认为LM直径与LM分支动脉硬化之间并不相关。另外，Komiyama等[8]通过血管内超声（IVUS）研究了30例接受选择性经皮冠状动脉介入治疗（PCI）的患者后发现，LM分支斑块位于冠状动脉心外膜侧管壁组的最小血管直径要明显大于斑块位于两侧管壁组，同时斑块靠心肌侧管壁组最大血管直径要明显大于斑块位于两侧组。更多的研究倾向于大的血管直径与动脉硬化有关，但目前尚未发现有关左冠状动脉直径与心肌梗死关系的报道，今后有待进一步研究。

1.2 左冠状动脉长度与动脉硬化及心肌梗死的关系 目前，国内外关于LM长度与动脉硬化及心肌梗死关系的研究结论尚不统一。Gazetopoulos等[5]研究表明短LM更易出现分支动脉硬化病变，且病变出现更早进展更快，也更易发生急性心肌梗死（AMI）。乔月[6]研究也发现短LM促进动脉硬化的发生。目前针对这种结论主要有两种解释：一种是短LM患者下游分支血流量、血流速度较大，剪切力较低，而较低的剪切力会促使动脉硬化发生[9]；一种是根据泊肃叶定律：Δp=8ηL×Q/(r4×π)(△p为管子两端压强差，Q为流量、r为半径，L为长度，η为粘滞系数)，即当LM越短，LM两端压力改变就越少，LM末端的压力就较大，血流速度较大，在离心力作用下分支内侧壁压力降低，而外侧壁升高，高速血流冲击外侧壁使内皮受损，进而触发动脉斑块形成的损伤机制[6]。Dong等[10]回顾性分析了1825例CAG资料后发现,相较于有冠脉病变但未闭塞的患者和正常人，左冠状动脉急性心肌梗死（AMI-LC）患者有着更短的LM[（11.6±2.1）mm，（14.3±1.9）mm，（15.8±5.9）mm，P＜0.001]，且经Logistic分析发现LM长度是AMI-LC发生的独立危险因素，他认为短LM患者冠状动脉内压力和血液速度梯度下降较慢，从而导致LAD及回旋支（LCX）的中段和远段的剪切力相对较高，进而触发斑块破裂。

然而，Ajayi等[1]研究指出一个更长的LM可能会使其终末分支（LAD和LCX）有一个更近端的动脉粥样硬化病变，他根据泊肃叶定律来解释这一现象，但其认为较长的LM会使分支前的血流压力就下降更多，分支处压力就更低，而分支处的低压与低剪切力有关，进而导致分支动脉硬化病变的发生。另外还提出短LM会有相反的效果，会导致LM分支处压力下降减少，血流量增大，进而使LM分支的剪切力较高，而这可能对动脉斑块的产生起保护作用。但是，Cademartiri等[7]研究发现LM长度与左冠状动脉斑块形成并不相关。

1.3 左冠状动脉形态类型与动脉硬化的关系 由于起源及走形不同，LM常可呈现不同的形态类型。Zeina等[11]利用CTA及3D成像技术将正常人的LM分为四型：Ⅰ型为双凹面形（管腔两端大，中间小），占54.3%；Ⅱ型为锥形（管腔逐渐变小），占21.4%；Ⅲ型为组合形（管腔先变小，后不变），占14.3%；Ⅳ型为漏斗形（管腔逐渐变大），占10%。而乔月等[6]研究LM形态与动脉硬化关系时发现：与冠状动脉正常组相比，狭窄组Ⅰ型LM比例明显减少，而Ⅱ型、Ⅲ型比例增加，提示Ⅰ型可能是延缓动脉硬化的因素；轻度狭窄组与正常组相比，Ⅱ型比例明显增加，提示Ⅱ型可能是促进动脉硬化的因素，推断其机理是由于Ⅱ型管腔面积逐渐减小，血液流速加快，更不易保持层流，更易诱发动脉硬化形成。另外，中重度狭窄组与正常组、轻度狭窄组相比，Ⅳ型明显增加，Ⅰ型比例减少，Ⅲ型略增加，而Ⅳ型在轻度狭窄组较少，由此推测Ⅳ型并非促动脉硬化的因素，而是由于中重度病变导致血流动力学改变，进而促使血管重构，使LM末端血管扩张，且随狭窄加重血管重构程度加深，血管直径越发增大；同时由于LM的平滑肌和弹性组织向远端逐渐减少，使得LM远端比近端扩张更重，进而使其他类型向Ⅳ型转化，最终导致Ⅳ型明显增加。但上述推测仍需更多研究去证实。

宋翔等[2]根据LM走行状态将110例CTA检查者分为LM曲折组（42例）和LM非曲折组（68例），研究LM走形状态与左冠脉动脉硬化斑块发生的相关性后发现，LM曲折组比非曲折组更容易发生左冠状动脉硬化斑块，且LM及前降支有着更高的斑块形成率，推测走行曲折的LM是LM和前降支斑块形成的危险因素。认为其机制是走形折曲的LM引起左冠脉血流状态及血流动力学改变，如非层流状态（湍流、涡流等）和剪切力的下降，这些会促进动脉硬化的发生。

1.4 LM分叉角度与动脉硬化及心肌梗死的关系 LM分叉角度与动脉硬化及心肌梗死的关系已经引起了很多人的关注。多项研究证实更大的LM分叉角度可使LM分叉处产生更大的湍流及更低的剪切力，进而诱发分叉处斑块形成；而更窄的分叉夹角可能使分叉处更容易形成层流且不太容易形成斑块[12-14]。LM分叉角度会引起血流状态改变，进而引起血流动力学及剪切力改变，在斑块的形成、进展、破裂等进程中起关键作用，促使动脉硬化或心肌梗死发生[15-17]。Juan等[18]通过分析313例患者的CCTA及CAG后发现,冠脉重度病变组（LAD和/或LCX病变≥50%）、轻度病变组（存在斑块且病变＜50%）及正常组的LAD/LCX夹角有明显差异（87.34°、81.16°、75.53°，P＜0.001），且重度病变组的LAD/LCX夹角明显大于正常组。Cui等[19]对106例疑诊冠心病患者的CCTA和CAG进行分析后发现,无论是在心脏的收缩期还是舒张期,左冠状动脉非钙化组均比钙化组的LAD/LCX夹角要宽[（79.5±26.6）°，（69.8±19.2）°，P=0.034；（84.3±25.7）°，（74.8±20.1）°，P=0.037]，且证实LAD/LCX夹角是冠脉严重狭窄的独立危险因素,可以通过LAD/LCX夹角（≥78°）来预测左冠状动脉的严重狭窄病变，从而提高CCTA的诊断性能。他认为其机制与血流动力学有关，较大的LAD/LCX夹角能产生更大的湍流及血流动力学影响，进而诱发动脉硬化病变。Ajayi[1]，乔月等[6]也分别通过不同研究方法证实LAD/LCX夹角越大，左冠状动脉就越容易形成动脉硬化，认为当LAD/LCX夹角较大时，分叉处血流动力学发生改变，容易形成低剪切力，进而促发动脉硬化；另外，分叉角度较大时血流不再是单纯的层流，而是变成湍流、涡流等，导致内皮细胞功能障碍，最终促使动脉硬化形成[6,13]。

Dong等[10]分析了1825例患者的CAG资料后发现，AMILC患者与有冠心病但冠脉无完全闭塞的患者和正常人相比，有着更大的LM/LAD夹角[（127±27）°，（115±29）°，（119±32）°，P＜0.001]，并通过Logistic分析证实较大的LM/LAD夹角是AMI-LC发生的独立危险因素。之后吴渝千等[12]研究指出LM、LAD、LCX之间的夹角与左冠状动脉粥样硬化有关，且随着LM/LAD夹角增大，LAD/LCX夹角就会减小，按此理论，当LM/LAD夹角较大时LAD/LCX夹角则相对较小，即Dong的研究间接说明较小的LM分叉夹角（即LAD/LCX夹角）发生AMI-LC的危险性更大。另外 Kawasaki等[20]指出，较大的LM与LAD夹角会使下游分支侧壁的剪切力增大，进而促发动脉硬化斑块破裂。综上可推测，当LAD/LCX夹角较小时，即LM/LAD夹角较大，外侧壁的剪切力较高，而高剪切力会诱导动脉斑块破裂而引发AMI。此外，多项研究显示[1-3,21,22]，左冠脉动脉硬化多分布在LM近分叉、分叉处等区域，Souli等[22]认为其原因是，相比分叉远端区域，左冠脉分叉处拥有较低的空间壁剪切力和壁面剪切力梯度值，进而会诱发动脉硬化。由此可见，LM分叉角度与动脉硬化及心肌梗死密切相关。

2 血流动力学与动脉硬化及心肌梗死的关系

Papafaklis等[23]提出：血流动力学对动脉硬化早期和发展过程中冠脉偏心斑块的形成有重要影响。血流动力学在冠状动脉解剖特征与动脉硬化及心肌梗死关系中常常被提及，其中剪切力的作用至关重要。Komiyama等[8]指出，剪切力是冠状动脉斑块易损性和斑块破裂的重要决定因素，且剪切力集中与斑块破裂部位有关，此外，剪切力在血管弯曲外侧壁较高，而在内侧壁较低。

另外许多研究证实，反常血流可导致血流动力学及剪切力改变，对动脉硬化的形成及进展产生重要影响[22,24]。剪切力主要通过两种不同的机制参与动脉硬化斑块的破裂过程：低剪切力促进动脉斑块形成，并使稳定斑块向薄纤维帽过渡，最终使斑块向易损方向发展[25-27]；而高剪切力则促使动脉斑块慢慢形成裂缝，变得不稳定，并渐渐往斑块破裂方向发展[3,13,28]。Dong等[10]研究发现LM/LAD夹角较大是AMI-LC患者的独立危险因素，而Kawasaki等[20]研究称较大的LM/LAD夹角会使下游分支侧壁的剪切力增大，进而促发动脉硬化斑块破裂，这也间接验证了上述机理。然而Ajayi等却认为短LM会导致LM分支的剪切力较高，而这可能会对动脉斑块的产生起保护作用[1]。另外，Gijsen等[29]讨论了剪切力与冠状动脉斑块组成和斑块破裂位置之间的关系后指出，高剪切力斑块区域是唯一随时间推移斑块会逐渐变软的区域，较软，有易损倾向，且与破裂的位置有关；而远端区域剪切力较低，更硬，有稳定的表型。另有研究指出病变首先会出现在低剪切力区域，因为低剪切力会引起异常的生化反应，如粘附分子的表达、细胞连接减弱、单核细胞沉积、脂质和巨噬细胞通透性增加及平滑肌细胞增殖，另外低剪切力还可以显著加强脂质合成，并降低血管对它的清除能力[13,14,30]。

另外，Chaichana等[31]运用三维管腔LCA模型研究左冠状动脉斑块与冠脉侧支壁剪切力（WSS）和壁压力梯度（WPSG）变化的关系时发现，动脉斑块的存在会使侧支WSS降低和WPSG增加，另外WSS和WPSG的变化恰恰能提示冠状动脉分支可能有斑块的形成。该研究说明动脉斑块形成与血流动力学改变之间是互为因果的关系，而前面已提到左冠脉解剖特征会引起血流动力学改变，同时血流动力学改变会导致动脉硬化或心肌梗死的发生，这说明左冠脉解剖特征、血流动力学、动脉硬化三者间具有密不可分的因果关系。

3 展望

左冠状动脉解剖特征与动脉硬化及心肌梗死之间密切相关，今后应更加重视左冠脉解剖特征，通过分析患者特殊的左冠脉特征来预测急性冠脉事件的发生，从而尽早予以积极预防。另外目前尚无关于左冠脉解剖特征与急性心肌梗死患者预后的报道，今后可在这方面进行深入的研究，进而发掘左冠状动脉特征在急性心肌梗死预后方面的预测价值，从而使临床获益。