动脉粥样硬化性心血管疾病(ASCVD)一直是全球主要的死亡原因,动脉粥样硬化斑块形成是临床ASCVD的病理生理驱动因素[1]。动脉粥样硬化斑块形成是一个复杂的、多因素的、多步骤的过程,通常跨越数年或数十年[1]。斑块形成是由单核细胞和淋巴细胞黏附,迁移到内皮内膜层开始的,随后是内膜增厚,并通过巨噬细胞[2-6]摄取脂质[主要是携带载脂蛋白B-100的低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)]形成泡沫细胞(图1)。斑块生长的组成部分包括平滑肌细胞迁移和细胞外基质增殖、持续的细胞内和细胞外脂质积累、清除细胞作用不足(清除死亡或垂死的细胞)、炎症调节剂的进化环境以及某些斑块区域的钙化。“脆弱”斑块的假定特征包括坏死、富含脂质的中央斑块核心和将脂质核心与动脉腔隔开的纤维帽变薄。
图1 动脉粥样硬化斑块的发展(纤维脂肪)
注:动脉粥样硬化斑块形成是一个复杂的过程,涉及迁移LDL-C颗粒(主要载脂蛋白B-100(apoB)载体),单核细胞黏附、内皮损伤、巨噬细胞对LDL-C摄取,导致泡沫细胞形成,平滑肌肉细胞迁移和低效的传出细胞增多,包括游离脂质颗粒、细胞碎片和钙沉积钙,导致形成具有纤维帽的坏死核心。ICAM1,细胞间黏附分子1;VCAM-1,血管细胞黏附蛋白1。
斑块破裂涉及纤维帽的破坏,导致斑块核心暴露于动脉管腔,随后是血栓级联反应,管腔血栓形成,减少血流量,导致临床ASCVD事件,如急性冠状动脉综合征(ACS)[4]。斑块侵蚀的特征是内皮层破溃而不破裂,也可能导致促炎和血栓前过程,从而促进血栓形成。因此,预防斑块形成(零级预防和一级预防)和已建立动脉粥样硬化斑块的稳定和消退(一级和二级预防)是降低ASCVD事件发生率的潜在方法。
血管内超声(IVUS)、光学相干断层成像(OCT)、近红外光谱(NIRS)和冠状动脉计算机断层扫描血管造影(CCTA)等当代诊断技术,尤其是近几年CCTA使用的增加,扩大了侵入性和非侵入性表征动脉粥样硬化斑块的能力[6]。此外,临床试验中减少心血管事件的ASCVD疗法对动脉粥样硬化斑块大小和特征有积极影响。目前已积累了大量关于他汀类药物和前蛋白转化酶枯草杆菌蛋白酶9型(PCSK9)抑制剂等新型疗法的相关结果,且自2016年以相关研究越来越多。本文汇总了斑块稳定和消退的影像学评估的当代研究,以飨读者。
斑块负荷和心血管结局
冠状动脉斑块负荷是ASCVD的影像学标志,与心血管事件风险相关。
一项纳入581名ASCVD患者的研究显示[7],IVUS衍生的斑块形态与不良心血管事件有关,但与IVUS衍生斑块形态无关。
一项纳入1474名接受经皮冠状动脉介入治疗(PCI)患者的研究中位随访2年显示,基于OCT对非罪犯冠状动脉区域富含脂质斑块进行评估,可预测随访期间的主要不良心血管事件风险增加[8]。
观察数据显示,冠状动脉钙化评分(钙化冠状动脉斑块负荷的替代指标)与心血管事件风险之间存在渐进性关联[9]。
目前,关于斑块消退与心血管事件风险之间的关联数据有限。一项涉及7864名患者(主要是稳定性ASCVD患者)的临床试验的荟萃回归分析表明,使用IVUS评估的斑块消退与心肌梗死(MI)或血运重建发病率降低显著相关[10]。
动脉粥样硬化斑块的成像
各种侵入性和非侵入性成像策略可用于评估总体斑块负荷和局部斑块特征。
1.血管内超声(IVUS)
IVUS被认为是一种标准的检查方式。IVUS检查需要使用侵入性导管,该导管会发射超声波,并利用各种动脉结构的反射差异来生成动脉壁和管腔的横截面图像[11-14]。IVUS可以通过反向散射射频数据使用虚拟组织学来识别斑块、坏死核心和钙沉积的纤维和纤维脂肪成分。使用相对组织回声和外观作为组织学的替代指标,IVUS可以将斑块分为纤维、纤维脂肪、钙化和钙化-坏死亚型[11]。
薄纤维帽粥样硬化斑块(TCFA)是一种易损斑块形态,被定义为具有坏死核心,动脉腔附近有巨噬细胞,且纤维帽较薄(通常厚度<65μm)[14-15]。IVUS可以检测纤维帽的前缘,但不能检测后缘,也不能测量其厚度,无法可靠地表征TCFA或进行详细的斑块成分分析[14]。
尽管如此,IVUS提供了最精确和可重复的方法来测量斑块负荷,包括动脉粥样硬化面积、总动脉粥样硬化体积(TAV)和动脉粥样硬化体积百分比(PAV)。这些参数可以随着时间推移进行测量,以量化斑块的进展和消退(图2)。
图2 IVUS评估斑块
注:图a和图b分为1名接受高强度瑞舒伐他汀治疗(40 mg/d)的患者在基线时和随访时应用IVUS获得的动脉粥样硬化斑块横截面图像。图C和图d显示了动脉粥样硬化面积的估计值:基线时10.16 mm²(图c)和随访时5.81 mm²(图d)。总体而言,研究结果反映临床试验人群水平的影响,但个体影响可能异质性。EEM,外部弹性膜
2.光学相干断层扫描(OCT)
OCT是一种侵入性血管内成像技术,能生成动脉管腔和壁的横截面或纵向图像[6,16]。OCT拥有比IVUS更高的分辨率,可提供更详细的浅动脉壁微结构图像(图3)。OCT可以区分斑块形态(纤维斑块、钙化斑块或富含脂质的斑块)并估计纤维帽厚度。尽管TCFA通常被定义为纤维帽厚度<65 μm[15],但体内斑块的OCT研究表明,该阈值可以提高到<80 μm[17]。
值得一提的是,尽管更新的处理算法允许OCT进行斑块负荷评估,但由于组织穿透力有限,OCT仍无法可靠评估动脉粥样硬化斑块体积[18]。
图3 应用OCT评估斑块成分
注:在HUYGENS试验中,应用OCT对斑块形态进行高分辨率评估发现,在他汀基础上加用依洛尤单抗后,纤维帽厚度(FCT)从基线时的88 μm(图a和图b)增加至随访过程中的172 μm(图c和图d)
3.近红外光谱(NIRS)
NIRS可以对动脉粥样硬化斑块的脂质含量进行成像,使评估斑块成分的变化成为可能[19]。NIRS使用近红外波长从冠状动脉斑块中获得反射光谱,经过处理后会显示一个区块状的化学图谱,其中亮黄色区域对应于脂质[20]。
近红外光谱是一种潜在应用价值的侵入性方法,可用于评估调脂疗法对斑块脂质含量的影响。
4.CCTA
CCTA是一种不断发展的成像模式,可显示动脉狭窄程度,并准确地将斑块亚型表征为钙化、非钙化或混合[21]。在观察性研究中,CCTA检测到的某些斑块特征,包括阳性重塑、“斑点状”钙化和低斑块衰减,与不良心血管事件风险增加相关[21]。
与IVUS相比,CCTA的优势在于其无创性及可显示多支冠状动脉的能力研究表明,CCTA与IVUS所测得的斑块负荷具有合理的相关性[22]。然而,与IVUS相比,使用CCTA评估斑块消退和进展的严格的随机对照试验较少,且所有研究的样本量均较小。
CCTA的局限性包括分辨率低于IVUS,以及成像伪影或可导致斑块成分分类错误[21,23]。此外,CCTA有辐射性,尽管随着CCTA技术的改进,辐射剂量有所降低,但仍令部分患者尤其是女性患者(乳腺癌风险)担忧[24]。
5.非侵入性心脏磁共振成像(MRI)
MRI可以潜在地评估冠状动脉壁厚度、狭窄和特征,如阳性重塑[25]。然而,与CCTA相比[6,21],由于需要更高的技术专业性和更大的时间负担,这种模式并不常用于冠状动脉评估。此外,对于冠状动脉成像而言,心脏MRI的分辨率临界,但对于较大血管来说可以接受。
6.正电子发射断层扫描正电子发射断层成像(PET)
PET是一种非侵入性技术,可以使用放射性核素观察斑块炎症和钙化区域[26]。由于传统上应用的PET配体(如氟脱氧葡萄糖)会被心肌摄取,因此限制了PET评估斑块特征的分辨率。具有识别斑块特定成分潜力的选择性放射性示踪剂包括用于研究炎症的18F氟脱氧葡萄糖、用于评估微钙化的18F氟化钠和用于评估低氧的18F-氟咪唑[26]。
PET与CT或MRI结合使用可以提供额外的好处。尽管PET成像具有研究冠状动脉斑块的潜力,且已被用于一些研究中,例如dalcetrapib的随机II期dal-PLAQUE试验[27]。总体而言,PET成像在斑块消退或稳定的常规评估中的总体作用仍处于初步阶段[6]。
参考文献:
1. Libby, B. et al. Atherosclerosis. Nat. Rev. Dis. Prim. 16, 56 (2019). 2. Stary, H. C. et al. A definition of advanced types of atherosclerotic lesions and a histological classification of atherosclerosis: a report from the Committee on Vascular
Lesions of the Council on Arteriosclerosis, American Heart Association. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 15, 1512–1531 (1995).
3. Moreno, P. R. The high-risk thin-cap fibroatheroma: a new kid on the block. Circ. Cardiovasc. Interv. 2, 500–502 (2009).
4. Libby, P. The changing landscape of atherosclerosis. Nature 592, 524–533 (2021).
5. Stone, P. H., Libby, P. & Boden, W. E. Fundamental pathobiology of coronary atherosclerosis and clinical implications for chronic ischemic heart disease management-the plaque hypothesis. A narrative review. JAMA Cardiol. 8, 192–201 (2023).
6. Dawson, L. P., Lum, M., Nerleker, N., Nicholls, S. J. & Layland, J. Coronary atherosclerotic plaque regression: JACC state-of-the-art review. J. Am. Coll. Cardiol. 79, 66–82 (2022).
7. Schuurman, A. et al. Prognostic value of intravascular ultrasound in patients with coronary artery disease. J. Am. Coll. Cardiol. 72, 2003–2011 (2018).
8. Zing, L. et al. Clinical significance of lipid-rich plaque detected by optical coherence tomography: a 4-year follow-up study. J. Am. Coll. Cardiol. 69, 2502–2513 (2017).
9. Budof, M. J. et al. When does a calcium score equate to secondary prevention? Insights from the multicational CONFIRM registry. JACC Cardiovasc. Imaging 16, 1181–1189 (2023).
10. D’Ascenzo, F. et al. Atherosclerotic coronary plaque regression and the risk of adverse cardiovascular events: a meta-regression of randomized clinical trials. Atherosclerosis 226, 178–185 (2013).
11. Nissen, S. E. & Yock, P. Intravascular ultrasound: novel pathophysiological insights and current clinical applications. Circulation 103, 604–616 (2001).
12. Garcia-Garcia, H. M., Costa, M. A. & Serruys, P. W. Imaging of coronary atherosclerosis: intravascular ultrasound. Eur. Heart J. 31, 2456–2469 (2010).
13. Treusdell, A. G. et al. Intravascular imaging during percutaneous coronary intervention: JACC state-of-the-art review. J. Am. Coll. Cardiol. 81, 590–605 (2023).
14. Nair, A. et al. Coronary plaque classification with intravascular ultrasound radiofrequency data analysis. Circulation 106, 2200–2206 (2002).
15. Virmani, R., Burke, A. P., Farb, A. & Kolodgie, F. D. Pathology of the vulnerable plaque. J. Am. Coll. Cardiol. 47, C13–C18 (2006).
16. Araki, M. et al. Optical coherence tomography in coronary atherosclerosis assessment and intervention. Nat. Rev. Cardiol. 19, 684–703 (2022).
17. Yonetsu, T. et al. In vivo critical fibrous cap thickness for rupture-prone coronary plaques assessed by optical coherence tomography. Eur. Heart J. 32, 1251–1259 (2011).
18. Gerbaud, E. et al. Plaque burden can be assessed using intravascular optical coherence tomography and a dedicated automated processing algorithm: a comparison study with intravascular ultrasound. Eur. Heart J. Cardiovasc. Imaging 21, 640–652 (2020).
19. Jaguszewski, M., Klingenberg, R. & Landmesser, U. Intracoronary near-infrared spectroscopy (NIRS) imaging for detection of lipid content of coronary plaques: current experience and future perspectives. Curr. Cardiovasc. Imaging Rep. 6, 426–430
20. (2013). Madder, R., Smith, J. L. & Dixon, S. R. Composition of target lesions by near-infrared spectroscopy in patients with acute coronary syndrome versus stable angina. Circ. Cardiovasc. Interv. 5, 55–61 (2012).
21. Sandfort, V., Lima, J. A. C. & Bluemke, D. A. Noninvasive imaging of atherosclerotic plaque progression: status of coronary computed tomography angiography. Circ. Cardiovasc. Imaging 8, e003316 (2015).
22. Voros, S. et al. Coronary atherosclerosis imaging by coronary CT angiography: current status, correlation with intravascular interrogation and meta-analysis. JACC Cardiovasc. Imaging 4, 537–548 (2011).
23. Saremi, F. & Achenbach, S. Coronary plaque characterization using CT. Am. J. Roentgenol. 204, W249–W260 (2015).
24. Einstein, A. J., Henzlova, M. J. & Rajagopalan, S. Estimating risk of cancer associated with radiation exposure from 64-slice computed tomography coronary angiography. JAMA 298, 317–323 (2007).
25. He, Y. et al. Accuracy of MRI to identify the coronary artery plaque: a comparative study with intravascular ultrasound. J. Magn. Reason. Imaging 35, 72–78 (2012).
26. Evans, N. R., Tarkin, J. M., Chowdhury, M. M., Warburton, E. A. & Rudd, J. H. F. PET imaging of atherosclerotic disease: advancing plaque assessment from anatomy to physiology. Curr. Atheroscler. Rep. 18, 30 (2016).
27. Fayad, Z. A. et al. Safety and eficacy of dalcetrapib on atherosclerotic disease using novel non-invasive multimodality imaging (dal-PLAQUE): a randomised clinical trial. Lancet 378, 1547–1559 (2011).
专家简介
郑刚 教授
•现任泰达国际心血管病医院特聘专家
•中国高血压联盟理事,中国心力衰竭学会委员,中国老年医学会高血压分会天津工作组副组长、中国医疗保健国际交流促进会高血压分会委员。天津医学会心血管病专业委员会委员,天津医学会老年病专业委员会常委。天津市医师协会高血压专业委员会常委,天津市医师协会老年病专业委员会委员,天津市医师协会心力衰竭专业委员,天津市医师协会心血管内科医师分会双心专业委员会委员。天津市心脏学会理事、天津市心律学会第一届委员会委员,天津市房颤中心联盟常委。天津市医药学专家协会第一届心血管专业委员会委员,天津市药理学会临床心血管药理专业委员会常委。天津市中西医结合学会心血管疾病专业委员会常委
•《中华老年心脑血管病杂志》编委,《中华临床 医师杂志》(电子版)特邀审稿专家,《中华诊断学电子杂志》审稿专家,《华夏医学》杂志副主编,《中国心血管杂志》常务编委,《中国心血管病研究》杂志第四届编委,《世界临床药物》杂志编委、《医学综述》杂志会编委、《中国医药导报》杂志编委、《中国现代医生》杂志编委、《心血管外科杂志(电子版)》审稿专家
•本人在专业期刊和心血管网发表文章948篇其中第一作者759篇,参加著书11部
•获天津市2005年度“五一劳动奖章和奖状” 和 “天津市卫生行业第二届人民满意的好医生”称号
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