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编号:10401373
多层螺旋CT冠状动脉钙化积分的研究进展
http://www.100md.com 《中华实用医药杂志》 2003年第18期
     【文献标识码】 A 【文章编号】 1609-6614(2003)18-1696-03

    冠状动脉钙化是冠状动脉粥样硬化发展至一定阶段的产物,多层螺旋CT(multi-slicespiral computed tomograph,MSCT)和电子束CT(electron beam computed tomograph,EBCT)是目前定量、定性研究冠状动脉钙化的最佳无创方式并逐渐成为临床评估冠心病的参考标准之一而愈受关注。本文就冠状动脉粥样硬化的病理机制、冠状动脉钙化与血管狭窄的关系、冠状动脉钙化积分的方法和意义、MSCT研究冠状动脉钙化积分的技术和进展以及MSCT和EBCT的对比作一综述。

    1 冠状动脉钙化的病理机制

    冠状动脉钙化是冠心病的基本病变,冠状动脉钙化是冠状动脉粥样硬化发展至一定阶段的产物,是冠状动脉硬化的标志。

, 百拇医药     1.1 粥样硬化和钙化的关系 冠状动脉粥样硬化(atherosclerosis)指动脉内膜脂质沉积、平滑肌增生形成局限性斑块,使动脉壁变硬,由于斑块内脂质崩解,组织坏死如粥糜,故称动脉粥样硬化,主要累及弹力肌型动脉和弹力型动脉。基本病理变化主要为:脂质浸润前内膜变化、脂质条纹、纤维斑块和复合病变4种。早期表现为脂质沉积、脂纹形成,后因内膜中有细胞毒性的氧化低密度脂蛋白大量堆积、泡沫细胞坏死及细胞外脂质核心形成、平滑肌增生、胶原弹力纤维等生成,使病变演变为向血管内突出的纤维斑块,并逐步发展为粥样斑块。随着血栓、出血和斑块破裂形成了复合斑块。坏死组织和细胞内蛋白变性产生反应基,后者与细胞分解时磷酸盐结合,接着再与钙结合磷酸钙沉积于粥样斑块内。

    1.2 钙化形成机制 冠状动脉钙化是指动脉粥样硬化斑块中的钙盐沉积,是人体主动调节过程。在钙化斑块中发现骨桥蛋白(OPT),其参与骨骼矿物化,它的形成与泡沫细胞、平滑肌细胞变性有关,而后者又是粥样硬化斑块的主要成分。组织和细胞内蛋白质变性后暴露出反应基团与细胞分解时释放的磷酸盐结合,磷酸盐再与钙结合形成磷酸钙沉着于粥样斑块内。钙盐的沉积与脂质有关,类脂质中磷酸酰丝氨酸对钙的亲和性强,引起钙盐沉积。有学者发现冠状动脉钙化的钙化位点化学成分与羟基磷灰石钙盐一致,在正常的冠状动脉中检测不到该种钙盐的存在,多克隆抗体免疫组化钙化外侧缘有一种称为骨桥接素的调控钙化蛋白大量存在 [1,2]
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    冠状动脉硬化破裂易导致血栓形成,引起急性冠状动脉综合征。当钙盐的沉积增加为厚的钙化帽时,变硬斑块与临近内膜间应力增加、变脆、易破裂,从而导致局部斑块出血及血栓形成。

    Melarthy提出冠状动脉钙化分为少量钙化和大量钙化两种类型,前者发生在内弹力纤维斑块内,内膜未发生坏死,狭窄程度轻;后者见于坏死内膜内,内弹力纤维大量消失,冠状动脉明显狭窄(>70%)。冠状动脉钙化多发生于 复合斑块期,是动脉粥样硬化的晚期表现,但此时粥样硬化斑块可能尚未导致明显的血管狭窄(血管缩小>50%),所以相对已引起明显的临床症状而言,冠状动脉钙化可称为冠状动脉病变的早期表现。

    2 冠状动脉钙化与狭窄的关系

    2.1 冠状动脉钙化与病理对照研究 大量研究证明冠状动脉钙化积分与冠状动脉狭窄程度相关。Maunter等 [3] 将50只尸心冠状动脉进行EBCT检查及病理病理对照,结果显示冠状动脉诊断狭窄的敏感性和特异性均高,冠状动脉钙化与病理所见的冠状动脉钙化面积高度相关,且冠脉钙化的量与狭窄程度相关。
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    2.2 冠状动脉钙化与冠状动脉造影对照研究 Agaston等 [4] 首次报道EBCT与冠状动脉造影的大系列(548例,30~60岁)对照,结果表明冠心病组冠状动脉钙化发生率显著高于非冠状动脉钙化组(P<0.001)。Sinitsyn等 [5] 对80例冠心病患者做同样EBCT和冠状动脉造影对照研究血管狭窄得到同样结论。

    对于冠状动脉钙化预测冠状动脉狭窄有较高的敏感性与特异性均有人质疑。冠状动脉钙化的存在并非完全等同于冠状动脉狭窄,因为在冠状动脉粥样硬化的发生和发展过程中常伴随血管重构的发生,从而使血管腔截面积(外弹力纤维内面积)随着斑块的增长面积扩大。

    对于相同钙化程度或斑块面积的粥样硬化病变,其钙化程度却存在广泛变异。病理学同样表明,冠状动脉钙化于粥样硬化是两个各自独立且相对联系的病理过程。Klarkson [6] 认为钙化斑块往往比非钙化斑块的体积更大,所致的血管代偿性扩张也更为明显,但是病变狭窄程度却与斑块负荷的增加并不平行,导致钙化程度与狭窄程度的相关性差。Lu等 [7] 比较冠脉内超声和冠状动脉钙化积分发现,钙化仅仅是冠状动脉粥样硬化斑块负荷的一个标志,而不能算是管腔严重病变的标志。
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    3 冠状动脉钙化积分的方法及意义

    3.1 1990年Agaston首次报道冠状动脉钙化的积分方法并为大多数人所接收。钙化积分由CT峰值记分与面积之乘积,条件为:CT值>130Hu、钙化面积>1mm 2 ;钙化积分=钙化面积×钙化灶峰值记分。记分规定:130~199Hu为1分,200~299Hu为2分,300~399Hu为3分,≥400Hu为4分,将各支血管钙化灶记分之和得出该血管的钙化总积分。然而,冠状动脉钙化积分需要与其它相关因素结合,对具体病人进行具体分析,发现钙化即表明粥样硬化的存在,但并不意味肯定有50%以上的狭窄血管存在。年龄>50岁,如果钙化积分为零或很小(<10)则冠心病的发生率很低,可加强临床监测和定期随访,积分为11~400提示冠状动脉狭窄可能,积分>400意味着有冠状动脉狭窄的存在,需加以重视。但是有时候老年病人由于长期代偿性血管重建、管腔扩张,虽然有钙化出现、积分很高,但冠状动脉造影却不提示狭窄的发生。反之,如果年轻人已有临床表现则钙化积分就不重要,因为冠状动脉痉挛,血管破裂也可以引起血小板聚集、不完全梗阻使病变骤然加剧。
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    在Agaston积分的基础上,Callister [13] 提出新的积分法即容积度加权因子和面积的乘积,该法重复性较Agaston积分法高,测量值变异小(15%)。

    3.2 冠状动脉造影评定钙化积分的方法 造影中凡见管壁欠规则或固定狭窄部位均认为存在粥样硬化斑块,斑块部位占每支血管长度百分比乘以该支血管的权重系数:左主干5,左前降支20,主要对角支10,第一间隔支5,左回旋支20,钝缘支加后侧支10,右冠状动脉20,右后降支10,当某支血管完全闭塞且其远端不能通过侧支血流充分显影时,则未见显影血管的斑块按其它动脉的平均分计算 [8]

    3.3 MSCT冠状动脉钙化积分方式 MSCT冠状动脉钙化积分方式基本沿用Agaston积分法,一些学者对斑块的分类及穿透值进一步研究提出粥样斑块可分为3类:软斑块<50Hu,纤维斑块50~120Hu,钙化斑块>120Hu [9,10] 。Girshˉman[11] 认为冠状动脉钙化积分发生变异与冠状动脉钙化量化的准确性和可重复性密切相关;Hong设计从80~230Hu的不同体模钙化起始值扫描,认为CT值90~130Hu钙化灶得到图像的扫描间变化不大,团块积分测量方式更准确,有高的可重复性 [12]
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    4 MSCT扫描参数的进展

    4.1 剂量 Callister [13] 对33例有明显冠心病症状的患者分别采用两种扫描剂量(48mAs18例、80mAs15例和150mAs33例),整合前瞻性心电门控扫描,计算体积积分和钙化积分对比分析,82%(27例)在两种剂量下均出钙化积分,15%(5例)都没有得出钙化图像,只有3%(1例)只在剂量时得到钙化积分。结果40mAs对MSCT检出冠状动脉钙化已经足够,采用体积钙化积分算法可以大大减低MSCT由于扫描间变化的误差。

    体模研究发现 [14] ,当剂量从20mAs到160mAs逐渐增高时,图像噪声明显降低P<0.001。Agaston积分、体积积分和团块积分的误差与剂量不相关,钙化的定性与剂量无明显相关,相同条件下,团块积分比体积积分更准确,变异程度小。

    4.2 层厚 Hong [15] 对扫描层厚提出了新概念,利用体模研究1.5mm、3mm、6mm层厚图像的质量对比,结果证明薄层扫描对小钙化斑块敏感性高,1.5mm和3mm层厚之间差异无显著性(P<0.001),6mm层厚图像钙化斑块敏感性低于3mm层厚图像(P<0.05)。
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    4.3 心率 心率在不同钙化积分量化方式于扫描间变化的影响,50例冠心病病人整合前瞻性门控MSCT扫描发现心率<70次/min图像质量高,同时团块积分法比体积积分法重复性高且扫描间变异程度低(P<0.01) [16]

    MSCT整合回顾性心电门控在心动舒张期激发扫描、重叠重建可以得到冠状动脉钙化积分的可重复性和减少部分容积误差 [17,18]

    5 其他

    5.1 冠状动脉钙化积分在糖尿病方面的进展 目前,许多人都认为糖尿病和冠状动脉钙化有密切关系 [19,20] ,对1312例包括糖尿病病人和有糖尿病危险因素的非糖尿病病人进行MSCT扫描发现有糖尿病危险因素的病人冠状动脉钙化积分低(<2.8),已患糖尿病的病人冠状动脉钙化积分高(>2.8),可以认为冠心病常发生在冠状动脉钙化积分高的 糖尿病患者,但冠状动脉钙化积分对糖尿病预测的可靠性较低 [20]
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    5.2 不同人种、性别冠状动脉钙化积分的差异 对于不同人种冠状动脉钙化积分的研究目前只局限在白种人和黑种人。1000例(42±2岁,40~45岁)行冠状动脉扫描,结果黑人的冠状动脉钙化发生率较低,是白人冠状动脉钙化发生率的1/2 [21] 。另外有研究 [22] 表明,冠状动脉钙化积分对于女性冠心病患者有更高的特异性和敏感性。

    6 MSCT与EBCT的对比

    EBCT具有快速扫描(亚秒级)功能,减低了心脏运动产生的伪影,并能一次屏气完成冠状动脉主要分支的扫描(50~100ms),易检出钙化并对其精确测量。扫描参数基本为:一次屏气自心底至心尖扫描、层厚3mm、连续20~30层、扫描时间100ms、FOV26cm、矩阵512×512。总体上,EBCT可以反应病变的范围,病变范围越广、累及的血管支数越多,钙化积分也越高。另外,EBCT是一种无创性检查,作为普查或筛查的手段,EBCT对冠状动脉钙化的敏感性和特异性均较高 [23~27] 。然而EBCT价格昂贵、适应证单一,临床很难普及,限制了其应有的发展前景。
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    多层螺旋CT有快速的扫描时间、敏感的空间及密度分辨率、低廉的检测费用,非常适合作为冠状动脉钙化的普查方式。36例冠心病患者进行MSCT与EBCT冠状动脉钙化积分研究,发现两者相关性为0.97%~0.98% [28] 。99例临床怀疑冠心病男性患者分别行EBCT(40例,层厚3mm,一次屏气下35±5s完成)和MSCT(59例,层厚2.5mm,一次屏气下25±5s完成),果用体积积分法分析,在两种方式下检测钙化灶的数量和密度差异无显著性,冠状动脉钙化的定量和定性研究结果相同,变异改变可以通过螺旋方式改善 [29] 。Ulzheimer对比EBCT(Eovlution,C-150XP)和MSCT(Sensation4,西门子)认为回顾性门控的薄层MSCT可以得到更具重复性的研究,较大的像素和空间分辨率 [30]

    7 多层螺旋CT冠状动脉钙化积分研究的展望

    多层螺旋CT冠状动脉钙化积分应用临床冠心病的诊断,将带给冠心病研究的新亮点,扫描设备的发展更新和软件技术的提高也必定起到推波助澜的作用。笔者认为对于各种冠状动脉钙化的检测标准和计算标准目前均以西方人体质为主,亚洲人种是否适合这些指标并不明确。此外冠状动脉钙化积分对于精确反应冠状动脉狭窄程度方面价值有限,进一步开展冠状动脉血管二维多平面成像处理或三维重建对评估管腔大小的空间有待探索。
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    (编辑罗 彬)

    作者单位:650032昆明医学院第一附属医院影像中心CT室, 百拇医药(毛)