理解动脉粥样硬化：斑块成分与疾病活动无创成像的患者指南

目录

• 要点
• 背景：为何这项研究至关重要
• 本综述的开展方法
• 动脉粥样硬化如何导致心脏病发作和中风
• 稳定与不稳定动脉粥样硬化斑块
• 当前成像策略及其局限
• 颈动脉成像
• 冠状动脉成像
• 临床意义
• 这些成像方法的局限性
• 给患者的建议
• 常见问题解答
• 来源信息

要点

• 斑块破裂导致 60-70% 的急性心脏病发作和约 90% 的缺血性中风。
• 大多数心脏病发作发生在狭窄程度不严重的部位，因此对斑块生物学进行成像非常重要。
• 钙化积分为零令人安心：在一项荟萃分析中，此类患者仅 0.47% 发生心血管事件。
• 在SCOT-HEART试验中，CT血管造影指导的护理降低了五年内致命或非致命性心脏病发作的风险。
• 在一项包含7项研究和287名参与者的荟萃分析中，他汀类药物降低了FDG PET检测到的动脉壁炎症。

背景：为何这项研究至关重要

心血管疾病仍然是全球导致死亡和残疾的主要原因之一，给医疗保健系统带来了巨大负担。动脉粥样硬化是缺血性心脏病和脑血管疾病（由流向心脏或大脑的血流减少引起的疾病）的主要病理过程。这是一种全身性、多灶性的过程，往往在生命早期就开始发展，并在出现症状之前有很长的无症状期。

症状因斑块的外观而异。例如，阻塞性冠状动脉疾病可导致心肌缺血（流向心肌的血流减少）和心绞痛（胸痛），通常与稳定型斑块相关。但不稳定的动脉粥样硬化斑块容易发生突然破裂或侵蚀。这种情况可能在临床上没有明显症状，但可能导致血栓性血管闭塞（血块阻塞动脉），进而引发急性中风或心肌梗死（心脏病发作）。

现代成像技术现在首次使得直接且无创地对颈动脉和冠状动脉中的斑块进行成像成为可能。这使得评估斑块的组成和疾病活动成为可能，而不仅仅是观察动脉阻塞的程度。本综述讨论了这些新方法如何区分稳定的和不稳定的动脉粥样硬化模式，并补充现有的成像技术，最终改善护理。

本综述是如何进行的

本文是一篇前沿综述，而非新的临床试验。作者来自爱丁堡大学英国心脏基金会心血管科学中心以及纽约西奈山伊坎医学院转化与分子成像研究所，他们收集并解读了关于动脉粥样硬化斑块无创成像的现有研究。

他们重点关注颈动脉和冠状动脉的应用，并考察了几种成像模式：超声、计算机断层扫描（CT）、磁共振（MR）和正电子发射断层扫描（PET）。本综述讨论了这些技术如何评估斑块组成（如脂质核心、纤维帽、钙化和出血）以及疾病活动（如炎症和巨噬细胞浸润）。作者还总结了关键临床研究及荟萃分析的数据，以支持其结论。

动脉粥样硬化如何导致心脏病发作和中风

动脉粥样硬化是一种影响动脉内膜（intima）的炎症过程。它涉及大量的脂质（脂肪）沉积、泡沫细胞形成以及血管平滑肌细胞的迁移。由此形成的斑块可以表现为两种行为：

• 稳定型疾病：斑块导致管腔进行性狭窄、缺血以及稳定型心绞痛等症状。
• 不稳定型疾病：斑块突然破裂，导致血栓（血块）形成、血管闭塞以及心肌或脑组织梗死。

斑块破裂是动脉粥样硬化引发临床事件的主要方式。它占60%至70%的急性心脏病发作和约90%的缺血性中风的原因。

重要的是，虽然稳定型心绞痛和心脏缺血症状与严重的冠状动脉狭窄相关，但大多数心脏病发作实际上发生在非阻塞性斑块的部位——即先前血管造影显示狭窄程度不严重的区域。这就是为什么仅仅寻找阻塞的传统方法是不够的。

稳定型与不稳定型动脉粥样硬化斑块

具有高破裂风险的不稳定斑块有时被称为“易损斑块”。它们具有独特的病理特征：

• 稳定型病变：厚纤维帽、大钙化（大块钙沉积）和广泛的纤维组织。
• 易损斑块：大的坏死（死亡）核心、极薄的纤维帽（小于65微米）、炎症（主要是巨噬细胞浸润）、正向重构（动脉向外扩张而非狭窄）、新生血管生成（新血管生长）、斑块内出血（斑块内的出血）和微钙化（微小的钙点）。

有趣的是，致病病变（导致事件的斑块）通常与大面积的斑块相关，但由于正向重构，其管腔狭窄度往往小于75%。这些不良特征常共存于一种称为薄帽纤维粥样硬化的结构中。每个特征都代表一个潜在的成像靶点。

早期识别易损斑块的尝试使用了有创成像技术，如血管内超声（IVUS）、光学相干断层扫描和近红外光谱法。这些方法能提供极佳的细节，但难以在低风险患者中用于筛查整个冠状动脉或颈动脉树。

一项具有里程碑意义的有创研究 PROSPECT 纳入了 697 名急性冠脉综合征患者，并进行了三血管虚拟组织学 IVUS（VH-IVUS）。研究人员识别出 596 个高危斑块（VH-IVUS 定义的薄纤维帽纤维粥样硬化斑块）。然而，在 3 年的随访后，仅发生了 21 次心肌梗死。这意味着大多数易损斑块要么愈合，要么发生亚临床破裂而未引起严重的临床事件。作者认为，无创成像整个血管床可能更有用：虽然单个斑块不太可能引发事件，但出现不稳定疾病模式的患者整体风险更高。

当前的成像策略及其局限性

数十年来，临床对 动脉粥样硬化 的处理方法一直集中在检测阻塞性管腔狭窄（堵塞）。在颈动脉中，狭窄程度——通过超声、CT 血管造影或 MR 血管造影测量——被用于决定患者是否需要手术血运重建（如颈动脉内膜切除术）。

但是，严重狭窄对未来事件的预测价值有限，尤其是在无症状人群中。在冠状动脉中，CT 血管造影可以直接评估狭窄严重程度，通常辅以 CT 衍生的血流储备分数。心肌负荷灌注成像和负荷超声心动图可检测堵塞对心肌的影响。

然而，COURAGE 和 BARI-2D 试验表明，尽管 经皮冠状动脉介入治疗（PCI，即血管成形术/支架植入）能有效缓解缺血，但未能降低心肌梗死风险。这表明阻塞性狭窄、缺血与不良结局之间的关系并不简单，可能并非因果关系。因此，兴趣已转向成像斑块负荷和斑块类型。

斑块负荷成像 基于这样一个理念：患者拥有的斑块越多，其中一个破裂的可能性就越大。在颈动脉中，超声衍生的斑块负荷评估提高了传统 心血管疾病 风险评分之外的预测能力。在冠状动脉中，CT 钙化积分 量化了宏观钙化沉积物，并作为总冠状动脉 动脉粥样硬化 负荷的替代指标。

美国一项针对 25,253 名患者 的大型观察性研究，平均随访时间为 6.8 年，显示生存率根据冠状动脉钙化（CAC）的程度而有显著差异（p < 0.0001）。生存率为：

• CAC 积分为 0 时为 99.4%
• CAC 积分为 400 至 699 时为 94.7%
• CAC 积分为 1,000 或更高时为 87.8%

多项研究考察了 CAC 为零的患者中极低的事件发生率。Sarwar 及其同事的一项荟萃分析分析了 13 项研究，涉及 71,595 名无症状患者。他们发现，0.47% 的无 CAC 患者在随访期间发生了心血管事件，而有 CAC 的患者中这一比例为 4.14%。

然而，CAC 评分以相对较低的辐射剂量（约 1 mSv）提供斑块负荷的替代指标，但它专门量化钙化斑块，而这些斑块本身引发事件的可能性相对较小。这导致了这样的观点：成像还应考虑斑块类型——包括解剖成分和分子疾病活动性。

颈动脉成像

脑血管疾病是全球死亡的主要原因之一，也是致残的最重要原因。许多风险因素与 冠状动脉疾病 相似。由于颈动脉较大、靠近体表且相对静止，它们比冠状动脉更容易成像。因此，大多数新型斑块成像技术首先在颈动脉中进行测试，研究人员可以将成像发现与颈动脉内膜切除术手术中移除的组织进行验证。

斑块成分成像

超声广泛用于测量颈动脉狭窄，但其评估斑块成分的能力有限。它可以区分无回声异质性斑块（提示不稳定疾病）和强回声斑块（提示钙化、稳定病变），但这种区分尚未在临床上使用。

CT 血管造影 提供高分辨率解剖图像，在超声难以实施时可能有用，但它需要辐射和碘对比剂。MR 血管造影通常更受青睐，因为它具有更高的敏感性和特异性。

磁共振（MR）成像 因其软组织对比度而特别适合斑块特征分析。快速、高分辨率的黑血 MR 技术抑制血液信号，并提供血管壁和斑块成分的详细视图。多光谱 MR 可将斑块分类为不同的组织类型，量化脂质含量，并识别破裂的 纤维帽。钆对比剂提高了区分脂质核心与覆盖纤维帽的能力。T1 加权技术在识别斑块内出血和管腔血栓形成方面尤为出色，因为血红蛋白的分解产物高铁血红蛋白会放大近期血栓或出血区域的 T1 信号。

MR 还可以使用 超顺磁性氧化铁纳米颗粒（USPIO） 靶向斑块炎症。这些颗粒通过静脉注射并被巨噬细胞摄取。T2* 效应导致活跃巨噬细胞浸润区域信号丢失（低信号）。与无责任病变或健康血管相比，卒中后的责任颈动脉斑块和无症状颈动脉狭窄中已显示出 USPIO 摄取增加。仍需更大规模的试验来确定 USPIO 的临床作用。

MR识别出的不良斑块特征与未来事件相关。Takaya及其同事对50%至70%颈动脉狭窄的无症状患者进行的一项研究中，纤维帽变薄或破裂、斑块内出血和大脂质核心的动脉与随后的脑血管事件相关。这一结果在9项研究的系统评价中得到证实。重要的是，不良颈动脉斑块特征也与来自冠状动脉的临床事件相关，这强调了动脉粥样硬化是一种全身性疾病。

疾病活动成像

混合PET成像将PET扫描仪与CT或MR结合，将分子活性叠加在解剖图像上。放射性示踪剂通过静脉注射，积聚在疾病过程活跃的部位，并发射正电子，这些正电子被检测和定位。

最常用的示踪剂是18F-氟代脱氧葡萄糖 (18F-FDG)，它标记具有高葡萄糖代谢的细胞，包括活化的炎症细胞。颈动脉斑块中18F-FDG摄取增加与巨噬细胞浸润密切相关，使其成为血管炎症的替代指标。研究表明，脑血管事件后，责任颈动脉斑块中的18F-FDG活性高于对侧颈动脉。其他使用18F-氟代米硝唑的研究显示，有症状的颈动脉斑块比无症状病变更具缺氧性（低氧），而缺氧有助于增加FDG摄取。

颈动脉中的18F-FDG摄取与预测的心血管风险相关，尽管它有时无法区分责任病变和非责任病变。在一项对接受FDG PET-CT检查的309名患者（主要是疑似癌症）进行的回顾性研究中，升主动脉的摄取是未来冠状动脉性心脏病事件的预测因子，独立于Framingham风险评分。

18F-FDG也已被用于监测治疗。一项包含7项研究和287名参与者的荟萃分析发现，statin治疗与动脉壁炎症显著降低相关，该炎症通过FDG PET-CT上的组织/背景比值（TBR）进行测量。

然而，FDG是一种葡萄糖类似物，并非完全特异性针对炎症。更多炎症特异性示踪剂正在调查中：

• DOTATATE靶向促炎性M1巨噬细胞上丰富的生长抑素受体亚型2。Pedersen及其同事证明了颈动脉斑块中64Cu-DOTATATE摄取增加，且摄取与组织学中的巨噬细胞负荷相关。Tarkin及其同事发现责任颈动脉斑块中68Ga-DOTATATE摄取增加，且该示踪剂似乎优于18F-FDG。
• 18-kDa转位蛋白 (TSPO) 示踪剂，如11C-PK11195，靶向巨噬细胞线粒体外膜上的一种蛋白质。11C-PK11195在卒中后的责任颈动脉斑块中显示摄取增加，独立于狭窄程度，并与组织学中的炎症细胞负荷相关。它可以区分近期有症状的斑块和无症状斑块，并改善风险分层。然而，它具有高非特异性结合和短半衰期（约20分钟），需要现场回旋加速器。第二代TSPO示踪剂令人失望，因为结合力随rs6971基因多态性而变化。第三代示踪剂正在评估中。

冠状动脉成像

冠状动脉CT血管成像（CTA）现已广泛用于疑似冠状动脉疾病的无创评估。两项大型随机对照试验支持其使用：

SCOT-HEART：与标准护理相比，使用CTA提高了诊断确定性，改变了临床管理，并在5年内降低了致命或非致命心脏病发作的风险。差异为2.3%对比3.9%（风险比[HR]：0.59；95%置信区间[CI]：0.41至0.84）。

PROMISE：该试验招募了较低风险人群，随访时间较短，为25个月。复合主要终点（死亡、心脏病发作、因不稳定心绞痛住院或重大手术并发症）无差异。然而，在12个月时，与应激成像组相比，CTA组的死亡或非致命心脏病发作风险较低，风险比为0.66。

冠状动脉CTA还可以评估类似于颈动脉中看到的不良斑块特征，包括正向重构、低衰减斑块、餐巾环征和点状钙化。然而，本综述重点在于PET示踪剂如何为CT或MR解剖结构添加分子信息。虽然由于冠状动脉体积小且持续运动，冠状动脉成像比颈动脉成像更具技术挑战性，但混合PET/CT和PET/MR系统的进步使得评估冠状动脉床中的斑块生物学成为可能。

临床意义

作者强调，这些无创技术有望超越简单的狭窄或钙化积分测量，改善风险分层。主要影响包括：

• 具有不稳定斑块特征的患者——即使没有严重狭窄——也可能面临更高的未来事件风险，成像可以更早地识别这些患者。
• 对疾病活动（如炎症）的成像可以监测预防性治疗的效果。显示statin减少动脉壁炎症的FDG PET荟萃分析就是一个有力的例子。
• 由于动脉粥样硬化是全身性的，在颈动脉中检测到不稳定斑块也可以提示冠状动脉事件风险更高，反之亦然。
• 将解剖成像（CT或MR）与分子成像（PET）相结合，提供了更全面的画面：斑块成分、斑块负荷和疾病活动在一次评估中全部涵盖。

然而，作者指出，除了SCOT-HEART试验之外，证明影像引导的管理能改善预后的随机数据很少。这解释了为什么目前的指南对这些新兴方法提出了相对较弱的建议。

这些影像方法的局限性

该综述谨慎地承认了重要的局限性：

• 随机结局试验很少。 大多数证据来自观察性研究或小型机制试验。SCOT-HEART是显示现代影像方法可改善预后的主要随机试验。
• 大多数易损斑块从未引发事件。 正如PROSPECT研究所显示的，在随访期间只有少数高风险斑块导致心脏病发作。因此，如果从单个斑块层面进行解读，成像更多斑块可能会导致过度治疗。
• 示踪剂的局限性。 18F-FDG对炎症不具有特异性，TSPO示踪剂受基因多态性和短半衰期的限制，许多示踪剂尚未获准用于常规人体使用。
• 技术挑战。 冠状动脉成像因心脏和呼吸运动、血管细小以及需要高空间分辨率而困难重重。辐射暴露仍然是一个令人担忧的问题，尽管CAC钙化积分的剂量较低（约1 mSv）。
• USPIO和MR技术 在成为标准临床工具之前，仍需进行更大的临床试验。
• 组织学验证在颈动脉中更容易实现（因为手术可提供组织样本），但在冠状动脉中这种验证很少可能。

给患者的建议

如果您或您关心的人担心心脏病发作或中风风险，本综述提供了几个实用的要点：

1. 与您的医生讨论您的危险因素。 高血压、高胆固醇、吸烟、糖尿病和家族史都会导致动脉粥样硬化。影像检查可能提供传统风险评分之外的信息。
2. 了解正常的负荷试验或非钙化斑块并不意味着零风险。 钙化积分为零令人安心，但并非保证——在Sarwar荟萃分析中，0.47%的CAC阴性者仍发生了心血管事件。
3. 如果您曾发生过中风或短暂性脑缺血发作（TIA），请咨询关于高级影像检查的事宜。 颈动脉的MR和PET成像有时可识别不稳定性斑块特征并指导治疗。
4. 如果您患有冠状动脉疾病，请与您的心脏科医生讨论CT血管造影。 SCOT-HEART研究表明，与标准护理相比，CTA引导的管理减少了心脏病发作。
5. 不要因为感觉良好就跳过他汀类药物治疗。 他汀类药物不仅降低胆固醇，还减少动脉壁炎症，正如FDG PET成像研究所显示的那样。
6. 要知道症状很重要。 胸痛、呼吸困难、突然无力或言语困难需要立即就医，即使之前的影像检查仅显示轻度狭窄。
7. 保持知情。 这些影像技术正在迅速演变。今天处于实验阶段的技术明天可能成为标准护理。

常见问题

什么是动脉粥样硬化，它是如何导致心脏病发作和中风的？

动脉粥样硬化是动脉壁内的炎症过程，伴有脂肪沉积和斑块积聚。稳定斑块逐渐使动脉变窄，引起心绞痛等症状。不稳定斑块可能突然破裂，形成血栓阻塞血流，导致心脏病发作或中风。斑块破裂导致大多数心脏病发作和约90%的缺血性中风。

为什么我的医生可能会建议我对冠状动脉进行CT扫描？

冠状动脉CT血管成像可提供动脉阻塞和斑块的详细图像。在SCOT-HEART试验中，与标准护理相比，使用CTA改变了管理方式，并在五年内减少了致命或非致命的心脏病发作。您的医生可能会使用它来评估狭窄程度和斑块特征，从而帮助指导治疗决策。

冠状动脉钙化积分是什么？零分意味着什么？

钙化积分用于测量冠状动脉中的钙化斑块。在一项针对71,595名无症状患者的荟萃分析中，钙化积分为零的患者中有0.47%在随访期间发生了心血管事件，而有钙化的患者中这一比例为4.14%。零分令人安心，但不能保证零风险。

影像学检查能否告诉我我的斑块是否不稳定且可能破裂？

先进的CT、MR和PET扫描可以识别易损斑块的特征，如薄的纤维帽、炎症或斑块内出血。然而，PROSPECT研究发现，大多数易损斑块在随访期间并未引发事件。影像学检查可能有助于评估整体风险，但单个斑块的行为仍然难以预测。

什么是FDG PET成像？它如何用于心血管风险评估？

FDG PET使用一种放射性示踪剂，标记具有高葡萄糖代谢的细胞，包括动脉斑块中的活化炎症细胞。FDG摄取增加表明血管炎症。一项包含7项研究、287名参与者的荟萃分析发现，statin治疗与FDG PET上动脉壁炎症的显著减少相关。

这些先进的斑块成像检查在常规护理中是否广泛可用？

大多数这些技术仍处于新兴阶段。冠状动脉CT血管成像已得到充分确立，但许多PET和MR方法尚未成为标准。该综述指出，除了SCOT-HEART之外，随机结果试验很少，因此指南对这些方法的建议相对较弱。可用性因中心而异。

如果我曾发生过中风或短暂性脑缺血发作（TIA），哪些先进成像可能有助于评估我的颈动脉？

MR成像可以表征颈动脉斑块的组成，并检测与未来脑血管事件相关的特征，如纤维帽破裂或斑块内出血。FDG等PET示踪剂可以测量炎症。这些技术可能有助于识别不稳定斑块并指导治疗，但仍需更大的试验验证。

如果我的CT钙化积分为零，但我仍有症状或危险因素，我应该寻求第二诊疗意见吗？

钙化积分为零令人安心，但不能保证零风险。在一项针对71,595名无症状患者的荟萃分析中，即使积分为零，仍有0.47%的患者在随访期间发生了心血管事件。先进成像（如CT血管成像或PET）可以检测到钙化积分遗漏的非钙化或发炎斑块。如果您尽管积分为零但仍具有症状或高风险，第二诊疗意见可能有助于澄清是否需要进一步成像或不同的治疗。Diagnostic Detectives Network提供独立的专家第二诊疗意见。

来源信息

这篇患者友好型文章基于以下同行评审出版物：

Original title: Noninvasive Imaging to Assess Atherosclerotic Plaque Composition and Disease Activity: Coronary and Carotid Applications

Authors: Marwa Daghem, MBChB; Rong Bing, MBBS; Zahi A. Fayad, BSEE, MSE, PhD; Marc R. Dweck, BSc, MBChB, PhD

Journal: JACC: Cardiovascular Imaging, Volume 13, No. 4, April 2020, pages 1055–1068

Publisher: Elsevier on behalf of the American College of Cardiology Foundation

DOI: 10.1016/j.jcmg.2019.03.033

Access: This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).

这篇患者友好型文章基于同行评审的研究，旨在用于教育目的。它不替代合格医疗保健提供者提供的个性化医疗建议。