2022年1月12日整理發(fā)布：冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病(簡(jiǎn)稱冠心病)是全世界最常見(jiàn)的死亡原因。據(jù)世界衛(wèi)生組織估計(jì)，全球每年死于冠心病的人數(shù)占死亡總?cè)藬?shù)的近1/3。因此，冠心病的防治和研究已成為全球關(guān)注的重大公共衛(wèi)生問(wèn)題。特別值得指出的是，80%的心臟事件和中風(fēng)是可以預(yù)防的，因此預(yù)防心血管病一直是醫(yī)學(xué)界的主要目標(biāo)之一。
目前，臨床指南推薦一級(jí)預(yù)防采用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分評(píng)估人群未來(lái)發(fā)生心血管病的風(fēng)險(xiǎn)。然而，傳統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分能否準(zhǔn)確識(shí)別危險(xiǎn)人群尚不明確，采取他汀類藥物治療的風(fēng)險(xiǎn)閾值也存在個(gè)體化差異，此外還存在成本效益、社會(huì)可接受性和疾病發(fā)生率等問(wèn)題，因此風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分在實(shí)際應(yīng)用中仍受到很大的挑戰(zhàn)。
大量的臨床證據(jù)顯示心血管影像可以提供亞臨床病變的直接證據(jù)，對(duì)于優(yōu)化病人的危險(xiǎn)分層非常有意義，同時(shí)可提高病人對(duì)預(yù)防性治療措施的依從性，有利于改善病人的預(yù)后。因此，心血管影像檢查使得心血管病的防控關(guān)口前移到臨床疾病的早期階段。近年來(lái)，心血管影像學(xué)在預(yù)防醫(yī)學(xué)中的價(jià)值逐漸受到關(guān)注。本文旨在明確心血管影像學(xué)對(duì)預(yù)防心血管病的意義，并著重論述冠狀動(dòng)脈CT血管成像(coronary CT angiography，CCTA)在心血管疾病預(yù)防中的應(yīng)用及其發(fā)展前景。
1.預(yù)防醫(yī)學(xué)的幾個(gè)基本概念
在預(yù)防醫(yī)學(xué)中提倡三級(jí)預(yù)防，本文簡(jiǎn)要介紹三級(jí)預(yù)防的基本概念及CCTA在三級(jí)預(yù)防中的潛在價(jià)值。傳統(tǒng)的一級(jí)預(yù)防是指對(duì)導(dǎo)致缺血性事件的危險(xiǎn)因素的干預(yù)。臨床指南均推薦采用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分對(duì)人群未來(lái)發(fā)生心血管病的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，當(dāng)心血管病10年死亡風(fēng)險(xiǎn)≥5%時(shí)，推薦生活方式干預(yù);當(dāng)心血管病死亡風(fēng)險(xiǎn)≥10%時(shí)，推薦藥物治療。
在一級(jí)預(yù)防中，臨床癥狀和年齡是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分的主要預(yù)測(cè)因素，有癥狀人群和大多數(shù)中年人會(huì)被推薦進(jìn)行預(yù)防性藥物治療，但多數(shù)冠心病病人在出現(xiàn)心肌梗死或心源性死亡之前并無(wú)其他臨床癥狀，且絕大多數(shù)出現(xiàn)心血管事件的年輕人并未采取過(guò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分進(jìn)行一級(jí)預(yù)防。
最近的一項(xiàng)薈萃分析納入了41項(xiàng)采用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分進(jìn)行心血管病一級(jí)預(yù)防的研究，結(jié)果顯示風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分對(duì)于心血管事件的發(fā)生率幾乎沒(méi)有影響。這些都提示基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分的一級(jí)預(yù)防還有很多需要改善之處。
2019年，美國(guó)心臟病學(xué)會(huì)和美國(guó)心臟協(xié)會(huì)(American College of Cardiology/American Hospital Association，ACC/AHA)心血管疾病預(yù)防指南推薦，對(duì)于心血管風(fēng)險(xiǎn)中等或不明確的無(wú)癥狀病人的一級(jí)預(yù)防，可以通過(guò)評(píng)估其冠狀動(dòng)脈鈣化(coronary artery calcium，CAC)從而進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分層并確定合適的預(yù)防治療方法，推薦級(jí)別為Ⅱa級(jí)。在這些指南中強(qiáng)調(diào)了心血管影像學(xué)在心血管病一級(jí)預(yù)防中的價(jià)值。
傳統(tǒng)的二級(jí)預(yù)防是指針對(duì)可能導(dǎo)致缺血性事件的病變進(jìn)行干預(yù)，需要通過(guò)機(jī)會(huì)性檢查或系統(tǒng)性篩查手段發(fā)現(xiàn)病變，即所謂的早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療。二級(jí)預(yù)防的核心之一是選擇合適的檢查技術(shù)達(dá)到上述目標(biāo)。在冠心病的二級(jí)預(yù)防中，CCTA不僅可檢出有血流動(dòng)力學(xué)意義的冠狀動(dòng)脈狹窄，還可以早期發(fā)現(xiàn)亞臨床冠狀動(dòng)脈斑塊并評(píng)估其性質(zhì)，從而將傳統(tǒng)二級(jí)預(yù)防的關(guān)口明顯前移至早期的亞臨床斑塊，起到早診斷早治療的目的，這也是心血管影像學(xué)在心血管病預(yù)防中的核心價(jià)值所在。
三級(jí)預(yù)防是在疾病臨床期為了減少疾病導(dǎo)致的繼發(fā)危害而采取的措施，可以防止傷殘，促進(jìn)功能恢復(fù)，提高生命質(zhì)量，降低病死率。CCTA目前主要用于三級(jí)預(yù)防，用于狹窄檢出、指導(dǎo)臨床治療決策和評(píng)估預(yù)后。
2.影像學(xué)在心血管病預(yù)防中的應(yīng)用價(jià)值
2.1CAC積分的價(jià)值
CAC是冠狀動(dòng)脈粥樣硬化的重要指標(biāo)，能夠反映冠狀動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的負(fù)荷。CAC作為未來(lái)心血管事件的可靠預(yù)測(cè)因子，可提供傳統(tǒng)心血管風(fēng)險(xiǎn)因素之外的增量信息，常采用CAC積分對(duì)其進(jìn)行量化分析，目前最常用的為Agatston積分。CAC積分是目前心血管影像中證據(jù)最多的心血管影像危險(xiǎn)因素，目前的指南將其推薦為一級(jí)預(yù)防的評(píng)估手段，能夠?qū)o(wú)癥狀的中度風(fēng)險(xiǎn)個(gè)體的心血管風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，指導(dǎo)預(yù)防性治療措施的使用。
心血管病篩查的風(fēng)險(xiǎn)或收益(the risk or benefit in screening for cardiovascular diseases,ROBINSCA)研究對(duì)比了CAC積分與系統(tǒng)性冠狀動(dòng)脈風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估(systematic coronary risk evaluation，SCORE)模型對(duì)無(wú)癥狀人群心血管疾病的篩查效能，結(jié)果顯示CAC積分顯著降低了需要預(yù)防性治療的病人比例，其中女性需要預(yù)防性治療的比例從26.7%(1604/6009)降低至16.8%(1043/6223)，相對(duì)降低了37.2%;而男性則從43.2%(2666/6176)降低至30.7%(2068/6727)，相對(duì)降低了28.8%。
CAC積分對(duì)應(yīng)的嚴(yán)重程度與病人后續(xù)生活方式的改變密切相關(guān)，包括服藥依從性、飲食調(diào)整、體質(zhì)量管理、飲酒量控制和鍛煉變化等。早期檢出亞臨床動(dòng)脈粥樣硬化的無(wú)創(chuàng)成像研究(early identification of subclinical atherosclerosis by noninvasive imaging research，EISNER)試驗(yàn)對(duì)比了接受CAC積分篩查和未接受篩查病人的心血管風(fēng)險(xiǎn)因素管理情況，結(jié)果顯示接受篩查的病人風(fēng)險(xiǎn)因素(血壓、膽固醇水平和腹圍)控制得更好，再次強(qiáng)調(diào)了心血管影像學(xué)結(jié)果對(duì)病人行為的影響。
Arad等探究了CAC評(píng)分(≥500)指導(dǎo)他汀類藥物治療對(duì)疾病的進(jìn)展及病人預(yù)后的影響，結(jié)果顯示CAC的進(jìn)程未受到影響，但5年心血管事件的發(fā)生率有所改善。由于一級(jí)預(yù)防人群的心血管事件發(fā)生率很低，仍需要大規(guī)模的隨機(jī)對(duì)照研究評(píng)估CAC評(píng)分對(duì)病人長(zhǎng)期預(yù)后的影響。除了前瞻性心電門(mén)控心臟CT平掃影像外，還可以通過(guò)非心電門(mén)控CT平掃影像半定量評(píng)估CAC，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)方法獲取定量的CAC積分。
Zeleznik等利用深度學(xué)習(xí)算法自動(dòng)量化CAC積分，結(jié)果顯示其與手動(dòng)測(cè)量結(jié)果的相關(guān)性(r=0.92)和一致性良好，并且可將計(jì)算時(shí)間縮短至2s內(nèi)，該方法的可靠性也在肺癌篩查低劑量CT影像、非心電門(mén)控胸部CT平掃影像和心電門(mén)控心臟CT平掃影像中得到了驗(yàn)證。最新的研究進(jìn)一步證實(shí)了基于深度學(xué)習(xí)算法的CAC積分計(jì)算方法在不同的心臟和胸部CT平掃影像中的普適性，為CAC積分在預(yù)防醫(yī)學(xué)的應(yīng)用提供了更廣闊的前景。有研究者認(rèn)為CAC具有穩(wěn)定高危斑塊的作用，在臨床實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)他汀類藥物治療會(huì)導(dǎo)致CAC的進(jìn)展。還有研究提出CAC對(duì)于心血管事件具有預(yù)測(cè)價(jià)值，主要是因?yàn)槠渑c斑塊總負(fù)荷密切相關(guān)或是因高危斑塊的存在。
CAC積分本身無(wú)法提供關(guān)于總斑塊負(fù)荷及斑塊穩(wěn)定性等信息，也不能真正識(shí)別冠心病的存在與否。單獨(dú)評(píng)估時(shí)，CAC的進(jìn)展對(duì)未來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)幾乎沒(méi)有影響。因此，CAC積分對(duì)高危人群的預(yù)測(cè)價(jià)值有限。
2.2CCTA的作用
盡管CAC積分被認(rèn)為在心血管病的一級(jí)預(yù)防中有價(jià)值，但CAC積分并不能檢測(cè)出那些非鈣化的斑塊，因此難以作為心血管病早期精準(zhǔn)檢出的手段。隨著CCTA技術(shù)和應(yīng)用的迅速進(jìn)展，CCTA的價(jià)值得到了廣泛的認(rèn)同。CCTA已被歐洲心臟病協(xié)會(huì)推薦為穩(wěn)定性冠心病的一線檢查技術(shù)。
近期研究者們也已經(jīng)開(kāi)始提倡將二級(jí)預(yù)防從傳統(tǒng)的檢出心血管事件提前為檢出亞臨床斑塊。CCTA不僅可以早期檢出亞臨床病變，對(duì)病變特征進(jìn)行分析，還能夠預(yù)測(cè)斑塊的形成和進(jìn)展，有助于早期發(fā)現(xiàn)可能發(fā)生心血管疾病的人群，在心血管病的預(yù)防中有潛在的應(yīng)用前景，有望成為心血管病二級(jí)預(yù)防的主流工具。
CCTA作為二級(jí)預(yù)防主流手段的前提是其有足夠的技術(shù)安全性，尤其是對(duì)輻射暴露的廣泛關(guān)注。隨著CT設(shè)備及迭代重建技術(shù)的發(fā)展，近年低輻射劑量CCTA臨床常規(guī)應(yīng)用成為可能，研究顯示CCTA的有效輻射劑量可降低至0.2mSv，為CCTA作為心血管病預(yù)防手段奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
FACTOR-64試驗(yàn)評(píng)估了基于64層CCTA的系統(tǒng)性篩查與標(biāo)準(zhǔn)治療是否能改善高危無(wú)癥狀糖尿病人的長(zhǎng)期預(yù)后的價(jià)值，結(jié)果顯示4年隨訪期間CCTA篩查組病人與非CCTA篩查組相比，兩者主要終點(diǎn)事件率(6.2%和7.6%，P=0.38)、復(fù)合次要MACE終點(diǎn)(4.4%和3.8%，P=0.68)的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但是該研究中2組病人治療方式的差異、小的樣本量以及低的事件發(fā)生率在一定程度影響了研究結(jié)果，因此CCTA在冠狀動(dòng)脈疾病篩查中的價(jià)值仍需要進(jìn)一步證實(shí)。CCTA可以早期檢出亞臨床病變。
多項(xiàng)研究顯示，CCTA提示為阻塞性冠狀動(dòng)脈疾病的病人，其預(yù)后較非阻塞性冠狀動(dòng)脈疾病的病人差，所提供的危險(xiǎn)分層可在臨床信息的基礎(chǔ)上將2/3的病人重分類，CCTA顯示正常人群的無(wú)事件生存時(shí)間可達(dá)10年以上。CCTA可以早期識(shí)別易損斑塊。目前公認(rèn)的易損斑塊的CT特征包括低密度斑塊、餐巾環(huán)征、正性重塑和點(diǎn)狀鈣化。
Puchner等研究分析了急診病人高危斑塊特征與急性冠狀動(dòng)脈綜合征之間的關(guān)系，該研究將高危斑塊定義為出現(xiàn)上述任一種CT特征的斑塊，結(jié)果顯示高危斑塊特征可獨(dú)立于狹窄程度以及臨床風(fēng)險(xiǎn)因素評(píng)估預(yù)測(cè)急性冠狀動(dòng)脈綜合征的發(fā)生。蘇格蘭心臟CT(SCOT-HEART)研究的事后分析將低密度斑塊和正性重構(gòu)定義為高危斑塊特征，結(jié)果顯示具有高危斑塊特征的病人出現(xiàn)心源性死亡或心肌梗死的風(fēng)險(xiǎn)是無(wú)高危斑塊特征病人的3倍，但其對(duì)心血管事件的預(yù)測(cè)價(jià)值并不獨(dú)立于CAC積分。
斑塊進(jìn)展是亞臨床斑塊進(jìn)展為心血管事件前的必經(jīng)階段，也是心血管影像學(xué)在預(yù)防醫(yī)學(xué)中的意義所在。對(duì)于亞臨床斑塊病人，系列CCTA隨訪常作為預(yù)防醫(yī)學(xué)的有效手段，通過(guò)觀察斑塊進(jìn)展從而調(diào)整藥物使用，以達(dá)到減少未來(lái)不良心血管事件風(fēng)險(xiǎn)的目的。
CCTA除了能夠提供冠狀動(dòng)脈狹窄以及斑塊信息外，還可以結(jié)合高級(jí)計(jì)算流體力學(xué)方法獲取一系列血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)，包括基于CCTA的血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)(CCTA derived flow fraction reserve,FFRCT)、管壁剪切應(yīng)力、軸向斑塊應(yīng)力、斑塊結(jié)構(gòu)應(yīng)力等，這些指標(biāo)從流體力學(xué)角度詮釋了斑塊的發(fā)生與發(fā)展，有潛力作為一級(jí)預(yù)防的工具。
最近Zhou等的研究證實(shí)，聯(lián)合機(jī)器學(xué)習(xí)和FFRCT技術(shù)有助于預(yù)測(cè)心肌橋前端動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成,從而有可能在斑塊出現(xiàn)前就確認(rèn)高危個(gè)體，進(jìn)而阻止心血管病的發(fā)生，為心血管影像學(xué)用于心血管病的一級(jí)預(yù)防提供了依據(jù)。基于系列隨訪CCTA上測(cè)量的FFRCT和斑塊進(jìn)展也有助于預(yù)測(cè)未來(lái)的心血管事件;低的管壁剪切應(yīng)力是促進(jìn)斑塊形成和進(jìn)展的主要因素，管壁剪切應(yīng)力高會(huì)導(dǎo)致斑塊不穩(wěn)定;軸向斑塊應(yīng)力與斑塊的幾何形態(tài)以及下游斑塊的破裂存在關(guān)聯(lián);斑塊結(jié)構(gòu)應(yīng)力的增加是導(dǎo)致高危斑塊破裂的潛在原因。
隨著計(jì)算方法的不斷優(yōu)化，F(xiàn)FRCT計(jì)算時(shí)間可降低至(11.0±2.8)min/例，并且可以實(shí)現(xiàn)多種血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)的同步標(biāo)準(zhǔn)化定量分析，為其廣泛應(yīng)用于臨床奠定了基礎(chǔ)。在CCTA上通過(guò)冠狀動(dòng)脈周圍脂肪信息的提取分析還有助于對(duì)冠心病發(fā)生發(fā)展的認(rèn)識(shí)。冠狀動(dòng)脈周圍脂肪是冠狀動(dòng)脈炎癥的替代指標(biāo)，其通過(guò)旁分泌參與動(dòng)脈粥樣硬化及血栓形成，同時(shí)冠狀動(dòng)脈血管壁的炎癥反應(yīng)也能影響冠狀動(dòng)脈周圍脂肪的形成與分化。冠狀動(dòng)脈周圍脂肪的主要測(cè)量指標(biāo)為血管及斑塊周圍脂肪密度指數(shù)，即目標(biāo)區(qū)域內(nèi)脂肪組織的平均密度。
Goeller等的研究顯示，冠狀動(dòng)脈周圍脂肪密度與斑塊進(jìn)展密切相關(guān)，且右冠狀動(dòng)脈近端周圍脂肪密度可以預(yù)測(cè)非鈣化性斑塊和總斑塊負(fù)荷，提示冠狀動(dòng)脈周圍脂肪密度有助于檢測(cè)疾病的進(jìn)展及藥物的療效。Oikonomou等的研究證實(shí)，血管周圍脂肪密度≥-70.1HU可預(yù)測(cè)全因死亡和心源性死亡，且優(yōu)于傳統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素，可顯著提高對(duì)不良心血管事件的預(yù)測(cè)能力。
3.心血管影像學(xué)在預(yù)防醫(yī)學(xué)研究的未來(lái)和展望
目前，CT設(shè)備及技術(shù)的迅速發(fā)展及生物醫(yī)學(xué)工程、機(jī)器學(xué)習(xí)、計(jì)算流體力學(xué)等學(xué)科的深入交叉融合，使心血管影像學(xué)從解剖學(xué)進(jìn)入功能學(xué)時(shí)代。近些年來(lái)，心血管影像學(xué)在預(yù)防醫(yī)學(xué)中的價(jià)值逐漸為人所關(guān)注，同時(shí)大量的研究證據(jù)及其與預(yù)防醫(yī)學(xué)的交叉融合也促使了預(yù)防心血管影像學(xué)這一概念的形成和研究?jī)?nèi)容的深入。
未來(lái)預(yù)防心血管影像學(xué)發(fā)展方向主要包括：完善預(yù)防心血管影像學(xué)的內(nèi)涵和外延;確立新的基于預(yù)防心血管影像學(xué)的二級(jí)預(yù)防體系，實(shí)現(xiàn)心血管病預(yù)防關(guān)口的前移，做到早期識(shí)別危險(xiǎn)人群、提高亞臨床疾病的檢出率;加快人工智能在預(yù)防心血管影像中的創(chuàng)新應(yīng)用和轉(zhuǎn)化研究，開(kāi)展心血管影像學(xué)在無(wú)癥狀人群心血管病篩查的研究;開(kāi)展基于預(yù)防心血管影像學(xué)理念指導(dǎo)下的病人長(zhǎng)期預(yù)后及衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)學(xué)效益的研究。
總之，隨著近年心血管影像技術(shù)及臨床研究證據(jù)的積累，對(duì)冠心病的發(fā)生、發(fā)展與轉(zhuǎn)歸有了更加深刻的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也促進(jìn)了這些創(chuàng)新的心血管影像技術(shù)及其研究成果快速與疾病預(yù)防相結(jié)合，因此開(kāi)展預(yù)防心血管影像學(xué)的創(chuàng)新研究，建立預(yù)防心血管影像學(xué)的臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用體系，更好地促進(jìn)對(duì)亞臨床疾病風(fēng)險(xiǎn)因素的關(guān)注及人群生活方式的調(diào)整，從整體上改善人們的健康水平。
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