2022年1月12日整理發(fā)布：冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(簡稱冠心病)是全世界最常見的死亡原因。據(jù)世界衛(wèi)生組織估計，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，臨床指南推薦一級預(yù)防采用風(fēng)險評分評估人群未來發(fā)生心血管病的風(fēng)險。然而，傳統(tǒng)的風(fēng)險評分能否準(zhǔn)確識別危險人群尚不明確，采取他汀類藥物治療的風(fēng)險閾值也存在個體化差異，此外還存在成本效益、社會可接受性和疾病發(fā)生率等問題，因此風(fēng)險評分在實際應(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)，對于優(yōu)化病人的危險分層非常有意義，同時可提高病人對預(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，心血管影像學(xué)在預(yù)防醫(yī)學(xué)中的價值逐漸受到關(guān)注。本文旨在明確心血管影像學(xué)對預(yù)防心血管病的意義，并著重論述冠狀動脈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)的幾個基本概念
在預(yù)防醫(yī)學(xué)中提倡三級預(yù)防，本文簡要介紹三級預(yù)防的基本概念及CCTA在三級預(yù)防中的潛在價值。傳統(tǒng)的一級預(yù)防是指對導(dǎo)致缺血性事件的危險因素的干預(yù)。臨床指南均推薦采用風(fēng)險評分對人群未來發(fā)生心血管病的風(fēng)險進(jìn)行評估，當(dāng)心血管病10年死亡風(fēng)險≥5%時，推薦生活方式干預(yù);當(dāng)心血管病死亡風(fēng)險≥10%時，推薦藥物治療。
在一級預(yù)防中，臨床癥狀和年齡是風(fēng)險評分的主要預(yù)測因素，有癥狀人群和大多數(shù)中年人會被推薦進(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風(fēng)險評分進(jìn)行一級預(yù)防。
最近的一項薈萃分析納入了41項采用風(fēng)險評分進(jìn)行心血管病一級預(yù)防的研究，結(jié)果顯示風(fēng)險評分對于心血管事件的發(fā)生率幾乎沒有影響。這些都提示基于風(fēng)險評分的一級預(yù)防還有很多需要改善之處。
2019年，美國心臟病學(xué)會和美國心臟協(xié)會(American College of Cardiology/American Hospital Association，ACC/AHA)心血管疾病預(yù)防指南推薦，對于心血管風(fēng)險中等或不明確的無癥狀病人的一級預(yù)防，可以通過評估其冠狀動脈鈣化(coronary artery calcium，CAC)從而進(jìn)行風(fēng)險分層并確定合適的預(yù)防治療方法，推薦級別為Ⅱa級。在這些指南中強(qiáng)調(diào)了心血管影像學(xué)在心血管病一級預(yù)防中的價值。
傳統(tǒng)的二級預(yù)防是指針對可能導(dǎo)致缺血性事件的病變進(jìn)行干預(yù)，需要通過機(jī)會性檢查或系統(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)。在冠心病的二級預(yù)防中，CCTA不僅可檢出有血流動力學(xué)意義的冠狀動脈狹窄，還可以早期發(fā)現(xiàn)亞臨床冠狀動脈斑塊并評估其性質(zhì)，從而將傳統(tǒng)二級預(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)防中的核心價值所在。
三級預(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目前主要用于三級預(yù)防，用于狹窄檢出、指導(dǎo)臨床治療決策和評估預(yù)后。
2.影像學(xué)在心血管病預(yù)防中的應(yīng)用價值
2.1CAC積分的價值
CAC是冠狀動脈粥樣硬化的重要指標(biāo)，能夠反映冠狀動脈粥樣硬化斑塊的負(fù)荷。CAC作為未來心血管事件的可靠預(yù)測因子，可提供傳統(tǒng)心血管風(fēng)險因素之外的增量信息，常采用CAC積分對其進(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因素，目前的指南將其推薦為一級預(yù)防的評估手段，能夠?qū)o癥狀的中度風(fēng)險個體的心血管風(fēng)險進(jìn)行評估，指導(dǎo)預(yù)防性治療措施的使用。
心血管病篩查的風(fēng)險或收益(the risk or benefit in screening for cardiovascular diseases,ROBINSCA)研究對比了CAC積分與系統(tǒng)性冠狀動脈風(fēng)險評估(systematic coronary risk evaluation，SCORE)模型對無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)，相對降低了37.2%;而男性則從43.2%(2666/6176)降低至30.7%(2068/6727)，相對降低了28.8%。
CAC積分對應(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。早期檢出亞臨床動脈粥樣硬化的無創(chuàng)成像研究(early identification of subclinical atherosclerosis by noninvasive imaging research，EISNER)試驗對比了接受CAC積分篩查和未接受篩查病人的心血管風(fēng)險因素管理情況，結(jié)果顯示接受篩查的病人風(fēng)險因素(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)果對病人行為的影響。
Arad等探究了CAC評分(≥500)指導(dǎo)他汀類藥物治療對疾病的進(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)對照研究評估CAC評分對病人長期預(yù)后的影響。除了前瞻性心電門控心臟CT平掃影像外，還可以通過非心電門控CT平掃影像半定量評估CAC，通過機(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)算法自動量化CAC積分，結(jié)果顯示其與手動測量結(jié)果的相關(guān)性(r=0.92)和一致性良好，并且可將計算時間縮短至2s內(nèi)，該方法的可靠性也在肺癌篩查低劑量CT影像、非心電門控胸部CT平掃影像和心電門控心臟CT平掃影像中得到了驗證。最新的研究進(jìn)一步證實了基于深度學(xué)習(xí)算法的CAC積分計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，在臨床實踐中發(fā)現(xiàn)他汀類藥物治療會導(dǎo)致CAC的進(jìn)展。還有研究提出CAC對于心血管事件具有預(yù)測價值，主要是因為其與斑塊總負(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，也不能真正識別冠心病的存在與否。單獨(dú)評估時，CAC的進(jìn)展對未來的風(fēng)險預(yù)測幾乎沒有影響。因此，CAC積分對高危人群的預(yù)測價值有限。
2.2CCTA的作用
盡管CAC積分被認(rèn)為在心血管病的一級預(yù)防中有價值，但CAC積分并不能檢測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的價值得到了廣泛的認(rèn)同。CCTA已被歐洲心臟病協(xié)會推薦為穩(wěn)定性冠心病的一線檢查技術(shù)。
近期研究者們也已經(jīng)開始提倡將二級預(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，對病變特征進(jìn)行分析，還能夠預(yù)測斑塊的形成和進(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預(yù)防的主流工具。
CCTA作為二級預(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試驗評估了基于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癥狀糖尿病人的長期預(yù)后的價值，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)的差異均無統(tǒng)計學(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在冠狀動脈疾病篩查中的價值仍需要進(jìn)一步證實。CCTA可以早期檢出亞臨床病變。
多項研究顯示，CCTA提示為阻塞性冠狀動脈疾病的病人，其預(yù)后較非阻塞性冠狀動脈疾病的病人差，所提供的危險分層可在臨床信息的基礎(chǔ)上將2/3的病人重分類，CCTA顯示正常人群的無事件生存時間可達(dá)10年以上。CCTA可以早期識別易損斑塊。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)險因素評估預(yù)測急性冠狀動脈綜合征的發(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)險是無高危斑塊特征病人的3倍，但其對心血管事件的預(yù)測價值并不獨(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，通過觀察斑塊進(jìn)展從而調(diào)整藥物使用，以達(dá)到減少未來不良心血管事件風(fēng)險的目的。
CCTA除了能夠提供冠狀動脈狹窄以及斑塊信息外，還可以結(jié)合高級計算流體力學(xué)方法獲取一系列血流動力學(xué)指標(biāo)，包括基于CCTA的血流儲備分?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，有潛力作為一級預(yù)防的工具。
最近Zhou等的研究證實，聯(lián)合機(jī)器學(xué)習(xí)和FFRCT技術(shù)有助于預(yù)測心肌橋前端動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預(yù)防提供了依據(jù)?；谙盗须S訪CCTA上測量的FFRCT和斑塊進(jìn)展也有助于預(yù)測未來的心血管事件;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。
隨著計算方法的不斷優(yōu)化，F(xiàn)FRCT計算時間可降低至(11.0±2.8)min/例，并且可以實現(xiàn)多種血流動力學(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上通過冠狀動脈周圍脂肪信息的提取分析還有助于對冠心病發(fā)生發(fā)展的認(rèn)識。冠狀動脈周圍脂肪是冠狀動脈炎癥的替代指標(biāo)，其通過旁分泌參與動脈粥樣硬化及血栓形成，同時冠狀動脈血管壁的炎癥反應(yīng)也能影響冠狀動脈周圍脂肪的形成與分化。冠狀動脈周圍脂肪的主要測量指標(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，冠狀動脈周圍脂肪密度與斑塊進(jìn)展密切相關(guān)，且右冠狀動脈近端周圍脂肪密度可以預(yù)測非鈣化性斑塊和總斑塊負(fù)荷，提示冠狀動脈周圍脂肪密度有助于檢測疾病的進(jìn)展及藥物的療效。Oikonomou等的研究證實，血管周圍脂肪密度≥-70.1HU可預(yù)測全因死亡和心源性死亡，且優(yōu)于傳統(tǒng)風(fēng)險因素，可顯著提高對不良心血管事件的預(yù)測能力。
3.心血管影像學(xué)在預(yù)防醫(yī)學(xué)研究的未來和展望
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)時代。近些年來，心血管影像學(xué)在預(yù)防醫(yī)學(xué)中的價值逐漸為人所關(guān)注，同時大量的研究證據(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內(nèi)容的深入。
未來預(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)的二級預(yù)防體系，實現(xiàn)心血管病預(yù)防關(guān)口的前移，做到早期識別危險人群、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，開展心血管影像學(xué)在無癥狀人群心血管病篩查的研究;開展基于預(yù)防心血管影像學(xué)理念指導(dǎo)下的病人長期預(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，對冠心病的發(fā)生、發(fā)展與轉(zhuǎn)歸有了更加深刻的認(rèn)識，同時也促進(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)對亞臨床疾病風(fēng)險因素的關(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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