2023 定量心血管成像研究组共识声明:临床定量冠状动脉狭窄和冠状动脉粥样硬化成像

发布日期:
2023-10-20
英文标题:
Clinical quantitative coronary artery stenosis and coronary atherosclerosis imaging: a Consensus Statement from the Quantitative Cardiovascular Imaging Study Group
出处:
Nat Rev Cardiol.2023 Oct;20(10):696-714.
AI大纲:

共识核心目的

  • 为不同患者人群优化选择冠状动脉狭窄、粥样硬化成像技术提供推荐
  • 辅助临床诊断、治疗方案选择、操作规划

临床应用场景需求

冠状动脉疾病直接确诊

  • 稳定胸痛、冠状动脉疾病验前概率中等患者,CT作为首选排查阻塞性狭窄,并发症发生率低于有创冠状动脉造影
  • 有创冠状动脉造影是狭窄评估参考标准,但无法识别斑块特征

治疗策略选择

  • 影像学可辅助区分仅需最优药物治疗、需行经皮冠状动脉介入治疗或冠状动脉旁路移植术的患者
  • 血管内超声、光学相干断层扫描可识别高风险斑块特征,PET可量化斑块炎症,辅助风险分层

操作规划优化

  • 影像学定量的斑块几何形态、稳定性、炎症状态、总负荷,可辅助选择血运重建方式,个体化定制方案

各影像学技术特点与适用场景

非侵入性技术

  • CT
    • 优势:高时空分辨率,可定量评估斑块大小、成分、位置,低辐射剂量(3-5mSv),对比剂相关急性肾损伤发生率低于有创冠状动脉造影,操作并发症率0.05%
    • 适用场景:稳定胸痛、冠状动脉疾病验前概率中等患者排查阻塞性狭窄,评估斑块负荷、管腔直径、冠状动脉周围脂肪组织;可测量最小管腔直径、最小管腔面积,非圆形狭窄中最小管腔面积评估更优;适用于女性、年龄<55岁患者、BMI>30kg/㎡人群
    • 局限性:易受高心率、钙化斑块伪影影响;高心率患者适用性不及ICA
  • MRI
    • 优势:无电离辐射,可可视化斑块,不受钙化伪影影响
    • 适用场景:有经验中心可作为无创冠状动脉造影的二线选择,可评估斑块炎症、血栓;专家中心可作为女性、年轻患者的潜在选择,阻塞性CAD检测准确率79%
    • 局限性:无法评估小血管,采集时间长,空间分辨率低,存在幽闭恐惧症、禁忌症相关风险,目前多应用于研究场景;空间分辨率低、易受伪影影响,不推荐用于冠状动脉狭窄测量
  • PET
    • 优势:量化斑块炎症能力最优,可识别血栓
    • 局限性:空间分辨率低,无法评估小血管,联合CT时辐射剂量约10mSv,放射药物不良反应率2.1-3.1/10万次给药;CT组件准确性研究不足,不适合狭窄量化;无狭窄严重程度直接评估作用
  • SPECT
    • 临床冠状动脉狭窄、粥样硬化成像应用价值有限,主要用于心肌缺血成像;CT组件准确性研究不足,不适合狭窄量化;无狭窄严重程度直接评估作用

侵入性技术

  • 有创冠状动脉造影(ICA)
    • 优势:管腔狭窄评估的参考标准,高时空分辨率;狭窄测量准确性高,定量冠状动脉造影可改善显著观察者间差异问题;高心率患者适用性优于CT
    • 适用场景:需立即血运重建的严重狭窄(>90%)评估,ST段抬高型急性冠脉综合征评估
    • 局限性:无法识别斑块特征,动脉内对比剂相关急性肾损伤发生率13.2%,无介入操作的并发症率1.0%;存在显著观察者间差异
  • 血管内超声(IVUS)
    • 优势:可评估斑块成分、血管壁全层结构,识别高破裂风险斑块,穿透深度4-8mm;可通过绝对指标(如最小管腔面积)、相对指标(如面积狭窄百分比)量化狭窄;测量准确性高、伪影少,测量的平均管腔直径普遍大于ICA测量值,与体模实际尺寸匹配度好、可重复性高
    • 适用场景:ST段抬高型急性冠脉综合征评估,高风险斑块识别
    • 局限性:需在有创冠状动脉造影基础上操作,最常见并发症为冠状动脉痉挛(发生率约3%),需预用硝酸酯类药物;探头尺寸限制远端、极重度狭窄节段评估
  • 光学相干断层扫描(OCT)
    • 优势:极高的时空分辨率,可精准评估斑块形态、成分,识别高破裂风险斑块;可通过绝对指标(如最小管腔面积)、相对指标(如面积狭窄百分比)量化狭窄;测量准确性高、伪影少,测量的平均管腔直径普遍大于ICA测量值,与体模实际尺寸匹配度好、可重复性高
    • 适用场景:ST段抬高型急性冠脉综合征评估,罪犯斑块识别
    • 局限性:需在有创冠状动脉造影基础上操作,穿透深度仅0.4-2.0mm,并发症情况与血管内超声相近;探头尺寸限制远端、极重度狭窄节段评估

不同人群成像技术选择参考

  • 女性、年龄<55岁、心率>70次/分、BMI>30kg/㎡、瓣膜病、心脏移植术后患者,CT适用性高
  • ST段抬高型急性冠脉综合征患者,有创冠状动脉造影、血管内超声、光学相干断层扫描适用性高
  • 既往冠状动脉支架植入术后新发症状、冠状动脉旁路移植术后新发症状患者,CT、有创冠状动脉造影适用性高

冠状动脉狭窄评估

临床应用指征

  • 稳定胸痛低-中度验前概率患者:CT为初始评估首选
  • 稳定胸痛低-中度验前概率患者:冠状动脉MRI无电离辐射,可作为二线评估选择
  • 稳定胸痛高验前概率患者、ACS患者:ICA为最适宜评估方式
  • ACS伴ST段抬高患者、支架置入规划:优先选择IVUS、OCT

未来发展方向

  • CT:平面空间分辨率提升至0.16-0.25mm,减少 blooming 伪影,提升支架内管腔可视化效果
  • MRI:自动触发延迟确定、扫描规划、图像重建技术进步,实现单次屏气下获得足够空间分辨率
  • ICA:自动化校准、管腔轮廓勾画技术提升定量评估适用性
  • IVUS、OCT:影像衍生计算血流指标,提升血流动力学显著狭窄识别能力

冠状动脉粥样硬化评估

CT

评估能力

  • 可提供总冠状动脉斑块负荷、成分的定性、定量信息
  • 可检测钙化、非钙化、部分钙化斑块,识别高危斑块特征
  • 冠状动脉钙化斑块负荷可通过Agatston积分、体积积分、质量积分量化,是心血管事件强独立预测因子,可用于10年风险分层优化
  • CT上低衰减斑块负荷>4%是稳定胸痛患者致死/非致死性心梗的最强预测因子
  • 高危斑块特征包括钙化积分≥400、低衰减、正性重构、餐巾环征、斑点状钙化
  • 可通过测量冠状动脉周围脂肪组织衰减,间接评估冠状动脉炎症
  • 心率过快/不齐、广泛冠状动脉钙化、冠状动脉支架存在会影响评估准确性

临床应用指征

  • 总冠状动脉斑块负荷量化、斑块形态与成分评估的最适宜方式
  • 可用于 culprit 斑块检测,但适用性不及IVUS、OCT
  • 无症状CAD中度风险人群:平扫CT钙化积分可在临床危险因素基础上增加预后价值,指导危险因素干预决策
  • 斑块评估结果可视化可提升患者药物治疗依从性,增加他汀类药物处方率

未来发展方向

  • 新型CT软件实现全冠状动脉树斑块快速全自动量化与特征分析,支持常规临床决策
  • 冠状动脉周围脂肪组织相关研究进一步明确其作为疾病生物标志物的临床价值

MRI

评估能力

  • 黑血序列可评估管腔、血管壁,检测血管壁增厚(正性重构标志物)
  • 黑血T1加权成像可检测斑块内出血、管腔血栓,表现为高信号(提示正铁血红蛋白形成)
  • 钆对比剂增强T1加权成像可靶向评估斑块内炎症、血管新生相关细胞外扩张,动态及延迟强化与粥样硬化严重程度相关
  • 平扫MRI T1加权反转恢复图像上斑块高信号与不稳定斑块可能性升高相关,高信号斑块范围可在他汀治疗后缩小,该高信号主要底物为斑块内出血
  • 受运动伪影、分辨率不足、3D覆盖有限限制,目前临床适用性不足

临床应用指征

  • 目前临床应用指征不明确
  • 黑血、暗血MRI未来可能成为CT之外的非侵入性冠状动脉粥样硬化评估替代选择,高危斑块特征成像可辅助风险分层、推进个体化医疗

未来发展方向

  • 3D成像技术实现各向同性体素0.8-1.5mm、采集时间10-15分钟,提升空间分辨率
  • 靶向钆基、铁基对比剂、氟基成像剂提升成像信号
  • 非刚性运动校正技术延长心动周期信号采集时间,进一步提升分辨率

PET

评估能力

  • 可评估冠状动脉斑块疾病活动度,靶向示踪剂可检测不同阶段炎症、钙化、血栓形成:18F-FDG靶向活化巨噬细胞葡萄糖代谢、CXCR4靶向白细胞/极化巨噬细胞受体、68Ga-DOTATATE靶向促炎巨噬细胞生长抑素受体2、18F-NaF靶向钙化活动
  • 18F-NaF摄取与疾病进展、钙化积分变化密切相关,基线水平可识别 culprit 斑块,总冠状动脉微钙化活动度可独立预测后续致死/非致死性心梗
  • 受运动伪影、时间/空间分辨率有限限制,目前仅作为研究工具使用

临床应用指征

  • 冠状动脉斑块炎症评估的最适宜方式,目前主要为研究用途
  • 18F-FDG PET已用于临床试验中监测冠状动脉外粥样硬化斑块炎症的药物调节效果
  • 18F-NaF PET可预测晚期多支血管CAD、近期心梗患者后续心梗及心血管死亡风险,辅助识别需强化药物治疗的患者

未来发展方向

  • 新型示踪剂实现冠状动脉炎症、纤维化、血栓形成等病理过程更特异性检测
  • PET探测器技术进步提升分辨率,增加疾病进展检测灵敏度
  • 运动伪影图像处理方案提升图像质量,推进临床应用

ICA

评估能力

  • 阻塞性CAD诊断参考标准,但无法直接可视化冠状动脉粥样硬化,仅能通过血管轮廓印记提供有限的斑块形态、成分信息
  • 可测量径向壁应变(RWS,心动周期管腔直径变化与最大直径的比值,>12%为易损斑块阈值),其与斑块易损性特征相关,可拓展ICA临床应用

临床应用指征

  • 适用于culprit冠状动脉斑块检测,尤其ACS患者
  • 适用于稳定胸痛高验前概率(>60%)患者
  • 适用于指南指导药物治疗后仍有症状患者、存在高危解剖结构(三支病变、左主干/左前降支近端狭窄)的CAD患者

未来发展方向

  • 进一步探索RWS等ICA衍生技术的临床价值
  • 内皮剪切应力等ICA衍生参数通过计算流体动力学识别斑块好发区域,辅助患者分层

IVUS

评估能力

  • 穿透深度4-8mm(优于OCT),空间分辨率低于OCT,可可视化冠状动脉壁三层结构,检测影响PCI效果的高危斑块
  • 可检测早期粥样硬化的正性重构,该征象与斑块破裂、血栓形成相关
  • ACS患者斑块负荷>70%与3-4年随访中非culprit病变导致的MACE相关
  • 整合近红外光谱的IVUS可检测量化富脂质斑块,最大4mm脂质核心负荷指数≥400可识别24个月随访中MACE高风险患者
  • 钙化斑块后方声影、混响、非均匀旋转扭曲等伪影会降低斑块可视化效果

临床应用指征

  • 适用于冠状动脉斑块成分评估、culprit斑块检测
  • 总斑块负荷评估适用性不及CT,斑块炎症评估适用性不及PET
  • 可用于支架失败评估,识别支架贴壁不良、膨胀不全、边缘夹层
  • 药物洗脱支架置入中使用IVUS指导,较单纯ICA指导可降低心血管死亡率

未来发展方向

  • 优化冠状动脉斑块自动检测测量技术
  • 整合OCT/近红外光谱、FFR评估功能,提升高危斑块识别及血流动力学影响评估能力

OCT

评估能力

  • 所有影像 modalities 中空间分辨率最高,穿透深度0.4-2.0mm(低于IVUS),无法评估总冠状动脉斑块负荷
  • 可区分culprit斑块表型,识别薄纤维帽粥样瘤(纤维帽厚度<65μm),测量纤维帽厚度、识别巨噬细胞、量化斑块范围
  • 支架失败评估中可检测未覆盖支架梁、区分新动脉粥样硬化与新生内膜、识别血栓,评估支架膨胀不全、贴壁不良、边缘夹层的准确性优于IVUS
  • 局限为有创操作、图像解读需专业知识、穿透深度有限

临床应用指征

  • 冠状动脉斑块形态评估的最适宜方式,斑块成分评估、culprit斑块检测适用性与IVUS相当
  • 可识别非阻塞性冠状动脉心梗的潜在病因,如自发性冠状动脉夹层、栓塞性疾病
  • 推荐用于指导优化支架置入,尤其复杂病变、解剖结构复杂患者
  • OCT指导的PCI支架膨胀效果优于ICA指导,与IVUS指导效果相当

未来发展方向

  • 优化冠状动脉斑块自动识别量化技术
  • 整合IVUS/近红外光谱、FFR评估功能,实现斑块及支架术后血流影响的综合评估,提升高风险并发症斑块识别能力

共识总结

  • 影像 modality 选择需结合临床场景、患者个体特征、当地技术可及性与专家经验,无单一 modality 适用于所有患者与疾病类型
  • CT是稳定胸痛中度验前概率CAD患者狭窄评估、总斑块体积量化的可靠方式,可指导治疗决策
  • MRI目前仅在专家中心应用,未来技术进步后有望成为无电离辐射的狭窄与斑块形态评估工具
  • PET是冠状动脉斑块炎症定量评估的首选方式,可用于治疗监测与指导
  • ICA是稳定胸痛高狭窄概率患者、ACS患者评估的参考标准
  • IVUS、OCT在冠状动脉狭窄严重程度评估、斑块特征分析、治疗规划中具有重要价值
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jpin
2023.11.16
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