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心脏CT（CCT）成像改变了个体冠状动脉疾病（CAD）风险的检测、特征和分层。从历史上看，冠心病的评估是以症状和心肌缺血的粗略测量为指导，运动心电图（ExECG）和其他负荷试验的敏感性和特异性有限。这些提供了较差的诊断和预后价值。因此，有创冠状动脉造影（ICA）成为诊断冠心病的金标准。然而，ICA有很大的局限性。首先，就心肌缺血而言，二维成像无法评估狭窄的血流动力学后果。第二，ICA“管腔图”不能显示血管壁的疾病。使用超声（IVUS）或光学相干断层扫描（OCT）进行的血管内成像显示，冠状动脉管腔的血管造影评估严重低估了冠状动脉斑块的存在、性质和范围。
今天我们分享一篇文献，聊一聊冠状动脉疾病的心血管CT技术。
CCT的发展
CAD的CCT成像最初量化冠状动脉钙化，因为它在CT图像上很容易检测到，并量化以生成冠状动脉钙化评分（CACS），该评分代表CAD的存在和程度的替代标记。长期随访的大型研究证实了CAC作为人群心血管风险预测指标的实用性。然而，CAC对个别患者的预测能力有限。CAC非常低或为零是令人放心的结果，具有临床价值，但年龄和其他风险因素是CAC的主要驱动因素，因此，大多数心血管风险较高的中老年患者的CAC升高。虽然随着时间的推移，CAC增加与不良后果的可能性增加相关，但个体患者的CAC变化不一定反映出风险的重大变化。一个引人注目的例子是，尽管他汀类药物显著降低了心血管风险，但他汀类药物治疗增加了CAC。这支持了斑块钙化可能反映斑块稳定性的观点，非钙化斑块是心血管事件的基础，并决定个体心血管风险。（关于钙化积分的更多内容参见：）
冠状动脉CT血管造影（CCTA）改变了CAD的无创评估，使冠状动脉管腔、狭窄和斑块特征在三维（3D）中可视化。这些数据现在可以在低X射线照射（通常与CAC相当）和短采集时间内获得，从而减少屏气或β受体阻滞剂治疗以降低心率的需要。然而，国际上各个中心之间的方案优化仍然存在巨大差异。
CCTA的临床应用得到了许多大型多中心研究的支持。在PROMISE研究中，超过10,名出现胸痛的患者被随机分为CCTA或缺血试验组。事实证明，CCTA比缺血试验更有效地识别患有严重CAD的患者，并更能预测不良心血管事件。CCTA减少了接受ICA治疗后发现没有重大疾病的人数。在评估CCTA作用的SCOT-HEART研究中，85%的参与者在随机化之前接受了ExECG测试。虽然ExECG异常是冠状动脉血运重建需求和心血管风险的有力预测因子，但CCTA在确定心血管死亡或非致命性心肌梗死（MI）方面具有更大的预测能力。ExECG的局限性在于其检测显著CAD的灵敏度较低（~0.40）。
正如最近的缺血试验所示，目前使用缺血试验量化心血管风险的非侵入性成像策略价值有限。缺血试验的目的是比较缺血试验阳性的4名以上患者的最佳药物治疗（OMT）和冠状动脉血运重建。OMT在减少总体心血管事件方面与血管重建一样有效。该试验要求所有患者在随机分组前接受CCTA，以排除左主干疾病，并排除假阳性功能测试。缺血试验的亚组分析表明，CCTA在预测不良事件方面优于缺血试验。事实上，缺血的严重程度并不能预测死亡率，在CCTA上校正CAD的程度后，缺血严重程度与非致命性心肌梗死之间的关联消失。
与常规临床护理相比，SCOT-HEART试验测试了早期CCTA对胸痛患者的临床影响，这也支持了从缺血试验向非缺血试验的转变。CCTA在5年内减少了主要的心血管不良事件，但缺血冠状动脉血运重建率没有总体增加，仅在CCTA后的第一年更高。这一益处与接受CCTA的患者使用最佳药物治疗的显著增加有关，表明无论是否可检测到缺血，对患有严重CAD的患者进行有针对性的药物治疗可显著降低未来不良心血管事件的可能性。因此，缺血试验在评估症状及其与冠状动脉狭窄的关系方面最有用，而不是预测心血管风险。
CCT在心血管疾病诊断和风险评估中的应用现状
作为这些开创性试验的结果，CCTA越来越多地被用作胸痛患者的一线检查，用于诊断和指导管理策略。在美国，每年有万名胸痛患者（3%的初级保健就诊，5%的急诊就诊），在经济合作与发展组织（OECD）国家执行了万个CCTA检查。据估计，到年，全球所有CT扫描中的10%–15%将是CCTA，CT硬件制造商现在正在生产主要专注于执行CCTA的CT设备，以使这项技术在医疗系统中更容易获得且更具成本效益。
年，英国国家健康与临床卓越研究所（NICE）建议将CCTA作为近期胸痛患者（NICECG95）的一线检查。年8月发布的欧洲心脏病学会指南将CCTA升级为具有最高证据水平（1级）的一线检查，作为冠心病临床可能性低至中度的患者的初始检查，代表大多数胸痛患者。年美国指南也反映了CCTA的效用增加，尤其是在年轻人中（参见：）。
除了CAD的存在和程度（通过管腔狭窄和动脉壁斑块特征评估）之外，CCTA生成了对患者具有可操作临床重要性的重要附加信息。狭窄的功能意义可通过计算流动力学或机器学习技术计算得出FFRCT，一些研究显示ICA和冠状动脉内压力导丝检查的需求适度减少。然而，在预测试验中，接受CCTA作为一线检查的患者没有从FFRCT或后续ICA的减少中获得额外的益处，并且医疗成本增加了20%。相比之下，在可能患有冠心病的患者中广泛使用CCTA具有成本效益，并且不会推动ICA使用率的总体增加。
CCTA可以量化冠状动脉斑块的范围、分布和特征，但即使这样也不足以对个体进行最佳风险预测。众所周知，大多数急性心肌梗死继发于冠状动脉斑块侵蚀或破裂的小血管阻塞。这与潜在冠状动脉斑块的生物学有关，尤其是炎症。在PROMISE试验中，54%的不良事件发生在无明显狭窄的患者身上，而有明显狭窄的患者仅占接受CCTA人群的12%。因此，在接受CCTA的人群中，超过一半的心血管不良事件总风险不是通过冠状动脉狭窄来确定的。这一限制是导致不良心血管结局的“残余风险”的驱动因素，尽管根据目前的建议，人们仍努力管理心血管疾病（CVD）。
CCTA可以识别具有与高风险相关的斑块特征的患者，如低密度斑块、餐巾环征、正性重构和点状钙化（图1）；然而，这些仅为个别患者提供了适度的增量信息。在PROMISE和SCOT-HEART试验中研究了高危斑块（HRP）特征的预测价值。在PROMISE研究中，名患者中约有名（约15%）在CCTA上存在HRP，HRP与更多不良心血管事件相关（6.4%对2.4%；HR2.73,95%CI1.89至3.93），尽管主要心血管不良事件（MACE）终点包括血运重建，但这可能无法反映HRP在狭窄严重程度以上的附加值。然而，大多数HRP患者没有心血管事件，而许多没有HRP的患者有，这表明HRP对CCTA的预测价值有限。事实上，在CCTA上确定的个HRP中，只有24个随后发生的非致命性心肌梗死，这表明在单个时间点确定的单个斑块相关心血管事件的绝对风险极低。
图1CCTA上的高危斑块特征。（A）斑块（黄线）的正性重构，通过向外重塑血管的粥样化壁来维持冠状管腔（白线）。（B）低密度斑块（30HU）（白色箭头）。（C）点状钙化（白色箭头）。（D）餐巾环征（管腔-白色虚线，斑块-黄色箭头）。
这一观察结果与其他CCTA和IVUS研究一致。在SCOT-HEART试验中，在名参与者中的名中检测到个CCTAHRP特征。具有HRP特征的受试者在随访期间发生不良心脏事件的可能性增加，但风险的绝对增加非常小（HRP组为4.1%，无HRP组为1.4%）。重要的是，超过三分之一的事件发生在没有HRP特征的受试者身上。一项更详细的分析表明，低密度斑块负荷是预测不良事件的最具体HRP特征。
前瞻性研究使用虚拟组织学IVUS（VH-IVUS）对急性冠脉综合征（ACS）后接受ICA治疗的患者的所有三条主要冠状动脉中的冠状动脉斑块进行成像。在个斑块中确定了VH-IVUS（薄帽纤维粥样瘤）的20个HRP特征，但只有6名患者随后在3.4年内发生心肌梗死。PROSPECTII研究将VH-IVUS与冠状动脉内近红外光谱相结合，以评估富含脂质的斑块。在大约名ACS患者的多个非犯罪病变中，有21个斑块负荷大和富含脂质的斑块与事件发生的可能性增加有关。然而，在3.7年的随访中，只有78个非犯罪病变引起了不良事件。这些和其他研究强调，任何单个斑块部位的“脆弱”斑块、破裂或侵蚀与临床事件之间的关系非常微弱。最近的发现强调了血管壁细胞炎症机制作为疾病进展和事件风险驱动因素的重要性。
CCTA显示出对其他健康个体进行早期风险评估的巨大前景；然而，为了在心血管风险预测中获得更高的准确性，CAD的无创性评估需要通过FFRCT识别的不仅仅是冠状动脉斑块、狭窄程度、HRP特征和功能性重要病变的存在。为了提高对未来不良心血管事件预测的需求，CCTA数据集需要确定导致疾病和事件的局部生物过程，如炎症。冠状动脉炎症是CAD进展的主要因素，也是导致不良临床事件的高危斑块的关键决定因素，此外还有狭窄、血流受限或不良斑块特征。
脂肪组织成像识别心血管炎症
冠状动脉血管周围脂肪组织成像（PVAT）已成为冠状动脉壁炎症成像的一项有前途的技术。最近的一个关键发现是PVAT“感知”冠状动脉壁炎症的存在。这些信号转导PVAT分化的变化，导致脂肪细胞更小、脂质含量更少，对应于脂肪细胞基因表达的转录组学变化、更大的炎性细胞浸润和更高的组织含水量。这些变化改变了冠状动脉周围3D分布中的组织衰减值，可以使用CCTA检测到，从而能够从PVAT衰减中衍生出新的成像生物标记物，作为冠状动脉炎症的标记物。这些变化可以前瞻性地或回顾性地测量，使其成为一种易于获取的技术。PVAT衰减的简单测量需要对解剖学、技术因素、患者和临床变量进行校正。然而，在不同患者组中使用类似技术进行的研究中，测量冠状动脉周围脂肪衰减变化的有效性得到了重现。现在有一种取得CE标记的医疗设备-CaRiHeart，用于量化常规CCTA的脂肪衰减指数（FAI）评分，提供冠状动脉炎症的每支血管读数，并将FAI评分与临床因素结合起来，生成个性化的风险评估。
CRISP-CT研究使用名患者（来自德国Erlangen）的衍生队列和名患者（来自美国克利夫兰诊所）的验证队列证明了PVAT成像的临床价值，这些患者接受了CCTA，并进行了中位数为9年的随访。校正人口统计学和临床风险因素，以及CCTA中确定的冠状动脉斑块后，PVAT衰减增加（大于计算的临界值）?70.1HU），根据CCTA指数，随后全因死亡率的相对风险约为3倍，心血管死亡的风险约为7倍，急性心肌梗死的风险约为5倍。在CCTA上有HRP特征的患者中，在正电子发射断层成像（斑块炎症的标志物）上18F氟化钠摄取增加的患者中，血管周围脂肪衰减增加。此外，与冠状动脉炎症相关的异常PVAT衰减似乎是动态的。例如，急性心肌梗死患者经皮冠状动脉介入治疗后病变附近的PVAT衰减在急性事件发生后迅速恢复正常。在开始他汀类药物治疗或银屑病等情况下的抗炎治疗后，PVAT衰减也恢复正常。
将来自CCTA的冠状动脉PVAT炎症与HRP特征相结合，可以进一步了解“生物”与“结构”信息对心血管风险预测和理解CAD发病机制的相对重要性（图2）。最近对CRISP-CT研究的一项分析将名患者归类为至少有一个HRP特征，或者相对于已确定的HRP临界值，FAI高或低于?70.1HU。即使在没有HRP特征的患者中，FAI仍然是心血管不良结果的高度显著预测因子。此外，即使在没有HRP特征的患者中，高FAI标记的风险程度也高于低FAI患者中存在HRP特征所带来的风险。与最低风险组相比，高FAI和HRP特征的总风险大大增加了约7.3倍（96%CI为3.4倍至15.8倍）。这些发现表明，在具有HRP特征的患者中，高FAI可识别一个小但非常高风险的亚组。然而，FAI的新预测能力在绝大多数患者中更为明显，这些患者在CCTA上没有HRP特征，但心血管风险有很高的临床可操作性增加（图3）。这一观察结果反映了在明显的“低风险”个体中，无法检测到的冠状动脉炎症在驱动心血管事件中的重要性，并强调了冠状动脉炎症的额外预测价值，以及驱动与高敏C反应蛋白等全身炎症标志物相比，血管壁动脉粥样硬化风险的复杂细胞过程。
图2由CCTA评估CAD特征。（A）无钙化，管腔显著狭窄（70%–99%），（B）FFRCT表明病变处存在显著的FFR降低。（C）血管周围脂肪组织的低脂肪衰减指数（FAI）（主要为黄色阴影），而血管造影相似的冠状动脉段显示血管周围脂肪组织的低衰减区域（红蓝色），表明炎症和未来心血管事件的高风险，尽管没有明显的管腔动脉粥样硬化。
图3使用血管周围脂肪衰减指数（FAI）检测冠状动脉炎症并预测心血管风险。右冠状动脉近端FAI高或低的患者（高FAI?70.1HU，低FAI?70.1HU），有或没有CCTA上确定的高危斑块（HRP）特征。
通过CCTA成像的冠状动脉周围脂肪组织对FAI进行评估，有可能从CCTA中获得反映心血管风险相关分子变化的其他生物标记物。“放射转录组学”方法用于从脂肪组织活检的CT图像中获得FAI，该方法对脂肪组织基因表达进行转录组学分析，现在已被扩展，以获得反映纤维化和血管形成的新特征。例如，冠状动脉周围脂肪组织结构的新放射特征与纤维化（COL1A1表达）和血管形成（CD31表达）有关。除了传统的风险分层（包括临床风险因素、CAC、冠状动脉狭窄和HRP特征）外，这些特征显著改善了SCOT-HEART试验中名参与者对心血管不良事件的预测。
FAI提供了一个强大、方便且临床适用的工具，根据临床实践中常规进行的CCT扫描对心血管风险进行分层。它有可能重新划分CVD风险和治疗分配，导致更早和更好的CVD诊断和治疗，从而降低CVD死亡率和发病率，提高成本效益，减轻CVD的经济负担。
最近的一个算法表明，在接受CCTA的患者中纳入FAI分析可以改善风险分层和临床管理途径。目前接受CCTA的大多数人被标记为“低风险”，但许多人继续发生冠状动脉事件。在CCTA上发现的异常FAI可将患者重新分类为“高风险”，并提供更个性化的预防管理。相反，在常规CCTA标记为“正常”的患者中，低FAI可以提供额外的保证。CCTA显示有严重CAD的患者应该已经接受常规药物治疗，但这组患者的心血管事件继续发生，反映出“残余风险”。FAI可以帮助改善对CCTA显示有严重CAD的患者的管理，即使在使用常规药物治疗后也是如此。FAI升高可以识别仍处于高风险的患者，并使新型抗炎疗法的使用更具成本效益。
非侵入性检测冠状动脉炎症的能力，开启了了解早期CAD的驱动因素的可能性，以防止动脉粥样硬化斑块的进展，而不是导致显著的心血管风险。CAD在生命早期就开始了，炎症是由暴露于潜在可改变的风险因素驱动。虽然年轻人发生重大心血管事件的绝对风险较低，但在心血管事件发生之前的许多年里，CAD在整个生命过程中都会悄无声息地进展着。人群中的许多人都有CAD发展的加速轨迹，可以从生命早期识别和更积极主动地实施预防措施中受益。这些建议目前仅限于关于吸烟、胆固醇、血压和生活方式的一般健康建议。冠状动脉炎症现在被认为是早期疾病发病机制中的一个主要因素，并受到典型的心血管风险因素的影响，如肥胖、全身炎症和遗传易感性。即使在年轻患者中，通过冠状动脉周围脂肪组织成像进行冠状动脉炎症的无创检测也是可行的，其意义将是未来研究的一个重点。这些将提高对早期动脉粥样硬化病理生理学的理解，并作为个性化预防方法的一部分，指导早期风险因素治疗的时机和选择。注重预防是当前国家卫生服务长期计划的核心。
图4显示了冠状动脉斑块、冠状动脉狭窄和血管周围脂肪组织的CT衍生参数的比较特征。
结论
CCTA已成为研究潜在CAD引起的胸痛和评估心血管风险的首选非侵入性方法。技术进步和患者路径的重新调整使CCTA成为CAD评估的一线检查手段（图4）。CCTA可以识别斑块，评估狭窄，从功能模型推断缺血的存在，并识别与未来临床事件相关的高危斑块特征。然而，即使是这些进展对心血管风险的全面分层也不够敏感。许多有“令人放心”的CCTA发现的患者，目前无法预测未来会出现MACE的高风险，反映了当前成像技术无法看到的“残余风险”。血管周围脂肪衰减是一种新的冠状动脉炎症生物标志物，可通过常规CCTA进行评估。它有可能预测冠状动脉风险，超越斑块特征或狭窄，并且能够对相当大比例的患者进行重新分类。这项新技术对心血管风险分层以及个人和人群心血管风险预防的新方法具有重要意义。
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