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第九节 动脉粥样硬化性血管病变
【概述】
动脉粥样硬化是动脉硬化中最常见和最具有危害性的疾病。以血管内膜形成粥瘤或纤维斑块为特征,并主要累及大动脉(弹力型动脉,如主动脉及其一级分支)和中等动脉(弹力肌型动脉,如冠状动脉、脑动脉等)(图4-9-1),使动脉壁变硬,管腔狭窄,中膜弹性减弱,并可导致严重的并发症,包括缺血性心脏病、心肌梗死、脑卒中(包括脑梗死和脑出血等)和四肢坏疽等。而脑动脉粥样硬化是以进行性脂质沉积、纤维组织增生和炎性细胞浸润为特征的累及全身大、中型弹性和肌性动脉的慢性疾病在脑供血动脉系统中的表现。
早在19世纪初,就有学者认识到在动脉内膜上存在两种病变与动脉粥样硬化有关,一是脂纹斑块,二是纤维斑块,脂纹斑块儿童期就可发生,是早期的动脉粥样硬化病变,纤维斑块通常出现在成人动脉,是进展期病变。在20世纪50年代,病理学家开展不同类型动脉粥样硬化斑块病变的流行病学调查,根据斑块进展分为脂纹、纤维和复杂斑块,复杂斑块主要指出现溃疡、出血和血栓并发症的纤维斑块;80年代Falk和Danvis等提出了“斑块破裂”(plaque rupture)的概念。1989年,Muller等提出了“易损斑块(vulnerable plaque)”的概念,描述具有破裂倾向的、非阻塞性的粥样硬化斑块,此后,“易损斑块”这一概念逐渐被学者们认可并接受;在2003年进一步完善了易损斑块的定义,将其定义为具有血栓形成倾向或极有可能快速进展成为“罪犯斑块”的动脉粥样硬化斑块,涵盖了各类具有形成血栓和(或)快速进展风险斑块的形态学特征,并建议正式将“易损斑块”用于描述将来存在发生损伤导致并发症风险的斑块,见图4-9-2。
图4-9-1 动脉粥样硬化的头颈部血管分布
血管内膜形成粥瘤或纤维斑块主要累及大动脉(弹力型动脉,如主动脉及其一级分支)和中等动脉(弹力肌型动脉,如脑动脉等)
图4-9-2 易损斑块MRI
A~D.分别为T 1WI、T 2WI、MPRAGE和TOF序列,左侧颈总动脉分叉处斑块内出血,提示颈动脉内膜发生损伤,并出现导致并发症风险的斑块
目前认为,动脉粥样硬化是老龄、高血压、高脂血症、高血糖、抽烟、肥胖代谢综合征、家族史和不良生活方式等多因素共同作用的结果。第三次死亡抽样调查显示缺血性脑血管病已成为我国第一位的死亡原因,其死亡率是西方国家的4~5倍,且我国脑梗死的发病率以每年8.7%的速度增长;中国人颅内动脉粥样斑块发病率约为33%~46.6%;颅外动脉粥样斑块发病率12.3%~19%,西方白种人的颅内动脉粥样斑块发病率约为8%~10%;颅外动脉粥样斑块发病率11%~33%。我国的症状性脑动脉粥样硬化存在地理分布差异。脑动脉粥样硬化患者中,北方人所占的比例显著高于南方人。临床上多见于40岁以上的中、老年人,49岁以后进展较快,但在一些青壮年人甚至儿童的尸检中,也曾发现他们的动脉有早期的粥样硬化病变,提示这时病变已开始。近年来,临床发病年龄有年轻化趋势。男性与女性相比,女性发病率较低,但在更年期后发病率增加。
【临床与病理】
动脉粥样硬化疾病的临床表现比较多样,较多见的主要由以下几种:①TIA:引起眩晕、头痛与晕厥等;②脑卒中:脑动脉血栓形成或破裂出血时可引起脑血管意外,有头痛、眩晕、呕吐、意识突然丧失、肢体瘫痪、偏盲或失语等表现;③血管性痴呆:脑部小动脉硬化导致的多发性小灶性梗死的结果,占老年人痴呆的15%~20%,临床表现为行为或人格的改变:淡漠、漫不经心、重复语言等,亦可出现幻觉、妄想、恐怖、躁狂等精神症状;④皮层下动脉硬化性脑病(Binswanger病):主要累及白质,灰质一般不受累及,是小动脉缺血所引起的多发灶性硬化的结果,临床表现为缓慢进展的智力衰退、抽搐发作、言语障碍、淡漠、步态不稳等;⑤眼部缺血综合征:由颈内动脉狭窄或闭塞所致的眼前后节缺血综合征,主要发生在老年患者,平均年龄65岁,主要临床表现为:一过性黑矇、低灌注视网膜病变、眼前节缺血综合征等。
常规的实验室检查包括:血常规、生化检查(血糖、血脂、肌酐、尿酸等)、凝血四项、同型半胱氨酸、叶酸、糖化血红蛋白等。
动脉粥样硬化在大体病理上主要表现为动脉内膜上有瓷白色的纤维斑块或粥样斑块形成,中膜萎缩、弹力纤维断裂,外膜炎性细胞浸润。而镜下病理表现为脂质沉积于内膜导致内膜增厚,脂质被吞噬细胞吞噬后成泡沫细胞,随着脂质堆积增多,泡沫细胞增多,其中平滑肌细胞产生的胶原纤维、弹力纤维呈帽状覆盖于脂质上面,使病变成纤维斑块;随后由于内皮细胞及平滑肌细胞产生的氧自由基的作用,使斑块内泡沫细胞坏死释放溶酶,导致组织细胞及脂质坏死崩解形成粥样物,最后形成动脉粥样硬化。
目前与动脉粥样硬化相关的生物学标记物有很多种,大致可分为:①炎性反应相关标记物:炎性反应对斑块形成与脱落的病理生理过程具有关键作用,炎性级联反应最终导致了临床事件的发生;②具有脂质氧化特征的标记物;③与微血管及血栓形成相关标记物;④与基质降解、细胞衰老及凋亡相关标记物;⑤其他。目前主要应用的生物学标记物主要有C-反应蛋白(CRP)、白介素6(IL-6)、单核细胞趋化蛋白(MCP-1)、ox-LDL、脂蛋白相关磷脂酶A2(Lp-PLA2)、髓过氧化酶(MPO)、基质蛋白金属酶。
到目前为止动脉粥样硬化的发病机制尚未完全清楚,存在多种学说,解释发病机制的学说有脂质浸润学说(脂源性学说)、潴留反应学说(潴留-应答学说)、血管平滑肌细胞克隆学说、氧化应激学说、血小板功能亢进学说、血栓形成学说、Ca 2+超负荷学说、免疫功能异常学说、剪切应力学说、损伤反应学说、炎症学说等。目前内皮损伤导致的慢性炎症学说为多数学者所接受。其经典的病理过程为多种因素(如血流剪切力、高血脂、高血压、炎症反应、全身免疫性疾病等)容易造成血管内皮损伤,出现内膜增厚、大量脂质沉积,并有炎性细胞(单核细胞与淋巴细胞)逐渐浸润;同时,中膜的平滑肌细胞病理性迁移至内膜并大量增殖,分泌大量胶原等细胞外基质;平滑肌细胞及由炎性细胞衍生的巨噬细胞通过摄取沉积的脂蛋白形成泡沫细胞;沉积的脂质和泡沫细胞组成了脂质核,是斑块深部糜粥样柔软部分,表面覆以较其坚硬的纤维被膜即纤维帽,凸出于管腔表面,导致血管狭窄。往往这种类型的动脉粥样硬化斑块性质不稳定,柔软的脂质核容易溃烂、破裂、出血、脱落,形成血栓发生心、脑血管事件,称之为软斑。而部分未脱落的脂质核进一步发展,形成钙化结节及纤维钙化斑,其性质稳定附着在血管壁上,不易脱落为安全性斑块,称之为硬斑。
【影像检查方法】
对于动脉粥样硬化性血管病变目前主要的影像学检查手段有:颈动脉超声、TCD、CTA、MRA、DSA、HR-MRI颅内/外血管壁成像等检查。颈动脉超声及TCD可以发现中度或中度以上狭窄;无CT对比剂使用禁忌证者,可行CTA检查;无磁共振检查禁忌证者,可行MRA检查。颈动脉超声、TCD、CTA/MRA检查发现中度或中度以上狭窄,需要进一步评估及手术治疗,建议行DSA检查。而需要进一步了解斑块性质、管腔结构,需要与其他非动脉粥样硬化性血管病变鉴别时,建议行MRI高分辨颅内/外血管壁成像(图4-9-3)。
【影像表现】
动脉粥样硬化性血管病变在CT平扫可显示颅内梗死区,呈低密度影;CTA可以清楚显示对应病灶供血区的头颈部动脉的斑块与狭窄程度;并可根据斑块的密度将斑块分为软斑块(<60HU),混合斑块(60~130HU)和钙化斑块(>130HU)。
而MRA可显示头颈部动脉狭窄,评估其狭窄程度。正常,<50%为轻度狭窄,50%~69%为中度狭窄,70%~99%为重度狭窄,闭塞。DSA一直被作为诊断头颈部动脉疾病的金标准。CTA或MRA不能明确的头颈部动脉闭塞性病变,有头颈部动脉狭窄支架治疗指征的患者应进行DSA检查。DSA可以明确病变部位、测量管腔狭窄程度及范围,特别是掌握血流动力学变化及侧支循环的建立。DSA作为有创检查,存在手术风险、对比剂过敏及辐射量较大等问题。
【诊断与鉴别诊断】
对于动脉粥样硬化性脑血管病变目前公认的诊断标准为:①有两项或两项以上脑动脉粥样硬化危险因素,或一项脑动脉粥样硬化危险因素合并明确的相应临床症状;②颈动脉听诊有阳性发现,或双臂血压相差>20mmHg;③颈动脉超声发现颈动脉内膜中层(CIMT)增厚,斑块形成,或颈动脉超声及TCD发现血管狭窄或闭塞等脑动脉粥样硬化表现;④影像学检查(CTA/MRA/DSA/MRI高分辨颅内/外血管壁成像)可见脑动脉粥样硬化改变;⑤踝肱指数(ankle brachial index,ABI)<0.9。
图4-9-3 动脉粥样硬化斑块的MRA
A.MRA可见管腔狭窄;B~D.分别为PDVISTA、T 1VISTA和增强T 1VISTA,可见狭窄处管壁明显增厚,呈环形均匀增厚,提示炎性改变
诊断脑动脉粥样硬化需同时符合以下3项:1或1+2;3、4或3+4;除外非动脉粥样硬化性血管病变。第5条为支持性证据。
常规需要鉴别的疾病主要有:
1.神经衰弱
早期应与神经衰弱(包括神经衰弱综合征及更年期综合征)相鉴别。这类患者出现头痛、头沉、耳鸣、眼花、肢体麻木、失眠、遗忘、注意力不集中等一系列大脑失调的症状,但无以上动脉硬化的体征及辅助检查的阳性资料。
2.烟雾病
是一种以双侧颈内动脉末端及大脑前、中动脉起始部动脉管腔进行性闭塞,脑底穿通动脉代偿性扩展形成的异常血管网为特征的慢性血管性疾病。但无动脉粥样硬化的指征,DSA、CTA以及MRA均可鉴别(图4-9-4)。
3.原发性中枢神经系统血管炎(PACNS)
一种只局限侵犯中枢神经系统血管,而不累及其他系统的炎症性疾病。缺乏特征性的临床表现,临床诊断PACNS比较困难;但对具有头痛、痴呆、精神状态改变、局灶性神经损害的症状与体征脊髓病及脑神经病表现的患者,而又无法用其他的疾病来解释时应高度怀疑PACNS的诊断;脑血管造影(节段性狭窄闭塞、串珠样改变等)及结合立体定向脑组织活检对PACNS的确诊有决定性价值。
4.动脉夹层
由于血管内皮、内膜突然撕裂,受到强有力的血液冲击,循环血流流入其间隙导致动脉夹层。颅内动脉夹层发病率明显低于颅外颈动脉夹层,颅内动脉夹层在亚洲人群更为常见;DSA及HR-MRI-VWI可观察到内膜瓣或双腔等可靠的标志性改变。
【影像学研究进展】
1.HR-MRI血管壁成像
近几年来,随着技术水平不断更新,HR-MRI血管壁研究也不断深入,应用大范围多对比度加权血管壁成像可更好地识别斑块成分,可区分斑块的易损性;易损斑块的主要特征为大的脂质核心、薄的纤维帽、新生血管形成、斑块内出血等。管壁的偏心性增厚及强化是动脉粥样硬化斑块在血管壁成像上的特征性表现。同时血管壁成像可作为观察药物疗效的评价工具;也可对斑块进行精准的分析定位,有助于对动脉狭窄患者行介入治疗选择合适的器械和适当的部位,减少并发症。
图4-9-4 动脉粥样硬化烟雾综合征和烟雾病的鉴别诊断
两者在HR-MRI血管壁成像上的斑块特征不同。A~C.烟雾病表现为环形增厚的斑块;D~F.动脉粥样硬化烟雾综合征表现为偏心性斑块
2.血流成像
动脉粥样硬化病变造成的血管狭窄可引起血流动力学的变化,主要表现为局部切应力增加、压力下降、血液流速增快。这些都导致一系列细胞水平和血管重构的改变。高切应力诱导纤维帽变薄,抑制平滑肌细胞的增殖和活性;狭窄区血液流速增加会导致局部静态压下降,从而引起局部血管变形重塑。
(1)MR血流成像:
斑块破裂常位于斑块的上游位置,近端可见明显高的切应力,远端低切应力,血流紊乱,斑块的切应力和静态压的协同作用可能是斑块破裂的因素,切应力在局部区域升高造成内皮细胞损伤,周围压力急剧降低可能造成斑块急剧变形,容易引起斑块破裂。研究发现,斑块局部的最大主应力、牵拉力的大小和变化在斑块内的新生血管周围最为明显,提示斑块局部的机械力环境可能通过引起新生血管破裂从而导致斑块内出血的形成和发展。
(2)CT血流成像:
对于粥样硬化斑块患者,多模式CT可快速提供多重信息,NCCT可排除颅内出血等其他疾病,CTA可明确管腔狭窄程度、闭塞血管的部位、长度及侧支循环开放,CTP可提供血流动力学参数,明确梗死及缺血半暗带区,综合评价脑组织结构、血管及血流灌注情况,为患者提供个体化治疗。一项针对于颈动脉粥样硬化斑块研究发现,患侧血管较健侧血管TTP延迟4s即表明已有血流动力学变化,不稳定斑块比稳定斑块更易引起颅内血流动力学变化。
3.铁剂增强MR
铁剂会被巨噬细胞吞噬,从而反映斑块内部的炎性改变。斑块炎性反应与局部生物机械应力之间存在密切相关性。
(张 冰)