主動脈弓形態與胸主動脈瘤形成相關性分析

郝偉麗， 申 靜， 張學敬， 李彩英， 高不郎

主動脈瘤是主動脈病理狀態之一，其特征是主動脈管徑永久擴張超過正常值50%［1］。胸主動脈瘤大多無明顯癥狀而不易發現，直到壓迫鄰近組織、破裂出血或在其他疾病檢查中偶然發現，但滿足診斷標準和首次有效診斷的時間窗可以是數年［2］。目前主動脈瘤臨床研究重點是識別無癥狀（未破裂）和有癥狀動脈瘤，主動脈瘤破裂預防和治療方案僅限于開放手術或血管腔內修復術［3］。胸主動脈具有的復雜解剖結構和特殊位置使該部位血流動力學變得非常復雜［4-5］。研究發現血流動力學參數如壓力、壁面剪切力等異常，可觸發細胞信號級聯，導致血管內皮細胞形態異常和功能改變，最終引起動脈瘤等血管疾病，而血流動力學特征與血管幾何形狀密切相關［6-9］，血管形態改變伴隨著血流動力學改變。本研究通過分析正常主動脈和胸主動脈瘤患者心臟和主動脈形態學參數心形角度，心形高度，主動脈弓寬度、高度、角度的差異，探討胸主動脈瘤形成與主動脈形態學改變的相關性。

1 材料與方法

1.1 研究對象

收集2016年3月至2017年9月在石家莊市人民醫院及合作醫院接受胸主動脈CTA檢查患者影像學資料。入組影像標準：圖像質量高，心臟大小、形態正常，血管顯示良好，邊緣清晰，無偽影。排除標準：主動脈瓣疾病、馬方綜合征患者，圖像不清晰。最終篩選出199例納入本研究，其中胸升主動脈瘤（ascending thoracic aortic aneurysms，ATAA）患者46例（ATAA組），胸降主動脈瘤（descending thoracic aortic aneurysms，DTAA）患者35例（DTAA組），無主動脈病變患者118例（正常對照組）。ATAA組中男26例，女20例，年齡為（58.8±13.2）歲，DTAA組中男28例，女7例，年齡為（55.7±13.1）歲，對照組中男72例，女46例，年齡為57.5（45.8～66.0）歲。本研究遵循公開、透明原則，獲得醫院醫學倫理委員會批準，所有患者均簽署知情同意書。

1.2 模型建立與形態學參數測量

采用5.2.2版Amira軟件對所有患者原始CTA數據進行表面重建，去掉影響觀察的結構部分，形態學參數測量方法如圖1所示。先采用二維方法測量心形角度（φc）：主動脈口（主動脈基底環）中心和心尖的連線與水平面形成的夾角。再采用改進的三維測量方法獲取如下參數（主動脈弓寬、弓高和弓角 測 量 方 法 參 考 已 有 文 獻 報 道［5，10］），①心 形 高 度（Hc）：主動脈口中心與心尖的垂直高度；②主動脈弓寬度（弓寬，Wa）：取肺動脈分叉處橫斷面分別與升、降主動脈相交的矢、冠狀徑的中心點之間的距離；③主動脈弓高度（弓高，Ha）：取主動脈弓部最高點至肺動脈分叉處橫斷面的垂直高度；④主動脈弓角度（弓角，φa）：頂點取主動脈弓部最高點，下端兩點各取肺動脈分叉處橫斷面分別與升、降主動脈相交的矢、冠狀徑的中心點。

圖1 形態學參數測量示意圖

1.3 統計學分析

采用SPSS 22.0版統計學軟件分析數據。正態分布的計量資料以±S表示，組間比較用獨立樣本t檢驗；不符合正態分布的計量資料以M（P25，P75）表示，組間比較用Mann-Whitney U檢驗。計數資料組間比較用卡方檢驗。logistic回歸分析各測量指標與胸主動脈瘤的關系，受試者工作特征曲線下面積（AUC）判斷各測量參數指標對胸主動脈瘤診斷的靈敏度與特異度。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

ATAA組、DTAA組和對照組性別組成和年齡差異無統計學意義（均P＞0.05）。形態學參數測量結果顯示，ATAA組、DTAA組心形角度、心形高度與對照組相比，差異無統計學意義（均P＞0.05）；ATAA組弓寬（U=57.98，P＜0.01）、弓高（U=60.58，P＜0.01）和弓角（t=2.213，P=0.028），DTAA組弓寬（U=59.24，P＜0.01）和弓高（U=60.76，P＜0.01）均大于正常對照組，差異有統計學意義。3組形態學參數測量結果見表1。

表1 ATAA組、DTAA組和對照組形態學參數測量結果比較

采用logistic回歸方法篩選與胸主動脈瘤形成相關因素（自變量有年齡、心形角度、心形高度、弓寬、弓高、弓角），結果顯示弓角和弓寬進入模型，ATAA組弓角是ATAA發生的保護因素，弓寬是危險因素；DTAA組弓角是DTAA發生的保護因素，弓寬是危險因素，見表2。

表2 胸主動脈瘤發生的logistic回歸分析結果

ROC曲線評估各測量參數指標對胸主動脈瘤診斷的預測價值，結果顯示年齡、心形角度、心形高度、弓角對診斷預測價值不大（AUC均＜0.7）。ATAA組弓寬（AUC=0.816，95%CI=0.745～0.887，最佳截斷點為87.40 mm，靈敏度為71.1%，特異度為79.8%）、弓高（AUC=0.811，95%CI=0.740～0.882，最佳截斷點為46.75 mm，靈敏度為82.2%，特異度為67.5%），DTAA組弓寬（AUC=0.776，95%CI=0.676～0.876，最佳截斷點為88.82 mm，靈敏度為66.7%，特異度為83.3%）、弓高（AUC=0.804，95%CI=0.724～0.885，最佳截斷點為45.88 mm，靈敏度為87.9%，特異度為62.3%）對胸主動脈瘤形成有良好的預測價值。

3 討論

主動脈瘤破裂可引起內出血，病死率高［1］。主動脈血流是高度不均勻的，主要是受左心室血液搏動性流入、主動脈弓彎曲等的影響，血管形態學和血流動力學參數改變在動脈瘤生成、發展過程中有重要作用［11］。為了描述解剖、血流動力學和藥物作用于主動脈壁壓力的相對重要性，Poullis等［12］構建升主動脈和近端弓的穩態一維流動模型，發現主動脈彎曲度比主動脈直徑、年齡、血壓等因素更重要。Liu等［13］研究分析114例中國主動脈夾層患者升主動脈形態，發現其主動脈弓曲度顯著大于對照組。Alhafez等［10］研究發現，雙尖主動脈瓣患者主動脈弓曲度顯著增加，并可作為識別胸主動脈擴張及急性主動脈夾層風險加劇的雙尖主動脈瓣患者的生物標記。一項A型主動脈夾層撕裂前壁面剪切力數值分析發現，主動脈夾層組壁面剪切力顯著大于對照組；認為此差異歸因于兩組間升主動脈直徑、分支血管分叉角及主動脈弓彎曲度差異均有統計學意義［14］。這些研究均提示主動脈彎曲程度與主動脈病變有重要聯系。因此，本研究對比胸主動脈瘤形成后的主動脈弓部形態與正常對照組形態改變，結果發現ATAA、DTAA組弓寬和弓高均大于對照組，ATAA組弓角小于對照組，差異均有統計學意義；進一步logistic回歸分析表明，弓角是胸主動脈瘤發生的保護因素，即弓角越大，越不利于胸主動脈瘤的發生。這可能是由于較大的弓角能減少渦流、穩定血流、降低剪切力，從而減少血流沖擊對主動脈管壁的損傷。

對于無癥狀未破裂動脈瘤，臨床治療重點是預防其破裂［15-16］。然而在破裂與治療相關并發癥風險之間進行權衡后，選擇開放手術或腔內修復術則取決于患者特定的主動脈形態學特征、年齡和其他可能影響治療的因素［16-17］。血管腔內修復術現代報告標準也強調應用三維重建CT圖像數據對主動脈形態學進行精確分析的必要性［18］。對于主動脈夾層瘤和主動脈瘤患者，向定成等［19］研究分析CT斷層圖像、三維重建圖像、主動脈造影在腔內隔絕術前評估中的價值，認為在確定適應證和選擇覆膜支架時應以三維重建測量結果為準，以便清楚地觀察主動脈走行和曲度，準確測量各種橫向距離和徑向距離。因此，有必要對胸主動脈瘤患者受檢CTA行三維重建，準確獲取個體形態學數據，分析評估動脈瘤發展趨勢，最終制定高效、安全的治療方案。但主動脈弓形態很難定量描述，因為它是傾斜的空間立體結構［20］。以往研究中對主動脈弓形態學參數獲取雖經由三維圖像，但測量方法多于二維視角下進行，與三維實體真實數值有很大偏差［10，21-22］。本研究經多次反復試驗，在重建的三維圖像中采用改進的三維測量方法，各測量標準點均落在三維實體上，由此獲得更為客觀、準確的形態學數據，在此基礎上統計分析結果也更為可靠；ROC曲線分析結果顯示弓寬、弓高的AUC較大，說明弓寬和弓高對胸主動脈瘤發生均有良好的預測價值，可能是潛在的胸主動脈瘤發生影像學診斷提示標志。

主動脈瘤發生與主動脈慢性擴張有關［2］，主動脈隨壓力增大而擴張，可作為左心室高壓血流的緩沖室。這種持續的擴張和收縮，與左心室流出壓力有關［5］。但本研究中無論是單因素還是多因素分析，均未發現心形角度、心形高度在胸主動脈瘤組與對照組間差異有統計學意義，部分原因可能與普通CTA檢查圖像難以判斷心動周期有關，此外作為回顧性研究，未對入組患者進行臨床癥狀分析，這也是下一步研究要豐富的內容。