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第16章:颈动脉斑块的组织学与生化组成及其对超声表现的影响(Histologic and Biochemical Composition of Carotid Plaque and Its Impact on Ultrasonographic Appearance)

1.1 动脉粥样硬化的病理生理学(Pathophysiology of Atherosclerosis)

本节首先回顾动脉粥样硬化作为一个完整病理过程的整体描述,再回到其组分概念与三个常用分类——脂肪纹、纤维斑块与复杂斑块。早在 Aschoff [1] 的工作里就识别出该疾病的两个组分:脂质沉积(称为 atherosis 或 atheromatosis)和纤维化(即 sclerosis),二者合称为纤维脂质状态(fibrolipid state),即今日所称的动脉粥样硬化。当今语境下,动脉粥样硬化描绘的是整个病变过程,而不仅仅是疾病的某一阶段;不过部分作者仍沿用三个简洁的概念来组织讨论。脂肪纹是泡沫细胞、少量 T 细胞以及细胞外胆固醇在完整的内皮覆盖下沉积于内膜,结构上仍由未受损的内皮所覆盖。纤维斑块的内膜扩大,平滑肌细胞(SMC)被细胞外基质蛋白包裹形成覆盖核心区的纤维帽;核心主要由脂质、细胞碎屑、细胞外基质蛋白和巨噬细胞组成,其中还可见到一些 T 细胞、极少数 B 细胞以及肥大细胞;这类斑块通常呈偏心性生长。为维持管腔尺寸,中膜会发生重塑而向外扩张(outward remodeling),使血管看起来在血管造影下"正常"。所谓复杂斑块是指在前述组分之外又出现出血或血栓迹象的病变,往往继发于纤维帽破裂之后,斑块表面可出现糜烂(erosion)、裂隙(fissure)或溃疡(ulceration);在晚期病变中常可见到钙化。复杂斑块的概念提示,破裂并非斑块进展的终点而是新阶段的开端,而表面形态的多种破坏方式意味着纤维帽完整性的丧失并非由单一机制引起。从术语沿革看:atherosis/atheromatosis 强调脂质沉积、sclerosis 强调纤维化、fibrolipid state 把两者合称为动脉粥样硬化;当代术语 atherosclerotic plaque 涵盖脂肪纹、纤维斑块和复杂斑块三个亚类,将整个疾病的组织学表现纳入一个统一的命名框架内。

1.2 动脉粥样硬化斑块的形成(Formation of the Atherosclerotic Plaque)

低密度脂蛋白(LDL)可经由完整内皮进入动脉内膜,尤其是在动脉分支处——该处内皮通透性增加。由于中膜可视为一道通透屏障,LDL 在内膜中相对滞留,进一步被细胞外基质所捕获 [2]。进入内膜后,LDL 通过聚集、氧化以及组分降解等方式被修饰。氧化修饰所产生的肽段可作为半抗原成为免疫系统的靶点 [3, 4]。被氧化的 LDL(ox-LDL)聚集体可激活补体,进而生成趋化信号 [5]。被修饰的脂质同时激活内皮细胞和平滑肌细胞,循环中的单核细胞黏附到血管壁表面并经细胞间隙迁移到内皮下。这些被激活的细胞产生一系列细胞因子,吸引更多的循环白细胞聚集到血管壁的炎症部位;血流动力学应激亦可诱导细胞间黏附分子(ICAM)-1 的表达 [6]。

单核细胞在血管壁内分化为巨噬细胞,在内膜中上调清道夫受体并吞噬 ox-LDL [7]。ox-LDL 中的胆固醇酯被水解,游离胆固醇随后被重新酯化,从而在细胞内形成胆固醇酯的脂滴池。ox-LDL 还含有血小板活化因子(PAF)样的脂质分子,具有高度致炎性,不仅能激活巨噬细胞,也能激活内皮细胞 [8, 9]。当巨噬细胞内充满脂质便被称为泡沫细胞。巨噬细胞作为抗原递呈细胞,将载脂蛋白加工为肽段,并将其与主要组织相容性复合体(MHC)II 类分子结合后递呈给 T 细胞。这种抗原–MHC 复合物可被 CD4⁺ T 细胞所识别,后者是斑块中占主导的 T 细胞亚型 [10]。T 细胞若曾被同一抗原致敏过即可被再次激活;从人类斑块中分离出的 T 细胞中有相当比例能够识别 ox-LDL [11]。这种激活引发胞内信号级联反应,导致 DNA 合成、细胞因子分泌和细胞毒性反应。CD8⁺ T 细胞以不同比例存在于斑块中,具有细胞毒活性,被表达 MHC I 类肽段的细胞所激活,能够引起局部细胞凋亡并分泌细胞因子。B 细胞和 NK(自然杀伤)细胞则见于进展期病变中。B 细胞浸润在动脉外膜或动脉外周结缔组织中可能很突出 [12],在高胆固醇血症动物中 B 细胞变得相当丰富,并可找到产生免疫球蛋白(Ig)的细胞克隆 [13]。浆细胞也可出现于病变中,可能在局部产生 IgG;IgG 也可能通过滤过方式进入病变 [13]。肥大细胞相对少见,但能产生蛋白酶并聚集在破裂部位 [14]。树突状细胞是唯一能激活初始 T 细胞的抗原递呈细胞,具有高度迁移能力,在动脉壁上"巡逻",但斑块中数量很少,通过内吞摄取抗原后带到淋巴结递呈给 T 细胞,从而诱导适应性免疫;在斑块内它们也能通过 CD1 受体向一些特殊的 T 细胞亚型递呈脂质抗原 [15, 16]。随着病变进展,巨噬细胞持续浸润斑块并在肩部(shoulder regions)聚集,继而侵入纤维帽;它们产生的基质金属蛋白酶(MMP)可降解胶原、弹性蛋白和蛋白聚糖等基质分子。与此同时,细胞因子(如 IFN-γ 和 TNF-α)能够抑制胶原合成、抑制 SMC 增殖并诱导其凋亡。这些机制共同削弱纤维帽的抗拉强度,从而为斑块失稳奠定生物学基础。斑块形成过程中,细胞因子构成复杂的信号级联并相互刺激:在内皮细胞中促进黏附分子和促凝活性的进一步表达;在巨噬细胞中激活蛋白酶、内吞和一氧化氮(NO);在 SMC 中则诱导 NO 生成并抑制胶原表达。这些级联反应将脂质沉积、炎症反应与基质重塑三个过程耦合在一起,从而构成纤维斑块形成期的统一生物学背景。

1.3 斑块失稳(Plaque Destabilization)

管腔的进行性狭窄可以导致低灌注症状,但绝大多数缺血症状源自血栓形成或栓塞。在临床事件中,约 30% 仅表现为内皮糜烂(endothelial erosion),约 70% 则是发生在斑块内部不同深度的细小裂隙(fissure),两者最终都导致血栓形成。斑块失稳的生物学基础在形成阶段即已奠定:随着病变进展,巨噬细胞持续浸润并在斑块的肩部(shoulder regions)聚集,继而侵入纤维帽;它们产生的基质金属蛋白酶(MMP)可降解胶原、弹性蛋白和蛋白聚糖等基质分子。同时,细胞因子(如 IFN-γ 和 TNF-α)能够抑制胶原合成、抑制 SMC 增殖并诱导其凋亡。基质降解与基质合成抑制两个过程协同作用,使纤维帽的抗拉强度逐渐下降,斑块因此进入"易损"状态。另一种被认为与斑块失稳相关的机制是斑块内出血 [17, 18]。最初在斑块中观察到出血时,人们认为血液是斑块破裂后才进入斑块的,但斑块也可能因滋养血管(vasa vasorum)以及其他脆性新生血管的不断长入而变得愈发血管化 [19]。这些新生血管可渗漏或破裂造成斑块内出血,并作为进一步的炎症刺激因素 [20–22]。这种斑块体积的突然增加可能促成斑块破裂——但相对于较高的脉压而言,单纯这种破裂机制较难想象 [23]。

此外,已有研究描述了一些可能"触发"破裂的外在因素 [23]:高速血流可能对内皮产生剪切作用 [24];斑块的纵向 [25] 与周向 [26, 27] 循环形变;以及血管张力的改变 [28] 都有可能使易损斑块发生破坏。当斑块破裂时,血液成分接触到皮下组分,常发生血管痉挛。血小板被立即激活、黏附和聚集,其机制涉及糖蛋白 IIb/IIIa 与纤维蛋白原的结合以及糖蛋白 Ib 与 von Willebrand 因子的结合。当组织因子暴露后凝血级联反应被启动。组织因子在正常血管壁中即有表达,在动脉粥样硬化血管中表达更丰富,尤其在与症状相关的斑块中 [29, 30]。最后形成纤维蛋白凝块,稳定血小板血栓;与此同时纤溶系统被激活以防止血管完全闭塞。组织型和尿激酶型纤溶酶原激活物的活性依赖于炎症和固有免疫介质(如 IL-1 和 TNF-α)所形成的微环境 [31],它们由内皮细胞产生并导致纤溶酶的生成,纤溶酶是一种丝氨酸蛋白酶,可降解交联纤维蛋白、纤维蛋白原以及 V、VIII 因子。纤溶酶水平受到纤溶酶原激活物抑制物-1(同样由内皮细胞表达)以及 α2-纤溶酶抑制物的紧密调控。因此,斑块破裂与血栓形成既可能与斑块本身特征(如纤维帽厚度、脂质核心大小、炎症细胞浸润密度)有关,也可能与血液成分的致栓性有关;这两类因素在评估个体患者的临床事件风险时需要同时考虑。

1.4 斑块类型(Plaque Types)

上世纪 90 年代提出过基于冠状动脉尸检的八型斑块详细分类 [32, 33],部分反映了病变进展的顺序。I 型病变的特征是小范围脂质沉积和散在的泡沫细胞;II 型病变为更多的泡沫细胞聚集,对应前述的脂肪纹;III 型病变中细胞外脂滴变得更大;IV 型病变形成可见的融合脂质核心,并可出现毛细血管,这类病变亦称为粥瘤(atheroma);V 型病变的特征是显著的新生纤维组织形成。若新生纤维组织覆盖于富脂质核心之上称为 Va 型;若脂质很少、以纤维化为主则称为 Vc 或 VIII;若病变有钙化部分则称为 Vb 或 VII。V 型病变通常过大,无法仅通过外向重塑来代偿,从而导致管腔不同程度的狭窄。在该分类下复杂斑块被指定为 VI 型,即伴有表面破坏的 IV 型或 V 型病变(VIa)、血肿或出血(VIb)或血栓形成(VIc)。动脉粥样硬化的发病率和死亡率主要源自 VI 型病变。I 型和 II 型病变常见于婴幼儿和儿童,III 型多见于青春期前后,V 型和 VI 型病变通常在 30 岁之后开始出现。这种基于组织学特征的、由病理学家创建的早期分类虽然简洁直观,但引发了讨论:按照这种分类,血栓性病变被归入 VI 型,但有学者指出血栓可在疾病任何阶段形成,内皮功能障碍即便在不那么复杂的病变中也可诱发血栓。

上世纪 80 年代,Falk [34] 以及 Davies 和 Thomas [35] 描述了与急性冠脉综合征相关的斑块破坏。自此人们逐渐明确:罪犯冠状动脉病变中约 70% 对应斑块破裂,另 30% 为未破裂斑块;后者可表现为糜烂或钙化结节等。在 70% 的破裂斑块中,50% 属于非狭窄性。冠状动脉中,心肌梗死最常由那些在梗死前仅轻至中度阻塞的斑块进展而来 [23],这意味着血管造影仅能识别约 20% 的罪犯病变。斑块破裂风险与狭窄程度的相关性较弱,因此除了狭窄程度外,还有其他因素与斑块易损性有关。2003 年,Naghavi 等在 Circulation 上发表了一系列综述 [36, 37],汇集了"易损"患者和易损斑块的最重要特征,提出主要以组织学为基础的、定义易损斑块的主要和次要标准(见表 16.1)。该表将组织学特征(如纤维帽厚度、炎性细胞浸润、表层糜烂或裂隙、血栓存在、脂质核心大小、严重狭窄)与超声特征(如回声强度中位数所反映的低灰阶、纤维帽的厚度、表面不规则/溃疡、低回声区与管腔的接近程度、病变运动等)对应起来。这些怀疑存在于易损斑块中的特征中,部分仍需在前瞻性纵向研究中加以验证,但已提供了值得关注的视角。关于命名本身曾引发广泛讨论:"不稳定""高危""易致血栓""有症状""已破坏"或"易损"等术语各有含义,使用上较为混乱。语言可能造成误导,因为斑块本身并没有"症状",是患者出现症状,所以"有症状斑块"实际是"与症状相关的斑块"的简化说法;"不稳定"这一表述也不够具体,相对而言,"易损/高危/易致血栓"等前瞻性定义似乎更为妥当。无论采用何种命名,目标都应是识别那些具有较高临床事件发生概率的斑块。为此,迄今已开发并在持续改进多种方法,从组织学和生化方法,到超声和磁共振成像,以及诸如弹性成像和热成像等其他技术 [50]。

1.5 超声(Ultrasound)

如今颈动脉内膜剥脱术的指征基于症状的存在和狭窄程度。然而,导致低度狭窄的动脉粥样硬化斑块也可能引起临床事件,而部分高度狭窄斑块却可能长期无症状 [51, 52]。因此管腔狭窄程度未必是衡量临床风险和决定治疗指征的最佳标准,可能导致部分患者接受不必要的手术。这促使人们寻求改进的技术,以便可靠地识别导致脑血管事件的高危斑块。在过去十年里,超声借助复合成像 [53, 54] 和三维重建 [55, 56] 得到了进一步发展。颈动脉超声的局限包括:难以区分次全闭塞与完全闭塞,对有声影的斑块评估受限,对短颈、颈动脉分叉位置高或动脉严重迂曲的患者也难以评估。操作者依赖性虽被广泛讨论但不在本章范围之内。

新一代超声设备尝试克服上述局限。例如高清超声具备更高的空间、对比和时间分辨率,并支持直接数字图像记录。本研究小组的最新策略是采用开放式平台设备并设计自制算法来表征斑块形态。多套主观性的超声斑块分类已被提出:Reilly 等 [57] 将斑块分为均质和不均质;Johnson 等 [58] 分为钙化、致密或软斑块;Gray-Weale 等 [59] 分为低回声、偏以低回声、偏以高回声和高回声;Langsfeld 等 [60] 同样依据低/高回声比进行分级,1 型最偏以低回声、4 型最偏以高回声,正常动脉壁为 5 型;Geroulakos 等 [61] 的 5 型表示因声影而无法分类;欧洲颈动脉斑块研究组 [62] 将斑块分为低回声、中等和高回声。综合来看,这些研究表明软斑块、低回声斑块以及不均质斑块与症状相关。Geroulakos 的研究中,症状与低回声之间的关联仅在狭窄 >70% 时成立。也有一些研究未能在超声表现和神经事件之间找到相关性 [63, 64]。这些研究大多基于小样本患者队列,且超声评估具有主观性。

超声目前最突出的局限在于观察者内和观察者间的差异。已有标准化方法可克服不同设备和观察者评估斑块回声时的差异。伦敦 St. Mary's 医院 Irvine 实验室的团队 [65, 66] 基于像素灰度值(0 为最暗、255 为最亮)建立了方法,使用灰阶中位数(GSM)作为整体回声强度的评分。参考值中,血液被设为 0(图像中最暗的结构),外膜被设为 190(图像中最亮的结构)。通过线性缩放使所有斑块图像中血液和外膜的灰度值归一化,从而能够对不同设备、不同设置、不同观察者采集的图像进行相互比较;这种方法显著改善了观察者内和观察者间的变异性 [65]。

低 GSM 的斑块与较高的脑梗死发生率相关 [67, 68],这些作者发现 GSM=32 是区分有症状斑块与无症状斑块的最佳截断值;本研究小组也识别出相同的截断值 [69]。其他研究使用同一方法得到截断值为 40 [66],或不使用线性缩放时为 50 [70]。Gronholdt 等 [38] 表明,引起 >50% 狭窄的低回声斑块在有症状者(而非无症状者)中与脑卒中风险升高相关。以 GSM ≤74 为截断点时,低回声是有症状患者缺血性卒中的独立于年龄的预测因子;在有症状患者中,低回声斑块相对于高回声斑块的同侧缺血性卒中相对风险为 3.1;按狭窄程度比较,80–99% 与 50–79% 狭窄之间的相对风险为 1.4。其他研究也验证了低回声与同侧症状高风险之间的关联,但狭窄程度的影响尚未被广泛接受 [71, 72]。一些研究者提出高血压和病变的进行性发展是重要的附加风险决定因素 [73];另一些研究者则提出低回声斑块与神经事件风险升高相关,即便独立于狭窄程度和心血管危险因素也是如此 [74]。

另一些研究评估了斑块图像的不均质性,发现不均质和/或低回声斑块与较高的卒中风险相关 [60, 75–79]。超声对其他可能与症状存在相关的特征的识别能力也被广泛研究。不同研究在通过超声识别溃疡方面差异很大。Rubin 等 [39] 用超声检测出 93% 的溃疡性病变,而 Comerota 等 [80] 则认为溃疡的检出能力随狭窄程度而异,在高度狭窄时尤为困难。Bluth 等 [81] 报道仅凭超声评估斑块表面以判定其光滑或不规则,并不能可靠地识别哪些患者存在溃疡风险;O'Leary 等 [82] 得出了类似结论。Bassiouny 等 [83] 发现斑块坏死核心靠近管腔与临床缺血事件相关。本研究小组 [40] 发现,在不均质斑块中,低回声区的近管腔位置与风险升高相关;而在均质斑块中,缺乏高回声帽和斑块表面破损则与症状相关。为评估超声结构特征的相对重要性,研究者除 GSM 外还计算了一个活动指数,该活动指数与症状相关 [84]。与同侧症状存在相关的超声参数包括:表面破损、重度狭窄和低 GSM,以及在不均质斑块中近管腔低回声区的存在。尽管这些结果都有意义,但仍需在不同超声特征上开展大规模研究,以反映风险和斑块的自然史。

尽管低回声斑块与较高神经风险之间的关联已逐渐被接受,但迄今没有哪一种超声特征与单一类型症状对应。多数研究并未对终点加以细分。Sabetai 等 [85] 的一项研究报道:与一过性黑矇(amaurosis fugax)相关的斑块较低回声、狭窄程度也更高,而与 TIA 或卒中相关的斑块或无症状斑块则不然;Iannuzzi 等 [86] 的另一项研究显示 TIA 患者颈动脉斑块更偏以低回声且具有纵向运动;另一项研究借助四维超声证明了斑块径向和纵向运动与神经事件之间的关联 [41]。

为更好理解斑块的超声表现,已有多项研究采用组织学分析进行比对。Wolverson 等 [87] 在体外比较低回声和高回声斑块的组成,发现无定形脂质残留在超声下比邻近组织回声更低,而致密纤维区回声更高。致密钙化灶则回声显著增高并伴有声影。Gray-Weale 等 [59] 在 1988 年提出超声表现分类时,对斑块进行了肉眼和组织学观察,发现 1 型和 2 型斑块(即低回声和偏以低回声)与斑块内出血或溃疡的存在之间存在显著相关。Montauban van Swijndregt 等 [88] 在早期研究中断言 B 型超声及其随后对动脉粥样硬化斑块的主观分类无法充分测定斑块内纤维化或脂质的体积;之后 [89] 又发现与症状相关的斑块所含纤维化多于脂质。除一致认同低回声斑块在有症状患者中更为常见外,Kardoulas 等 [90] 还报道高回声斑块中的纤维组织显著多于其他类型。Lammie 等 [91] 指出,斑块中的低回声区在组织学上对应于坏死或出血,且纤维帽厚度可借助超声可靠测定。然而,斑块内出血的存在与临床事件之间的可能关联尚无共识:一些研究支持该关联 [17, 18],另一些则不支持 [92, 93]。同样,超声对检出含出血斑块的能力也无共识。事实上,在大多数将超声与组织学相对照的研究中,定义斑块出血的标准各异,或未对脂质与出血加以区分,统称为"软组织" [62]。尽管如此,组织学证实脂质和出血含量高的斑块确实呈现低 GSM,而纤维含量高的斑块呈现高 GSM [94]。Gronholdt 等发现,低回声颈动脉斑块伴有急性期反应物升高 [95] 以及空腹或餐后状态富含甘油三酯脂蛋白水平升高 [96]。他们后来又报道低回声与斑块中巨噬细胞密度增加及脂质含量升高相关 [97]。组织学上,高回声斑块所含钙化和纤维组织多于低回声斑块;斑块内出血与脂质含量呈正相关、与纤维组织量呈负相关 [98]。

在上述许多研究中,组织学分析仅采用半定量或非定量方法,所用染色并不特异,且仅分析斑块的部分切面。此外,许多研究对超声图像的分类仍带有主观性。本研究小组采用生化方法对斑块组分与回声之间的关系进行分析,能够在全斑块匀浆中测定组分而不局限于部分切片。我们使用快速液相色谱和高效薄层色谱测定斑块匀浆中的基质和脂质组分 [99]。低回声斑块所含羟基磷灰石(斑块中最主要的钙盐)较少,总弹性蛋白和中等大小的弹性蛋白片段更多;无论生化学还是组织学方法,均未在高回声与低回声斑块之间观察到胶原量的差异。症状相关斑块中胆固醇酯、游离胆固醇和甘油三酯均升高,但在低回声与高回声斑块之间并未发现差异。Oil Red O 染色(用于脂质)也得到相似结果,无论按有症状与无症状比较,还是按低回声与高回声比较。本研究是首次围绕弹性蛋白及其片段(已知具有趋化活性)与回声的关系开展研究。回声似乎主要由斑块中的弹性蛋白和钙含量所决定,而非胶原或脂质含量。

鉴于炎症细胞在动脉粥样硬化过程中的重要性,本小组也研究了细胞构成与回声的关系。颈动脉斑块的低回声与斑块细胞构成相关 [100]。近期又有研究发现,作为内源性炎症调节因子的钙磷脂结合蛋白 annexin A1 与高分级颈动脉狭窄的 GSM 存在相关性 [101],进一步支持炎症调节机制复杂、并可能反映在斑块超声表现中的观点。炎症细胞分泌金属蛋白酶(MMP)等蛋白酶。Turu 等 [102] 显示低回声斑块的 MMP 活性增加;无症状患者若斑块出现进展,则斑块内 MMP-8 水平升高。血管钙化是晚期病变的常见过程。骨保护素是参与骨代谢和血管钙化调节的蛋白之一,血清骨保护素水平高与人类心血管疾病相关。Vik 等 [103] 显示高回声颈动脉斑块患者血清骨保护素水平较低,提示其在动脉钙化中的作用。

斑块内新生血管化是晚期病变的常见特征。Feinstein 团队采用超声造影来显示斑块内的新生血管,并将其与病变严重程度和斑块失稳的形态学特征相关联 [104]。Owen 等进一步尝试用超声造影测定非靶向微泡的滞留情况,以辨别无症状和有症状患者的斑块差异 [105]。人类斑块组织的重塑速率迄今尚未被研究。本小组是首批在人体中通过测定斑块组织中 ¹⁴C 含量来测量晚期动脉粥样硬化斑块不同组分生物学年龄的研究者。人类斑块组织的更新周期非常长(20 年或更长)[106],这或许解释了为什么心血管干预试验中很少观察到动脉粥样硬化斑块体积的明显回缩,同时也提示早期病变监测(如在脂肪纹层面)值得重视。在那个早期生物学阶段,可能出现的内膜中层增厚将对应于内膜中少量脂质和炎症细胞的积累。最近,受在晚期病变中开展 GSM 测量的启发,Lind 等开始在颈动脉内膜中层复合体上测量 GSM。考虑到低回声可能反映脂质沉积,他们的结论是:颈总动脉低剪切应力与内膜中层增厚及内膜中层复合体的低回声相关。此外他们还发现低回声颈动脉内膜中层复合体是 75 岁以上人群全因死亡率的独立预测因子 [107]。另一项大型研究显示,颈总动脉内膜中层 GSM 与颈动脉其他部位斑块的回声密切相关 [108]。

借助超声评估斑块形态有望为疾病机制和患者个体风险差异提供洞见。例如 Östling 等 [111] 的一项研究表明,2 型糖尿病患者的中度斑块比非糖尿病患者更偏以低回声。在老年人群中,斑块大小和回声与不同的心血管危险因素相关 [112]。超声技术的进一步发展无疑将改善风险分层。颈动脉斑块超声的另一个重要应用是监测干预措施的效果,因为干预可能通过改变斑块组成发挥作用。多项研究显示了 statins 对回声的改善作用 [113]。近期也有研究关注其他干预,例如一项颇具说明性的研究显示低剂量 metoprolol CR/XL 与斑块回声增高相关 [114]。

未来,人们希望克服超声的现有局限,如分辨率、不同组织特征的表征、三维重建,或许还可以将多种特征的算法融合,以识别那些更易破裂并引起症状的斑块。靶向成像可能也是一条路径,尽管目前对最佳靶标尚未达成共识。一些技术(例如光学成像)已开始借助这种靶向策略来对蛋白酶进行成像 [109]。也有研究者尝试基于综合背向散射进行直接组织表征,结果显示该指数在脂肪/坏死性粥样硬化部位低于在纤维化或钙化部位的水平,与斑块内出血部位相同 [110]。斑块形态的超声评估有望为深入理解疾病以及为何部分患者风险更高提供洞见;超声技术的进一步发展无疑将改善风险分层。

本章个人批注

本章由 Gonçalves 单人撰写,但作为 Saba 编辑的多模态成像专著的一章,与前几章(Ch13 Gamma Mixture Model for IVUS、Ch14 Ultrasound Carotid Plaque Stroke Prediction、Ch15 Ultrasonographic Quantification of Carotid Stenosis)形成了一个相对自洽的"病理学—影像学—临床"链条。本章的特点在于它完全从组织学和生化出发,把"为什么超声下斑块会呈现低回声/高回声"这个看似简单的影像学问题,拆解到了具体的生化组分层面:弹性蛋白与钙决定了 GSM 的差异,而胶原与脂质反而不起主导作用。这一点是我此前没有系统意识到的——平时读到 "echolucent plaque" 时往往下意识地将其等同于"脂质核心大",而本章明确指出在组织-生化层面,弹性蛋白及其片段的含量、钙盐的多少才是回声的主要决定因素。

另一点值得思考的是,GSM 这一量化指标本身是 1990 年代末由 Irvine 实验室为克服"主观分类"而提出的,但其截断值在不同研究里差异很大(32 / 40 / 50 / 74)。作者的态度是务实地并列这些截断值,并未给出"金标准"截断。这与 Ch15 中讨论的狭窄分级金标准困境遥相呼应——同样是影像学量化指标,缺乏统一标准一直是临床转化研究的痛点。

关于"易损斑块"概念的演化,本章给出了一条清晰的脉络:Aschoff 的二分(脂质 vs 纤维)→ 90 年代八型分类 → Falk / Davies-Thomas 的破裂-血栓范式 → Naghavi 2003 年的"易损患者/易损斑块"框架。这种命名上的混乱本身(unstable / vulnerable / high-risk / thrombosis-prone / symptomatic)在第 4 节被作者单独拎出来讨论,反映出命名学(nomenclature)在跨学科整合中的困难——这与 De Cecco 那种 edited volume 中不同章节命名不统一的问题在性质上是相似的。

作者在写作中也承认了超声的若干固有局限(次全 vs 全闭塞的鉴别、声影、短颈或分叉高的患者、操作者依赖性),但没有过分悲观——尤其是第 5 节末尾提到的 ¹⁴C 测定斑块组分生物学年龄(20 年更新周期),以及 statins / metoprolol 干预引起回声改善的研究,把超声定位为一种可用于纵向监测的工具,而不仅仅是诊断工具。

总体而言,本章对我的研究启示是:评估斑块"风险"时,组织学和生化学层面的组分信息比单一影像学指标更具解释力;任何影像组学(radiomics)研究若不与组织学/生化学 ground truth 对照,仅靠 GSM 这样的单一量化值很难推动临床决策。

与上下章的衔接(一段话)

本章在 Saba 这部多模态专著中的位置非常关键:它位于"成像技术"主导的章节(Ch13 IVUS、Ch15 颈动脉狭窄超声量化)与"风险预测/临床管理"章节(Ch14 颈动脉斑块超声与卒中预测)之间,承担了"为什么超声能看到这些"的病理学与生化学基础这一角色。前一章 Ch15 聚焦于狭窄程度这一传统量化指标的局限与替代金标准,而本章则把讨论从"狭窄"彻底转向"斑块组成",为 Ch14(超声影像预测脑卒中)所提出的影像学生物标志物提供组织学和生化学的因果链条。往下文看,本章也直接为后续可能涉及的 MRI、CT、PET、核素等多模态成像(multi-modality imaging)章节铺设统一的组织学背景——因为不同模态所见都需在相同的"脂质核心 / 纤维帽 / 钙化 / 出血 / 炎症"框架下被解读。因此,作者把本章放在狭窄量化与临床预测之间,正是要回答"在不知道斑块内部组分的情况下做影像评估,是只看表面狭窄而不看内在风险吗?"这一贯穿全书的隐含问题。