第24章：分子影像评估炎症与斑块内血管滋养血管（Molecular Imaging of Inflammation and Intraplaque Vasa Vasorum）

引言

在过去的半个世纪里，有创血管造影一直被视作心血管影像的金标准。血管造影能给出高分辨率的管腔直径图像，因而可以准确识别使管腔狭窄的粥样硬化斑块；在临床实践中，由血管造影确定的管腔狭窄程度往往是决定是否启动有创治疗的主要依据。但近几十年的研究表明，大多数急性心血管事件并非源自那些在血管造影上引起显著狭窄的斑块。斑块的成分、形态学特征以及内部生物学过程都会影响其破裂与血栓形成的风险，而这些风险事件正是导致急性心血管事件的原因。具备高破裂/血栓倾向的斑块被定义为易损斑块，其中两大类分别为破裂易感斑块与糜烂易感斑块。破裂易感斑块即薄帽纤维粥样瘤，其特征为覆盖于大面积坏死核心上的薄纤维帽，平滑肌细胞少而巨噬细胞多；糜烂斑块则表现为腔内皮细胞的丧失或功能障碍，进而引发血栓，但内皮之外的斑块本身并无结构性缺损，且通常富含平滑肌细胞与蛋白聚糖。识别上述易损斑块有望提升对未来心血管事件的预测能力。现有的无创影像手段在评估管腔狭窄之外，已能评估斑块大小、形态学以及部分斑块成分，但在疾病早期，多数斑块成分的尺寸仍小于现有空间分辨率的检测下限；迄今为止，对单一斑块成分的识别尚未在临床上带来事件预测方面的实质性改善。借助分子影像识别与斑块发生发展及易损性相关的生物学过程，有可能进一步提升心血管事件的预测水平；此外，分子影像还可在更早阶段检出斑块、为研究动脉粥样硬化的自然史提供新的视角，并在新疗法的开发中辅助靶点筛选、体内验证和治疗随访。分子影像卓越中心标准定义工作组的成员将分子影像定义为在人体或其他活体系统中在分子和细胞水平对生物学过程进行可视化、表征和测量。Jaffer 与 Weisleder 提出了在分子影像走向应用之前需要回答的四个关键问题：① 是否存在与目标疾病相关的分子靶点；② 选定靶点后，是否存在能与该靶点高亲和力结合的配体；③ 哪一种分子影像模态能够提供所需的分辨率、灵敏度与穿透深度；④ 针对所选模态，能否合成出能识别所需分子靶点的分子影像探针。本章将综述利用无创分子影像探测炎症与斑块内新生血管这两条密切相关且对斑块易损性至关重要的通路，聚焦于核素、磁共振、超声、CT 及多模态影像在易损斑块评估中的挑战，并对分子影像与分子引导治疗的实施前景进行讨论。值得注意的是，腔内皮表面与斑块外膜侧的血管滋养血管新生都已成为可成药/可成像的目标，前者通过腔内血液循环提供早期信号，后者则代表斑块易损性的中晚期表现，二者协同构成"从炎症启动到破裂"的全链条分子影像靶点库。

Inflammation and Intraplaque Neovascularization（炎症与斑块内新生血管）

基础研究已识别出动脉粥样硬化中多种分子靶点，其中炎症与新生血管由于其在管腔面表达内皮标志物而对分子影像尤其有价值；许多分子对比剂的体积相对较大，因此只能接触管腔内的靶点。与新生血管和炎症相关的分子的腔内表达便于靶向，而它们在斑块发生最早期阶段的参与，又使其成为在内膜增厚之前即可早期识别斑块形成的潜在靶点。粥样硬化斑块的发生长期以来被认为源自管腔—内膜界面的病变，由脂质扩散和单核细胞穿越腔内皮启动；但近年来越来越多的证据支持血管壁外膜侧（尤其是血管滋养血管）在斑块发展中的作用。血管滋养血管是大动脉壁中的一种微血管网络，为血管壁提供氧与营养；据报道，在正常冠状动脉中，血管滋养血管为主管腔内皮面积贡献了约 17% 的额外内皮表面积，而在含非钙化斑块的区域这一比例可上升到接近 70%。人体所有细胞都依赖血管系统输送氧气与营养。动脉壁的大部分细胞通过从主管腔扩散获得氧气与营养，但当血管壁厚度超过 29 层板层单位时，仅靠管腔扩散已不足；在这些动脉中，外膜与外层中膜的供氧通过血管滋养血管得到补充。人体内血管壁厚度超过 0.5 mm 的动脉均存在血管滋养血管。绝大多数血管滋养血管由主动脉的侧支发出，从血管外膜侧进入动脉壁（外源性血管滋养血管），也存在由主管腔直接发出的血管滋养血管（内源性血管滋养血管）。此外还存在一组静脉性血管滋养血管，引流至邻近的静脉。在正常血管中，血管滋养血管仅分布于外膜与中膜外层；但在动脉粥样硬化血管中，可观察到由血管滋养血管向斑块内膜侧萌发的新生血管。斑块内新生血管作为斑块发生、进展与易损性的一个因素，已引起广泛兴趣。病理学研究表明，斑块内新生血管的存在，特别是在斑块肩部这一最易破裂的部位，与易损性斑块及症状性斑块相关；斑块内新生血管的存在同时也是斑块内出血与斑块破裂的独立预测因素。Hellings 等人对患者随访 3 年后发现，存在斑块内新生血管或斑块内出血的患者在联合心血管事件终点（致死或非致死性卒中、致死或非致死性心肌梗死、心源性猝死或其他血管性死亡）以及任何在入组时未计划的动脉血管干预方面的风险更高；而巨噬细胞、大脂质核心、钙化、胶原或平滑肌细胞的存在与临床结局无关。斑块内新生血管、斑块内出血与心血管事件之间的关联，被认为源自新生血管滋养血管的结构完整性较差。症状性斑块中的绝大多数新生血管形态极不规则，而无症状斑块中此类不规则血管极为稀少。新生微血管壁薄，内皮间隙连接不完整或缺失，导致脂质、炎性细胞与红细胞外渗，并存在微血管塌陷、引发斑块内出血的风险，进而推动脂质核心扩张和持续的斑块炎症，使斑块向更晚期进展；因此具有高新生血管密度的斑块具有更高的破裂风险。血管新生——即由已有微血管网络萌发出新的微血管——是动脉粥样硬化斑块新生血管形成的主要过程。启动动脉粥样硬化中血管新生的关键因素目前仍基本未知；肿瘤研究领域的进展大大丰富了人们对血管新生过程的认识，并识别出多种可启动血管新生的因素，包括代谢应激（缺氧、酸中毒、低血糖）、机械应激（由增殖细胞产生的压力）、免疫/炎症反应（浸润组织的免疫/炎症细胞）以及基因突变。缺氧已被发现是多种疾病中血管新生的最重要刺激因素之一；在动脉粥样硬化斑块中可观察到缺氧诱导因子的上调。尽管缺氧可能由管腔与斑块核心之间的距离增加所致，但这不太可能是主要原因，因为在斑块发生的早期阶段内膜增厚尚不显著时，血管新生即已存在。缺氧被认为主要由斑块炎症引起的氧需求增加所驱动。炎症是斑块发生与易损性的标志之一，炎性细胞通常被认为在斑块形成的早期阶段起着关键作用。在早期阶段，血管壁被脂蛋白浸润，作为响应，内皮表达白细胞黏附分子，管腔中的单核细胞黏附于这些黏附分子并外渗至内膜下空间；单核细胞的涌入及其随后向成熟和活化炎性细胞的分化，增加了血管壁的代谢需求；如果支持性血管系统不足，将导致缺氧状态和氧化应激增加。这一假说得到了以下事实的支持：在动脉粥样硬化斑块中同时存在缺氧与炎症因子，如缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）、核转录因子-κB、肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-6 以及数量增加的超氧阴离子；此外，这些因子与斑块内新生血管存在共定位关系。

Imaging Modalities（影像学模态）

当前临床实践中使用的无创影像模态在给予特定对比剂（如氧化铁、钆、微泡、放射性核素、碘、金、铋）后即具备分子影像能力。核素影像包括多种技术，均依赖放射性核素示踪剂发出的物理信号；目前占主导地位的两种技术是正电子发射断层（PET）与单光子发射计算机断层（SPECT），二者均具有较高穿透深度并能完成三维全身扫描。由于依赖物理信号，核素影像在探测分子示踪剂时具有非常高的灵敏度，但主要缺点是空间分辨率有限、缺乏解剖学信息。这一缺陷可通过与 CT 或 MRI 联合配准部分弥补，从而提供高分辨率解剖信息。放射性核素示踪剂的使用存在对人员和患者的辐射暴露这一固有问题；尽管当前临床实践中使用的辐射剂量是安全的，但在进行重复测量时仍需考虑累积辐射暴露。磁共振分子影像使用钆或超顺磁性氧化铁化合物（SPIO）影响磁共振信号；MRI 提供亚毫米级空间分辨率和良好的软组织对比，因而对解剖结构有出色的评估能力。近年来场强的提高和线圈设计的改进带来了更高的信噪比、对比噪声比和分辨率，同时缩短了扫描时间；MRI 还可在一次扫描中同时获取解剖、生理和代谢信息。其主要缺点是对比剂探测灵敏度低于核素技术；此外，钆剂的使用与肾源性系统性纤维化相关，尤其是在肾功能降低的患者中。B 型和多普勒超声是临床实践中最常用的影像模态。超声具有高空间分辨率，可提供出色的解剖学信息；超声对比剂由气体填充的微泡构成，其脂质或蛋白质外壳保持稳定；可在这些微泡上结合配体用于分子影像。使用特定脉冲序列时，超声能够进行特异性对比成像，消除周围组织的信号，因而对检测对比剂非常灵敏。无靶向超声对比剂在超声心动图中已使用数十年，大型多中心研究已证实其安全性。超声具有出色的时间分辨率，是目前唯一能用于实时成像的检查手段；但其穿透深度和三维扫描能力有限。另一重要限制在于微泡尺寸较大（1–5 μm），使其必然成为血管内示踪剂——这反而使它们很适合用于识别血管的存在，因为对比剂的存在即代表血管的存在。CT（特别是最新一代多排和双源 CT）提供高分辨率图像，采集时间极短，穿透深度良好，并具备全身扫描能力。CT 是目前临床实践中唯一能够在跳动的心脏中对冠状动脉进行准确成像的无创检查。CT 提供良好的解剖信息，但软组织对比度较差；然而，CT 用于冠状动脉的分子影像尚未被研究。分子 CT 对比剂处于早期开发阶段；已开发出基于碘、金和铋的分子对比剂，但尚未在人体中进行研究。电离辐射的潜在影响限制了 CT 的使用，尽管心血管影像的辐射剂量近年来已大幅降低。临床实践中已知碘对比剂可引起对比剂肾病，限制了其在肾功能下降患者中的使用。多模态影像正被探索以提升检查的准确性；现有各种模态各有局限，将多种影像模态联合使用时，可利用各自的优势弥补其他模态的不足，从而提升整体准确性。在临床实践中，多模态影像已通过将核素影像与 CT 或 MRI 联合配准得以应用，使核素影像对生物学活性高度准确且可量化的评估，与 CT 或 MRI 提供的高分辨率解剖信息得以结合。多模态对比剂目前仅限于临床前研究；已开发出可在体内和体外同时进行分子影像的多种探针（如 MRI 与荧光），但可在多种体内影像模态下同时探测的探针（如 MRI 与 PET）仍非常稀少。多模态探针的开发有望在保持高灵敏度的同时实现高空间分辨率。

Leukocyte Adhesion Molecules（白细胞黏附分子）

白细胞黏附分子的表达是内皮功能障碍的标志，在血管壁炎症的启动中起关键作用；由于黏附分子表达于血管腔面，易于被分子对比剂接触。常被研究的黏附分子包括血管细胞黏附分子-1（VCAM-1）、细胞间黏附分子-1（ICAM-1）以及选择素。VCAM-1、ICAM-1 和选择素由覆盖于动脉粥样硬化斑块之上的腔内皮表达，但最强表达出现在斑块外膜侧，并与血管滋养血管新生、通透性升高以及大量炎性细胞浸润部位相关。VCAM-1 靶向 MRI 对比剂利用了 VCAM-1 对配体的内化能力，从而实现对比剂的蓄积。体内研究表明，VCAM-1 靶向的磁荧光纳米颗粒能够通过 MRI 识别动脉粥样硬化病变中 VCAM-1 的表达，并通过荧光成像和组织学加以证实；在体外颈动脉内膜切除标本中也确认 VCAM-1 靶向对比剂与人斑块中表达 VCAM-1 的内皮细胞共定位。此外研究还显示，他汀类药物治疗可降低 VCAM-1 靶向对比剂在 MRI 和荧光成像上引起的对比增强，该效应与组织学上 VCAM-1 表达的下降一致。针对超声的 VCAM-1 靶向对比剂亦已开发：体外实验显示，即使在搏动性高剪切应力条件下，VCAM-1 靶向微泡也能附着于活化的鼠内皮细胞；随后的体内实验显示，对比剂注射 10 分钟内即可在 apoE 基因敲除小鼠的主动脉斑块中观察到超声信号增强，提示 VCAM-1 靶向微泡有望成为一种快速的分子影像技术。ICAM-1 靶向微泡同样被证明可特异性结合表达 ICAM-1 的内皮细胞；体内 ICAM-1 靶向微泡被发现可附着于动脉粥样硬化斑块的所谓早期阶段，但该研究未进行组织学验证。选择素靶向对比剂已开发但尚未用于动脉粥样硬化斑块的影像研究：e-选择素和 p-选择素靶向的 SPIO 化合物在体外均显示出与人内皮细胞的结合，并伴随 MRI 上显著的 T2 信号下降；e-选择素靶向 MRI 对比剂已在体内用于识别小鼠肝脏与肌肉组织中的炎症。整体看，白细胞黏附分子作为成像靶点的吸引力在于其腔内表达使对比剂易于接触，而缺点是同一分子在多种炎症状态下均会上调，特异性较血管滋养血管或纤维帽完整性等结构化靶点弱；因此当前研究多将其与多靶向策略或治疗反应监测结合使用。

Inflammatory Cells（炎性细胞）

活化的内皮释放趋化因子以招募单核细胞，单核细胞进入内皮下空间后分化为成熟的炎性细胞；巨噬细胞是动脉粥样硬化斑块中最多见的炎性细胞，在斑块易损性的病理生理过程中扮演主要角色。巨噬细胞可引起适应不良的慢性炎症反应，通过细胞、脂质和基质分子的累积推动内皮下层的扩张。斑块中巨噬细胞的存在与斑块内新生血管密切相关：巨噬细胞既借助血管滋养血管新生作为进入斑块的入口，又分泌大量促血管生成因子以推动微血管网络的扩张。巨噬细胞提供了多种有吸引力的分子影像靶点；其吞噬能力可用于蓄积对比剂，从而改善靶本比，提高对比剂的探测精度。活化的巨噬细胞已被证实可内化并浓缩多种纳米颗粒：体外研究表明，在细胞因子、血清成分及他汀类药物的作用下，巨噬细胞可主动吞噬右旋糖酐包被的 SPIO 纳米颗粒；钆胶束和碘化纳米颗粒同样被证实可被巨噬细胞内化。右旋糖酐包被的 SPIO 纳米颗粒已在人颈动脉内膜切除术患者中开展研究，结果表明 SPIO 纳米颗粒能够在体内识别巨噬细胞；但由于扫描前后间隔较长（≥24 小时），SPIO 纳米颗粒的临床应用似乎受限。为进一步改善对比剂蓄积，研究者将分子对比剂靶向于巨噬细胞清道夫受体以诱导分子摄取。Lipinski 等的体内研究表明，靶向于巨噬细胞清道夫受体的钆免疫胶束的摄取显著高于非靶向胶束，提示清道夫受体靶向对比剂有望提升对巨噬细胞的检测能力。可被识别的第二个特征是活化巨噬细胞的高代谢活性。动脉粥样硬化斑块中活化巨噬细胞的存在将增加该处的代谢活性，这种活性增加可通过 ¹⁸F-氟脱氧葡萄糖（FDG）PET 显像——一种以细胞代谢（特别是糖酵解）比例被细胞摄取的放射性核素标记的葡萄糖类似物——加以可视化。FDG-PET 已常规用于临床以识别恶性肿瘤转移。在癌症患者中观察到动脉壁的 FDG 摄取与动脉粥样硬化性血管疾病的存在相关；随后，FDG-PET 对斑块炎症的体内可视化和定量在动物和人体中均经过组织学验证。FDG-PET 已被用于识别血管造影未能识别的可能肇事斑块。Davies 等研究了 12 例近期发生短暂性脑缺血发作的患者，其中 10 例在症状相关血管区域内的斑块中显示出高 FDG 摄取；其中 3 例为血管造影未识别为肇事病变的非狭窄性斑块。该研究显示了 FDG-PET 在狭窄之外识别相关颈动脉病变的潜力，但未取得组织学以确认发现。Rominger 等对一组 334 例无症状于心血管疾病的癌症患者进行随访，这些患者均已接受 FDG-PET/CT 检查；在双侧颈总动脉、升主动脉、主动脉弓、降主动脉、腹主动脉及双侧髂动脉测量最大标准摄取值并记录钙化；中位随访 29 个月内有 15 例发生心血管事件；平均靶本比（风险比 14.144，p=0.001）与钙化斑块总和（风险比 3.560，p=0.025）均为心脑血管事件发生的显著独立预测因子。此外 Tahara 等的研究显示了 FDG-PET 评估他汀类药物治疗对斑块炎症效果的潜力：经 3 个月他汀类药物治疗后，动脉粥样硬化斑块的 FDG 摄取较单纯饮食管理显著降低。巨噬细胞还分泌多种与斑块易损性相关的促血管生成因子，如基质金属蛋白酶（MMP）。MMP 是一组通过降解细胞外基质（ECM）辅助血管新生的酶，ECM 的降解对于内皮细胞穿越基底膜的迁移是必需的；除辅助血管新生外，MMP 还通过削弱覆盖于脂质坏死核心上的纤维帽，对斑块易损性产生直接影响。MMP 靶向示踪剂已为 MRI 和 SPECT 开发。Ohshima 等以 ⁹⁹ᵐTc 标记的广谱 MMP 抑制剂在体内识别 MMP 活性，示踪剂的摄取与组织学上巨噬细胞、MMP-2 和 MMP-9 阳性染色的区域显著相关。酶活性为使用功能性对比剂提供了可能，这类对比剂仅在酶转化后才表达，并有望改善靶本比。Ronald 等研究了一种功能性对比剂，预期其在髓过氧化物酶介导的活化下寡聚化并与驻留蛋白结合，从而产生更高的磁共振信号并延长对比剂在富含髓过氧化物酶斑块中的滞留；该功能性对比剂在新西兰兔的病变血管壁中产生了 2 倍的局部 MRI 信号强度增加，而非靶向对比剂未显示信号增加。功能性对比剂是体内影像领域一个有趣的发展方向，有望显著改善分子影像。ATHEROMA（Atorvastatin Therapy: Effects on Reduction of Macrophage Activity，阿托伐他汀治疗对巨噬细胞活性影响的评估）研究使用超小 SPIO 化合物评估了低剂量（10 mg）和高剂量（80 mg）阿托伐他汀对颈动脉斑块炎症的影响，主要终点为基线后 6 周和 12 周信号强度的变化；结果显示，高剂量组在第 6 周和第 12 周时信号强度均较基线显著降低，低剂量组则未见差异。

Neovascularization（新生血管）

血管新生可见于多种恶性、炎症和缺血性疾病。健康人中血管内皮处于静止状态，只有不到 0.01% 的内皮细胞处于分裂状态，这使血管新生活性成为疾病过程存在的特异标志。在血管疾病中，过度的血管新生见于血管畸形、血管瘤、血管内皮瘤以及动脉粥样硬化。MRI 和超声均可使用非靶向对比剂识别动脉粥样硬化斑块中新生血管的存在；超声能够检测单个微泡（必然位于血管内），故可识别斑块中的单根血管。已有若干研究显示斑块的对比增强与组织学上斑块内新生血管之间存在关联。Kerwin 等研究了斑块的动态对比增强 MRI 测得的 Ktrans（对比剂转运常数）和血浆体积作为斑块内新生血管的度量，发现动态对比增强 MRI 测量与组织学上观察到的斑块新生血管数量之间存在显著相关。然而，超声和动态对比增强 MRI 均不能显示斑块中是否存在活跃的血管新生。活跃的血管新生可通过影像学手段探测在增殖内皮上过表达、而在正常内皮上不表达的靶点加以识别。VEGF 受体和转化生长因子-β 结合受体 endoglin 是在 HIF-1α 影响下、在增殖内皮上上调的有前景的靶点，已知两者均参与肿瘤血管新生，并已在小鼠中通过微泡或放射性核素被体内靶向用于肿瘤血管新生的检测。VEGFR2 靶向微泡在人体中的首次研究目前正在前列腺癌患者中进行（clinicaltrials.gov；研究编号 NCT01253213）；VEGF 受体或 endoglin 的分子影像研究尚未在动脉粥样硬化模型中开展。整合素 αvβ3 是一种在内皮细胞穿越基底膜进行血管新生过程中参与迁移的细胞表面受体，是细胞表面受体大家族的成员之一，在健康和血管新生血管中均有表达；αvβ3 的表达已被证明是血管新生的标志，见于外膜血管滋养血管和斑块内新生血管。αvβ3 靶向对比剂已在多种肿瘤模型中通过 MRI、PET、SPECT 和超声得到了广泛研究；动脉粥样硬化模型的体内成像仅使用过整合素 αvβ3 靶向钆化合物，相关研究显示这些化合物在血管壁的动脉粥样硬化部位产生显著的 MRI 信号增强，组织学确认了 αvβ3 的表达、血管的增殖和新内膜的形成。然而，针对转移性癌症患者的 ⁹⁹ᵐTc 标记抗 αvβ3 抗体临床试验的结果迄今令人失望。血管新生过程中可见到正常情况下不存在的 ECM 分子。纤维连接蛋白额外结构域 B（ED-B）是纤维连接蛋白经可变剪接产生的一种同工型，存在于组织重塑过程中形成的临时细胞外基质中，在正常血管组织中几乎不存在。ED-B 在小鼠和人斑块中均被发现表达上调；人斑块中 ED-B 的表达主要位于血管滋养血管周围。Matter 等开发了 ¹²⁵I 标记的抗 ED-B 单克隆抗体，发现其能在 apoE 基因敲除小鼠中特异性靶向动脉粥样硬化斑块，但仅完成了离体成像。ED-B 的体内成像已在脑、肺或结直肠癌患者中开展。20 例不同类型恶性肿瘤患者接受 ¹²³I 标记的抗 ED-B（L19）单克隆抗体注射后，分别于注射后 4 小时和 24 小时获得 SPECT 图像；16 例患者在肿瘤或转移灶中显示出摄取，4 例阴性肿瘤中 1 例为已知不表达 ED-B 的星形细胞瘤，另 3 例无法解释；重要的是所有患者均未发生不良事件。该研究表明对 ED-B 的精确特异性靶向是可行的，但 SPECT 的空间分辨率可能不足以对动脉粥样硬化靶点成像。

Multitargeted Contrast Agents（多靶向对比剂）

近年来已出现双靶向和三靶向的对比剂，旨在改善配体与靶点的结合；尤其在高剪切应力条件下，对比剂与靶点的附着可能受到损害。已有若干研究显示，多靶向对比剂的使用可显著改善对比剂与靶点的结合；所研究的多靶向对比剂尺寸相对较大（微泡和氧化铁微粒），因此仅能靶向血管内靶点。VEGFR2 与 αvβ3 整合素双靶向、p-选择素与 VCAM-1 双靶向、ICAM-1 与唾液酸化路易斯 X（选择素）双靶向均已为超声而开发；p-选择素与 VCAM-1 双靶向已为 MRI 而开发；三靶向微泡（靶向 p-选择素、VEGFR2 和 αvβ3 整合素）已为超声而开发。多靶向策略的主要动机来自单一靶点亲和力在高剪切下不足的物理现实：在动脉粥样硬化的生理环境中，血流剪切力可使弱亲和力的单靶向对比剂在结合完成前即被冲走。多靶向设计通过同时识别同一细胞或邻近细胞上的多个标志物（例如同一内皮细胞上的 VEGFR2 与 αvβ3）显著提高结合稳定性；然而多靶向设计也增加了对比剂的合成复杂度、尺寸和潜在免疫原性，因此在人体内的安全性与药代动力学仍待充分验证。从转化前景看，多靶向在概念上接近于分子影像领域近年强调的"组合靶向"思路，与单纯追求高亲和力单靶点相比，可能在不稳定斑块这种靶点异质性高的场景下更具实用性。

Theranostic Probes（诊疗一体化探针）

分子影像可同时识别治疗靶点并监测治疗效果，这一诊疗策略被称为诊疗一体化。未来用于稳定动脉粥样硬化斑块的诊疗一体化策略可靶向炎症和调控血管新生。向动脉粥样硬化斑块递送靶向对比剂为同步药物递送提供了清晰的机会。纳米颗粒和微泡均可用于体内诊断性成像和治疗性药物递送（诊疗一体化探针）；通过局部递送药物，可在病灶部位达到更高浓度，同时使用更低剂量的更有效药物。由于非病灶部位药物浓度降低，药物的不良反应可能减少。诊疗一体化探针还可递送通常无法给药的药物（亲脂性药物、蛋白、沉默 RNA、DNA 等）。诊疗一体化纳米颗粒的开发迅速，已有多种类型的纳米颗粒被开发。Winter 等展示了诊疗一体化在动脉粥样硬化中的潜力：他们使用诊疗一体化纳米颗粒在高胆固醇喂养兔的主动脉中识别表达 αvβ3 的血管滋养血管，并评估靶向治疗对血管新生的效果。将脂溶性抗血管生成剂夫马洁林整合进 αvβ3 靶向的顺磁性纳米颗粒中，在治疗期间和治疗后 1 周通过 MRI 评估 αvβ3 表达血管滋养血管的存在；结果显示，靶向夫马洁林治疗组的 αvβ3 表达显著下降，而未靶向夫马洁林组和无药对照组未见变化。在诊疗一体化探针领域，超声微泡具有特殊的价值，因为它们既能递送药物，又能通过施加高声压超声波（在标准超声设备的安全范围内）于目标位置破坏微泡以释放药物。除了将药物递送至靶部位外，这还被证明可引起声穿孔和内吞作用的诱导，从而增加药物的局部摄取。声穿孔是指由于微泡在超声束中振荡和内爆而在细胞膜上形成瞬时微孔，暂时增加细胞膜的通透性。超声已被证实能够诱导 DNA 和 RNA 分子的摄取，使其在基因治疗中具有应用前景。

Angiogenesis Modulating Therapy（血管新生调控治疗）

血管新生调控治疗分为抗血管新生与促血管新生两个方向。斑块内新生血管的治疗已被提议作为一种稳定动脉粥样硬化斑块的可行方法。动物实验中抑制斑块内新生血管已显示可减少巨噬细胞积聚并延缓动脉粥样硬化的进展。若干抗血管新生药物已在临床上可用或处于针对癌症治疗的临床试验评估中。然而，将抗血管新生策略从癌症治疗转化到动脉粥样硬化治疗仍存在一些需要考虑的潜在问题。首先，癌症治疗的目标是摧毁肿瘤，而摧毁血管壁——无论是否动脉粥样硬化——未必是一个好主意；动脉粥样硬化需要一种不同的攻击血管的策略。其次，抑制血管新生可能加重缺血性终末器官损伤；目前正在研究若干诱导血管新生的策略以恢复缺血区域的血流。这可能通过使用诊疗一体化方法将抗血管新生治疗局部递送至斑块而得到克服。斑块内新生血管的破坏可能导致持续或加重的缺氧，进而引起促斑块易损性基因的进一步上调。因此已有学者提出，与消除新生血管不同，使血管系统正常化可能有助于稳定斑块。未成熟的斑块内新生血管正常化将防止红细胞外渗、脂质和炎性细胞外渗，从而推动斑块进展；此外，这些血管的存在应能缓解缺氧，从而消除血管新生的根本原因。利用超声对比剂诱导血管新生目前正被探索作为恢复缺血区域血流的一种手段。靶向刺激新生血管可能对心肌缺血或危重肢体缺血患者具有临床意义，可作为手术血管重建的替代治疗策略。Chappell 等在小鼠股薄肌模型中研究了微血管重塑；高剂量给予微泡对比剂并以超声波破坏微泡后，出现了短暂的微血管重塑反应。与之相对，Johnson 等报告了 23 只 Sprague-Dawley 大鼠股薄肌模型中微泡破坏的生物效应：超声破坏微泡对比剂引起毛细血管密度的急性下降，随后出现不完整的血管新生愈合反应。在随后的研究中，对 150 只 Sprague-Dawley 大鼠的股薄肌进行了研究，结果显示超声破坏微泡对比剂引起了血管内皮生长因子（VEGF）的统计学显著变化，而毛细血管密度未发生变化。显然，需要进一步的研究来探索促血管新生治疗的作用机制和治疗效果。两条策略看似方向相反，但都建立在"血管新生是一个可被影像监测的可量化过程"这一共同基础之上，因此分子影像的读出能力本身就构成两类治疗的发展瓶颈。

Conclusions（结论）

炎症与血管新生是早期斑块发生和斑块易损性中密切相关的重要因素。分子影像有助于早期检测斑块形成，为研究心血管疾病的自然史提供洞见，并可作为临床试验的替代终点。若干与炎症和血管新生相关的分子靶点已被识别并在体内得到测试，但可用于人体研究的对比剂数量仍有限。多模态影像与多靶向对比剂可能提高识别生物学过程的准确性。未来诊疗一体化与抗血管新生治疗的发展，有望提供一种无创的稳定易损斑块的手段。

本章个人批注

本章系统梳理了利用分子影像探测炎症与斑块内血管滋养血管这条主线。从病理学上认识到易损斑块的关键特征（薄纤维帽、大脂质核心、巨噬细胞浸润、新生血管）之后，作者把"腔内皮表达"与"外膜血管滋养血管"两条路径联系起来：腔面分子（如 VCAM-1/ICAM-1）作为易接触的早期靶点，血管滋养血管新生本身既是易损性的下游表现，也可作为成像的直接对象。这种"病理机制 → 影像靶点 → 对比剂设计"的递进逻辑写得相当清晰，特别是 Jaffer/Weisleder 提出的四问框架在后续每个靶点的讨论中几乎都能找到对应。

关于模态的取舍，我认为作者在 PET（特别是 FDG-PET）上着墨最多是有临床意义的——尽管 MRI 提供更好的空间分辨率与软组织对比，且 SPIO/钆剂已积累可观证据，但核素影像的灵敏度仍是无可替代的优势，再加上炎症巨噬细胞高代谢这一天然放大机制，使 FDG-PET 在临床转化上走得最远。ATHEROMA 研究的设计（高剂量 vs 低剂量、6/12 周时间窗）以及 Rominger 的癌症患者回顾性队列分析这两个例子尤其值得记住——前者展示了分子影像作为治疗监测终点的能力，后者则提示 FDG-PET 可识别出常规影像遗漏的高风险个体。

关于治疗部分，"normalization"而非"消除"新生血管的思路对我很有启发。肿瘤学里 Jain 提出的血管正常化假说被移植到动脉粥样硬化时，强调未成熟血管的渗漏本身就是问题，而非血管数量本身。这一思路也呼应了 ch22 等前几章中反复出现的"结构完整性"主题。声穿孔与微泡载药的诊疗一体化则让人看到超声在心血管领域超越传统成像角色的潜力。

需要警惕的几点：(1) Rominger 队列是无症状癌症患者，结论外推到普通人群仍需谨慎；(2) 抗血管新生在动脉粥样硬化中的安全性远未确定——破坏血管壁可能加重缺氧并形成恶性循环；(3) "0.01% 内皮细胞分裂"这一静止内皮的数字与肿瘤新生血管的对比虽经典，但不应忘记炎症本身也是血管新生的强驱动因素，单靶点策略可能不足。

与上下章的衔接（一段话）

第 24 章处于全书"斑块成分与功能成像"主题向"分子机制成像"的转折位置。前一章（第 23 章）系统回顾了主动脉瘤的多种无创影像模态（X 线、超声、IVUS、CT、MRI、DSA、旋转/CB-CT、PET-CT），重点在解剖学与结构评估；本章则把视角从"看见斑块"切换到"看见斑块内部的生物学过程"，聚焦于炎症与血管新生这两条对易损性至关重要的通路。这一转向与全书 Part III 中其他章节（如第 5 章对比剂、第 25 章 CAS）形成呼应——前者讨论血管造影与对比剂基础，后者讨论介入治疗决策，而本章所讨论的分子影像有望在介入之前更早地识别那些尚未引起显著狭窄但已经活跃的易损斑块，从而改变临床决策的逻辑起点。下一章（第 25 章）将进入颈动脉血管成形与支架置入术的临床实践，与本章的"早期识别"形成从筛查到干预的完整闭环。