冠状动脉扭曲的血流动力学改变及其临床意义

刘一萱 综述 杨成明 审校

(第三军医大学大坪医院，重庆 400042)

冠状动脉扭曲的血流动力学改变及其临床意义

刘一萱 综述 杨成明 审校

(第三军医大学大坪医院，重庆 400042)

Key words: coronary tortuosity;perfusion defects;coronary atherosclerosis

1 冠状动脉扭曲的定义、评价标准

血管扭曲为血管沿长轴方向曲率的改变，在动、静脉中均可发生。动脉扭曲可见于各系统和器官中，除冠状动脉外，主动脉、椎动脉、颈内动脉、眼底动脉等都可发生扭曲［1］。冠状动脉扭曲为冠状动脉造影中较为常见的现象(图1)。冠状动脉扭曲在造影中的检出率为17.76%～43.4%，其中女性发病率较男性高。冠状动脉扭曲可发生于冠状动脉单支、双支或三支，以回旋支、前降支的发生率较高［2］。目前对冠状动脉扭曲的评价标准不统一，Zegers等［3］以心室舒张期两支或两支以上冠状动脉主干存在3个或3个以上的弯曲≥120°为判定标准。Turgut等［4］的判定标准为:一支或一支以上冠状动脉主支血管有3处或超过3处扭曲(沿主血管方向≥45°)即为冠状动脉扭曲。这一标准目前应用较多。另外也有文献［5］以冠状动脉2个及2个以上的弯曲≥75°，或至少1个弯曲≥90°为判定扭曲的标准。然而以上评价均以冠状动脉造影图像上测量的扭曲角度为准，所测量的角度为扭曲在平面上的二维投影，与实际情况存在偏差。目前尚无对冠状动脉扭曲的三维系统评价方法，制定系统准确的测量标准将有助于进一步阐明冠状动脉扭曲的特征和影响。

图1 冠状动脉造影下的冠状动脉扭曲表现

2 冠状动脉扭曲的发生机制

目前冠状动脉扭曲的成因仍不明确，既往研究认为左室舒张功能障碍［4］、高血压［6-7］、性别、年龄、身高都可能与冠状动脉扭曲的发生相关。弹性纤维的病理性改变也可能为导致扭曲的原因之一，例如结缔组织疾病扭曲综合征［8］患者全身主要动脉均可出现延长及扭曲。此外，最近研究显示冠状动脉扭曲与视网膜动脉扭曲相关，提示动脉扭曲可能为系统性全身性的病变［9］。

3 冠状动脉扭曲的血流动力学改变及其影响

生理状态下动脉可以有效地输送血液，血管扭曲对血流有着显著地影响。血管扭曲导致湍流的形成，增加了能量损失并引起下游灌注压的降低。同时冠状动脉扭曲也增加了对扭曲节段血管壁的压力和切应力。这些血流动力学的改变都被认为有重要的临床意义。

3.1 冠状动脉扭曲与心肌灌注缺损

轻微的冠状动脉扭曲不引起明显的症状，但严重的冠状动脉扭曲常伴随心绞痛等临床症状。Zegers等［3］报道了3例冠状动脉造影无明显狭窄但存在扭曲的心绞痛患者。该研究认为扭曲造成了冠状动脉血流的改变:相对于非扭曲的血管，血流流经扭曲节段时引发的湍流，通过切应力的作用和离心作用造成了额外的能量损失，导致扭曲下游的节段灌注压不足而引发扭曲冠状动脉的末端缺血，且扭曲的角度和数量与灌注压的损失呈正相关。通过对冠状动脉扭曲进行2D数值模拟研究也证实扭曲可造成冠状动脉灌注压的下降，其灌注压下降的程度与冠状动脉扭曲的角度与扭曲数目呈正相关［10］。Li等［11］对48例无冠心病的心绞痛患者进行单光束发射计算机断层摄影术检查发现冠状动脉扭曲和可逆性心肌灌注缺损明显相关。Gaibazzi等［12］对400例冠状动脉造影正常或接近正常的心绞痛患者的研究发现，在可逆性心肌灌注缺损的患者中，严重冠状动脉扭曲的发生率是无可逆性心肌灌注缺损对照组的7倍，显示冠状动脉扭曲可能引发可逆性心肌灌注缺损而引发患者心绞痛。Xie等［13］通过计算机血流动力学模拟技术对冠状动脉扭曲对冠状动脉血供的影响的研究显示:在静息状态下，冠状动脉扭曲对冠状动脉血供影响较小，其影响可通过下游血管床阻力降低进行自身代偿调节，然而在运动状态下仅通过血管自身调节机制可能无法对扭曲造成的下游灌注压降低进行代偿，从而导致末端血管的灌注不足。

3.2 冠状动脉扭曲与冠状动脉粥样硬化

目前冠状动脉扭曲与冠状动脉粥样硬化的关系尚不明确。Li等［7］对1 010例接受冠状动脉造影的心绞痛患者进行分析，结果发现冠状动脉前降支粥样硬化发生和冠状动脉扭曲呈负相关，回旋支及右冠状动脉粥样硬化发生和冠状动脉扭曲无明显关系;同时参与研究的患者均接受了2～4年的随访，其结果显示两组主要心血管不良事件并无明显差异。Groves等［14］对1 221例患者进行分析，发现严重冠状动脉扭曲和冠状动脉粥样硬化的发生呈负相关。

虽然临床研究认为冠状动脉扭曲的发生和冠状动脉粥样硬化呈负相关，但Xie等［15］对于冠状动脉扭曲进行了数字模拟研究，认为严重的扭曲可能是冠状动脉粥样硬化的危险因素。该研究采用3D建模，模拟了前降支在不同扭曲程度下所造成的血流动力学改变，结果显示扭曲造成了时间平均切应力的改变，在所有扭曲情况下，靠近扭曲区域的冠状动脉内壁形成了高时间平均切应力区(切应力指黏性流体流经血管壁的摩擦力对血管壁造成的压力，可最简单定义为流体黏度和轴向速度的径向变化的产物)，而紧接着的下游区域内壁形成低时间平均切应力区，在动态曲率模型中扭曲也造成了震荡切应力因子的改变，当扭曲角度＜120°扭曲区域时间平均切应力上升较小但仍升高了0.5 Pa，震荡切应力指数变化也较小，但当扭曲角度增加至135°时，震荡切应力指数明显上升，当扭曲角度逐渐增大后，下游将形成低而不稳定的壁切应力区。研究认为当扭曲角度在120°～135°时，扭曲造成的切应力模式改变较为有限，而扭曲＞135°的严重扭曲是冠状动脉粥样硬化的危险因素。对于该研究和临床研究的差异，该研究者认为既往临床研究采用冠状动脉造影图像作为评价扭曲的标准，在二维图像上扭曲的角度与三维环境中的实际扭曲角度存在较大差异，导致部分轻微扭曲的患者被临床研究判定为较为严重的扭曲，造成研究结果的偏差。然而尚无临床研究对这一结论进行验证。进一步研究，需采用更系统更完善的方法修正测量扭曲程度与实际扭曲程度的误差。

切应力对内皮细胞的表型和功能均有重要影响，生理情况下的动脉切应力(＞15 dyne/cm2)对冠状动脉粥样硬化的发生具有抑制作用。在冠状动脉扭曲状态下，扭曲造成了下游较低且不稳定的切应力区，低切应力和不稳定切应力将导致内皮细胞功能异常并能促粥样硬化生成。低而不稳定的切应力可促进平滑肌细胞增殖和炎症细胞募集物质的产生，并能抑制抗血管粥样硬化物质(如一氧化氮)的产生。亦有研究认为这种血流动力学的改变所产生的其他影响(如对氧、低密度脂蛋白及细胞因子的相对传输造成的影响)对疾病的发生起着同样重要的作用［16］。粥样斑块最早出现在远端低切应力区域，其形成的粥样斑块坏死核心较小，斑块较硬。而高切应力对于血管壁的作用尚不明确。既往认为高切应力能减少冠状动脉粥样硬化的发生。而同时也有研究认为，高切应力将导致进展中的粥样斑块纤维帽变薄，斑块更加不稳定，趋向破裂［17］。在其他造成冠状动脉血管血流动力学改变的情况中如分叉病变，血管分叉区域的低切应力和切应力的不稳定已被公认为与粥样硬化有着密切关系［18］。此外，Davutoglu等［9］对105例冠状动脉造影正常或无明显斑块形成的患者研究结果显示:相比无明显冠状动脉扭曲的对照组，合并冠状动脉扭曲的患者颈动脉内-中膜厚度较无冠状动脉扭曲的对照组更高。同时在合并冠状动脉扭曲的患者中，合并视网膜动脉扭曲及视网膜动脉粥样硬化的比例明显高于对照组。该研究者认为冠状动脉扭曲可能与亚临床动脉粥样硬化相关，且其可能发生于冠状动脉造影正常的患者。股动脉扭曲与冠状动脉粥样硬化的进展相关［19］。发生于颈动脉［20］、主动脉［21］的扭曲也常伴发动脉粥样硬化，从而被认为是促进动脉粥样硬化形成的因素。然而目前对于冠状动脉扭曲造成的血流动力学改变与冠状动脉粥样硬化发生区域及特点与切应力的具体关系尚不明确，仍需进行具体深入的临床研究。

4 结语

综上所述，冠状动脉扭曲是造影中常见的血管重塑现象，扭曲造成了冠状动脉血流动力学的改变，当前研究认为扭曲可导致灌注压下降，引起远端血管灌注不足。此外通过计算机模拟技术，研究者认为冠状动脉扭曲导致扭曲下游切应力改变，形成低且不稳定的切应力区域，这种低且不稳定的切应力环境被认为可引发内皮损伤促进动脉粥样硬化的发生，然而这一结论与临床研究结论相悖。这一差异被认为是临床研究使用的二维测量结果与实际冠状动脉扭曲程度的误差造成。因此，需制定完善系统的冠状动脉扭曲测量标准，对扭曲血管的形态及功能改变进行更深入的研究。

［1］ Han HC.Twisted blood vessels:symptoms，etiology and biomechanicalmechanisms［J］.JVasc Res，2012，49(3):185-197.

［2］ 李洋.冠状动脉扭曲的研究现状［J］.国际心血管病杂志，2011，38(1):24-26.

［3］ Zegers ES，Meursing BT，Zegers EB，et al.Coronary tortuosity:a long and winding road［J］.Neth Heart J，2007，15(5):191-195.

［4］ Turgut O，Yilmaz A，Yalta K，et al.Tortuosity of coronary arteries:an indicator for impaired left ventricular relaxation?［J］.Int J Cardiovasc Imaging，2007，23(6):671-677.

［5］ 袁斌，罗伟，黄有胜，等.冠状动脉迂曲无狭窄的胸痛病人的临床分析［J］.岭南心血管病杂志，2007，(2):109-111.

［6］ 冉希，杨成明，林德胜，等.老年患者冠状动脉扭曲临床特征及相关危险因素［J］.中华老年多器官疾病杂志，2013，12(3):209-212.

［7］ Li Y，Shen C，Ji Y，etal.Clinical implication of coronary tortuosity in patients with coronary artery disease［J］.PLoSOne，2011，6(8):e24232.

［8］ Takahashi Y，Fujii K，Yoshida A，et al.Artery tortuosity syndrome exhibiting early-onset emphysema with novel compound heterozygous SLC2A10 mutations［J］.Am JMed Genet A，2013，161A(4):856-859.

［9］ Davutoglu V，Dogan A，Okumus S，et al.Coronary artery tortuosity:comparison with retinal arteries and carotid intima-media thickness［J］.Kardiol Pol，2013，71(11):1121-1128.

［10］Li Y，Shi Z，Cai Y，et al.Impact of coronary tortuosity on coronary pressure: numerical simulation study［J］.PLoSOne，2012，7(8):e42558.

［11］Li Y，Liu N F，Gu ZZ，et al.Coronary tortuosity is associated with reversible myocardial perfusion defects in patients without coronary artery disease［J］. Chin Med J(Engl)，2012，125(19):3581-3583.

［12］ Gaibazzi N，Rigo F，Reverberi C.Severe coronary tortuosity or myocardial bridging in patients with chest pain，normal coronary arteries，and reversible myocardial perfusion defects［J］.Am JCardiol，2011，108(7):973-978.

［13］Xie X，Wang Y，Zhu H，etal.Impact of coronary tortuosity on coronary blood supply:a patient-specific study［J］.PLoSOne，2013，8(5):e64564.

［14］Groves SS，Jain AC，Warden BE，etal.Severe coronary tortuosity and the relationship to significant coronary artery disease［J］.W V Med J，2009，105(4): 14-17.

［15］Xie X，Wang Y，Zhou H.Impact of coronary tortuosity on the coronary blood flow:a 3D computational study［J］.JBiomech，2013，46(11):1833-1841.

［16］Caro CG.Discovery of the role ofwall shear in atherosclerosis［J］.Arterioscler Thromb Vasc Biol，2009，29(2):158-161.

［17］Gijsen F，van der Giessen A，van der Steen A，et al.Shear stress and advanced atherosclerosis in human coronary arteries［J］.J Biomech，2013，46 (2):240-247.

［18］Moore JJ，Timmins LH，Ladisa JJ.Coronary artery bifurcation biomechanics and implications for interventional strategies［J］.Catheter Cardiovasc Interv，2010，76(6):836-843.

［19］Wood NB，Zhao SZ，Zambanini A，et al.Curvature and tortuosity of the superficial femoral artery:a possible risk factor for peripheral arterial disease［J］.J Appl Physiol(1985)，2006，101(5):1412-1418.

［20］Thomas JB，Antiga L，Che SL，et al.Variation in the carotid bifurcation geometry of young versus older adults:implications for geometric risk of atherosclerosis［J］.Stroke，2005，36(11):2450-2456.

［21］ChoiG，Cheng CP，Wilson NM，et al.Methods for quantifying three-dimensional deformation of arteries due to pulsatile and nonpulsatile forces:implications for the design of stents and stent grafts［J］.Ann Biomed Eng，2009，37 (1):14-33.

Hemodynam ic Changes in Coronary Tortuosity and Its Clinical Significance

LIU Yixuan，YANG Chengming
(Department of Cardiology，Daping Hospital，Research Institute of Surgery，The Third Military Medical University，Chongqing 400042，China)

冠状动脉扭曲为冠状动脉造影术中常见的临床现象，目前对于冠状动脉扭曲的发病机制仍不明确。当前研究认为冠状动脉扭曲可造成冠状动脉血流动力学的改变，此改变可能与心肌灌注缺损及冠状动脉粥样硬化存在一定联系。现对冠状动脉扭曲研究的现状进行简要综述。

冠状动脉扭曲;灌注缺损;冠状动脉粥样硬化

Coronary tortuosity is a common phenomenon in angiography，however，the pathogenesis of coronary tortuosity is still unclear.Current studies suggest that coronary tortuosity can cause hemodynamic changes.These changesmay be associated with myocardial perfusion defects and coronary atherosclerosis.This paper briefly reviews the current status of research in coronary tortuosity.

1004-3934(2015)01-0037-04

R541.4

A

10.3969/j.issn.1004-3934.2015.01.011

2014-05-27

2014-08-06

刘一萱(1989—)，在读硕士，主要从事冠心病基础与临床研究。Email:13527334282@163.com

杨成明，教授，硕士生导师，硕士，主要从事冠心病发病机制与临床诊疗研究。Email:yangchmi@163.com