冠状动脉左主干的几何形状与局部血管狭窄关系的研究进展.pdf

内蒙古医学杂志InnerMongoliaMedJ2023年第55卷第9期DOI:10.16096/J.cnki.nmgyxzz.2023.55.09.0121081冠状动脉左主干的几何形状与局部血管狭窄关系的研究进展于日俊（山东省潍坊市人民医院，山东潍坊2 6 10 41）摘要动脉粥样硬化是由多种因素引起的疾病，病变并非随机出现在动脉血管的任何部位，多见于动脉分支开口处或者血管弯曲的部位。影响病变部位分布的因素中，血流动力学因素起到了主要作用。左冠状动脉起源于主动脉的左冠状动脉窦，起始部为左主干(LM)，向左行于左心耳与肺动脉干之间，分为前降支(LAD)和回旋支(LCX),前降支为左主干的直接延续，血流经过左主干后，首先会对前降支及回旋支的开口及夹角区造成冲击，左主干的几何形状的不同会影响分支血管的血流量和血流速度，引起夹角区及分支血管壁切应力的变化，从而影响动脉粥样硬化的产生与进展。本文通过对左主干部位几何形状与血管狭窄关系的研究,探讨冠心病发生的解剖学因素，为冠心病的预防和治疗提供帮助。关键词冠状动脉；左主干；血管狭窄【中图分类号】R543.31【文献标识码】A【文章编号】10 0 4-0 951(2 0 2 3)0 9-10 8 1-0 5Research Progress on the Relationship Between Geometry of LeftMain Coronary Artery and Local Vascular Stenosis*YU Yuejun(Weifang Peoples Hospital,Shandong Province,Weifang 261041 China)Abstract Atherosclerosis was caused by a variety of factors.The lesion did not appear randomly in anypart of the artery,but in the opening of the artery branch or the bending part of the artery.Hemodynamic fac-tors played a major role in all the influencing factors that affected the distribution of lesion sites.The left coro-nary artery originated from the left coronary sinus of the aorta.It started from the left main coronary artery andrun to the left between the left atrial appendage and the pulmonary trunk.It was divided into the anterior de-scending branch and the circumflex branch.The anterior descending branch was the direct continuation of theleft main coronary artery.After the blood flow passed through the left main coronary artery,it would impact theopening and angle area of the anterior descending branch and the circumflex branch.The different geometry ofthe left main trunk affected the blood flow and blood flow velocity of the branch vessels,It caused the change ofvascular wall shear stress of the bifurcation angle area and branches,which affected the production and progressof atherosclerosis.The purpose of this paper was to discuss the anatomical factors of coronary artery disease bythe study of the relationship between the geometric parameters of the left main trunk and vascular stenosis,andto provide help for the prevention and treatment of coronary artery disease.Keywordscoronary artery;left main;vascular stenosis冠状动脉粥样硬化性心脏病(冠心病)是最常见*【基金项目潍坊市卫健委科研项目计划（编号：WFWSJK-2020-254）的心血管疾病,严重影响患者的生活质量。既往研1082究表明,冠心病的危险因素有年龄、性别、高血压、糖尿病、吸烟史、血脂异常、家族史等多种因素，某些炎症因子或病原体感染也与冠脉病变程度相关 1。控制这些因素后，仍然有新发和进展病情出现，且动脉粥样硬化病变的分布并不总是随机的，狭窄往往优先位于分支口、分叉点和由此处发出的子血管的近端节段，且血管壁的正常与否会影响到斑块在血管壁上的分布 2。一些非传统危险因素越来越引起大家关注，冠状动脉的几何形状被认为是一种动脉粥样硬化的危险因素，而局部血流动力学因素被认为是冠状动脉分叉处病变发生和进展的主要因素，左主干的某种几何形状可能影响局部血流动力学参数，血流动力学变化对动脉粥样硬化的病理生理和发病机制有重要影响 3-5。动脉粥样硬化的发生和进展可由其内皮疾病导致的低壁切应力而引起 6。低的血管壁切应力引起的粥样硬化斑块在图像上表现为管壁的钙化及血管腔不同程度的狭窄,通过心脏 CT 血管造影(Computed tomographyangiography,CTA）及数字减影血管造影（Digitalsubtraction angiography,DSA)冠状动脉造影可以明确诊断,许多学者进行了这方面的研究 7-10。随着大型医疗设备如 CT、D SA 的普及，心脏 CTA及DSA冠状动脉造影已成为冠心病的常规检查方法，两种检查方法各有其特点，均可直观显示冠状动脉左主干的直径、长度及分叉角度等几何形态，并可测量分支血管的狭窄程度。因此，近年来许多学者对左主干的X线解剖形态与狭窄的关系进行了研究 11-18。基于心脏 CTA 的研究较多,而基于DSA冠脉造影的研究相对较少。1左主干的直径与局部血管狭窄的关系左主干直径的长短不同会引起血流量和血流速度的不同，从而影响斑块的形成过程。血流量和血流速度与血管直径成正比，直径越长的左主干，其自身及分支血管血流量与血流速度越大。根据泊肃叶定律,Q=元r4Ap/(8nL),血液近似牛顿流体，血液在血管中作层流运动时，其体积流量Q与血管两端的压降p,血管的半径r、长度L以及流体的黏滞系数有以上关系。其他条件不变的情况下，血管直径越长，血管远端的压降变化越小，因此大部分学者倾向于左主干直径与血管狭窄呈负相关。NWASOKWAetal进行了一项针对8 8 4例冠脉造影患者的前瞻性研究，认为冠状动脉直径与冠状动脉狭窄发生率呈负相关，冠状动脉直径越短，越内蒙古医学杂志InnerMongoliaMedJ2023年第55卷第9期容易发生冠状动脉粥样硬化病变 14。这项研究显示，小的冠状动脉比大的冠状动脉有更高的动脉粥样硬化的发病率，即冠状动脉直径短是动脉粥样硬化的危险因素，但该研究发现直径预测冠状动脉病变不适用于左主干。刘菁晶等的研究则对累及左主干的情况进行了分析，认为直径短是冠状动脉病变累及左主干的危险因素，其研究进行了针对149 例左主干病变患者和148 例非左主干病变患者的对照研究，认为动脉粥样硬化病变是否累及左主干与左主干直径呈负相关(P0.01)13。笔者对40 0 例患惠者冠状动脉左主干直径与分支血管近段狭窄发生率的关系进行了研究,采用Logistic 回归分析的方法判断前降支及回旋支近段显著狭窄的独立危险因素，认为左主干直径较短为分支血管近段狭窄的独立危险因素，这进一步印证了左主干直径与血管狭窄的负相关关系 15。肖栋等的研究结论与以上不同，其对30 0 例冠脉造影或介入治疗患者的临床及造影资料进行了研究,认为左主干(left main coronary artery,LM)开口直径是影响前降支心肌梗死发生的独立危险因素之一,提出对于LM开口直径6.6 55mm的这类人群应该予以高度关注，结合临床实际采取适当措施来提前预防前降支心肌梗死的发生 16。该研究中仅开口直径为危险因素，而中点直径及末端直径均非危险因素,因此考虑LM为管腔逐渐变小的锥形，流向前降支的血流不易保持层流，容易促进前降支动脉粥样硬化的发生，但这种左主干是容易发生动脉粥样硬化的特殊类型。2左主干的长度与局部血管狭窄的关系左冠状动脉主干的长度是一种先天性的解因素和可能的遗传因素，影响着左冠状动脉主干分支动脉粥样硬化的发生率。用泊肃叶定律同样可以解释左主干长度与血管狭窄的正相关关系，在其他条件不变的情况下，血管长度与两端的压降成正比，血管长度越长，血管两端的压降变化越大，则LM分叉处血压越低，相应部位壁切应力变小，斑块容易产生。大部分的研究认为左主干长度与其自身及分支血管狭窄成正相关，只有一个负相关的报道。刘菁晶等的研究通过多因素Logistic 回归分析的方法分析冠状动脉左主干病变发生的危险因素，得出动脉粥样硬化是否累及左主干与左主干长度正相关的结论 13。郝娟等的研究则讨论了左主干长度与前降支(left anterior descending branch,LAD)狭内蒙古医学杂志InnerMongoliaMedJ2023年第55卷第9期窄的关系，通过对116 例患者采用6 40 层容积CT进行CTA成像,并通过多因素Logistic回归分析的方法进行研究，认为LM越长,LAD越易狭窄，并通过ROC曲线求得LM长度预测LAD显著狭窄的临界值约10.3mm11。马士华的研究则证实了LM自身及分支血管LAD动脉粥样硬化与左主干长度的关系，认为LM及LAD有斑块者,LM长度均长于无斑块者，其差异有统计学意义 17。以上三项研究表明LM长度与其自身和LAD的粥样硬化均存在正相关的关系。而刘晓蓓等则通过对新疆汉族和维吾尔族患者左冠状动脉分叉角度及左主干长度与夹角区动脉粥样硬化的相关性研究表明，较长的左主干长度更容易引起夹角区动脉粥样硬化 12。综合以上几项不同方面的研究,LM长度与其自身、夹角区及LAD动脉粥样硬化呈正相关关系。肖栋的研究认为，发生前降支急性心梗的患者LM较长,并且大部分患者都是在LAD近段发生闭塞，也符合上述观点 16。然而，GAZETOPOULOS et al 通过对 2 0 4例209 0 岁的受试者进行尸检，表明左前降支和回旋支的动脉粥样硬化程度与左冠状动脉主干的长度呈负相关，且短的左主干其前降支和回旋支出现粥样硬化病变比长左冠状动脉主干更早，进展速度更快，并更频繁地导致心肌梗死，这是仅见的负相关报道，但其年代久远，病例数较少,无太多现实意义 18。3左主干的分叉角度与局部血管狭窄的关系LM分叉角度与动脉粥样硬化及血管狭窄的关系已引起多位学者的关注并进行了深入的研究，结论目前尚不统一。大部分的研究认为分叉角度与血管狭窄呈正相关,但也有关系不明确的报道 19-2 1。研究表明，角度差异控制着内皮细胞的结构和功能，较大的分叉角产生复杂的血流动力学，从而在分叉角出现低的血管壁切应力，从而影响动脉粥样硬化病变的产生和进展 2 2。且分叉角定义了分叉处血管的几何形状，并与冠状动脉剪切应力和分叉处动脉粥样硬化的发病机制直接相关 2 3。刘晓蓓等通过左冠状动脉分叉角度与夹角区动脉粥样硬化的相关性研究表明大的LAD与回旋支(left circumflexbranch，LC X)分叉夹角易引起夹角区冠状动脉粥样硬化 12。YAHIA et al 通过对 2 0 0例疑似冠状动脉造影患者进行观察性研究，采用定量冠状动脉造影软件分析冠状动脉狭窄的严重程度 2 4,认为LAD近端明显狭窄的患者年龄较大,糖1083尿病发生率较高，血清肌酐和低密度脂蛋白水平高于无显著LAD狭窄的患者。有LAD近端显著狭窄患者的 LM-LAD和 LAD-LCX角比无LAD近端显著狭窄的患者更大(P0.001)。表明较大的LM-LAD和LADLC X角与近端LAD疾病的严重程度相关。GEERLINGS-BATT et al对 13篇有关左冠状动脉分叉角与冠状动脉疾病关系的文章进行了系统综述，绘制ROC曲线并通过分叉模型对其关系进行了研究，表明与角度较大的患者相比,LAD-LCX角较大的患者在分叉部位的血流动力学发生了改变,这有可能促进冠心病的发展 2 1。以上研究皆倾向于夹角越大，发生动脉粥样硬化及血管狭窄的风险越大。最新的研究表明,LM分叉角的几何特征与动脉粥样硬化的风险有关 2 5。更大LM分叉角与左冠状动脉疾病和早期钙化斑块的发生密切相关。CHIASTRA et al 创建代表左前降支(LAD)及其对角支的冠状动脉分叉的参数模型并进行了相关研究，认为在有狭窄和无狭窄的情况下，分叉角度对血流动力学的影响均较小 2 6。马士华的研究也认为,LAD与 LCX分叉夹角对 LM、LA D 及LCX斑块形成的影响关系不明确，尚需深入研究 17。4左主干几何形状与病变定位的关系冠状动脉的几何形状影响血流参数，引起壁切应力的变化，形状不同、低切应力区域的位置不同，动脉硬化斑块的产生位置不同。多数研究倾向于左主干长度越长，LAD和LCX分叉角度越大，粥样硬化病变越接近于前三叉部位。斑块的分布可能与影响切应力的解剖因素如LM的长度、开口的直径和分叉角度有关，较长的LM长度可能使其分支血管（LAD和LCX)容易发生更近端的动脉粥样硬化病变。ZIYREK etal分析了冠状动脉分叉角和左冠状动脉主干长度对动脉粥样硬化病变定位的影响，认为分叉角是病变定位的独立危险因素，随着分叉角的增加，动脉粥样硬化病变倾向于接近分叉部位 2 0。由于包含分叉部位的扭曲更为复杂，成角增加的病变可能需要额外的护理，因为它们更有可能出现进一步的并发症。FRIEDMANetal通过解剖15个非心血管病的心脏血管标本，并进行造影与苏丹染色的比较，认为相对近端受累与LM分叉角度呈负相关，表明较小的LM分叉角度可能是子血管中近端动脉粥样硬1084化疾病的“几何危险因素”，因此认为分叉角是病变定位的独立危险因素 2 7。5左主干分支处心脏曲率及支架置人对其远端血流及粥样硬化的影响局部血流动力学已被确定为冠状动脉分叉处动脉粥样硬化病变发生和进展的一个主要决定因素，曲率较大被认为是动脉粥样硬化的危险因素。CHIASTRAetal 通过计算机模型模拟病变部位,认为血流动力学条件主要由基础解剖结构决定，并研究了特殊的冠状动脉分叉解剖结构特征如何影响近壁和血管内血流模式，认为不同的分叉角度和心脏曲率对狭窄和未狭窄的理想分叉模型中血流的影响不同，较小的心脏曲率半径及狭窄的存在可能产生螺旋血流，从而影响远端动脉粥样硬化进程 2 6。SHEN et al 的研究则认为，血流诱导的动脉腔内的剪切应力通过直接影响内皮细胞内衬来控制病理生理反应 2 8。分叉处和弯曲的血管节段特别容易患病,其研究同样通过计算机模型进行,曲率和狭窄的存在造成分叉部位复杂的血流模式，包括二次性血流和螺旋血流，较大的曲率对二次血流有显著影响，产生相对低的壁面剪应力，可能加速动脉粥样硬化的进程。该学者对支架存在的情况也进行了研究，认为支架的存在诱导了局部再循环，不良的低壁面切应力区域面积增加，且支架的存在对低壁面切应力区域的影响超过曲率和分叉角的影响，因此支架的存在可能增加动脉粥样硬化的几率。6展望左冠状动脉主干部位的几何形态，可以通过影响血流动力学参数而影响局部血管狭窄的发生率，这已经得到许多学者的认可。动脉粥样硬化引起的血管狭窄反过来也可以引起血流动力学的再次改变，从而可能对血管解剖结构产生影响,造成血管的重构。而且血管形态或结构的改变可以影响斑块的形成位置。因此，血管几何形状与动脉粥样硬化斑块的形成是一个相互影响的过程,这对临床冠心病的诊治有重要意义。参考文献1韩静华，王鹏，王沐，等.冠心病合并Hp感染患者病原体感染负荷及炎症因子与冠脉病变程度的相关性 J.热带医学，2022,22(3):378381.2 DAN K,GARCIA-GARCIA H M,YACOB O,et al.Compari-son of Plaque Distribution and Wire-free Functional Assessmentin Patients with Stable Angina and non-ST Elevation Myocardial内蒙古医学杂志InnerMongoliaMedJ2023年第55卷第9期Infarction:An Optical Coherence Tomography and Quantitativeflow Ratio StudyJ.Coronary Artery Dis,2021,32(2):131137.3BLANCO P J,DOS SANTOS GHV,BULANT C A,et al.Scaling Laws and the Left main Coronary Artery Bifurcation.ACombination of Geometric and Simulation AnalysesJ.Med EngPhys,2021,99:103701.4WONG K K L,WU J,LIU G,et al.Coronary Arteries Hemo-dynamics;Effect of Arterial Geometry on Hemodynamic Parame-ters Causing AtherosclerosisJ.Med Biol Eng Comput,2020,58(8):1 8311843.5 IDE NISCO G,CHIASTRA C,HARTMAN EMJ,et al.Compari-son of Swine and Human Computational Hemodynamics Modelsfor the Study of Coronary Atherosclerosis J.Front BioengBiotechnol,2021,9 731 924.6HOSSAIN T,ANAN N,ARAFAT M T.The effects of PlaqueMorphological Characteristics on the Post-stenotic Flow in LeftMain Coronary Artery Bifurcation J.Biomed Phys Eng Ex-press,2021,7(6):1-19.71TENG Z,WANG S,TOKGOZ A,et al.Study on the Associa-tion of Wall Shear Stress and Vessel Structural Stress withAtherosclerosis:An Experimental Animal studyJ.Atheroscle-rosis,2021,320:3846.8CARPENTER H J,GHAYESH M H,ZANDER A C,et al.Onthe Nonlinear Relationship Between wall Shear Stress Topologyand Multi-directionality in Coronary AtherosclerosisJ.ComputMeth ProgBio,2023,231:107418.9KALYKAKIS G E,ANTONOPOULOS A S,PITSARGIOTIST,et al.Relationship of Endothelial Shear Stress with PlaqueFeatures with Coronary CT Angiography and Vasodilating Capa-bility with PETJ.Radiology,2021,300(3):549556.10 WONG C,JAVADZADEGAN A,ADA C,et al.Size of lowWall Shear Stress Areas in Coronary Arteries is Related to Epicar-dial Physiology and not to Microcirculatory ResistanceJ.EurHeart J,2020,41(Supple2):1 278.11郝娟，陈伟志.经6 40 层容积CT评估左冠状动脉解剖结构与左前降支狭窄关系的研究 J.中国现代医学杂志，2 0 2 0,30(21):7882.12刘晓蓓，潘存雪，刘文亚.新疆汉族、维吾尔族左冠状动脉分叉夹角及左主干长度与夹角区动脉粥样硬化的MSCT相关性研究 J.中国临床解剖学杂志，2 0 18 36（2)：158 16 1.13】刘菁晶，林文华,王晓冬,等。冠状动脉左主干病变的危险因素分析 J.山东医药，2 0 12,52(48)：7 37 4.14 NWASOKWA O N,WEISS M,GLADSTONE C,et al.Effect ofCoronary Artery Size on the Prevalence of AtherosclerosisJ.AmJ Cardiol,1996,78(7):741746.15】于日俊，王信，张超，等。左冠状动脉近段的X线解剖与狭窄发生率的关系 J.临床放射学杂志，2 0 2 2,41（6)：10 4310 48.16肖栋，李为民.左冠状动脉解剖特征与前降支急性心肌梗死发生及预后的关系 J.临床心血管病杂志，2 0 19,35（11)：992 内蒙古医学杂志InnerMongolia MedJ2023年第55卷第9期1001.17马士华.冠状动脉左主干长度及左前降支左回旋支分叉角度对其斑块形成的影响 J.山东医药，2 0 17,57(33)：7 37 4.18 GAZETOPOULOS N,IOANNIDIS P J,KARYDIS C,et al.Short Left Coronary Artery Trunk as a Risk Factor in the Devel-opment of Coronary Atherosclerosis.Pathological StudyJ.BritHeart J,1976,38(11):11601 165.19 KAMANGAR S,ANJUM BADRUDDIN I,ANQI A E,et al.Influence of Bifurcation Angle in Left Coronary Artery withStenosis:A CFD AnalysisJ.Bio-med Mater Eng,2020,31(6):339349.20 ZIYREK M,SERTDEMIR A L,DURAN M.Effect of Coro-nary Artery Bifurcation Angle on Atherosclerotic Lesion Localiza-tion Distance to the Bifurcation Site J.J Saudi Heart Assoc,2020,32(3)：39940 7.21 GEERLINGS-BATT J,SUN Z.Evaluation of the RelationshipBetween Left Coronary Artery Bifurcation Angle and CoronaryArtery Disease:A Systematic ReviewJ.J Clin Med,2022,11(17):118.22 KATAKIA Y T,KANDURI S,BHATTACHARYYA R,et al.Angular Difference in Human Coronary Artery Governs Endothe-lial Cell Structure and FunctionJ.Commun Biol,2022,5(1):1044.23 MURASATO Y,MENO K,MORI T,et al.Impact of Coro-1085nary Bifurcation Angle on the Pathogenesis of Atherosclerosis andClinical Outcome of Coronary Bifurcation Intervention-A ScopingReviewJ.Plos One,2022,17(8):273 157.24 YAHIA M,FARID W,LOTFY M,et al.Association BetweenBifurcation Angle of the Left main Coronary Artery and Severityof Stenosis of the Proximal Left Anterior Descending ArteryJ.Cardiovasc JAfr,2022,33:16.25 CZAJA-ZIOKOWSKA M,GOWACKI J,KRYSINSKI M,etal.Relationship Between Left Main Trifurcation Angulation,Cal-cium Score and the Onset of Plaque FormationJ.Kardiol Pol,2022,81(1):4853.26 CHIASTRA C,GALLO D,TASSO P,et al.Healthy and Dis-eased Coronary Bifurcation Geometries Influence Near-wall andIntravascular Flow:A Computational Exploration of the Hemody-namic RiskJ.J Biomech,2017,58:7988.27 FRIEDMAN M H,BRINKMAN A M,QIN J J,et al.RelationBetween Coronary Artery Geometry and the Distribution of EarlySudanophilic LesionsJ.Atherosclerosis,1993,98(2):193-199.28 SHEN C,GHARLEGHI R,LI D D,et al.Secondary Flow inBifurcations-Important Effects of Curvature,Bifurcation Angleand StentsJ.J Biomech,2021,129:110 755.收稿日期】2 0 2 3-0 6-2 9(上接第10 8 0 页）11 WANG DD,ENG M,KUPSKY D,et al.Application of 3-di-mensional Computed Tomographic Image Guidance to WATCH-MAN Implantation and Impact on Early Operator LearningCurve:Single-center ExperienceJJ.JACC Cardiovasc Interv,2016,9(22):23292340.12 HODA M K,KOZIEJ M,WSZOEK K,et al.Left Atrial Acces-sory Appendages,Diverticula,and Left-sided Septal Pouch inMulti-slice Computed Tomography.Association with Atrial Fib-rillation and Cerebrovascular AccidentsJ.Int J Cardiol,2017,244:163168.13 EKER M.The Characteristics of Left Atrial Diverticula in Nor-mal Sinis Rhythm PatientsJ.Surg Radiol Anat,2020,42(4):377384.14 BARBIER P,ALIOTO G,GUAZZI M D.Left Atrial Functionand Ventricular Filling in Hypertensive Patients with ParoxysmalAtrial FibrillationJ.J Am Coll Cardiol,1994,24(1):165170.15 NAKAMURA K,FUNABASHI N,UEHARA M,et al.LeftAtrial wall Thickness in Paroxysmal Atrial Fibrillation by Multi-slice-CT is Initial Marker of Structural Remodeling and Predictorof Transition from Paroxysmal to Chronic FormJ.Int J Cardi-ol,2011,148(2):139147.16 COCHET H,IRIART X,SRIDI S,et al.Left Atrial AppendagePatency and Device-related Thrombus After Percutaneous LeftAtrial Appendage Occlusion:A Computed Tomography StudyJ.Eur Heart J Cardiovasc Imaging,2018,19(12):1 351-1361.17 YAMAMOTO M,ADACHI Y,TSUNAKI T,et al.Newly De-veloped Collateral Artery Inside a Left Appendage closure DeviceJ.JACC Cardiovasc Interv,2021,14(24):2 7442 745.18 SIMARD T,JUNG R G,LEHENBAUER K,et al.Predictorsof Device-related Thrombus Ollowing Percutaneous Left AtrialAppendage Occlusion J.J Am Coll Cardiol,2021,78(4):297313.19 SEDAGHAT A,VIJ V,AL-KASSOU B,et al.Device-relat-ed Thrombus After Left Atrial Appendage Closure:Data onThrombus Characteristics,Treatment Strategies,and ClinicalOutcomes From the EUROC-DRT-registryJ.Circ Cardio-vasc Interv,2021,14(5):10195.收稿日期2 0 2 3-0 6-2 0