0 前言

       缺血性脑卒中（ischemic stroke, IS）是指脑供血不足导致的脑缺血性坏死，具有高致残率、高死亡率等特点。颈动脉粥样硬化狭窄是导致IS的主要原因^[1]。颈动脉内膜剥脱术（carotid endarterectomy, CEA）及颈动脉支架置入术（carotid artery stenting, CAS）是临床治疗颈动脉狭窄的两种血运重建方式。颈动脉斑块的稳定性与IS的发生显著相关。不稳定斑块是非狭窄性颈动脉斑块患者IS发生的原因之一^[2]。已被证实的不稳定斑块影像特征包括斑块内出血、大的脂质坏死核心、薄的纤维帽、溃疡、炎症以及新生血管等^[3]。在动脉粥样硬化斑块诸多成分中，钙化普遍存在，但钙化与斑块稳定性之间的关系尚未被完全阐明。且既往研究大多探讨钙化的单一影像特征（如大小、数量、位置、形状、成分等）与斑块稳定性的关系，研究结果之间也存在争议。此外，严重钙化病变被认为是CAS的相对禁忌证，与CAS术后并发症的发生密切相关。本文通过对既往文献进行回顾，进一步梳理钙化与斑块稳定性之间的关系以及钙化与CAS术后并发症发生的关系，同时提出了存在的问题及未来研究思路，旨在为该领域的研究提供参考。

1 钙化机制

       血管钙沉积可发生在内膜或中膜。内膜钙化与脂质沉积和动脉粥样硬化病变发展过程中的炎症反应有关；中膜钙化与晚期组织退变更为相关^[4]。内膜钙化的第一阶段是微钙化的形成，其特征是急性炎症反应。当动脉内膜损伤时，血液中低密度脂蛋白颗粒（low density lipoprotein particle, LDLs）沉积在内膜下，开始了微钙化的病理过程。低密度脂蛋白胆固醇（low density lipoprotein cholesterol, LDLC）、氧化应激和其他有害因素的存在导致动脉壁发生炎症反应，导致肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor, TNF）、白细胞介素1β（interleukin-1β, IL-1β）等细胞因子的释放。单核细胞、血管平滑肌细胞和内膜的其他炎症细胞在这些细胞因子的作用下迁移和增殖。当单核细胞吞噬沉积的LDLs时，它们形成富含脂质的巨噬细胞，也被称为泡沫细胞。这些被氧化的脂质对巨噬细胞的毒性特别大，导致细胞凋亡或坏死。当巨噬细胞死亡时，吞噬物质在囊泡中从细胞中释放出来，此时囊泡作为磷酸钙沉积的位点，导致了钙盐的沉积。

       如果急性炎症持续存在，动脉损伤、坏死和表面微钙化的过程会无限期地持续下去，血管层也不会完全恢复，这就形成了一个本质上不稳定的斑块，容易破裂和形成血栓。如果炎症最终消退，软骨细胞样血管平滑肌细胞直接调控矿化过程，形成稳定的大钙化斑块。此外，骨相关蛋白质，如骨形成蛋白-2、骨形成蛋白-4和骨钙素会加速内膜钙化，钙化抑制蛋白会减缓内膜钙化^[5]。

2 颈动脉钙化与斑块稳定性

2.1 钙化大小与斑块稳定性

       钙化按照大小主要分为微钙化、点状钙化、大钙化。既往研究表明微钙化、点状钙化与斑块不稳定有关；大钙化与斑块稳定有关^[6]。钙化大小对斑块稳定性的影响与炎症和应力有关。微钙化、点状钙化发生在动脉粥样硬化的早期阶段与动脉粥样硬化炎症反应相关。微钙化、点状钙化使纤维帽局部应力增加，导致斑块破裂^[7]。¹⁸F-NaF可以检测动脉斑块内的微钙化。MECHTOUFF等^[8]利用¹⁸F-NaF正电子发射断层显像（positron emission tomography, PET）-MRI对颈动脉斑块进行研究，发现与非责任斑块相比，责任斑块中¹⁸F-NaF摄取更高。相反，大钙化与炎症反应的愈合过程有关并能减轻斑块组织的整体应力，钙化的程度越大，斑块的硬度越大，斑块的稳定性越高。其他研究者也表明，无症状脑卒中患者的钙化体积较有症状脑卒中患者的钙化体积更大。大钙化与斑块破裂呈负相关^[9]。既往研究采用半定量或定量的方法量化钙化大小，各种研究之间缺乏统一的量化标准，采用的影像学方法也存在差异。

2.2 钙化数量与斑块的稳定性

       钙化按数量分为单发钙化及多发钙化。与单发钙化相比，多发钙化在斑块内出血中更常见。XU等^[10] 对142例拟行CEA的患者进行术前超声和计算机体层摄影血管造影（computed tomography angiography, CTA）检查，探讨钙化特征与斑块内出血之间的相关性。该研究表明，多发钙化与斑块内出血独立相关。多发钙化可能引发更活跃的炎症反应，并增加斑块的表面积，导致斑块局部应力增高及不平衡的应力分布，进而增加斑块破裂和出血的风险。多发钙化常常伴发斑块内出血，存在进而导致斑块的不稳定。钙化数量对斑块稳定性影响的机制还有待进一步研究。

2.3 钙化位置与斑块的稳定性

       钙化按位置分为浅表钙化及深部钙化。浅表钙化被定义为靠近管腔的钙化；深部钙化被定义为远离管腔的钙化。浅表钙化与斑块的易损性有关。浅表钙化会增加纤维帽的局部应力引发斑块破裂，导致溃疡和斑块内出血的发生。既往研究表明破裂斑块中的大多数钙化往往出现在较浅的位置^[11]。YANG等^[12]的研究表明，浅表钙化及多发钙化与斑块内出血的发生独立相关，浅表、多发性钙化和溃疡的组合可高度预测斑块内出血的发生。相反，远离管腔的深部钙化可能对斑块应力影响很小或没有影响。此外，它们可以作为血管滋养血管生长及炎症反应扩散的屏障，从而减少斑块内出血或斑块破裂。XU等^[10]的研究表明单发的深部的钙化是斑块内出血的保护因素。既往研究大多依靠肉眼对钙化位置进行评估，观察者间及观察者内存在较大的变异性。且较大的钙化体积，如弥漫性片状钙化，可能影响钙化位置的评估。

2.4 钙化形状与斑块稳定性

       钙化形状通过影响斑块的应力来影响斑块稳定性。既往研究表明，邻近管腔的小球形钙化会导致纤维帽肩水平的组织应力增加33%；弧形钙化也会导致斑块的应力增加，引发斑块破裂，管腔附近的球形钙化及弧形钙化被确定为与斑块易损性相关的钙化形态^[13]。BENITEZ等^[14]利用MRI建立3D流固耦合模型确定钙化沉积对壁剪切应力和斑块内应力的影响，该研究发现与钙化位置相比，钙化形状对应力的影响更大，薄凹弧形和薄凸弧形钙化产生的应力值最大。既往研究也表明，与球形微钙化相比，椭圆形微钙化引起的斑块局部应力值更大，更易导致斑块破裂^[7]。此外，钙化形状与斑块内出血的发生明显相关。一项对63例颈动脉狭窄患者的高分辨率MRI研究发现，不规则钙化（弧形钙化）更常伴有斑块内出血。其他的MRI研究也发现，薄的钙化与斑块内出血明显相关^{[12, 15]}。钙化形状对斑块稳定性的影响常常受到钙化大小的影响。例如，小的钙化常常表现为点状/球形钙化，大的钙化常常表现为片状/弧状钙化。

2.5 钙化成分与斑块的稳定性

       利用X射线显微分析，在动脉粥样硬化斑块中发现了两种钙盐：羟基磷灰石和草酸钙。羟基磷灰石钙化与不稳定斑块之间存在相关性，而草酸钙钙化主要存在于稳定斑块中^[9]。双能CT扫描技术可以识别钙化组织成分的差异^{[16, 17, 18]}。这一特征有助于在临床常规检查中区分这两种不同类型的钙，提高我们对每种钙盐在预测卒中风险中所起的独特作用的理解。前瞻性的研究应进一步去探讨钙化成分与缺血性卒中之间的相关性。

3 颈动脉钙化评估的影像学方法

3.1 数字减影血管造影

       数字减影血管造影（digital subtraction angiography, DSA）是诊断颈动脉狭窄的金标准^[19]。DAS显示管腔的二维轮廓，不能显示正常的血管壁。但当颈动脉管壁存在大量钙化斑块时，钙化斑块在DSA上表现高密度。DSA只能显示重度及浅表的颈动脉钙化斑块，不能显示轻度及血管壁内部的钙化斑块。有创及电离辐射也是DSA的局限性。

3.2 颈动脉血管超声

       颈动脉血管超声（cervical vascular ultrasound, CVUS）由于其无创、成本低，成为了最常用的颈动脉粥样斑块的检查方法^[19]。CVUS可以直接显示颈动脉血管壁的情况。钙化斑块在CVUS表现为硬斑，斑块内部回声增强，后方伴声影。超声造影后钙化斑块无强化。CVUS只能对钙化进行半定量分析。观察者间和观察者内的一致性差也是CVUS的缺陷。

3.3 高分辨率磁共振血管壁成像

       越来越多的证据表明，单一的颈动脉狭窄程度的评估对于指导临床是远远不够的。颈动脉斑块的稳定性与IS的发生密切相关^[20]。高分辨率磁共振血管壁成像（high-resolution magnetic resonance vessel wall imaging, HRMR-VWI）因其优越的软组织对比度及多序列成像方案可以在不使用对比剂的情况下识别各种斑块成分，包括斑块内出血、脂质坏死核心、完整或破裂的纤维帽、溃疡和钙化等，与病理对照有较高的一致性^[3]。基于钆剂的对比增强HRMR-VWI进一步提供了斑块内新生血管存在的信息^[21]。

       颈动脉HRMR-VWI包括二维（two dimensional, 2D）和三维（three dimensional, 3D）成像方案。HRMR-VWI可以获得经典的T1WI、T2WI或质子密度加权成像（proton density weighted imaging, PDWI）对比度图像，能够定性评估斑块成分。钙化斑块在各种序列上均表现为低信号。HRMR-VWI可以清晰显示钙化斑块的大小、数量、位置、形状及环周程度等，也能同时显示多种并存的斑块成分。既往研究表明，当颈动脉斑块有多个易损斑块成分时，其破裂的风险增加。这就强调了不同斑块成分之间的相互作用。KASHIWAZAKI等^[15]利用CTA和HRMR-VWI技术研究钙化与斑块内出血的关系，研究表明薄钙化（厚度＜2 mm）可以预测斑块内出血的发生。此外，通过使用后处理软件，HRMR-VWI能够对钙化斑块定量化评估，计算钙化的面积及体积等。虽然可以使用专用的MRI序列检测钙化，但MRI对邻近管腔的钙化以及微钙化检测能力仍然有限^[22]。

3.4 CTA

       CT被认为是识别颈动脉钙化的金标准^[23]。钙化斑块在CT平扫上表现为高密度（CT值＞130 HU）。通过静脉注射碘对比剂，CTA能够完整地可视化颈动脉全程走行，评估颈动脉狭窄程度以及识别颈动脉钙化斑块^[24]。通过对钙化积分的测量，CTA能够定量表征颈动脉钙化斑块的负荷。与HRMR-VWI相比，CTA对邻近管腔的微钙化检出率高^[17]。此外，双能CT扫描技术可以识别钙化组织成分^{[16, 17, 18]}。然而，对于重度钙化斑块，CTA会高估钙化的体积。静脉对比剂的过敏以及辐射损害也是CTA的缺点。

3.5 融合成像技术

       动脉粥样硬化炎症的存在会促进微钙化的形成，微钙化会增加纤维帽的机械应力和（或）在沉积物周围引发持续的炎症导致斑块破裂，微钙化被认为是不稳定斑块的标志。经过放射性标记的氟能够在微钙化的地方被吸收，并取代羟基磷灰石的羟基，因此¹⁸F-NaF可以检测动脉斑块内的微钙化。在识别微钙化方面，正电子发射断层显像-计算机断层显像（positron emission tomography-computed tomography, PET-CT）多年来一直处于领先地位^{[25, 26, 27]}。然而随着对斑块成像技术研究的不断深入，PET-MRI的优势日益凸显。与PET-CT相比较，PET-MRI具有如下优点：没有电离辐射暴露，能更清晰描绘血管壁，允许斑块表征，更准确地描绘感兴趣区（region of interest, ROI）^[28]。MECHTOUFF等^[8]利用¹⁸F-NaF PET-MRI对颈动脉斑块进行研究，发现与非责任斑块相比，责任斑块中¹⁸F-NaF摄取更高，且与钙斑体积和比例成正相关，但是与斑块MRI形态学易损标准无关。其他研究者基于单光子发射计算机断层成像-计算机断层显像（singlephoton emission computed tomography-computed tomography, SPECT-CT）识别不稳定斑块。他们使用SPECT识别斑块的炎症，CT识别斑块的钙化。该研究发现，单独的CT成像仅能识别重度钙化斑块及稳定斑块，而基于SPECT-CT的钙化和炎症的融合成像能够识别微钙化的不稳定斑块^[29]。PET/SPECT-CT及PET-MRI融合了解剖和分子成像，在颈动脉粥样硬化斑块中的应用潜力是巨大的。电离辐射是PET/SPECT-CT的主要缺陷。扫描时间长及成像相对昂贵限制了PET-MRI在临床中的应用。

4 颈动脉钙化与CAS后并发症

4.1 钙化与CAS后缺血性卒中

       当支架打开时，血管壁被拉伸以适应支架的扩张。然而，具有不同斑块成分的血管壁在机械张力下的反应不同，导致不均匀拉伸。钙化斑块抗变形能力强会阻止支架的扩张，对于重度钙化病变，实现足够的支架扩张需要更大的力，这增加了血管壁过度伸展的风险。在这种情况下，血管壁会受到损伤，斑块可能会破裂，导致斑块钙化和非钙化内容物的脱出，继而导致缺血性卒中的发生^{[30, 31]}。MAEDA等^[32]对211例CAS术后的患者行头颅CT平扫来探讨CAS术后钙化性脑栓子的发生率及预测因素。该研究表明CAS术后钙化性脑栓子的发生比既往已知的更常见，且较低的激活凝血时间与较长的手术时间可能是CAS术后钙化性栓子的预测指标。BARRETT等^[33]指出钙化会降低斑块的拉伸能力，使斑块易于破裂，导致缺血性卒中。该研究的结果还表明，斑块承受拉伸的能力与狭窄程度无关，而与钙化含量呈负相关。ICHINOSE等^[34]依照钙化位置将钙化分为3组，分别为：狭窄部位钙化、距狭窄部位1 cm内的近端钙化以及距狭窄部位＞1 cm的远端钙化。该研究指出薄或破裂纤维帽、近端钙化和LDLC是CAS后新缺血性病变的重要预测指标。LV等^[35]使用CTA评估颈动脉钙化，探讨钙化特征与CAS术后新发IS的关系。该研究指出钙化的环周程度与CAS后新发脑卒中有关，钙化的位置、体积及密度与CAS术后新发IS无关。该研究表明钙化的周向程度是新的缺血性脑损伤的独立预测因子。钙化成分影响斑块稳定性，可能与CAS术后缺血性卒中的发生有关，钙化成分与CAS术后缺血性卒中之间的相关性有待进一步研究。

4.2 钙化与CAS后残余狭窄

       MUTZENBACH等^[36]对28例颈动脉狭窄患者行CAS治疗，并进行了术前CTA的检查及术后12个月的超声随访。该研究表明，钙化斑块体积与CAS术后的残余狭窄呈弱的正相关，而钙化斑块的密度与残余狭窄之间出现更强的正相关。KATANO等^[37]依据钙化评分将颈动脉钙化病变分为高钙化病变组与低钙化病变组，对两组患者分别进行CEA和CAS治疗，并比较两种治疗后的结果。该研究得出结论，在使用CAS治疗的患者中，与低钙化病变组相比，高钙化病变组有更多的残余狭窄及更小的支架径向扩张，这可能引发随后的卒中或不良事件。所以该学者建议对于颈动脉狭窄伴钙化斑块的患者，当钙化积分≥420 HU时，选择CEA作为一种替代治疗可能是合理的，以减少残余狭窄和发生不良事件的可能性。TAO等^[38]对CAS术后残余狭窄的危险因素进行分析。该研究指出不规则斑块和钙化斑块是CAS术后残余狭窄的危险因素。钙化与CAS后残余狭窄的关系可能受支架类型、球囊扩张等影响。且临床大多采用CVUS评估残余狭窄，观察者间和观察者内的一致性较差。

4.3 钙化与CAS后再狭窄

       KATANO等^[39]指出钙化评分与CAS后1年的再狭窄无显著相关性，颈动脉球部钙化的缺乏被认为是支架内再狭窄的预测因素。他们得出结论，与CEA术后再狭窄相比，颈动脉斑块钙化可能与CAS后1年的再狭窄复发呈负的弱相关。MISAKI等^[40]报道，大量放射密度小于0 HU的非钙化斑块成分与CAS后再狭窄风险增加独立相关。相反，KIM等^[41]使用CTA作为CAS术后的随访成像方式，表明CAS术后的再狭窄与颈动脉重度钙化有关。MOON等^[42]对121名CAS术后患者的回顾性分析，显示钙化斑块与CAS术后再狭窄的发生显著相关。同样地，RONCHEY等^[43]通过对1000例接受CAS治疗的患者进行分析，发现钙化与CAS术后再狭窄有关。钙化与CAS术后再狭窄之间的关系仍存在争议，未来需要大样本的、前瞻性研究去探究两者之间的相关性。

4.4 钙化与CAS后血流动力学紊乱

       既往研究表明，颈动脉钙化斑块与CAS术后血流动力学的不稳定有关^[44]。CHI等^[45]对49名拟行CAS的患者进行术前的颈动脉CTA检查，去探究CAS术后血流动力学紊乱的危险因素。该研究指出颈动脉窦部环状钙化是CAS术后围手术期间血流动力学不稳定的独立危险因素。钙化的其他特征（如大小、位置、数量等）对CAS后血流动力学的影响有待进一步阐明。

4.5 钙化与CAS后的其他并发症

       CAS治疗钙化病变还存在诸多其他问题，包括支架扩张不足和支架错位，错位的支架周围会形成血栓，导致术后脑栓塞^[31]。钙化斑块的顺应性较差，需要更高的径向力来实现足够的管腔增益和克服血管阻力。因此，钙化与医源性动脉夹层密切相关^[46]。钙化引起的高应力可导致支架断裂或变形^{[47, 48]}。根据LING等^[49]的研究，钙化的颈内动脉发生支架断裂的可能性是其他血管的8倍。钙化与CAS术后并发症的关系还受术者的技术和经验的影响，仍需要大量前瞻性的研究去探讨两者之间的相关性。

       对于严重的颈动脉钙化病变，既往研究指出采用血管内碎石术治疗CAS期间的钙化病变^{[50, 51, 52]}。此外，最近的一篇研究也指出，伴有血流动力学障碍的严重环周钙化病变可以在球囊扩张后行CEA来预防脑高灌注综合症的发生，该研究还指出，若怀疑患者已有血栓形成则应尽早行CEA^[53]。

5 当前研究的局限性及未来发展方向

       钙化作为动脉粥样硬化常见的斑块成分，与斑块的进展和稳定性有关。微钙化和点状钙化是与炎症相关的血管钙化的活跃阶段，与斑块不稳定相关；大钙化与炎症反应后的愈合有关，与斑块的稳定性相关；多发钙化、浅表钙化以及不规则形钙化导致斑块内生物应力的集中和应力不对称分布，与斑块破裂和斑块内出血相关；羟基磷灰石钙化与不稳定斑块有关；而草酸钙钙化与稳定斑块有关。既往研究大多探讨钙化的单一影像特征（如大小、数量、位置、形状、成分等）与斑块稳定性的关系。然而，钙化的各种影像特征之间是相互影响的。例如，小的钙化常常表现为靠近管腔的点状钙化，大的钙化常常表现为片状钙化。事实上，钙化对斑块稳定性的影响是十分复杂的。综合考虑钙化的各种特征而非考虑钙化的单一特征对判断钙化对斑块稳定性的影响是更有意义的。放射组学是一个快速发展的领域，其本质是对ROI的形状、大小、体积、密度等综合定量特征的提取。基于各种影像技术的放射组学可以提取钙化斑块的各种影像特征，有助于建立斑块稳定性的预测模型。此外，钙化的周围环境可能对斑块的稳定性也有影响。钙化以及钙化与周围环境的相互作用对斑块稳定性的影响还有待进一步研究。

       现代多种成像技术可以从解剖及分子角度表征颈动脉斑块钙化。CVUS、CTA及HRMR-VWI在临床上广泛应用能准确地表征颈动脉的钙化。但其为宏观形态学成像，不能显示钙化的微观特征。PET-CT及PET-MRI是解剖和分子的融合成像技术，能够特异性地检测斑块内的微钙化。但因其检查烦琐及成像相对昂贵限制了其在临床中的应用。未来成像技术的发展应更加重注解剖和分子成像的融合，开发新的显像剂，将宏观影像与微观分子机制联系起来，有助于我们对动脉粥样硬化机制的理解，对患者进行风险分层和靶向治疗。

       钙化作为CAS的相对禁忌证，会导致CAS术后的多种并发症。CAS的最佳钙化病变类型的选择仍然是实现支架适当扩张和支架贴壁的一个难以确定的目标，是临床医生面临的挑战。对于重度钙化病变，尤其是环周钙化病变，行CEA而非CAS可能对患者是更有利的。未来的研究应进一步将影像与临床相结合，确定CAS的最佳钙化病变类型，为患者提供更加个性化的治疗，降低CAS术后并发症的发生率。

6 总结

       颈动脉钙化与动脉内膜的损伤、钙盐的沉积有关。颈动脉斑块钙化与斑块稳定性的关系错综复杂，斑块的稳定性受钙化的大小、数量、位置、形状和成分的影响。综合考虑钙化的各种属性而非考虑钙化的单一特性对判断钙化对斑块稳定性的影响是更有意义的。多种影像学方法可以从解剖和分子的角度表征颈动脉钙化。融合成像技术在颈动脉钙化中的应用潜力是巨大的。钙化作为CAS的相对禁忌证，与CAS术后多种并发症的发生有关。确定CAS的最佳钙化病变类型是未来研究需要解决的问题。