介绍
心肌桥（MB）被定义为在壁内穿过心肌的冠状动脉的一段，通常被认为是良性的冠状动脉异常，对于没有阻塞性冠状动脉疾病（CAD）的患者来说，与较差的预后无关。1 MBs 是病理学研究和诊断性血管造影（侵入性或非侵入性）中最常见的偶然发现，在过去几十年中，对 MB 的认识有所增加，主要是由于冠状动脉计算机断层扫描血管造影 (CCTA) 的强化使用，CCTA 被认为是血管造影的参考标准。其非侵入性检测。2 , 3
左冠状动脉系统主要受累，主要是左冠状动脉前降支（LAD），而右冠状动脉很少受累。4据报道，进入 MB 的近端动脉段经常显示动脉粥样硬化斑块形成，而有趣的是，MB 段本身通常不会出现动脉粥样硬化。5 – 7已经提出了几种机制，其中复杂的生物力学因素影响桥近端和入口处的节段。这些包括MB的心肌收缩期压缩和由此导致的局部血流的改变，以及冠状血管反应性、机械力（例如拉应力）的改变，以及可能具有动脉粥样硬化保护作用的血管周围脂肪组织的缺乏。

内皮剪切应力（ESS）是一种局部血流动力学因素，在动脉粥样硬化的自然史中发挥着关键作用，也被认为有助于桥段动脉的病理生理变化。5 , 10暴露于低 ESS 的冠状动脉节段已被证明通过诱导促炎和促动脉粥样硬化的局部环境而产生动脉粥样硬化的倾向。11相反，高 ESS 被认为与冠状动脉粥样硬化的后期有关，其存在与斑块破裂或侵蚀的易感性有关。12 , 13靠近 MB 的冠状动脉节段易发生动脉粥样硬化变化以及桥接节段内缺乏疾病也归因于 ESS，主要是在小型研究和理论工作中。

本研究旨在描述具有 MB 的动脉的整体和局部 ESS 模式，并研究靠近 MB 的节段存在的动脉粥样硬化与冠状动脉血液流变学特征的关系。

方法
回顾性鉴定了 2016 年 3 月至 2017 年 5 月期间在苏黎世大学医院接受有临床指征的 CCTA 且临床 CCTA 报告中提到的存在 MB 的连续患者。研究方案经当地伦理委员会批准（BASEC-Nr.2018-00508），并且仅纳入签署一般知情同意书的受试者。拒绝使用数据的书面知情同意被视为排除标准。

CCTA 和解剖特征评估
如前所述，对比增强 CCTA 在 256 层 CT 扫描仪（CT Revolution，GE Healthcare，芝加哥，伊利诺伊州，美国）上进行，使用带有前瞻性心电图触发的轴向扫描。16 , 17心率> 65 次/分钟的患者接受静脉内口服静脉注射美托洛尔术前用药（Beloc，阿斯利康，伦敦，英国）。所有患者均接受 0.4 mg 舌下含服二硝酸异山梨酯（Isoket，Schwarz Pharma，蒙海姆，德国）。使用以下采集参数：准直 256 × 0.625 mm，轴向分辨率 0.23 × 0.23 mm，z 覆盖范围 160 mm，机架旋转时间 280 ms。所有扫描均在 RR 周期的舒张中期进行。

CCTA 图像由具有欧洲心血管影像协会 (EACVI) 3 级心脏 CT 认证和 8 年心脏 CT 认证的委员会认证心脏病专家使用专用软件（CardIQ Xpress-Auto 冠状动脉分析，GE Healthcare，芝加哥，伊利诺伊州，美国）进行评估。心脏成像（AAG）。冠状动脉的多平面重建图像和横截面视图用于验证 MB 的存在并评估其解剖特征，以及识别靠近 MB 的斑块。为了描述桥节段的形态特征，测量了从口到MB入口的距离（以毫米为单位）和MB下方冠状动脉段（从入口到出口）的长度（以毫米为单位）。MB 根据心外膜表面下方隧道段的深度进行分类，7、18、19斑块通过视觉表征并基于亨斯菲尔德单位（HU）类别：100至130 HU（低衰减；非钙化）、131至350 HU（混合）和>350 HU（钙化）。目视评估管腔狭窄程度，根据狭窄面积百分比将病变分为狭窄（>50%）和非狭窄（<50%）。

ESS计算
必要时通过手动编辑对冠状动脉腔进行半自动分割，并在三维 (3D) 空间中进行重建（Mimics、Materialise NV，鲁汶，比利时），从而形成冠状动脉腔内表面的标准曲面细分语言 (STL) 模型。ESS 是使用计算流体动力学方法（Ansys Inc，Canonsburg，PA，USA）以及之前描述的患者特定边界条件来计算的。20每个 STL 模型所包围的体积的四面体计算网格是在 ICEM（版本 15.0，Ansys Inc，Canonsburg，PA，USA）中创建的。使用 0.2 mm 的内部单元尺寸和 3 个棱柱层生成网格，初始层高为 20 μm，指数增长因子为 1.2，以捕捉近壁效应，随后进行多面体网格中四面体的转换。求解稳态流动的不可压缩纳维-斯托克斯方程，并将血液视为恒定密度为 1058 kg/m 3的牛顿流体。对于每位患者，基于心肌质量计算总入口流速，假设心肌静息灌注率为 0.8 mL/min/g，并应用为恒定入口速度。20 , 21 日默里定律用于确定冠状动脉分叉处的相对流量分布。22 号

根据之前的病理学研究，每条动脉被分为 5 毫米长的段，对 ESS 进行平均，如果 <1 帕斯卡 (Pa) 则分类为低，如果 >1<3 Pa 则分类为正常/中度，如果 >3 Pa 则分类为高7、23页_ _比较以下冠状动脉段的绝对 ESS 值：（i）从冠状动脉口到 MB，（ii）MB 内，（iii）MB 远端，（iv）MB 入口近端 5 mm，以及（ v) MB 内的前 5 毫米。每个MB根据长度三分位数进一步分为近端、中端和远端段，并比较各自的绝对ESS值。对于与斑块存在的关联，比较了近端节段有和没有动脉粥样硬化的患者的整体[定义为冠状动脉节段(i)–(iii)]和局部[定义为冠状动脉节段(iv)–(v)] ESS值到MB（图1）。

图1。内皮剪切应力 (ESS) – 分析方法。创建并解释了冠状动脉计算机断层扫描血管造影多平面重建图像和冠状动脉横截面视图。在三维空间中对冠状动脉管腔进行分割和重建，并利用计算流体动力学计算 ESS。提取感兴趣的冠状动脉节段的局部 ESS 值。

统计分析
使用 IBM SPSS Statistics 21.0 版（IBM Corp.，纽约州纽约市）和 GraphPad Prism 6.0 版（GraphPad, Inc.，圣地亚哥，加利福尼亚州，美国）进行统计分析。所有变量均进行正态性评估，连续变量的结果表示为平均值±标准差（SD），分类变量的结果表示为绝对计数和百分比。通过 t 检验/Mann–Whitney-U 检验进行连续变量的比较，并使用方差分析 (ANOVA) 和重复测量方差分析进行多组分析。使用 t 检验/Mann-Whitney-U 检验和 χ 2分析/Fisher 精确检验评估斑块存在与 ESS 的关联。两侧p < .05 被认为是显着的。

结果
人口统计和解剖特征
表1列出了该研究中患者的人口统计参数，所有研究参与者的CCTA指征均排除了因非典型胸痛引起的CAD。确定了 LAD 中 48 名 MB 患者；由于图像质量差/伪影，12 必须被排除在进一步分析之外，以解决分割问题。没有患者因无法分割桥接节段的冠状腔而被排除。总共分析了 36 名患者的 36 条动脉。MB的形态特征描述于表2中。没有注意到桥接部分产生分叉。在 12 条动脉中，在 MB 附近发现了斑块，其中大多数斑块已钙化（75%），而其中 9 条的病变是非狭窄的。在隧道段内没有检测到斑块。其中 11 个 MB 很深，平均深度为 2.7 毫米，其中 4 个在桥接段近端发现了斑块。浅层和深层 MB 之间所有形态参数的比较没有产生显着差异（表 3）。斑块存在与 MB 类别（深部与浅表，χ 2 p = .80）或 MB 长度（p= .45)。在 LAD 近端有斑块的动脉中，桥接段近端的动脉长度明显长于没有斑块的动脉（65.9 毫米 vs 54.2 毫米；p = 0.02）。

血液流变参数
MB 段和 MB 远端段之间的绝对 ESS 值不同（0.95 vs 2.98 Pa，p < .0001），但 MB 段和 MB 近端段之间没有差异（0.95 vs 1.2 Pa，p = .17） ），在深层和浅层微珠中也观察到了类似的效应（图 2）。当所有动脉一起采集时，MB 近端 5 mm 处的 ESS 值与 MB 内前 5 mm 处没有差异（0.94 vs 1.06 Pa，p = .56）。对于深部（1.63 vs 1.71 Pa，p = .92）和浅表（1.34 vs 1.31 Pa，p = .91）MB，没有记录 ESS 的统计显着变化（图 2）。

当比较近端节段、中间节段和远端节段时，桥节段的特点是在整个长度上具有均匀的绝对 ESS 值（1.48 vs 1.37 vs 1.9 Pa，所有 p = ns）。这种模式也在深层（1.66 vs 1.63 vs 1.94 Pa，所有 p = ns）和浅层（1.41 vs 1.26 vs 1.79 Pa，所有 p = ns）MB 中得到证实。对于所有分析，隧道段内的 ESS 值主要在中低范围内，而较少观察到 >3 Pa 的值（图 3）。

靠近 MB 的节段和桥接节段中的平均 ESS 与斑块的存在不相关 ( p = .23)，同时还注意到，与 MB 近端 5 mm 处的 ESS 值与内的 ESS 相比，不存在相关性。 MB 的前 5 毫米 ( p = .39)。当比较靠近 MB 的存在斑块和不存在斑块的动脉时，当所有动脉一起分析时，靠近 MB 入口的 ESS 没有差异 ( p = .81)，以及在深部 MB 中 ( p = .81)。 65) 和浅表 MB ( p = .84) (图 4）。由于样本量较小，用 ESS 对斑块特征和管腔狭窄程度进行分析在统计学上不可行。

讨论
在这项描述性研究中，我们基于 CCTA 的非侵入性成像和患者特定的血流模拟，使用真实世界数据评估了桥接节段冠状动脉的全局和局部 ESS 环境。MB入口周围的ESS未处于异常病理值范围内，未观察到极端变化。ESS 显示为均匀且在桥接段内的正常范围内。没有观察到靠近 MB 的斑块存在与靠近桥接段的 ESS 之间的相关性。上述结果在浅层和深层 MB 中均得到证实。

当比较近端 MB 和 MB 冠状动脉段时，ESS 向 MB 远端增加，同时处于可比较的值，这是一种生理现象，由于冠状动脉逐渐变细。在 MB 入口周围，深桥段和浅桥段的 ESS 都处于可比较的范围内，并且局部 ESS 没有相关变化。与桥段内的内皮细胞相比，紧邻 MB 的内皮细胞已被证明功能失调且形态发生改变，这一过程归因于 ESS 的病理改变。14可以假设，局部剪切应力可能是一个不太重要的因素，而由于收缩压和非桥接节段和桥接节段之间血管周围差异（即缺乏血管周围脂肪）引起的拉力是这种细胞表型的关键介质。

先前的报告表明，低剪切应力（<1 Pa）可能有助于MB附近动脉粥样硬化斑块的形成，而高剪切应力（>3 Pa）可能在隧道段内具有保护作用。5 , 8 , 15我们在此表明​​，在比较近端段、中段和远端段时，MB 的特点是整个长度上的 ESS 均质性。这种均匀的 ESS 位于 1-2 Pa 的正常动脉粥样硬化保护范围内，可能是由于桥段内缺乏动脉粥样硬化。从生理学角度来看，远端 MB 段的 ESS 绝对值略高，尤其是在深部 MS 中，但仍处于生理范围内。

没有证明在靠近 MB 的有斑块或没有斑块的动脉中，MB 入口周围的局部 ESS 模式没有差异。动脉粥样硬化被认为​​主要位于 MB 附近，但最近的大型研究表明，疾病负担与没有桥接段的动脉相当，而其他人则报告了 LAD 中 MB 与整体动脉粥样硬化负担呈负相关。24 – 26这些观察结果可能可以通过我们的研究结果来解释，即MB中的局部和整体ESS可能不会在MB附近的动脉粥样硬化形成中发挥作用，至少与没有桥接段的动脉不同。根据我们的结果，尸检研究的观察结果表明，尽管 MB 可能促进近端动脉段的动脉粥样硬化，但这很可能是由其他系统因素促进的。27最近的一项研究表明，与非桥接近端节段相比，桥接节段的冠状动脉周围脂肪组织衰减较低（即炎症较少），这种效果仅在动脉粥样硬化斑块负荷高的患者中才明显。

研究局限性
我们的研究结果受到以下事实的限制：冠状动脉血流仅在心动周期的舒张期中期进行模拟，并且被认为是层流而非脉动。MB 尚未被认为具有病理临床意义，因为大多数冠状动脉血流发生在舒张期，而 MB 的收缩期几何变形和局部内皮暴露于病理血流模式仅占心动周期的一小部分。鉴于解剖采集和 3D 重建冠状动脉的几何形状处于舒张期，因此未进行收缩期血流模拟。然而，考虑到收缩期压缩（主要是深部 MB），冠状动脉腔的分割和进一步的 ESS 估计要么不可行，要么容易出错。使用侵入性血管内成像（即血管内超声；IVUS）可能可以评估心动周期两个阶段的局部血流动力学。当然，考虑到小动脉样本，特别是存在斑块的情况下，该研究的力量是有限的。然而，ESS 在适当数量的当地感兴趣区域进行了评估，从而提高了统计能力。我们的结果可以通过结合形态学评估以及血液流变学和生物力学力的作用，为冠状动脉异常患者的冠状动脉粥样硬化更全面的评估奠定基础。由于动脉样本较小，尤其是存在斑块的情况下，该研究的功效有限。

结论
MB 的特点是 ESS 均质性和正常 ESS 值，这可能解释了桥段内缺乏动脉粥样硬化。MB入口附近的本地ESS没有波动。有必要进行更大规模的研究来评估 ESS 是否可能不会像本研究中所建议的那样在接近 MB 的动脉粥样硬化病理生理学中发挥主导作用。