《中国心血管健康与疾病报告2023》显示，我国心血管病患病人数高达3.3亿，其中冠心病1139万。随着经皮冠状动脉介入治疗技术（percutaneous coronary intervention, PCI）的成熟和普及，冠脉支架植入术已经成为冠心病治疗的主要方法，2023年中国大陆地区冠脉介入治疗总病例数超163万^[1]。但“放不放支架、放在哪里、放哪一种支架、怎么放”，本质上是一个需要综合解剖学与功能学信息的精准决策问题。传统决策多依赖狭窄程度与经验判断，可能无法充分刻画病变的血流动力学与局部生物力学环境差异。近年来，基于冠脉造影的功能学与生物力学评估技术发展，为这一问题提供了新的量化工具。

PCI的核心目标是恢复冠脉管腔通畅与血流供应。支架通过机械支撑将狭窄部位撑开，并在药物洗脱与血管修复过程中降低再狭窄风险。其中，支架的发展经历了裸金属支架（bare metal stent，BMS）、药物洗脱金属支架（drug-eluting stent，DES）和生物可降解支架（bioresorbable scaffold, BRS）三代变革。BMS提供机械支撑，但再狭窄风险较高，已逐渐被更先进器械取代。DES在金属支架基础上释放药物，显著降低再狭窄，但仍存在晚期支架血栓形成和支架时候新生动脉粥样硬化的可能性。是否有种支架在早期提供支撑，随后逐步降解吸收？这样理论上即可避免永久金属异物长期留置对血管舒缩与内皮功能的潜在影响，并为未来再次介入或搭桥保留条件，BRS应运而生，并被誉为介入心脏病学的第四次革命。

尽管BRS理念先进，BRS植入后的中期数据揭示了诸多令人担忧的结局，如晚期及极晚期支架内血栓（scaffold thrombosis, ScT）发生率较高，甚至高于DES^[2-6]。尽管目前已明确了多项可预测晚期及极晚期血栓的临床及血管相关因素，但血管生物力学特性以及BRS植入后相关特性的改变，对不良事件的影响仍有待深入探索。

在国家自然科学基金国际（地区）合作与交流项目（项目批准号82020108015）支持下，上海交通大学CIIIC实验室开展了系列研究发现冠状动脉随心动周期发生周期性位移与弯曲，这种弯曲变形则引起弯折部位应力升高，这种重复的应力集中作用或是支架断裂、支架内再狭窄（in-stent  restenosis，ISR）等相关并发症最重要的力学影响因素^{[7, 8]}。这些证据提示，不同维度的冠脉变形在冠心病不同方面的重要性存在差异，根据冠心病评估的实际需求，直接针对该特定方面起主导作用的单维度形变进行测量，或是简化冠脉力学评估的重要思路。随后提出了一种基于冠脉造影三维几何重建的弯曲角度基于冠脉造影三维几何重建的弯曲角度（bending angle，BA）分析方法，通过这一方法计算心脏运动诱导的BA变化（cardiac motion-induced BA change，ΔCBA）以获得待测血管段弯曲变形信息^[9]。而ΔCBA与BRS疗效之间的关联性在临床实际中表现如何呢？

发表在《JACC:Asia》的CIIIC实验室最新研究“Dynamic Changes of 3DBendingAngle Through the Cardiac Cycle: Implications With Bioresorbable ScaffoldPerformance”^[10]，借助冠状动脉三维弯曲角度（bending angle, BA）计算，阐明BRS治疗节段在整个心动周期内的生物力学特性及变化情况，同时探究这些特性对BRS长期疗效的影响。

该研究是一项基于前瞻性队列的事后回顾性虚拟盲法分析，研究纳入成功实施PCI，且在原发性冠状动脉病变处至少植入1枚BRS；具备术前和术后血管造影图像，可用于三维血管造影重建的117例患者，对其进行长期血管造影随访（随访时间＞36个月）。研究选取2个角度间距＞25°的血管造影图像序列，采用边缘检测算法自动勾勒管腔轮廓后，在两个投影序列中选择处于相同心动周期时相的图像帧，分别在舒张末期和收缩末期、术前和术后进行三维重建。在与支架近端和远端边缘定位一致的治疗节段内，测量三维最大弯曲角度（maximum bendingangle, BAmax）。心动周期运动诱导的角度变化（cardiac motion-induced angulation change, ΔcBAmax）定义为术前收缩末期与舒张末期弯曲角度的绝对差值；支架诱导的角度变化定义为术前与术后弯曲角度的绝对差值。最终，通过统计学分析阐明BRS在PCI术前、术后BAmax的生物力学变化；评估PCI术前术后冠状动脉最大弯曲角度的力学变化与靶血管失败（target vessel failure,TVF）长期发生率之间的关联；在接受血管造影随访的亚组患者中，评估BRS完全降解后治疗节段的长期生物力学特性。

研究发现，PCI术后BA发生急性变化，舒张期和收缩期BAmax、ΔcBAmax均显著降低：舒张期BAmax从术前的 36.1°降至术后的 29.4°（P=0.001）；收缩期BAmax从术前的 41.3°降至术后的 30.8°（P=0.001）；ΔcBAmax 从术前的 6.1°降至术后的 4.0°（P=0.001）。

BA变化与长期不良事件（TVF）的研究中位随访时间为57个月，在纳入分析的 164 支血管中，有 22 支（13.4%）发生了TVF。发生TVF的血管PCI术前BAmax、ΔcBAmax均显著高于未发生TVF的血管，舒张期BAmax分别为34.7°、41.6°（P=0.027）；收缩期 BAmax分别为40.3°、45.9° （P=0.039）；ΔcBAmax分别为 11.4°、5.8°（P=0.002）。ROC曲线分析显示，PCI术前ΔcBAmax预测TVF发生的曲线下面积为 0.685（95% CI：0.608-0.755；P=0.003）。预测TVF的最佳临界值为术前ΔcBAmax≥9.3°，此时准确率为 65.9%（95%CI：58.5%-73.2%）、灵敏度为 68.2%（95% CI：45.1%-86.1%）、特异度为 66.2%（95% CI：57.8%-73.9%）、阴性预测值为 93.1%（95% CI：87.8%-96.2%）、阳性预测值为 23.8%（95%CI：17.8%-31.3%）。

PCI 术后的各项弯曲角度指标在两组（发生TVF与未发生TVF）间无显著差异。两组血管的支架诱导角度变化也存在显著差异，发生TVF的血管在舒张期和收缩期的支架诱导BAmax、ΔcBAmax均显著高于未发生TVF的血管：舒张期分别为 12.7°、6.6°（P=0.020）；收缩期分别为 12.9°、8.7°（P=0.001）；ΔcBAmax分别为 10.1°、5.7°（P=0.001）。值得注意的是，多变量分析显示，支架诱导ΔcBAmax是TVF的独立预测因素（每增加 10°，aHR：1.65；95% CI：1.11-2.45；P=0.01）。研究揭示TVF相关血管往往呈现更显著的心动弯曲变化，且植入后弯曲受限更明显；周期性弯曲应力可能是重要的风险标志物。

在对长期弯曲角度的评估中，88支冠状动脉血管接受了选择性血管造影随访，中位随访时间为 48 个月。与 PCI 术后相比，随访时BAmax、ΔcBAmax在舒张期和收缩期均显著升高，且均恢复至接近术前水平：舒张期 BAmax 从术后的 29.9°升至 35.9°（95% CI：1.5°-9.2°，P=0.003）；收缩期 BAmax 从术后的 30.8°升至 39.3°（95% CI：2.5°-9.6°，P=0.001）；ΔcBAmax从术后的 4.6°升至 6.7°（95% CI：0.9°-4.4°，P=0.002）。研究表明，随着支架降解吸收，血管弯曲状态有恢复趋势，与 PCI 术后相比，随访时BAmax、ΔcBAmax在舒张期和收缩期均显著升高，且均恢复至接近术前水平。

研究发现，BRS植入后心动周期内BA变化减小；发生TVF的血管，术前BA变化更大、术后受限更显著；BRS降解后血管生物力学可恢复基线水平。高周期性机械应力血管段植入BRS易发生不良事件，术前或支架诱导的角度变化达到特定阈值时风险更高；且BAmax评估对筛选低风险植入节段有价值。

研究者们通过血管造影衍生的三维BA计算，描述了BRS治疗后血管的生物力学特性。研究发现，PCI植入BRS后，心动周期内BAmax趋于减小，且减小幅度越大，随访期间发生TVF的风险越高。这一现象可能归因于以下机制：在PCI术前与术后BA变化显著的血管区域，长期周期性生物力学压迫会导致支架支柱疲劳及血管壁损伤。弯曲刚度增加与不良事件之间的关联，或能优化PCI结局，契合虚拟PCI个体化规划理念。

作者：上海交通大学CIIIC实验室

 参考文献：

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