관상동맥 질환 예측 모델을 위한 관상동맥 영상 및 대사 지표 기반 위험 예측 모델(CMI-RiskCAD) (CMI-RiskCAD)

관상동맥 컴퓨터 단층촬영 혈관조영술(CCTA)은 현재 관상동맥질환(CAD)의 임상 진단에 선호되는 비침습적 영상 기법으로, 관상동맥 협착의 심각도를 직관적으로 평가할 뿐만 아니라 관상동맥 동맥경화성 플라크 부담과 표현형에 대한 정량적 및 정성적 분석도 가능하게 합니다. 인공지능, 특히 합성곱 신경망 알고리즘과 통합된 정량적 CCTA는 동맥경화성 플라크의 신속하고 정확한 정량적 진단을 달성했습니다. 많은 연구에서 CCTA로 확인된 고위험 플라크 특징(저감쇠 플라크, 양성 리모델링, 점상 석회화, 냅킨링 징후 등)이 급성 관상동맥 증후군 발생과 밀접하게 연관되어 있으며, 주요 심혈관 이상 사건(MACEs) 예측에 사용될 수 있음을 입증했습니다. 영상 후처리 기술의 발전으로 CCTA는 전용 소프트웨어를 통해 CT 분획 혈류 예비력(CT-FFR)을 계산할 수 있어, 병변이 혈역학적 이상과 심근 허혈을 유발하는지 비침습적으로 평가할 수 있게 되어 순수 해부학적 평가의 한계를 부분적으로 극복하고 있습니다. 특히, CCTA는 혈관 내 및 혈관벽 변화에만 초점을 맞추는 것이 아니라 혈관 주위 지방 조직(PVAT)의 표현형 변화를 정량적으로 특성화할 수도 있습니다. 혈관 주위 지방 감쇠 지수(pFAI)를 계산함으로써 PVAT의 밀도와 구성 변화를 반영하여, 국소 관상동맥벽의 염증 활동 상태를 간접적으로 나타내어, "염증 및 대사" 관점에서 CAD를 이해하는 새로운 영상적 시각을 제공합니다. 또한, CCTA는 혈관계의 생리학적 및 기하학적 분포 특성에 기반하여 관상동맥 동맥경화의 병변 패턴을 특성화할 수 있습니다. 예를 들어, CCTA에서 도출된 인발 압력 구배(PPG)는 CAD 혈관계의 종적 분포를 포괄적으로 정량 평가하여 CAD 표현형을 주로 국소적 또는 확산성으로 분류할 수 있게 합니다. 단위 혈관 길이당 최고 순간 CT-FFR 구배로 정의되는 CT-FFR 구배도 최근 미래 관상동맥 사건에 대한 증가된 예측 능력을 가지고 있음이 확인되어, "병변 분포 패턴"과 "국소 기능적 심각도" 양측면에서 관상동맥 동맥경화를 더 포괄적으로 설명합니다.

관상동맥 혈관조영술(CAG)은 CAD 진단의 금표준으로, 전통적으로 협착 심각도와 SYNTAX 점수에 의존하여 병변의 해부학적 복잡성과 중재적 치료의 어려움을 평가해 왔습니다. 그러나 해부학적 정보만으로는 플라크 안정성과 사건 위험을 예측하는 데 한계가 있습니다. 최근 몇 년간, 단일 또는 다중 혈관조영 영상에서 추출된 방사상 벽 변형률(RWS)과 같은 신흥 매개변수들은 혈관 역학적 관점에서 고위험 플라크를 식별하는 새로운 도구를 제공했습니다. 연구에 따르면, RWS는 심장 주기 동안 동맥벽의 방사상 변형 특성을 반영하며, 취약 플라크 및 플라크 파열 위험과 좋은 상관관계를 보여, 전통적인 혈관조영 매개변수 이상의 위험 계층화를 위한 보조 지표로서 유망합니다.

한편, 혈관내 초음파(IVUS) 및 광간섭 단층촬영(OCT)과 같은 혈관내 영상 기술은 고해상도로 플라크 구성, 부담 및 섬유성 모자 형태를 시각화하여 병리학적 "취약 플라크" 표현형에 더 가깝게 접근합니다. FFR, 정량적 혈류 비율(QFR), 머레이 법칙 기반 QFR(μFR), 관상동맥 혈관조영 유래 FFR(caFFR)과 같은 관상동맥 기능 평가는 혈역학적 관점에서 협착이 기능적 심근 허혈을 유발하는지 평가합니다. 이러한 기술들의 지속적인 발전은 해부학적 협착만 평가하고 "허혈 유발" 및 "비허혈 유발" 병변을 정확히 구분하지 못하는 전통적 CAG의 한계를 해결하여, 과잉 치료와 누락 병변의 위험을 줄였습니다. 심장 외막 대혈관 질환을 넘어, 관상동맥 미세혈관 기능 장애(CMVD)도 임상적으로 흔한 심근 허혈의 중요한 기전입니다. 미세순환 기능 평가를 위해, 최근 몇 년간 비침습적 또는 최소 침습적 기능 지표들이 등장했는데, 예를 들어 관상동맥 혈관조영 유래 미세순환 저항 지수(caIMR)는 미세순환 저항과 관류 효율성 관점에서 심근 허혈 부담을 포괄적으로 반영합니다. 이는 "중요한 혈관조영 협착 없이 허혈과 증상이 존재함"이라는 임상적 난제에 대한 새로운 해결책을 제공합니다.

영상 및 기능 정보 외에도, 일상적인 임상 대사 및 염증 표지자들도 CAD의 발생, 진행 및 예후 평가에 중요한 역할을 합니다. 예를 들어 저밀도 지단백 콜레스테롤, 중성지방-혈당 지수, 지단백(a), 당화혈색소, 고감도 C-반응성 단백, 호모시스테인, 공복 혈당, N-말단 프로-B형 나트륨이뇨펩티드 등이 있습니다. 이러한 지수들은 지질 대사, 당지질 대사 장애, 만성 염증, 내피 기능, 심근 스트레스 및 심장 기능을 포함한 다양한 차원에서 신체의 전반적인 대사 상태와 심혈관 위험을 반영합니다. 연구들은 대사 및 염증 표지자들과 관상동맥 영상 특징의 결합 적용이 더 정교한 개별화된 위험 계층화와 예후 예측을 용이하게 함을 시사합니다.

요약하면, 현재 CAD 평가는 단일 "해부학적 협착" 초점에서 "해부학적 구조 + 기능 평가 + 플라크 표현형 + 혈관 주위 환경 + 전신 대사 상태"를 포괄하는 다차원적 포괄적 특성화로 점차 전환되고 있습니다. 그러나, 앞서 언급한 다원적 정보(예: CCTA 플라크 및 기능 매개변수, CAG 및 혈관내 영상 정보, 미세순환 기능 매개변수, 임상 대사 지표)를 통합된 위험 예측 모델에 통합하고, 후향적 분석을 통해 모델을 구축한 후, 전향적 코호트에서 예측 가치와 임상 타당성을 검증하는 방법에 대한 체계적인 연구는 여전히 부족합니다. 따라서, 이 프로젝트는 관상동맥 영상 특징(CCTA 및 CAG 관련 매개변수 포함), 기능 지표 및 대사 표지자를 통합하여 다중 양식 CAD 위험 예측 모델을 구축하는 것을 목표로 합니다. 모델은 후향적 코호트를 사용하여 개발되고 그 성능은 전향적 코호트를 사용하여 검증되며, 임상 위험 계층화와 의사 결정에서의 적용 가치를 탐구할 것입니다.

이 연구는 국가 심혈관 질환 임상 연구 센터가 주도하며, 베이징 안전 병원을 포함한 여러 중국 센터에서 수행되도록 초청되었습니다.