胸主动脉是承接心脏血流泵出的首条管道，主动脉疾病由于其凶险性和复杂性，一直是影像学、胸心外科和血管外科研究的重点，了解胸主动脉的解剖学特征是研究主动脉疾病的基础[1]。国内外已有相关研究报道了胸主动脉随着年龄变化的趋势，但大多数研究聚焦于主动脉的直径变化[2-3]，鲜有关注主动脉的形态和长度与年龄变化的关系。现对417例健康胸主动脉人群胸部CT影像学数据进行回顾性分析，测量胸主动脉长度、主动脉扭曲度等形态学参数，为胸主动脉解剖学特征提供量化指标，以期为临床决策提供参考。
1 资料与方法
1.1 一般资料
回顾性收集2018年6月至2018年12月于同济大学附属同济医院放射科及上海交通大学医学院附属第九人民医院放射科行胸部增强扫描或胸部CT血管造影检查的健康胸主动脉人群。研究共纳入417例健康主动脉人群的CT数据，其中中青年组为147例，老年组为270例。中青年组平均年龄为(47.11±11.26)岁，老年组为(71.38±8.00)岁。健康主动脉的排除标准: (1) 患者存在或既往存在主动脉疾病(胸主动脉夹层、胸主动脉瘤、主动脉缩窄等)；(2) 患者既往有心脏疾病或心脏手术病史；(3) 患者存在可能影响胸主动脉形态的疾病(胸部及肺部肿瘤、气胸、胸部手术史、纵隔疾病史等)；(4) 患者存在可能影响胸廓形状的疾病(脊柱侧弯，桶装胸、鸡胸，脊柱手术史等)。
1.2 方法
采用日本东芝(Toshiba)公司64排螺旋CT机进行检查。扫描范围: 自胸廓入口到肺下界。扫描参数: 管电压160～170kV，层厚0.5mm，螺距1.0。先行平扫，再进行增强扫描。采用双筒高压注射器，经肘静脉注射非离子型造影剂(碘佛醇350g/L)，流速 4mL/s。采用双期或三期扫描方式，动脉期扫描时间为25～30s。门静脉期扫描时间为50～60s，延时期扫描时间为180s。造影剂剂量为80～100mL。
1.2.1 数据测量 由2位血管疾病诊断经验超过5年的影像学医师独立对胸主动脉CT重建影像进行3次测量取平均值，当2位影像学医师测量结果差异超过10%时，由第3位影像学医师重新测量判断。采用胸主动脉的3D重建方法。三维重建下测量以下指标: 胸主动脉总长度、升主动脉长度、主动脉弓长度、近端降主动脉长度、远端降主动脉长度、主动脉根部直径、升主动脉直径、锁骨下动脉开口水平主动脉直径、降主动脉直径、头臂干动脉直径、左颈总动脉直径、左锁骨下动脉直径和胸主动脉起止点直线距离。
1.2.2 病例信息收集 回顾性收集患者一般情况信息，包括年龄、性别、身高、体重、高血压病史、糖尿病病史、吸烟史等。
中青年组与老年组分界采用WHO老年定义，中青年组为年龄<60岁，老年组为年龄≥60岁。胸主动脉定义为由窦管交界起始、膈肌水平结束的主动脉。胸主动脉全程分为4段，分别为升主动脉(窦管交界至头臂干开口中点)，主动脉弓(头臂干开口中点至左侧锁骨下动脉开口中点)，近端降主动脉(左侧锁骨下动脉开口中点至肺动脉干分叉水平)和远端降主动脉(肺动脉干分叉水平至膈肌水平)。胸主动脉分段示意见图1。胸主动脉每段的长度为两分界点间的主动脉管腔中心线长度。胸主动脉段起止点距离等于窦管交接水平主动脉中心点至膈肌水平主动脉中心点间3D测量下的直线距离。胸主动脉扭曲度=胸主动脉段总长度÷胸主动脉段起止点距离。体表面积调整后的主动脉长度主动脉长度÷体表面积，其中体表面积=0.0061×身高(cm)+0.0128×体重(kg)-0.1529。
1.3 统计学处理
采用SPSS 24.0统计软件对数据进行处理。正态分布资料采用
表示。两组间的计量资料比较采用非配对t检验，频数的比较采用卡方检验。采用直线相关回归分析年龄与体表面积调整后的胸主动脉长度之间的相关性。P<0.05为差异有统计学意义。
图1 胸主动脉3D-CT重建示意
Fig.1 3D-CT reconstruction of thoracic aorta
A：26岁女性；B：78岁女性；胸主动脉定义为窦管交界起始、膈肌水平结束的主动脉，以头臂干开口中点、左侧锁骨下动脉开口中点和肺动脉干分叉水平将胸主动脉分为4段
2 结 果
2.1 一般资料
中青年组中男性比为51.70%，老年组为61.11%，两组间差异无统计学意义(χ2=3.4555，P= 0.0630)。中青年组平均身高为(165.01±7.60) cm，老年组为(162.63±13.39) cm，两组间差异有统计学意义(t=1.9871，P=0.0476)。中青年组中平均体重为(64.00±11.37) kg，老年组为(62.43±10.42) kg，两组间差异无统计学意义(t=1.4230，P=0.1555)。中青年组中平均体表面积为(1.67±0.17) m2，老年组为(1.64±0.17)m2，两组间差异无统计学意义(t=1.7217，P=0.0859)。中青年组中存在高血压病史占16.32%，老年组占42.22%，两组间差异有统计学意义(χ2=29.6451，P<0.001)。中青年组中存在糖尿病史占10.20%，老年组中占15.93%，两组间差异无统计学意义(χ2=2.6024，P=0.1067)。中青年组中存在吸烟史占23.13%，老年组占29.63%，两组间差异无统计学意义(χ2=2.0246，P=0.1548)。中青年组与老年组健康主动脉人群一般资料对比见表1。
2.2 年龄与胸主动脉长度相关性
分析健康主动脉人群中体表面积(body surface area, BSA)调整后各分段胸主动脉长度与年龄之间的相关性，体表面积调整后的升主动脉长度与年龄呈线性相关(R2=0.164，P<0.01)，见图2；主动脉弓长度与年龄呈线性相关(R2=0.025，P=0.001)，见图3；近端降主动脉长度与年龄呈线性相关(R2=0.287，P<0.0001)，见图4；远端降主动脉长度与年龄呈线性相关(R2=0.015，P=0.014)，见图5；胸主动脉总长度与年龄呈线性相关(R2=0.193，P<0.001)，见图6。
表1 中青年组与老年组健康主动脉人群一般资料对比
Tab.1 Comparison of general information among young, middle-aged groups and elderly groups
项目中青年组(n=147)老年组(n=270)χ2/tP男性比(%)51.7061.11χ2=3.45550.0630身高/cm165.01±7.60162.63±13.39t=1.98710.0476体重/kg64.00±11.3762.43±10.42t=1.42300.1555体表面积/m21.67±0.171.64±0.17t=1.72170.0859高血压病史(%)16.3242.22χ2=29.6451<0.001糖尿病病史(%)10.2015.93χ2=2.60240.1067吸烟史(%)23.1329.63χ2=2.02460.1548
图2 不同年龄中体表面积调整后的升主动脉长度的散点图
Fig.2 Scatter plot of ascending aorta length adjusted by body surface area in different ages
图3 不同年龄中体表面积调整后的主动脉弓长度的散点图
Fig.3 Scatter diagram of aortic arch length adjusted by body surface area in different ages
图4 不同年龄中体表面积调整后的近端降主动脉长度的散点图
Fig.4 Scatter plot of proximal descending aorta length after body surface area adjustment in different ages
图5 不同年龄中体表面积调整后的远端降主动脉长度的散点图
Fig.5 Scatter plot of length of distal descending aorta adjusted for body surface area in different ages
图6 不同年龄体表面积调整后的胸主动脉总长度的散点图
Fig.6 Scatter plot of total thoracic aorta length adjusted by body surface area in different ages
2.3 中青年组与老年组间胸主动脉形态学参数的比较
中青年组胸主动脉扭曲度为(2.46±0.36)°，老年组胸主动脉扭曲度为2.86±0.55，两组间差异有统计学意义(t=7.94，P<0.001)。中青年组主动脉根部直径为(2.90±0.40) cm，老年组为(3.14±0.47) cm，两组间差异有统计学意义(t=5.24，P<0.001)。中青年组升主动脉直径为(2.98±0.42) cm，老年组为(3.34±0.39) cm，两组间差异有统计学意义(t=8.76，P<0.001)。中青年组锁骨下动脉开口水平主动脉直径为(2.38±0.31) cm，老年组为(2.56±0.32) cm，两组间差异有统计学意义(t=5.55，P<0.001)。中青年组降主动脉直径为(2.24±0.35) cm，老年组为(2.46±0.35) cm，两组间差异有统计学意义(t=6.13，P<0.001)。中青年组头臂干动脉直径为(1.21±0.22) cm，老年组为(1.34±0.24) cm，两组间差异有统计学意义(t=5.44，P<0.001)。中青年组左颈总动脉直径为(0.78±0.15) cm，老年组为(0.84±0.15) cm，两组间差异有统计学意义(t=3.90，P<0.001)。中青年组左锁骨下动脉直径为(1.02±0.22) cm，老年组为(1.03±0.20) cm，两组间差异有统计学意义(t=0.47，P=0.64)。中青年组与老年组间胸主动脉形态学参数的比较见表2。
表2 中青年组与老年组胸主动脉形态学参数的比较
Tab.2 Comparison of morphological parameters of thoracic aorta among young and middle-aged group and elderly group
主动脉形态学参数中青年组(n=147)老年组(n=270)tP胸主动脉扭曲度(°)2.46±0.362.86±0.557.9381<0.001主动脉根部直径/cm2.90±0.403.14±0.475.2425<0.001升主动脉直径/cm2.98±0.423.34±0.398.7627<0.001锁骨下动脉开口水平主动脉直径/cm2.38±0.312.56±0.325.5481<0.001降主动脉直径/cm2.24±0.352.46±0.356.1324<0.001头臂干动脉直径/cm1.21±0.221.34±0.245.4395<0.001左颈总动脉直径/cm0.78±0.150.84±0.153.9024<0.001左锁骨下动脉直径/cm1.02±0.221.03±0.200.47070.6381
2.4 中青年组与老年组间胸主动脉长度的性别及慢病亚组分析
考虑到高血压、糖尿病等慢性病以及性别可能对主动脉形态学产生的影响，将患者按照有无慢性病以及性别分为无慢性病亚组、慢性病亚组、男性亚组和女性亚组，分别比较其中青年组与老年组的BSA调整后主动脉形态学参数(升主动脉长度、主动脉弓长度、近端降主动脉长度、远端降主动脉长度、主动脉总长度与主动脉扭曲度)。各亚组内中青年组与老年组主动脉长度与主动脉扭曲度均存在差异，见表3～6，与前述结果相似。
表3 无慢性病亚组中青年组与老年组胸主动脉形态学参数的比较
Tab.3 Comparison of morphological parameters of thoracic aorta between young and middle-aged group and elderly groups in non-chronic disease subgroup
BSA调整后主动脉形态学参数中青年组(n=116)老年组(n=158)tP升主动脉长度/cm3.48±0.633.85±0.8723.933<0.001主动脉弓长度/cm1.46±0.421.59±0.476.7550.010近端降主动脉长度/cm3.54±0.774.30±1.0351.601<0.001远端降主动脉长度/cm9.04±1.309.51±1.379.917=0.002主动脉总长度/cm17.52±2.1019.25±2.3746.235<0.001主动脉扭曲度(°)2.47±0.362.78±0.6036.988<0.001
表4 慢性病亚组中青年组与老年组胸主动脉形态学参数的比较
Tab.4 Comparison of morphological parameters of thoracic aorta between young and middle-aged group and elderly group in chronic disease subgroup
BSA调整后主动脉形态学参数中青年组(n=27)老年组(n=121)tP升主动脉长度/cm3.63±0.603.84±0.653.0640.082主动脉弓长度/cm1.38±0.331.59±0.437.0900.008近端降主动脉长度/cm3.81±0.764.47±0.8916.031<0.001远端降主动脉长度/cm8.59±1.179.11±1.573.3310.070主动脉总长度/cm17.41±1.9319.01±2.2914.375<0.001主动脉扭曲度(°)2.48±0.442.80±0.4514.703<0.001
表5 女性亚组中青年组与老年组胸主动脉形态学参数的比较
Tab.5 Comparison of morphological parameters of thoracic aorta between young and middle-aged group and elderly group in female subgroup
BSA调整后主动脉形态学参数中青年组(n=70)老年组(n=106)tP升主动脉长度/cm3.41±0.623.81±0.6420.064<0.001主动脉弓长度/cm1.42±3.901.62±0.4910.1640.002近端降主动脉长度/cm3.46±0.724.31±0.9150.836<0.001远端降主动脉长度/cm9.12±1.319.39±1.521.7650.185主动脉总长度/cm17.40±2.0819.12±2.2830.679<0.001主动脉扭曲度(°)2.39±0.362.78±0.5037.468<0.001
表6 男性亚组中青年组与老年组胸主动脉形态学参数的比较
Tab.6 Comparison of morphological parameters of thoracic aorta between young and middle-aged group and elderly group in male subgroup
BSA调整后主动脉形态学参数中青年组(n=74)老年组(n=167)tP升主动脉长度/cm3.61±0.613.87±0.698.8540.003主动脉弓长度/cm1.47±0.421.58±0.443.7160.055近端降主动脉长度/cm3.73±0.804.42±1.0131.172<0.001远端降主动脉长度/cm8.78±1.259.30±1.458.5180.004主动脉总长度/cm17.59±2.0419.16±2.3828.687<0.001主动脉扭曲度(°)2.55±0.382.80±0.4818.749<0.001
3 讨 论
胸主动脉承接心脏泵出的血流，其功能为主要为两点，运送血液的管道和承接血流的动能[4]。主动脉疾病最常见的为主动脉夹层和主动脉瘤，其发病是在各种病因(先天性、外伤、老年性退化、动脉粥样硬化等)的作用下，主动脉管道无法有效释放血流动脉而导致的主动脉内膜撕裂(主动脉夹层)和主动脉局部膨大(主动脉瘤)，因此，主动脉的解剖形态学及其相应的血流动力学改变一直是主动脉研究的重点[5]。有研究[6-7]通过尸体解剖和主动脉CTA的测量揭示了主动脉的直径会随着年龄增长出现增大，但很少有研究通过测量主动脉的长度及主动脉的扭曲度对血管老化后的主动脉形态变化进行阐述。本研究通过回顾性收集417例主动脉健康人群的胸部增强CT或胸部CTA，测量胸主动脉不同分段长度及形态学指标，证明了年龄与主动脉长度之间的相关性，揭示了不同年龄下胸主动脉直径及扭曲度存在差异，同时也尝试探究了各分段主动脉形态学年龄变化的差异性，以期为胸主动脉疾病的发病因素找到线索。
主动脉壁由弹性膜和弹性纤维组成，随着年龄的增长，血管壁的老化性改变会表现在主动脉的形态学指标上。本研究结果表明，老年组各分段的主动脉主干直径(主动脉根、升主动脉、左锁骨下水平主动脉和降主动脉)在相较中青年组均出现了增大，这与之前的研究结果相符[8]。主动脉弹性纤维的老化与高血压及动脉粥样硬化等因素有一定相关性[4]，这与本研究人群的特征也相符合——老年组中高血压史比例明显高于中青年组。
除了主动脉直径增大之外，主动脉血管壁的老化性改变也会反映在主动脉的长度增加上。但主动脉长度的测量中，个体体型差异作为重要混杂因素，需要在比较中去除。国际上常用的方法是将主动脉长度通过体表面积进行调整[6,9]。本研究比较经体表面积调整后的胸主动脉长度，证实胸主动脉总长度与各分段胸主动脉的长度均与年龄呈线性相关。值得注意的是，近端降主动脉随年龄增长的斜率相较其他胸主动脉分段为最大，这与主动脉壁的解剖特征是相符的——近端降主动脉壁是主动脉中弹性纤维最富集的区域，因而血管老化产生的延长作用也最大[10]。同时，在主动脉弓受限于弓部三分支动脉而远端降主动脉固定在膈肌出口的情况下，近端降主动脉成为唯一游离的区域，这也部分解释了近端降主动脉长度增加最明显的原因。
此外，慢性病尤其是高血压病以及性别等因素是公认的影响主动脉形态学的因素。本研究将包含高血压和糖尿病的慢性病患者以及不同性别分为亚组，比较了亚组内部中青年组与老年组的主动脉长度、主动脉扭曲度等形态学指标，结果显示两组之间仍然存在差异性。考虑年龄在主动脉形态学中的影响作用可能大于这些慢性病以及性别因素。但更高等级的证据需要有设计更好的前瞻性队列研究支持。
随着年龄的增长，主动脉长度的增加会影响主动脉的走行。胸主动脉的解剖特点特殊，其走行于胸腔时，仅在起点(主动脉根部)和终点(膈肌出口处)被较为坚韧的韧带固定，中间段游离段的主动脉由于缺乏有力的韧带包围，周围又存在质硬的器官(左肺、气管、脊柱等)裹挟，故而在随着年龄增长主动脉延长基础上，可以出现在胸腔内扭曲的情况。本研究比较了中青年组与老年组胸主动脉的扭曲度，证明了老年组存在更高的扭曲趋势，而扭曲度高的主动脉管腔，其侧壁压力、侧壁剪切力及血流流速均会产生变化[5,11]。这一变化是否与主动脉疾病发生有关，需要进一步的研究证实。
本研究虽然得到了主动脉长度等形态学指标与年龄存在相关性这一结论，但也存在一些问题需要进一步的研究加以阐明。(1) 本研究采用横断面研究的方式，而观察主动脉形态学随年龄变化的最佳方式是长期随访的前瞻性队列研究。(2) 本研究纳入的健康主动脉人群是因其他疾病于放射科就诊的人群，虽然排除了主动脉疾病、心脏疾病、可能影响主动脉形态和脊柱形态的各类疾病，但无法排除其他潜在疾病因素，尤其是动脉硬化等因素对结果造成的混杂。在健康的志愿者人群中实施前瞻性队列研究，可能会提供更加有说服力的证据。
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