冠狀動脈CT血管造影形態(tài)與功能成像臨床應(yīng)用的新進(jìn)展

顏立群，王文燕，汪國石，康建麗，穆曉丹

(河北醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院東院區(qū) 醫(yī)學(xué)影像科，河北 石家莊 050000)

·綜述·

冠狀動脈CT血管造影形態(tài)與功能成像臨床應(yīng)用的新進(jìn)展

顏立群，王文燕，汪國石，康建麗，穆曉丹

(河北醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院東院區(qū) 醫(yī)學(xué)影像科，河北 石家莊 050000)

隨著冠狀動脈疾病螺旋CT成像技術(shù)的快速升級，冠狀動脈缺血性疾病的影像診斷與臨床治療有了極大的飛躍，目前在科研與臨床領(lǐng)域出現(xiàn)了很多新型的冠狀動脈螺旋CT成像方法，對于從傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)診斷過渡到以功能診斷為主，甚至在不久的將來，真正的實(shí)現(xiàn)以螺旋CT為主導(dǎo)的，冠狀動脈缺血性疾病的一站式診斷與治療打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，我們結(jié)合國外最新的相關(guān)研究進(jìn)展，就冠狀動脈螺旋CT成像在冠心病的功能診斷方法進(jìn)行綜述。

體層攝影術(shù)， 螺旋計算機(jī)；冠狀動脈疾病

冠狀動脈疾病一直是臨床上的常見病、高發(fā)病，隨著臨床對冠狀動脈疾病診斷需求的不斷提高，相應(yīng)冠狀動脈疾病的影像學(xué)診斷方法也在日新月異，冠狀動脈CT血管造影(CTCA)是近年來在臨床上快速推廣的冠狀動脈疾病的影像診斷方法，因操作簡單，成像迅速，數(shù)據(jù)精確，可信度高，CTCA在臨床上主要用于各種冠狀動脈疾病的診斷，冠狀動脈支架再狹窄的評估，冠狀動脈搭橋術(shù)后旁路血管的評價。業(yè)內(nèi)公認(rèn)的冠狀動脈螺旋CT在冠狀動脈疾病影像診斷中的主要用途為：在急性或非急性發(fā)病的無心臟病病史的患者中篩查可能存在的冠狀動脈疾病；在新發(fā)生或新近診斷的心力衰竭患者中篩查冠狀動脈疾?。环切呐K手術(shù)的術(shù)前冠狀動脈評估；心電圖檢查正常，但癥狀頻繁或平板運(yùn)動實(shí)驗(yàn)評分提示中等程度風(fēng)險的患者的冠狀動脈疾病篩查；心臟壓力應(yīng)激圖像結(jié)果不明或結(jié)果與心電圖不一致的患者的冠狀動脈疾病篩查；心臟壓力應(yīng)激實(shí)驗(yàn)中有新發(fā)癥狀出現(xiàn)或原有癥狀惡化患者的檢查；對心臟負(fù)荷實(shí)驗(yàn)正常出現(xiàn)新發(fā)癥狀或原癥狀惡化的患者進(jìn)行冠狀動脈評價；針對冠狀動脈重建術(shù)后的血管評估；評估成人先天性心臟病心臟結(jié)構(gòu)與功能；評價心室的形態(tài)與收縮功能；評價心臟內(nèi)部及外部結(jié)構(gòu)[1]。

目前，多項(xiàng)研究已經(jīng)證實(shí)CTCA臨床應(yīng)用的可靠性與敏感性[2-4]，而且，目前CTCA已經(jīng)成為臨床上應(yīng)用最為廣泛的冠狀動脈影像診斷技術(shù)，隨著目前螺旋CT硬件與軟件技術(shù)的快速升級，螺旋CT對于冠狀動脈疾病的診斷方法及手段也極大豐富，冠狀動脈疾病的診斷也逐漸從傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)診斷逐漸跨入心臟功能評價的領(lǐng)域，如目前出現(xiàn)的較為前沿的冠狀動脈腔內(nèi)對比劑梯度(TAG)分析，冠狀動脈校正性對比劑濃度(CCO)，冠狀動脈易損斑塊的分析與識別，冠狀動脈CT血流儲備分?jǐn)?shù)(CT-FFR)分析，CTCA聯(lián)合單光子發(fā)射計算機(jī)斷層成像(SPECT)核素心肌灌注顯像(MPI)，CT心肌灌注(CTP)等。

1 TAG分析

TAG是以CTCA為基礎(chǔ)，計算冠狀動脈管腔內(nèi)某一點(diǎn)的對比劑濃度(HU值)與冠狀動脈起始部到達(dá)該點(diǎn)的距離之間的線性回歸系數(shù)[5]，以此分析管腔內(nèi)的缺血情況。目前該指標(biāo)與冠狀動脈的功能性狹窄之間的關(guān)系已經(jīng)在320排螺旋CT的相關(guān)研究中得以驗(yàn)證[5-6]，研究表明，冠狀動脈功能性狹窄(血流儲備分?jǐn)?shù)(FFR)≤0.80)受試者組的TAG明顯的小于非功能性狹窄受試者組，對于冠狀動脈疾病診斷的特異度、敏感度、陽性和陰性預(yù)測值分別達(dá)74%、77%、67%和86%。相對于單純的形態(tài)學(xué)研究，TAG能夠較為準(zhǔn)確的評估和發(fā)現(xiàn)冠狀動脈的功能性狹窄(其功能性狹窄的綜合識別改善指數(shù)達(dá)0.11)，有利于臨床及早采取有的放矢的治療措施。

雖然TAG是一種較為便捷的發(fā)現(xiàn)冠狀動脈功能性狹窄的良好指標(biāo)，但是，在實(shí)際操作中，其測量的精度、方法、標(biāo)準(zhǔn)都有待于進(jìn)一步研究和統(tǒng)一，實(shí)際的冠狀動脈成像中，隨著患者心率、心律的波動冠狀動脈內(nèi)對比劑濃度可發(fā)生不可預(yù)測的改變，不同心動周期采集的數(shù)據(jù)亦可能存在差異，而且不同的CT掃描機(jī)，圖像重建的算法及對比劑注射方法的不同都會影響到相關(guān)研究的結(jié)果。而且目前的研究絕大多數(shù)都是應(yīng)用在較大的冠狀動脈血管管腔(橫截面積≥2mm2)內(nèi)，對于更小的冠狀動脈，由于測量手法、容積效應(yīng)等因素，會帶來一系列的問題，很多研究中心都提出了TAG的臨界值，但是研究的結(jié)論并未統(tǒng)一，Hell等[7]以-0.65HU/10mm作為冠狀動脈功能性狹窄的臨界值，而Wong等[5]則以-15.1HU/10mm作為冠狀動脈功能性狹窄的臨界值，由此可見，不同中心的研究結(jié)果差異還是比較明顯的，這說明TAG若想在未來真正推入冠狀動脈疾病的臨床診斷，仍有很多細(xì)節(jié)有待統(tǒng)一與研究。

在TAG的研究基礎(chǔ)上，近年來有學(xué)者開始關(guān)注冠狀動脈CT中CCO， 冠狀動脈血管內(nèi)造影劑濃度有很多正常的變異，而且在不同的心動周期采集圖像這種情況會更加明顯，為了能夠更加準(zhǔn)確的解釋不同心動周期、心輸出量情況下冠狀動脈血管中造影劑濃度的變化，冠狀動脈CT中CCO是把每一只冠狀動脈腔內(nèi)造影劑濃度的測量都與相同層面上的降主動脈管腔內(nèi)造影劑做標(biāo)準(zhǔn)化。

利用螺旋CT分析心臟相對心肌灌注被稱作“CT-MPI”，有研究表明[8-10]，CTP所測的心肌灌注缺損面積與心肌缺血程度、左心室射血分?jǐn)?shù)(LVEF)及左心室容積參數(shù)與SPECT-MPI具有良好的一致性。國外初步研究表明CT-MPI(造影劑攝取)是可行的，且與SPECT具有很好的相關(guān)性，這種方法與正電子發(fā)射型計算機(jī)斷層顯像(PET)-MPI和SPECT相似，它們都靠分析心肌在收縮和舒張狀態(tài)下攝取對比劑(靜脈注射不透X線的陽性對比劑)的情況，來分析心肌缺血和瘢痕的情況。就CT而言，心肌攝取對比劑的濃度可以用來評估心臟心肌應(yīng)力和休息狀態(tài)下的相對心肌灌注。然而，CT-MPI的一個局限性因素是必須要采取辦法(比如利用專門的軟件系統(tǒng))修正來自左心室造影劑的射束硬化偽影。但是，并非所有的機(jī)構(gòu)都可以利用這種矯正軟件，因此CT-MPI的診斷準(zhǔn)確性可能會有一定的限制，尋找像CCO這樣不易受偽影影響的新方法是必要的。有兩個研究的數(shù)據(jù)支持這種對比劑濃度梯度的測量，其中渥太華大學(xué)心臟中心就描述了這種冠狀動脈功能測量的新方法(CCO)，用來預(yù)測靜止的冠狀動脈血流，研究表明這種方法具有獨(dú)特的可行性，具有潛在優(yōu)勢適合在全世界進(jìn)行推廣。作為一項(xiàng)概念驗(yàn)證性研究，該中心選擇了52例患者(104條冠狀動脈血管)，在心肌梗死溶栓危險評分(TIMI)異常的動脈血管內(nèi)觀察到在血管狹窄前與狹窄后CCO的顯著差異，CCO>0.184可以預(yù)測TIMI的異常，它的敏感度和特異度分別為83%和91%[10]。但是作為一種與心肌功能相關(guān)的測量參數(shù)，要想能夠在實(shí)際臨床工作中進(jìn)行推廣還需要更多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。

2 CT-FFR

CT-FFR是基于Pijls等[11]提出的FFR而衍生出來的一種CT檢查技術(shù)，傳統(tǒng)的FFR測量是指在最大充血狀態(tài)下經(jīng)過壓力導(dǎo)管測量的冠狀動脈病變遠(yuǎn)端管腔內(nèi)平均圧與主動脈平均圧的比值，它對冠狀動脈狹窄性疾病的功能診斷及介入治療方案的制定具有重要的指導(dǎo)意義，為此，歐洲心臟病學(xué)會的冠狀動脈介入指南已經(jīng)將FFR作為1A級證據(jù)，足以證實(shí)其在冠狀動脈疾病診斷與治療中的重要地位，但是傳統(tǒng)的FFR檢查是通過介入的方法，放置壓力導(dǎo)絲于冠狀動脈血管中檢測并計算冠狀動脈血流情況，并評估冠狀動脈狹窄對于心肌血流量的影響，但由于其高昂的費(fèi)用及檢查的有創(chuàng)性，使其難于在臨床上廣泛推廣。

而CT-FFR是基于目前快速發(fā)展的多排螺旋CT技術(shù)及其后處理軟件衍生出來的一種反映冠狀動脈病變功能分析指標(biāo)。通過CT機(jī)的數(shù)字重建技術(shù)來模擬冠狀動脈血流和血管腔內(nèi)形態(tài)結(jié)構(gòu)，并結(jié)合冠狀動脈血流速度、剪切力等血流動力學(xué)指標(biāo)，通過納維-斯托克斯方程變換即可推算得到CT-FFR，CT-FFR使腔內(nèi)壓力測量從有創(chuàng)性介入手段轉(zhuǎn)向無創(chuàng)的螺旋CT測量，相關(guān)研究中具有代表性的兩項(xiàng)國際多中心研究(DISCOVER-FLOW試驗(yàn)和DeFACTO試驗(yàn))及其諸多的衍生研究均表明CT-FFR與傳統(tǒng)的FFR均能與冠狀動脈疾病所導(dǎo)致的功能性血流改變有很好的相關(guān)性[12]。

Gonzalez等[13]在一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)分析研究中以傳統(tǒng)的介入方式FFR測量為依據(jù)和參照，發(fā)現(xiàn)螺旋CT診斷功能性狹窄的敏感度及陰性預(yù)測值分別為92%和87%，但特異度和陽性預(yù)測值僅為43%和56%，但是研究表明CT-FFR可以顯著地提高診斷特異度和陽性預(yù)測值分別達(dá)72%和70%，最近多位學(xué)者的研究也表明CT-FFR與螺旋CT形態(tài)學(xué)分析相結(jié)合，能夠明顯的提升冠狀動脈功能性狹窄的識別率[14-15]，而且，美國食品藥品管理局已經(jīng)批準(zhǔn)了螺旋CT冠狀動脈血管成像計算FFR相關(guān)軟件的上市。相信隨著CT設(shè)備的升級和相關(guān)算法的進(jìn)一步精確，CT-FFR越來越顯示出其對冠狀動脈疾病功能受損的預(yù)測分析能力，完全可以期盼替代傳統(tǒng)FFR在臨床推廣。

3 冠狀動脈缺血性疾病的一站式功能診斷檢查

目前在實(shí)際的臨床工作中，我們都知道，由于諸多因素的影響，冠狀動脈疾病尤其是缺血性冠狀動脈疾病很難做到快速、精確的診斷和治療，但是很多研究中心和學(xué)者都在進(jìn)行相關(guān)的嘗試，特別是隨著多層螺旋CT檢查硬件與軟件的高速發(fā)展，基于螺旋CTCA并且聯(lián)合SPECT-MPI或CTP實(shí)現(xiàn)對于缺血性冠狀動脈做出一站式的功能診斷，并且指導(dǎo)臨床快速制定高效的治療方案已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)。

MPI在心肌功能、預(yù)后分析及治療決策中的作用早已得到公認(rèn)，但它一直是作為一項(xiàng)獨(dú)立的檢查手段，雖然每年有很多患者接受SPECT-MPI檢查，但是由于其操作相對復(fù)雜、費(fèi)時和有創(chuàng)，對患者的要求也比較高，不可能對每一位有癥狀的冠狀動脈疾病患者進(jìn)行操作，很多研究都表明CTP成像中測得的相關(guān)數(shù)據(jù)，如心肌灌注缺損程度與缺損的面積，左心室容積及LVEF等與SPECT-MPI具有很好的一致性[8-10][16-18]，研究表明與核素灌注相同，心肌對于碘對比劑的吸收也有類似的過程，因此通過軟件的計算可以捕捉到心肌相關(guān)數(shù)據(jù)的變化，很好的表現(xiàn)心肌血供及血流動力學(xué)的變化。與SPECT-MPI相比較，CTP可以在一次檢查過程中，真正地實(shí)現(xiàn)冠狀動脈疾病患者一站式的心肌功能變化顯示與診斷，這種方便、快捷和高效的檢查手段已經(jīng)在一些檢查中心得到使用，但是由于其相關(guān)測量軟件的規(guī)范和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性還有待于大樣本的數(shù)據(jù)進(jìn)一步證實(shí)，距離其臨床推廣還需要時間。

4 冠狀動脈管壁成像

冠狀動脈疾病的發(fā)病風(fēng)險與預(yù)后分析中其中有一項(xiàng)很重要的因素就在于冠狀動脈管壁斑塊的性質(zhì)，不同類型的斑塊會導(dǎo)致不同的后果，冠狀動脈斑塊大體上可分為兩種，一種為穩(wěn)定型斑塊，另一種為不穩(wěn)定型斑塊，過去傳統(tǒng)的冠狀動脈造影檢查(CAG)由于只能分析和判斷冠狀動脈管腔的解剖學(xué)變化，而無法判斷病變局部斑塊的性質(zhì)與風(fēng)險，所以無法做出針對性很強(qiáng)的功能診斷，已經(jīng)有很多相關(guān)的MRI或螺旋CT的影像學(xué)試驗(yàn)和臨床研究應(yīng)用于冠狀動脈或冠狀動脈以外的其他周圍血管、顱內(nèi)血管的疾病診斷中[19-21]，一個有趣的現(xiàn)象是絕大部分急性冠狀動脈綜合征(ACS)發(fā)生于輕、中度冠狀動脈狹窄的患者，傳統(tǒng)的冠狀動脈造影不能識別斑塊的性質(zhì)，所以如前所述能否把一站式的冠狀動脈功能成像真正的推廣到臨床對于冠狀動脈疾病患者是相當(dāng)重要的，這其中就包括了冠狀動脈螺旋CT斑塊分析，對于冠狀動脈管壁分析比較權(quán)威的一項(xiàng)檢查來源于血管內(nèi)超聲(IVUS)，IVUS可以較為準(zhǔn)確的評估冠狀動脈管腔徑線、血管外彈力膜面積、管腔面積、管腔狹窄率、管壁斑塊偏心指數(shù)及血管重構(gòu)指數(shù)等指標(biāo)，但是傳統(tǒng)的IVUS由于價格昂貴，而且屬于有創(chuàng)檢查，很難在臨床上大面積推廣，但是隨著目前螺旋CT硬件與軟件的高速升級以及多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究均已經(jīng)證實(shí)了螺旋CT影像與IVUS有良好的相關(guān)性[22]。

隨著目前螺旋CT技術(shù)的快速進(jìn)展，CTCA已經(jīng)能夠較為準(zhǔn)確的分析冠狀動脈管壁的結(jié)構(gòu)，如根據(jù)斑塊CT值測量分析斑塊的軟硬，分析鈣化形態(tài)識別鈣化類型，斑塊對冠狀動脈管腔的重構(gòu)形式及斑塊的負(fù)荷等等，通過上述諸多的分析測量，可以較為準(zhǔn)確的識別和預(yù)測斑塊的穩(wěn)定性與風(fēng)險，進(jìn)而對于患者的治療方案的確定具有重要意義，通過冠狀動脈CT管壁的諸多分析測量，臨床醫(yī)生還可以對于冠狀動脈硬化性疾病做長期的跟蹤隨訪，觀察斑塊的演變，以便隨時調(diào)整治療方案，另外，對于冠狀動脈介入治療和搭橋手術(shù)等治療均可做隨訪跟蹤。

CTCA作為一種相對低費(fèi)用，快捷高效及非侵入性的診斷手段，目前已經(jīng)在臨床工作中得到廣泛應(yīng)用，相信隨著機(jī)器設(shè)備與軟件系統(tǒng)的快速升級換代，將會涌現(xiàn)更多的冠狀動脈硬化疾病的螺旋CT分析方法與手段，甚至在不久的將來，會真正實(shí)現(xiàn)由CTCA主導(dǎo)的對于冠狀動脈硬化性心臟病一站式診斷與治療模式。

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河北省衛(wèi)計委重點(diǎn)科技計劃課題(20130179)

顏立群，Email：yanliqun2008@aliyun.com

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A

1004-583X(2017)08-0729-04

10.3969/j.issn.1004-583X.2017.08.020

2017-04-13 編輯:王秋紅