冠狀動脈鈣化：CT定量評估的方法、臨床意義及方向

王大博， 鄭敏文

冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(coronary artery atherosclerosis disease，CAD)是人類死亡的主要原因之一[1]，至少四分之一的心血管病患者在發(fā)生猝死或非致死性心梗前沒有任何相關(guān)臨床癥狀[2]。冠狀動脈粥樣硬化發(fā)展至一定階段將導(dǎo)致冠狀動脈鈣化(coronary artery calcium，CAC)的產(chǎn)生[3]，冠狀動脈CT可以對CAC進行定量評估，并且是一種既可靠又可重復(fù)的無創(chuàng)檢查技術(shù)[4]，還可以預(yù)測心血管疾病的風(fēng)險。本文對三種CAC計分方法進行闡述，分析其優(yōu)缺點。

CAC計分方法

1.Agatston計分

Agatston最早于1990年提出的CAC計分法依然是目前臨床實踐中最常用的參考標準和計分方法[5]。Agatston計分通過采用單層模式的電子束CT，在80%的RR間期，3 mm層厚，100 ms采集時間，130 kV的管電壓和630 mA的管電流下的心電門控采集，使用512×512矩陣重建。Agatston計分目前已適用于多排螺旋CT(multi-detector CT，MDCT)掃描，并可根據(jù)患者體重，微調(diào)到2.5 mm層厚，使用120 kV管電壓及可變管電流[6]。除了上述調(diào)整，Agatston計分與1990年提出的參數(shù)相比基本保持不變。

從概念上講，Agatston計分是所有CAC病變的計分總和，既計算總的CAC面積又計算病變的最大CT密度。使用130 HU的CT值定義CAC，將面積≥1 mm2的連續(xù)像素計為鈣化“病變”。單個病變的計分是將病變面積乘以密度權(quán)重因子(density weighting factor，DWF)。DWF規(guī)定為130～199 HU為1；200～299 HU為2；300～399 HU為3；≥400 HU為4。Agatston病變得分=病變面積×對應(yīng)DWF。Agatston總分等于所有病變計分之和。

2.CAC體積計分

Callister等[7]在1998年確立的體積計分，使用與Agatston計分相同的掃描參數(shù)。然而，體積計分的不同之處在于它不依賴于病變密度，而是估計鈣化斑塊的真實“體積”。對于每個鈣化病變，病變體積得分=體素數(shù)量×體素體積。與Agatston計分類似，體積總分等于各病變體積得分之和。

3.CAC質(zhì)量計分

不同于Agatston計分和體積計分不能測量冠狀動脈鈣化的真正“質(zhì)量”，CAC質(zhì)量計分是以毫克為單位，對實際鈣質(zhì)量的計算[8]。質(zhì)量計分需要先掃描由不同密度的羥基磷灰石組成的校準模型，再計算出單個病變的鈣質(zhì)量。為了獲得鈣質(zhì)量的絕對值，要對具有已知密度(ρ鈣)的鈣化圓柱進行校準測量，并應(yīng)用校準因子=ρ鈣/(CT柱面-CT水)確定校準因子(CT柱面是已知校準體模的平均CT值，而CT水是水的平均CT值)。然后對每個鈣化質(zhì)量進行計算，病變質(zhì)量得分=校準因子×病變體積×病變CT值。最后，總質(zhì)量得分等于所有病變質(zhì)量之和。

三種CAC計分方法的優(yōu)劣勢

雖然概念上不同，但傳統(tǒng)的CAC計分方法有許多相似之處并且高度相關(guān)[9]。盡管存在一些差異，例如，與Agatston計分相比，體積和質(zhì)量計分的間隔掃描可重復(fù)性更大，但這些差異并不足以改變臨床實踐[9]。因此，Agatston計分因其簡潔性，計算快速性以及編程成像軟件的便利性，依然是CAC計分方法的金標準。一般來說，Agatston和體積CAC計分均可在2分鐘內(nèi)得到結(jié)果。

然而，Agatston計分和質(zhì)量計分都是假定鈣化應(yīng)該隨著CT密度的增加而增加。傳統(tǒng)的三種計分方法都未能利用關(guān)于冠狀動脈血管樹內(nèi)鈣化區(qū)域分布的信息。此外，三種計分方法都沒有納入關(guān)于鈣化冠狀動脈病變數(shù)量或大小信息。并且所有CAC計分方法都是基于使用120 kV的CT掃描，這也會對患者造成較高的輻射劑量。最后，在常規(guī)心臟CT中觀察到的其他血管鈣化未被納入考慮。也許就是由于這些因素，在CAC=0的患者中可以觀察到心血管事件，而許多具有高CAC計分的老年患者卻從未發(fā)生過心血管事件[4]。

Agatston計分分層及其臨床意義

作為最早被提出的CAC計分方式，Agatston計分提供了一個對血管鈣化易于量化的風(fēng)險評估指標。對于冠狀動脈，通過CT檢測鈣化斑塊的數(shù)量、位置及CAC分數(shù)，有利于判斷CAD的病變范圍及嚴重程度[4]。

為了更好地區(qū)分不同計分與臨床風(fēng)險之間的相關(guān)性，通常將CAC計分進行分層。最常見的分層為0、1～100、100～300及>300[4]；也有文獻分為0，1～99，100～399和≥400[10]；還有使用0，1～10，11～99，100～399和≥400的分層[4]。

有研究表明[10]，在CAC積分為0、1～99、100～399和≥400的分層中，不良心血管事件(major adverse cardiac events，MACE)隨CAC計分的增加呈上升趨勢。CAC積分≥400的患者，MACE風(fēng)險是CAC積分為0分患者的20倍[11]。相對于相同CAC積分的患者，如存在糖尿病[12]、高齡[13]、吸煙[14]和高血壓[15]等其他傳統(tǒng)高危因素，則MACE的發(fā)生率更高[16]。而 CAC計分>1000通常預(yù)示著非常高的風(fēng)險。此外，CAC積分還可分辨出擁有心血管疾病家族史的最高風(fēng)險個體[17]。最近的研究還發(fā)現(xiàn)[18-19]，納入Agatston計分可以幫助決策何時開始應(yīng)用他汀類藥物及阿司匹林等藥物治療，以及確定藥物的使用劑量。

Agatston計分最明顯的優(yōu)勢在于其數(shù)十年的預(yù)后數(shù)據(jù)支持，及其臨床風(fēng)險預(yù)測的價值。大量基于Agatston計分的臨床風(fēng)險分層研究，之所以能在臨床廣泛應(yīng)用，就是因為Agatston計分可以用于鑒別和分層CAD風(fēng)險患者[9]。作為第一個也是研究最廣泛的CAC定量評估方法，Agatston計分在臨床上很難被取代。

CAC的分布特點及其臨床意義

盡管一直以來都認為冠狀動脈狹窄的嚴重程度與冠狀動脈風(fēng)險正相關(guān)，但是最近的研究已經(jīng)改變了以往的觀念，并且越來越強調(diào)將總冠狀動脈斑塊負荷作為預(yù)測預(yù)后的最佳因子[20-21]。例如，Bittencourt等[21]證明廣泛的非梗阻性冠心病(>4段受累但是狹窄<50%)與非廣泛性梗阻性冠狀動脈疾病的風(fēng)險相當。

鈣化的分布，即受鈣化影響的冠狀動脈的百分比，可能比Agatston評分更好地預(yù)測冠狀動脈危險[22]。更為重要的是，鈣化的分布可能與總CAC評分非常不一致。通常建議從以下幾個方面評估CAC的分布特點：受累冠狀動脈的數(shù)量；冠狀動脈鈣化的分布特點：彌散與集中；鈣化累及哪支冠狀動脈血管。

1.受累冠狀動脈的數(shù)量

受累的冠狀動脈的數(shù)量可以評估為序數(shù)變量(1至4，包括左主干，左前降支，左回旋支和右冠狀動脈)。將CAC血管的數(shù)量增加到Agatston CAC評分可能會改善對動脈粥樣硬化總體負擔(dān)的評估[23]。

2.冠狀動脈鈣化的分布特點

鈣化分布的彌漫性已被用于描述鈣化的空間分布[24]。當鈣化最重單支血管Agatston計分大于總計分的75%時，定義為集中性鈣化；反之，將小于或等于總計分75%的鈣化定義為彌漫性鈣化[25]。多組研究數(shù)據(jù)表明[26]，冠狀動脈彌漫性鈣化可能比集中性鈣化具有更高風(fēng)險。在多種族動脈粥樣硬化(multi-ethnic study of atherosclerosis, MESA)研究中[25]，彌漫性CAC與集中性CAC相比，冠狀動脈事件風(fēng)險增加33%。在調(diào)整Agatston鈣化評分后，冠狀動脈鈣化的彌散率每增加10%，全因死亡率風(fēng)險增加7%。

3.鈣化累及哪支冠狀動脈血管

鈣化累及哪支冠狀動脈也可能對預(yù)測風(fēng)險存在差異。例如，左主干和左前降支CAC就與死亡風(fēng)險增加相關(guān)[24]，而右冠狀動脈CAC則與死亡率相關(guān)性較低，但會增加急性冠脈事件[25]。

CAC的未來研究方向

二十多年來，Agatston鈣化計分提高了臨床評估CAD風(fēng)險的能力。盡管如此，Agatston計分并不完美，過去10年的研究已經(jīng)確定了許多潛在的改進策略，這其中的一些研究可能會對CAC計分進行改善，尤其是對輕中度Agatston CAC計分(1～300分)患者的風(fēng)險預(yù)測帶來較大影響[4]。

未來的研究還需要確定近端冠狀動脈中的CAC是否意味著更高的風(fēng)險，因為近端斑塊更容易破裂并發(fā)生動脈閉塞[27]。同時，冠狀動脈中左冠狀動脈的CAC是否比其他動脈更重要仍然未知。此外，需要更多的研究來確定CAC的分布類型(集中性與彌漫性)或鈣化病變的形態(tài)(偏心，同心等)是否是CAD事件的顯著預(yù)測因子。

冠狀動脈CT檢查對冠狀動脈以及其他心血管鈣化的檢測簡單易行，CAC計分的獲取也越來越自動化、可重復(fù)化，但我們對于鈣化的認識還遠遠不夠。臨床CAC計分大數(shù)據(jù)的積累將有助于對血管鈣化與風(fēng)險事件的相關(guān)性進行更加深入的研究。相信通過鈣化計分對于CAD及其他心血管疾病風(fēng)險預(yù)測的研究也將越來越深入。