CT冠狀動脈造影與心肌灌注的研究進(jìn)展

王藝靜 孫艷秋

【摘要】隨著高端CT機(jī)型的出現(xiàn)，CT對冠狀動脈粥樣硬化性心臟病的評估從單一的冠狀動脈形態(tài)學(xué)改變過渡到聯(lián)合心肌功能學(xué)評價心肌缺血和是否需要血運重建。CT對心功能的評估與MRI和單光子發(fā)射計算機(jī)斷層攝影等具有較好的一致性，該文從CT冠狀動脈造影和心肌灌注成像的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展方面展開綜述。

【關(guān)鍵詞】計算機(jī)X線體層掃描；冠狀動脈；心肌灌注；一站式成像

Research progress in CT coronary angiography and myocardial perfusionWang Yijing， Sun Yanqiu Department of Imaging Center， Qinghai Provincial Peoples Hospital， Xining 810000， China

Corresponding author，Sun Yanqiu，Email：syqldn@126com

【Abstract】With the emergence of highend computed tomography （CT） models， the CT assessment of coronary atherosclerotic heart disease is transitioning from coronary morphological changes alone to myocardial function to evaluate myocardial ischemia and whether revascularization is required CT scan yields high consistency with MRI and single proton emission computed tomography in the assessment of cardiac function In this article， current research progress in CT coronary angiography and myocardial perfusion imaging was reviewed

【Key words】Computed tomography； Coronary artery； Myocardial perfusion； Onestop imaging

冠狀動脈粥樣硬化性心臟?。ü谛牟。┦侨蜃钪饕闹滤佬约膊。洳±砩砘A(chǔ)為各種原因引起冠狀動脈狹窄，冠狀動脈供血減少而無法滿足心肌需氧量，最終出現(xiàn)缺血性心肌損害。作為篩查冠心病的非侵入性首選檢查方式，CT冠狀動脈造影（CCTA）的安全性已得到臨床實踐證實[1]。CCTA在評定冠狀動脈硬化、狹窄程度與斑塊性質(zhì)方面具有獨特優(yōu)勢，并能在一定程度上預(yù)測心血管事件的發(fā)生風(fēng)險，降低冠心病不良事件[2]。單一的冠狀動脈形態(tài)學(xué)改變尚不能很好地滿足臨床需求，越來越多學(xué)者著手研究心肌功能改變和判斷相關(guān)血管的病變[3]。CCTA和CT心肌灌注成像（CTPI）相結(jié)合在確定冠狀動脈狹窄血流動力學(xué)的準(zhǔn)確性已得到了單中心和多中心研究的證實[45]。

一、CCTA研究現(xiàn)狀

CCTA是經(jīng)靜脈團(tuán)注對比劑后，在冠狀動脈對比劑達(dá)到峰值時進(jìn)行掃描，再經(jīng)過后處理獲取重建后的冠狀動脈圖像，進(jìn)而評估斑塊的位置、性質(zhì)和血管狹窄程度。CCTA對于梗阻性冠心病的診斷具有良好的靈敏度，提高圖像質(zhì)量、降低輻射劑量、分析斑塊成分以及預(yù)測心血管事件發(fā)生風(fēng)險是目前研究的熱點[6]。

1圖像質(zhì)量

影響圖像質(zhì)量的因素主要包括患者自身因素和技術(shù)因素，前者主要指患者身高、體質(zhì)量、BMI、心率、心律、呼吸運動、身體運動以及手術(shù)置入物等；后者包括探測器排數(shù)、球管數(shù)目和轉(zhuǎn)速、掃描參數(shù)（管電壓、管電流等）、對比劑劑量、注入方案及重建技術(shù)等[7]。采用個體化對比劑注射方案是保證圖像質(zhì)量的基石，既保證冠狀動脈內(nèi)對比劑的濃度，同時最大程度避免檢查者注入過量的對比劑，通常冠狀動脈內(nèi)對比劑濃度須達(dá)到25～27 mgI/（kg·s）。以往快心率和心律不齊者是CCTA檢查的禁忌，2017年《心臟冠狀動脈CT血管成像技術(shù)規(guī)范化應(yīng)用中國指南》（《指南》）中明確指出，為了保證圖像質(zhì)量和降低輻射劑量，應(yīng)當(dāng)應(yīng)用64排或64排以上的設(shè)備行CCTA檢查[8]。雙源CT問世后快心率患者的冠狀動脈偽影有所改善，但多扇區(qū)掃描心率可不一致并且可能在不同的心動周期進(jìn)行掃描，這使得心率不齊的問題未得到很好解決[9]。隨著256排、320排等寬體探測器CT問世，Z軸覆蓋范圍可達(dá)16 cm，一個心動周期即可實現(xiàn)全心覆蓋，寬體探測器聯(lián)合高時間分辨率保證了圖像的優(yōu)質(zhì)性，即便是心房顫動患者也不例外[10]。

2輻射劑量

前瞻性心電門控技術(shù)、調(diào)整管電流與管電壓均可有效降低輻射劑量，前瞻性心電門控模式不同于傳統(tǒng)回顧性心電門控的全心周期掃描，僅在預(yù)先設(shè)定的RR間期曝光，可明顯降低受檢者的輻射劑量。寬體探測器的智能心電門控技術(shù)是根據(jù)不同的心率和心律推薦合適的掃描期相，汪芳等[11]應(yīng)用Revolution CT智能心電門控技術(shù)對200名檢查者進(jìn)行研究，證實了256排寬體CT智能心電門控技術(shù)可在不控制心率的情況下一次心動周期內(nèi)實現(xiàn)冠狀動脈的掃描，且圖像質(zhì)量和輻射劑量均得到了改善，不同心率組的輻射劑量不盡相同，心率小于70次/秒者的輻射劑量可達(dá)到1 mSv以下。通常在智能心電門控模式下，心率小于70次/秒，采用75%的舒張期相；位于70～80次/秒之間的，既可采用40%～55%的收縮期相也可采用70%～80%的舒張期相，對于超過80次/秒的高心率者應(yīng)當(dāng)聯(lián)合冠狀動脈追蹤凍結(jié)技術(shù)（SSF）[12]。《指南》中提出寬體CT設(shè)備在輻射劑量足夠低時，可考慮使用前瞻性心電門控進(jìn)行全期相掃描，有利于分析檢查者的心功能。輻射劑量與管電壓的平方和管電流呈正比，管電壓主要根據(jù)受檢者的BMI進(jìn)行調(diào)控，正常BMI者選用100 kV的管電流相對于120 kV能降低大約30%的劑量，低BMI者可選用80 kV甚至70 kV，并不會對圖像質(zhì)量造成影響[13]。

3CCTA對冠狀動脈斑塊的研究進(jìn)展

由于冠心病對健康最大的威脅在于斑塊破裂并繼發(fā)血栓形成，進(jìn)而導(dǎo)致ACS，因此斑塊的特征與心血管事件密切相關(guān)，目前影像學(xué)研究也愈加注重對斑塊性質(zhì)的評估，尤其是不穩(wěn)定斑塊的成分。易損斑塊是導(dǎo)致ACS的主要原因，其病理特征是起分隔作用的纖維帽較薄、脂質(zhì)核心大并伴有活動性炎癥。穩(wěn)定性斑塊則是以鈣化和纖維增殖為主，包膜較厚、脂質(zhì)內(nèi)核小，對冠狀動脈的影響僅限于機(jī)械性占位。一般情況下，軟斑（脂質(zhì)斑塊）CT值為42～47 HU，纖維斑塊（中等密度斑塊）為61～112 HU，硬化斑塊（鈣化斑）為126～726 HU，但脂質(zhì)斑塊與纖維斑塊密度容易出現(xiàn)重疊，需要進(jìn)一步區(qū)分[14]。CCTA的后處理技術(shù)可實現(xiàn)對斑塊特性的定量分析，小點狀鈣化斑塊（鈣化<1 mm）、正性重構(gòu)（血管代償性擴(kuò)展）的斑塊以及大負(fù)荷斑塊與心血管事件發(fā)生的潛在關(guān)系已得到證實[15]。自2009年GE公司推出寶石能譜CT以來，“平均密度值”時代已逐漸過渡到“絕對CT值”時代，能譜CT對于斑塊纖維帽的厚度、脂質(zhì)核的大小和斑塊有無潰瘍、出血等能作出更準(zhǔn)確的判斷，進(jìn)而明確是否為易損斑塊[16]。冠狀動脈成像自迭代重建算法等技術(shù)能有效降低鈣化斑塊的偽影，對于冠狀動脈斑塊及狹窄檢出的準(zhǔn)確率高于常規(guī)CCTA，并且能精確地評定支架植入術(shù)后血管腔內(nèi)的情況[17]。

二、CTPI的研究現(xiàn)狀

心肌灌注是攜帶氧和營養(yǎng)物質(zhì)的血液流經(jīng)冠狀動脈毛細(xì)血管網(wǎng)，從而實現(xiàn)對心肌的營養(yǎng)作用。與其他心臟檢查不同，CTPI需要滿足高強(qiáng)度的心肌增強(qiáng)、快速心臟覆蓋以及在合理的輻射劑量下進(jìn)行采集[18]。影像學(xué)上心肌灌注基于組織器官對比劑稀釋理論，正常心肌、缺血心肌甚至梗死的心肌對碘對比劑的攝取存在差異，可通過定性、半定量或定量地分析心肌灌注是否正常，從而判斷心肌活性。單光子發(fā)射計算機(jī)斷層攝影（SPECT）心肌灌注被認(rèn)為是判斷心肌功能的金標(biāo)準(zhǔn)，能敏感地發(fā)現(xiàn)冠狀動脈疾病引起的心肌缺血性改變，但其空間分辨率較低、輻射劑量大、可重復(fù)性差并且費用高昂。MRI在心肌功能的診斷和指導(dǎo)臨床治療中也起到了重要作用，其空間分辨率高，但特異性較低且對受檢者自身要求較高。近年來，CT掃描時間縮短、輻射劑量減少以及后處理技術(shù)不斷革新推動了CTPI的發(fā)展，研究者開始將CT提供的冠狀動脈形態(tài)學(xué)改變與心肌血流灌注功能學(xué)方面的信息結(jié)合起來[19]。一項多中心研究將CCTA與CTPI結(jié)合起來，敏感度74%，陽性預(yù)測值為86%，另一項研究將CCTA與CTPI相結(jié)合與單一CCTA比較，發(fā)現(xiàn)敏感度由83%提高到91%，陽性預(yù)測值由66%提高到86%，陰性預(yù)測值由87%提高到93%[2021]。

1靜息態(tài)CTPI

也稱首過灌注，是通過分析在首過階段分布在冠狀動脈中的造影劑來判斷心肌微循環(huán)灌注情況。其優(yōu)勢在于單次掃描、輻射劑量低、無需藥物負(fù)荷、適用性廣泛。目前由于設(shè)備的時間分辨率和探測器覆蓋范圍能達(dá)到全心灌注的要求，一站式CCTA+CTPI的研究相對較為廣泛。靜息態(tài)CTPI需要在造影劑峰值期進(jìn)行掃描，對造影劑注射的時間依賴性較強(qiáng)，僅能進(jìn)行定性或者半定量的評估。定性分析是基于心肌灌注圖中造影劑濃度與碘對比劑的濃聚密度呈正相關(guān)這一特點，密度減低區(qū)反映其對碘對比劑的攝取能力下降，因此憑經(jīng)驗即可判斷感興趣區(qū)與正常心肌的灌注是否存在灌注減低或缺損，定性分析用于診斷心肌灌注缺損的敏感性和特異性存在一些缺陷。半定量分析是通過繪制感興趣區(qū)的時間密度曲線（TAC），并通過后處理軟件自動計算相應(yīng)血流參數(shù)，從而對局部心肌血流灌注情況得到較為準(zhǔn)確的評價。有研究證實結(jié)合CCTA與首過CTPI對缺血性冠狀動脈疾病的診斷效能與SPECT相近[22]。

2負(fù)荷CTPI

負(fù)荷CTPI是通過連續(xù)掃描從而獲得造影劑時間衰減曲線，得到以心肌血流量（MBF）、心肌血容量（MBV）等代表心肌灌注的參數(shù)值。負(fù)荷的方式有運動介導(dǎo)和藥物介導(dǎo)2種方式，運動負(fù)荷可行性低，臨床多采用腺苷等藥物進(jìn)行介導(dǎo)，且負(fù)荷CTPI需要行靜息負(fù)荷2次灌注掃描才能實現(xiàn)全面評估，無論是先行靜息掃描或先行負(fù)荷掃描，2次掃描之間均需保證10～20 min的間隔，以保證對比劑充分洗脫。負(fù)荷CTPI采用的評估方式是全定量分析，能繪制出全面的TAC曲線，其最大斜率即為MBF，通過計算能進(jìn)一步獲得MBV等動態(tài)參數(shù)。選擇性地對患者進(jìn)行CCTA+負(fù)荷CTPI檢查能提高其診斷價值，例如用于評價冠狀動脈搭橋術(shù)后心肌的存活率，血管再通后心肌的再灌注損傷程度等[23]。負(fù)荷CTPI能全面地分析心肌灌注情況，對心肌缺血診斷的敏感性較高，但實際臨床工作中，由于存在冠心病患者不耐受藥物負(fù)荷或運動負(fù)荷的風(fēng)險，且該檢查時間長、輻射劑量大，因此并未在臨床大范圍地實施。

三、心臟CT的不足與展望

受不同CT灌注技術(shù)、不同設(shè)備和不同的研究群體限制，CT心肌灌注發(fā)展到臨床應(yīng)用的進(jìn)程較為緩慢，目前仍未確定出最佳的負(fù)荷態(tài)掃描方案。心臟CT現(xiàn)階段面臨的最大問題在于圖像質(zhì)量和輻射劑量，隨著寬體CT問世，例如后高端CT時代的開啟者——Revolution CT，球管速度為028 s/r，呼吸和血管搏動對圖像質(zhì)量的影響幾乎忽略不計，高心率者聯(lián)合SSF技術(shù)進(jìn)行冠狀動脈凍結(jié)，也能重建出優(yōu)質(zhì)圖像。一站式CCTA+CTPI檢查劑量通常為33～46 mSv，明顯低于SPECT和傳統(tǒng)CT的心肌灌注劑量，目前許多研究通過低管電壓、管電流調(diào)制結(jié)合迭代重建技術(shù)、提高時間分辨率等方式為更低劑量掃描而不斷努力。期待CT心臟檢查更安全準(zhǔn)確地提供冠狀動脈和心肌功能的信息，為臨床治療決策提供更好的影像依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]Kolossváry M， Szilveszter B， Merkely B， MaurovichHorvat P Plaque imaging with CTa comprehensive review on coronary CT angiography based risk assessmentCardiovasc Diagn Ther，2017，7（5）：489506

[2]倪炯，王培軍合理應(yīng)用心臟CT診斷冠狀動脈粥樣硬化性心臟病中華醫(yī)學(xué)雜志，2015，95（11）：801802

[3]Yang DH， Kim YH， Roh JH， Kang JW， Ahn JM， Kweon J， Lee JB， Choi SH， Shin ES， Park DW， Kang SJ， Lee SW， Lee CW， Park SW， Park SJ， Lim THDiagnostic performance of onsite CTderived fractional flow reserve versus CT perfusionEur Heart J Cardiovasc Imaging，2017，18（4）：432440

[4]George RT，ArbabZadeh A，Miller JM，Vavere AL， Bengel FM， Lardo AC， Lima JA Computed tomography myocardial perfusion imaging with 320row detector computed tomography accurately detects myocardial ischemia in patients with obstructive coronary artery diseaseCirc Cardiovasc Imaging，2012，5（3）：333340

[5]George RT， ArbabZadeh A， Cerci RJ，Vavere AL， Kitagawa K， Dewey M， Rochitte CE， Arai AE， Paul N， Rybicki FJ， Lardo AC， Clouse ME， Lima JA Diagnostic performance of combined noninvasive coronary angiography and myocardial perfusion imaging using 320MDCT： the CT angiography and perfusion methods of the CORE320 multicenter multinational diagnostic studyAJR Am J Roentgenol，2011，197（4）：829837

[6]Pelgrim GJ，Dorrius M，Xie X， den Dekker MA， Schoepf UJ， Henzler T， Oudkerk M， Vliegenthart RThe dream of a onestopshop： metaanalysis on myocardial perfusion CTEur J Radiol，2015，84（12）：24112420

[7]唐太松，何丹多層螺旋 CT 冠狀動脈成像現(xiàn)狀及進(jìn)展實用放射學(xué)雜志，2014，（11）：19271930

[8]中華醫(yī)學(xué)會放射學(xué)分會心胸學(xué)組，《中華放射學(xué)雜志》心臟冠狀動脈多排CT臨床應(yīng)用指南寫作專家組心臟冠狀動脈CT血管成像技術(shù)規(guī)范化應(yīng)用中國指南中華放射學(xué)雜志，2017，51（10）：732743

[9]Sidhu MS，Venkatesh V，Hoffmann U，Ghoshhajra BB Advanced adaptive axialsequential prospectively electrocardiogramtriggered dualsource coronary computed tomographic angiography in a patient with atrial fibrillationJ Comput Assist Tomogr，2011，35（6）：747748

[10]劉卓，張誠，陳塵，綦維維，安備 高時間分辨率寬體探測器CT對心房顫動患者冠狀動脈造影可行性研究 臨床放射學(xué)雜志，2016，35（5）：786789

[11]汪芳，郝萬慶，楊利莉，鄭靜瑤，哈若水，王澤潤，曹永佩，黃飛256排寬體探測器CT智能心電門控技術(shù)在不控制心率患者冠狀動脈CTA中的應(yīng)用中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，2017，33（7）：10801084

[12]Fan L，Zhang J，Xu D，Dong Z， Li X， Zhang LCTCA image quality improvement by using snapshot freeze technique under prospective and retrospective electrocardiographic gatingJ Comput Assist Tomogr，2015，39（2）：202206

[13]王均慶CT及磁共振冠狀動脈血管成像的進(jìn)展醫(yī)學(xué)綜述，2013，19（4）：712716

[14]Sandfort V，Lima JA，Bluemke DA Noninvasive imaging of atherosclerotic plaque progression： status of coronary computed tomography angiography Circ Cardiovasc Imaging，2015，8（7）：e003316

[15]Takahashi S，Kawasaki M，Miyata S， Suzuki K， Yamaura M， Ido T， Aoyama T， Fujiwara H， Minatoguchi S Feasibility of tissue characterization of coronary plaques using 320detector row computed tomography：comparison with integrated backscatter intravascular ultrasound Heart Vessels，2016，31（1）：2937

[16]齊琳，毛定飚，畢正宏，滑炎卿 寶石能譜CT顯示支架內(nèi)腔及再狹窄體模初步實驗研究 中國醫(yī)學(xué)計算機(jī)成像雜志，2013，19（1）：7074

[17]李博，崔冰 CT能譜成像在冠心病中應(yīng)用進(jìn)展 中華實用診斷與治療雜志，2016，30（2）：117119

[18]Branch KR，Haley RD，Bittencourt MS，Patel AR，Hulten E，Blankstein RMyocardial computed tomography perfusion Cardiovasc Diagn Ther，2017，7（5）：452462

[19]Rossi A，Merkus D，Klotz E，Mollet N， de Feyter PJ， Krestin GPStress myocardial perfusion：imaging with multidetector CT Radiology，2014，270（1）：2546

[20]Rochitte CE，George RT，Chen MY，ArbabZadeh A， Dewey M， Miller JM， Niinuma H， Yoshioka K， Kitagawa K， Nakamori S， Laham R， Vavere AL， Cerci RJ， Mehra VC， Nomura C， Kofoed KF， Jinzaki M， Kuribayashi S， de Roos A， Laule M， Tan SY， Hoe J， Paul N， Rybicki FJ， Brinker JA， Arai AE， Cox C， Clouse ME， Di Carli MF， Lima JA Computed tomography angiography and perfusion to assess coronary artery stenosis causing perfusion defects by single photon emission computed tomography： the CORE320 studyEur Heart J，2014，35（17）：11201130

[21]RochaFilho JA，Blankstein R，Shturman LD，Bezerra HG， Okada DR， Rogers IS， Ghoshhajra B， Hoffmann U， Feuchtner G， Mamuya WS， Brady TJ， Cury RCIncremental value of adenosineinduced stress myocardial perfusion imaging with dualsource CT at cardiac CT angiographyRadiology，2010，254（2）：410419