雙能量冠脈CTA評(píng)價(jià)急性心肌梗死的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究

李媛媛 潘存雪 劉文亞 李 霞

急性心肌梗死（acute myocardial infarction，AMI）患者術(shù)前及早識(shí)別梗死心肌的程度及范圍，對(duì)治療方案的選擇及預(yù)后至關(guān)重要，可避免因無臨床治療意義的血管重建術(shù)而出現(xiàn)的手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)[1]。隨著第二代雙源CT（dual-source，DSCT）雙能量（dualenergy，DE）“一站式”成像技術(shù)的發(fā)展，心肌CT灌注（computed tomography perfusion，CTP）已逐漸成為人們研究的熱點(diǎn)[2]。本研究使用豬AMI 模型，完善雙能量CT、心臟磁共振（cardiac magnetic resonance， CMR）檢查，以組織病理學(xué)為“金標(biāo)準(zhǔn)”，以CMR-LGE橫向比較，來評(píng)估第二代 DSCT 雙能量檢查評(píng)價(jià)心肌血供的準(zhǔn)確性和可行性，通過具體的碘值的測(cè)量，以期為AMI的診斷及定量評(píng)價(jià)提供參考依據(jù)。

方 法

1.實(shí)驗(yàn)對(duì)象及動(dòng)物模型的制備

家豬3頭，年齡2月齡，體重20～25kg。行開胸直視下結(jié)扎冠狀動(dòng)脈前降支遠(yuǎn)端l/3處，持續(xù)結(jié)扎1h后，解除結(jié)扎關(guān)閉胸腔。于建模1天后完善雙能量DSCT及CMR檢查評(píng)價(jià)心肌改變。

2.雙能量DSCT檢查

行西門子雙源CT檢查，掃描范圍包括升主動(dòng)脈層面至心臟的膈面。造影劑為非離子碘對(duì)比劑(370mgI/ml)，劑量40ml，流速4.0ml/s。運(yùn)用造影劑團(tuán)注跟蹤觸發(fā)技術(shù)啟動(dòng)掃描，掃描觸發(fā)閾值為130HU，10min后進(jìn)行延遲掃描。A、B球管的管電壓：100kV、140kV，管電流：115mAs、98mAs，掃描層厚為0.6mm，層間距0.5mm。利于迭代重建技術(shù)(SAFIRE)重建圖像，重建卷積核定為I26f，重建層厚0.75mm、1.5mm。

3.CMR檢查

行西門子1.5T磁共振檢查，使用8通道表面相陣控線圈，采用呼吸門控、心電門控觸發(fā)。包括T1WI序列、T2WI序列、快速反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列T2壓脂對(duì)比掃描（T2-tirm），基于梯度回波的多時(shí)相電影序列掃描（True-FISH cine）、首過灌注、TI scout、對(duì)比劑延遲強(qiáng)化(late gadolinium enhancement，LGE)。掃描范圍為左心室基底部至心尖的短軸位切面；層厚8mm，層間距0mm。對(duì)比劑釓噴替酸葡甲胺Gd-DTPA注射：劑量0.2mmol/kg、流率4～5ml/s。

4.圖像分析

心肌節(jié)段劃分參照美國心臟病協(xié)會(huì)(AHA)提出的心肌17段分段法[3-4]。掃描結(jié)束后將數(shù)據(jù)分別傳入后處理工作站，由兩位主治以上有CMR及CCTA診斷經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師分別對(duì)圖像進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，意見不一致時(shí)，由第三名診斷醫(yī)師判讀獲得一致意見。LGE主觀評(píng)價(jià)診斷AMI標(biāo)準(zhǔn)：陰性，心肌信號(hào)均勻，無明顯高信號(hào)區(qū)；陽性，局部心肌信號(hào)明顯增高[5]（見圖1）。DE-DSCT混合能量圖像的判讀：心肌密度減低區(qū)域代表心肌梗死(圖1)。雙能量CTA碘圖主觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：黃色偽彩色為高血流灌注狀態(tài)，褐色為低血流灌注，血流缺失為沒有偽彩色編碼[6]。對(duì)照組織病理學(xué)結(jié)果，按照心肌節(jié)段分別測(cè)量梗死區(qū)心肌、遠(yuǎn)離梗死區(qū)域（即正常心?。⒅鲃?dòng)脈的碘濃度(圖1)，同時(shí)將梗死區(qū)域、遠(yuǎn)離梗死區(qū)域的正常心肌分別與主動(dòng)脈的碘濃度作比值，得到標(biāo)準(zhǔn)化的碘濃度[7](NID)。

5.病理切片染色

檢查結(jié)束后，取出心臟標(biāo)本，固定在10%的福爾馬林中，1周后取出標(biāo)本沿短軸切面將左心室連續(xù)切片，短軸切面與CMR-LGE短軸方向一致，層厚8mm，按心肌17節(jié)段分段法取材，并做蘇木精-伊紅染色法（HE），光鏡下診斷明確有無心肌梗死。

6.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析：

使用SPSS22.0統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。定量數(shù)據(jù)以±s表示。①以病理結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算CMR-LGE圖像、DE-DSCT混合能量圖像、DSCT掃描肌延遲掃描碘圖主觀診斷AMI的敏感度、特異度、準(zhǔn)確度、陽性預(yù)測(cè)值、陰性預(yù)測(cè)值、Youden指數(shù)、診斷指數(shù)。②梗死心肌、正常心肌碘值及NID差異的比較，采用配對(duì)t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)取0.05。③采用ROC曲線分析梗死心肌碘值及NID診斷AMI的最佳閾值的確定及其診斷效能。

結(jié) 果

3只豬完成心肌梗死建模，且冠脈血管顯示良好，邊界清晰，無血管中斷（見圖2）。

有效評(píng)價(jià)層面共17層，共評(píng)價(jià)82節(jié)段。病理學(xué)評(píng)價(jià)：共檢測(cè)到15個(gè)梗死節(jié)段，67個(gè)正常節(jié)段；HE染色梗死心肌表現(xiàn)（見圖3）。以病理結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)，CMR-LGE、DSCT主觀診斷AMI的各項(xiàng)指標(biāo)見（見表1）。

實(shí)驗(yàn)豬均完成DSCT掃描及延遲掃描，分別測(cè)得梗死區(qū)心肌、遠(yuǎn)離梗死區(qū)心?。ㄕＰ募。┑牡庵?、NID值見（見表2）。正常心肌與梗死心肌DSCT掃描及延遲掃描、梗死心肌DSCT掃描與延遲掃描、正常心肌DSCT掃描及延遲掃描的碘值及NID的差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.05）（表2）。

采用ROC曲線分析評(píng)估碘值、NID值診斷AMI的能力的各項(xiàng)指標(biāo)見（圖4）。

圖1 A.CT圖像上AMI的主觀評(píng)判，模型豬術(shù)后的短軸層面，前壁及間隔壁密度減低，心肌梗死陽性；B.CMR-LGE圖像，其中高信號(hào)為梗死心?。?C.DSCT掃描碘圖；E.DSCT延遲掃描碘圖，其中黃色偽彩色代表最高的血流灌注狀態(tài)，褐色代表低血流灌注；D、F.以病理結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)，按心肌17節(jié)段分段法測(cè)量碘值圖。

討 論

圖2 A.1號(hào)豬右冠狀動(dòng)脈血管圖像； B.2號(hào)豬右冠狀動(dòng)脈血管圖像； C.3號(hào)豬右冠狀動(dòng)脈血管圖像。

圖3 梗死心肌節(jié)段的HE染色。A.低倍鏡（10×20）下表現(xiàn)； B.高倍鏡（20×20）下表現(xiàn)。

圖4 A.DSCT掃描梗死心肌碘值的ROC曲線，閾值： ≤1.48mg/ml，靈敏度：100%，特異度：96.6%，AUC：0.999，95%CI，0.994～1.000；B.DSCT延遲掃描梗死心肌碘值的ROC曲線，閾值：≤1.85mg/ml，敏感度：93.3%，特異度：65.5%，AUC：0.836，95%CI：0.717～0.954；C.DSCT掃描梗死心肌NID值的ROC曲線，閾值：≤0.058，靈敏度：100%，特異度：100%，AUC：1.000，95%CI：1.000～1.000；D.DSCT延遲掃描梗死心肌NID值的ROC曲線，閾值：≤0.394靈敏度：73.3%，特異度：89.7%，AUC：0.839，95%CI：0.710～0.968。

表1 病理結(jié)果對(duì)照CMR、DSCT對(duì)急性心肌梗死的主觀診斷效果分析

表2 梗死與正常心肌碘值、NID的比較（±s）

表2 梗死與正常心肌碘值、NID的比較（±s）

DSCT掃描 DSCT延遲掃描碘值(mg/ml) NID 碘值(mg/ml) NID梗死心肌 0.71±0.33 0.027±0.012 1.19±0.52 0.380±0.169正常心肌 4.89±1.85 0.192±0.079 2.03±0.69 0.667±0.240 t-13.967 -8.577 -8.845 -5.220 P 0.000 0.000 0.000 0.000

急性心肌梗死的早期診斷對(duì)指導(dǎo)臨床治療具有重要意義，MRI是目前世界上公認(rèn)的無創(chuàng)檢測(cè)存活心肌的“金標(biāo)準(zhǔn)”[8]；CCTA是臨床無創(chuàng)性診斷缺血性心臟病的重要手段，對(duì)診斷冠狀動(dòng)脈狹窄已得到臨床認(rèn)可及廣泛使用；但臨床目前仍沒有能夠“一站式”評(píng)價(jià)冠脈管腔狹窄與心肌血供情況的檢查技術(shù)。隨著DE-DSCT成像技術(shù)的迅速發(fā)展，使心臟CT“一站式”成像成為可能，CTP已逐漸成為人們研究的熱點(diǎn)[9]。DE-DSCT成像技術(shù)一次掃描可獲得冠狀動(dòng)脈及心肌灌注圖像，并可通過組織與碘對(duì)比劑對(duì)不同電壓的射線衰減不同，從而顯示心肌內(nèi)碘劑分布情況，反映心肌的血供情況[10]。豬心臟解剖結(jié)構(gòu)和血管走行與人類很接近[11]，故本實(shí)驗(yàn)選用豬作為AMI的動(dòng)物模型，對(duì)比分析靜息DE-CCTA、CMR-LGE評(píng)價(jià)AMI的診斷效能，并通過測(cè)量心肌組織具體的碘值、NID值，以期為臨床AMI的診斷及定量評(píng)價(jià)提供參考依據(jù)。

本研究結(jié)果顯示，主觀診斷AMI的診斷效能：CMR-LGE高于DSCT混合能量圖像，DSCT混合能量圖像高于DSCT碘圖圖像。Feuchtner等[12]報(bào)道DSCT雙能量心肌灌注成像，評(píng)估心肌缺血準(zhǔn)確性為75%，本實(shí)驗(yàn)DSCT掃描結(jié)果與其接近。Kerl 等[13]的豬心肌梗死模型，在建模2個(gè)月后分別行DECCTA、CMR-LGE及病理學(xué)檢查，以病理結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)，DE-CCTA診斷AMI的靈敏度、特異度分別為72%和88%，DE-CCTA診斷效能高于本研究，CMR -LGE診斷AMI的靈敏度、特異度分別為78%和92%，CMR-LGE診斷效能與本實(shí)驗(yàn)接近。DE-CCTA碘圖主觀評(píng)價(jià)診斷AMI效能較CMRLGE低可能是與碘圖并不是十分穩(wěn)定，對(duì)線束硬化偽影、心臟搏動(dòng)偽影等因素較敏感有關(guān)，且線束硬化并不能被重建完全校正，通過肉眼判斷碘分布的稀疏程度對(duì)碘圖進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，很大程度上依賴于讀片者的經(jīng)驗(yàn)，主觀性較強(qiáng)，缺乏客觀的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。所以利用DE-DSCT碘圖診斷AMI時(shí)，應(yīng)將肉眼主觀評(píng)價(jià)與客觀數(shù)據(jù)的測(cè)量相結(jié)合，以期提高DE-DSCT的診斷效能。

DSCT掃描碘值、NID值的ROC曲線分析結(jié)果顯示，其診斷梗死心肌的靈敏度、特異度均高于DSCT碘圖的主觀評(píng)價(jià)；Koonce等[14]研究已運(yùn)用胸部水模驗(yàn)證雙能量CT心臟掃描方案測(cè)量碘濃度的準(zhǔn)確性。本研究結(jié)果顯示，梗死心肌與正常心肌碘濃度值及NID的差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

本研究不足之處：①樣本量小，所得數(shù)據(jù)平均值可能有偏倚；②由于DE-DSCT心肌灌注成像尚為新的技術(shù)，仍處于科研研究階段，對(duì)圖像的異常改變認(rèn)識(shí)缺乏臨床經(jīng)驗(yàn)，可能會(huì)影響診斷梗死心肌的準(zhǔn)確性。上述研究結(jié)果說明，DE-DSCT碘圖是診斷AMI的一種可行的定性、定量影像學(xué)檢查方法，心肌碘濃度及NID值均能準(zhǔn)確、可靠的反映AMI中梗死心肌的異常改變，DE-DSCT碘圖結(jié)合客觀碘值及NID值的測(cè)量，可提高DE-DSCT診斷AMI的診斷效能。雙能量DSCT心肌灌注“一站式”成像技術(shù)在診斷AMI中具有巨大潛力。