冠狀動(dòng)脈CT 血管成像中冠狀動(dòng)脈彈性研究及其在糖尿病患者冠狀動(dòng)脈評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

敬 婷 斯光晏 王文淵 楊 彬 代 平 楊 琴 何其舟

冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病(簡稱冠心病)嚴(yán)重威脅著人類的健康，其主要的病理改變是動(dòng)脈粥樣硬化。冠狀動(dòng)脈粥樣硬化過程中的血管內(nèi)皮功能損傷、彈性減低等屬于早期功能性的改變，而血管內(nèi)膜脂質(zhì)沉積、粥樣斑塊形成及管腔狹窄等屬于形態(tài)學(xué)改變，其發(fā)生在功能性改變之后。冠狀動(dòng)脈彈性是心血管疾病的早期敏感性和特異性指標(biāo)，對(duì)心血管疾病的發(fā)展具有重要意義。臨床評(píng)價(jià)冠脈動(dòng)脈彈性的常用指標(biāo)為冠狀動(dòng)脈擴(kuò)張系數(shù)（coronary distensibility index， CDI）[1]。如能早期測(cè)量CDI，便能及早發(fā)現(xiàn)冠狀動(dòng)脈病變，在僅有動(dòng)脈彈性下降而未有結(jié)構(gòu)改變時(shí)積極干預(yù)，阻止病程進(jìn)展。既往多采用有創(chuàng)檢查如血管內(nèi)超聲、冠狀動(dòng)脈血管造影來測(cè)量CDI，運(yùn)用受到一定限制。近年來已有少部分學(xué)者利用冠狀動(dòng)脈CT 血管成像（coronary computed tomography angiography， CCTA）來測(cè)量CDI，重視程度有待提高，且既往多采用回顧性心電門控技術(shù)，輻射劑量較大。因此，本研究擬利用西門子第二代雙源CT 的自適應(yīng)前瞻性心電門控技術(shù)行CCTA 檢查，探討測(cè)量CDI 的可行性，并進(jìn)一步分析有、無糖尿病受試者之間CDI 的差異。

方 法

1. 一般資料

收集分析我院2017 年12 月至2018 年8 月行CCTA 檢查的患者資料。根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)入選56例受試者進(jìn)行研究，其中男31例，女25例，年齡47 ～75歲，平均(57.48±7.10)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①所有受試者均無冠狀動(dòng)脈粥樣硬化斑塊及冠狀動(dòng)脈變異。②圖像質(zhì)量良好， 冠狀動(dòng)脈顯示清晰。排除嚴(yán)重心律失常、先天性心臟病、心肌病、瓣膜病變及心功能不全者。通過詢問病史及查詢住院病歷來獲取受試者的一般資料，記錄其年齡、性別、身高、體重、外周血壓、高血脂、糖尿病史及吸煙飲酒史。再根據(jù)有無糖尿病分為糖尿病組和對(duì)照組。

2.檢查方法

所有患者均利用西門子第二代雙源CT（SOMATOM Definition Flash）行CCTA 檢查，采用自適應(yīng)前瞻性心電門控序列掃描，采集時(shí)相為35%～75% R-R 間期。掃描范圍從氣管隆突下約1cm 至心臟膈面。對(duì)比劑采用碘海醇，其總量按1.5ml/kg 計(jì)算，然后再注射0.9%生理鹽水50ml。采用團(tuán)注跟蹤法，選擇升主動(dòng)脈根部為監(jiān)測(cè)層面，監(jiān)測(cè)其CT 值，設(shè)定觸發(fā)掃描閾值為100HU，當(dāng)CT值達(dá)閾值水平時(shí)，延遲5 秒啟動(dòng)掃描。掃描參數(shù)為：管電壓100 ～120kV，管電流采用自動(dòng)調(diào)控技術(shù)，準(zhǔn)直器128×0.6mm，矩陣512×512。

3.CDI 的評(píng)估

血管的彈性參數(shù)主要有四種，分別為：硬度參數(shù)、壓力彈性模量、擴(kuò)張系數(shù)及順應(yīng)系數(shù)。本研究采用的是臨床常用指標(biāo)——CDI，它是指冠狀動(dòng)脈在單位壓力作用下管腔截面積的變化，CDI 越大， 提示冠狀動(dòng)脈膨脹性能越好。其計(jì)算公式為CDI=[（Smax-Smin）/Smin] /(Ps-Pd)×103， 其 中Smax、Smin分別指感興趣區(qū)的最大及最小橫截面積，Ps 為收縮壓，Pd 為舒張壓。將CCTA 采集的原始數(shù)據(jù)在35%～75% R-R 區(qū)間，每隔5%重建一組數(shù)據(jù)，共計(jì)得到9 組數(shù)據(jù)，導(dǎo)入Syngo.via 后處理工作站。利用血管分析軟件分別對(duì)9 組數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，因前降支運(yùn)動(dòng)速度最慢，且最易發(fā)生粥樣硬化斑塊，故本實(shí)驗(yàn)的CDI 感興趣區(qū)選擇左冠狀動(dòng)脈主干分叉以遠(yuǎn)5mm前降支近段處，測(cè)量點(diǎn)需避開血管分叉處。為避免主觀測(cè)量產(chǎn)生偏倚，保證感興趣區(qū)在同一位置，我們?cè)O(shè)定參考點(diǎn)為左冠狀動(dòng)脈主干分叉處。軟件會(huì)自動(dòng)勾畫出冠狀動(dòng)脈邊緣，得到管腔的直徑及橫截面積，我們?cè)俑鶕?jù)半輪廓原則[2]設(shè)定窗寬窗位，手動(dòng)調(diào)整冠狀動(dòng)脈邊緣。半輪廓原則是指將窗位設(shè)為冠狀動(dòng)脈密度及其周圍脂肪密度的中點(diǎn)，并將窗寬設(shè)為窗位的兩倍，其可以真實(shí)的顯示兩種不同密度物質(zhì)的分界面。最終獲得35%～75% R-R 間期內(nèi)感興趣層面的Smax 及Smin（圖1），再根據(jù)公式，計(jì)算出CDI。上述測(cè)量由兩名己熟悉掌握本軟件、經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)師采用盲法完成，先由一名觀察者前后測(cè)量兩次CDI，分別記為D1、D2，再由另一名觀察者測(cè)量CDI，記為D3，最終取3 次結(jié)果平均值。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 17.0 統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以百分率表示，組間比較采用卡方檢驗(yàn)。采用Bland-Altman 法及組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）進(jìn)行觀察者內(nèi)及觀察者間測(cè)得CDI值的一致性分析，ICC＞0.75認(rèn)為一致性較好。以雙側(cè)P＜0.05 表示有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1.觀察者內(nèi)及觀察者間測(cè)得CDI 值的一致性分析

通過Bland-Altman 法顯示同一觀察者兩次測(cè)得CDI 的差值均數(shù)為-0.05， 95%一致性界限（95%LoA） 為（-0.83，0.73），LoA 上 限 的95%可信區(qū)間（95%CI）為(0.54，0.91)，LoA 下限的95%CI 為(-1.01，-0.64)，即LoA 的 可 信 區(qū) 間（LoA CI）為 (-1.01，0.91)（圖2A）。不同觀察者兩次測(cè)得CDI 的差值均數(shù)為-0.06， 95%LoA 為（-1.19，1.07），LoA 上 限 的95% CI 為(0.81，1.34)，LoA 下限的95% CI為(-1.46，-0.93)，即LoA CI為 (-1.46，1.34)（圖2B）。觀察者內(nèi)及觀察者間測(cè)得的所有CDI 差值均位于95%LoA 及LoA CI 之內(nèi)，且在臨床可接受的范圍內(nèi)。此外，觀察者內(nèi)及觀察者間測(cè)得CDI 值的ICC 分別為0.966，0.927。以上均表明采用第二代雙源CT 自適應(yīng)前瞻性心電門控技術(shù)測(cè)得的CDI 值能夠獲得較好的觀察者內(nèi)及觀察者間一致性。

2.糖尿病組及對(duì)照組各觀察指標(biāo)的比較

糖尿病組的CDI 值較對(duì)照組低，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而兩組其他觀察指標(biāo)之間的差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表1）。

表1 糖尿病組及對(duì)照組各觀察指標(biāo)的比較

圖1 A.舒張?jiān)缙冢?5%）左冠狀動(dòng)脈主干分叉以遠(yuǎn)5mm 前降支近段處管腔面積為11.5mm2； B.舒張中期（70%）左冠狀動(dòng)脈主干分叉以遠(yuǎn)5mm 前降支近段處管腔面積為9.8mm2。

圖2 觀察者內(nèi)及觀察者間兩次測(cè)得CDI 值的Bland-Altman 一致性分析。

討 論

CDI 是冠狀動(dòng)脈的早期功能性指標(biāo)，與心血管事件的發(fā)生及預(yù)后獨(dú)立相關(guān)，治療后可更快地逆轉(zhuǎn)。血管內(nèi)皮細(xì)胞具有抗動(dòng)脈粥樣硬化和抗血栓的雙重意義，其損傷是心血管疾病的初始因素，而CDI 可反映其功能狀況[3]。此外，動(dòng)脈粥樣硬化斑塊破裂是急性冠狀動(dòng)脈綜合征的主要原因，Ahmadi 等[3]發(fā)現(xiàn)CDI 可獨(dú)立預(yù)測(cè)冠狀動(dòng)脈的易損斑塊，這突出了CDI在危險(xiǎn)分層上的重要作用?？傊?，CDI 的測(cè)量具有重要意義，能早期評(píng)估冠狀動(dòng)脈功能性改變，在僅有彈性下降而未有結(jié)構(gòu)改變時(shí)積極干預(yù)，阻止病程進(jìn)展。

冠狀動(dòng)脈彈性可通過多種方法評(píng)估。超聲可測(cè)量外周血管的彈性，但其在深部血管的運(yùn)用有限。血管內(nèi)超聲( intravascular ultrasound，IVUS)為有創(chuàng)檢查，不能評(píng)價(jià)整體冠狀動(dòng)脈，價(jià)格昂貴，且多數(shù)醫(yī)院未開展此技術(shù)[3]。冠狀動(dòng)脈血管造影( coronary angiography，CAG) 也可測(cè)量冠狀動(dòng)脈彈性[1、4]，但屬于有創(chuàng)檢查，檢查時(shí)間長，費(fèi)用較高，因此不適用于檢測(cè)冠狀動(dòng)脈的早期功能改變。近年來，磁共振成像( magnetic resonance imaging，MRI)也被運(yùn)用到CDI 的評(píng)價(jià)[5-6]。Sebastian 等[4]發(fā)現(xiàn)MRI與CAG 測(cè)量的CDI 有顯著相關(guān)性，得出健康受試者與冠心病者CDI 之間有顯著差異。Kai 等[7]也通過MRI 發(fā)現(xiàn)觀察者內(nèi)及觀察者間測(cè)得的CDI 值有良好的一致性，得出MRI 是一種可檢測(cè)有、無糖尿病受試者CDI 之間顯著差異的可靠方法。但MRI 成像時(shí)間較長，需排除金屬置入物，因此MRI 的運(yùn)用受到了一定的限制。

CCTA 已作為冠心病篩査的首選檢查，它能準(zhǔn)確測(cè)量冠狀動(dòng)脈在心動(dòng)周期不同時(shí)相的橫截面積，故可用于CDI 的測(cè)量。近年來有部分學(xué)者利用回顧性心電門控技術(shù)行CCTA 檢查測(cè)量CDI[2-3、8]，發(fā)現(xiàn)CCTA 與IVUS、CAG 測(cè)量的CDI 之間有明顯相關(guān)性，這提示CCTA 是測(cè)量CDI 的重要無創(chuàng)方法。Ahmadi 等[1]利用CCTA 發(fā)現(xiàn)CDI 與冠狀動(dòng)脈疾病嚴(yán)重程度成反比。然而，利用CCTA 測(cè)量CDI 的研究較少，重視程度有待提高，且多采用多層螺旋CT的回顧性心電門控技術(shù)，其采用小螺距螺旋掃描，在全心動(dòng)周期連續(xù)曝光，輻射劑量大。本研究采用的第二代雙源CT 具有更高的時(shí)間、空間分辨率，其自適應(yīng)前瞻性心電門控技術(shù)可對(duì)全心動(dòng)周期任意時(shí)間段掃描，故可得到冠狀動(dòng)脈在不同時(shí)相的橫截面積，使評(píng)估CDI 成為可能。此外，后者采用步進(jìn)式掃描，且僅在預(yù)先設(shè)定的時(shí)間窗曝光，明顯降低輻射劑量。

計(jì)算CDI 需要測(cè)量冠狀動(dòng)脈在心動(dòng)周期中的最大及最小橫截面積。舒張期開始時(shí)，因心室舒張，心肌對(duì)冠狀動(dòng)脈的壓迫解除，血流迅速増加，并在舒張?jiān)缙谶_(dá)到高峰，后逐漸降低。既往文獻(xiàn)也通過超聲分別在舒張?jiān)缙诩笆鎻埬┢谟^察到左前降支的最大及最小直徑與橫截面積。然而，前降支在舒張末期的運(yùn)動(dòng)最大，導(dǎo)致圖像質(zhì)量差[1]，而在舒張中期的運(yùn)動(dòng)速度最慢， 收縮末期和舒張?jiān)缙诖沃?。因此，通常采用相?duì)無運(yùn)動(dòng)的、圖像質(zhì)量好的舒張?jiān)缙诩笆鎻堉衅趤頊y(cè)量前降支的最大及最小橫截面積[1]，則無需對(duì)整個(gè)R-R 間期進(jìn)行掃描即可完成CDI 的測(cè)量，這有利于降低輻射劑量。Syngo.via 通過自動(dòng)識(shí)別心動(dòng)周期中冠狀動(dòng)脈運(yùn)動(dòng)速度最低的期相，確定最佳收縮及舒張期，其中最佳收縮期多集中在30%～40%R-R間期，對(duì)應(yīng)收縮末期，而最佳舒張期則集中于70%～75%R-R 間期，對(duì)應(yīng)舒張中期。本研究選擇35%～75%R-R 間期，這大致對(duì)應(yīng)收縮末期至舒張中末期的范圍，既包含了測(cè)量CDI 所需的舒張?jiān)?、中期，也包含了顯示冠狀動(dòng)脈病變的最佳收縮及舒張期，故無需額外增加掃描期相就可測(cè)量CDI，不增加輻射劑量。此外，通過Bland-Altman 法及ICC 顯示觀察者內(nèi)及觀察者間測(cè)得CDI 值有較好的一致性，這也進(jìn)一步證實(shí)了采用CCTA 自適應(yīng)前瞻性心電門控技術(shù)測(cè)量CDI 的可行性，為臨床評(píng)價(jià)CDI 提供了新的無創(chuàng)方法。

血管彈性受多種危險(xiǎn)因素的影響[9-11]。血糖升高損傷內(nèi)皮細(xì)胞，血管壁成分改變，從而彈性下降。Lin 等[7]認(rèn)為糖尿病者的CDI 低于無糖尿病者。Winkel 等[6]認(rèn)為糖尿病是CDI 的危險(xiǎn)因素。本研究也顯示糖尿病組的CDI 較無糖尿病組低，表明糖尿病在冠狀動(dòng)脈粥樣硬化早期過程中就己導(dǎo)致了管壁的損傷。我們可評(píng)估CDI 來監(jiān)測(cè)冠狀動(dòng)脈損傷的早期進(jìn)程，早期通過飲食或藥物來延緩、治療糖尿病，進(jìn)而有效預(yù)防CDI，減低及心血管事件的發(fā)生。

本研究的局限性：僅納入冠狀動(dòng)脈無粥樣硬化斑塊者，這是為了突出冠狀動(dòng)脈彈性的早期意義。我們沒有將CCTA 測(cè)量的CDI 與參考標(biāo)準(zhǔn)(如IVUS 或CAG)進(jìn)行比較，因?yàn)閷?duì)于沒有明顯冠狀動(dòng)脈粥樣硬化斑塊者行侵入性實(shí)驗(yàn)是不合理的。盡管如此，既往已有文獻(xiàn)得出CCTA 與IVUS、CAG 測(cè)量的CDI 值吻合良好。

總之，利用西門子第二代雙源CT行CCTA檢查，采用其自適應(yīng)前瞻性心電門控技術(shù)可對(duì)CDI 進(jìn)行評(píng)估，一站式獲得冠狀動(dòng)脈的功能及形態(tài)學(xué)信息，且不增加輻射劑量，還可檢測(cè)出有、無糖尿病受試者之間CDI 的顯著差異，為早期預(yù)防冠心病提供有價(jià)值的理論依據(jù)。