心臟CT重建時(shí)相對(duì)冠狀動(dòng)脈鈣化積分危險(xiǎn)分級(jí)的影響

湯化民，茍 杰，林 偉，銀文杰，楊 帆，張波莉，賀 倩

(成都市第一人民醫(yī)院放射科，四川 成都 610041)

冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病(簡稱冠心病)為我國第一死亡原因，準(zhǔn)確判斷急性冠狀動(dòng)脈事件風(fēng)險(xiǎn)、制定預(yù)防策略至關(guān)重要[1-2]。冠狀動(dòng)脈鈣化積分(coronary artery calcification score， CACS)可反映冠狀動(dòng)脈鈣化程度，是嚴(yán)重心血管事件的獨(dú)立預(yù)測因素[3]，但不同重建時(shí)相CACS結(jié)果的一致性較差，存在危險(xiǎn)分級(jí)跨級(jí)現(xiàn)象[4-5]。本研究旨在觀察心臟CT重建時(shí)相間隔對(duì)CACS危險(xiǎn)分級(jí)的影響。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 于2019年7月—9月招募70名存在冠狀動(dòng)脈鈣化的成人志愿者，男48名，女22名，年齡41～65歲，平均(63.56±11.01)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①存在冠心病高風(fēng)險(xiǎn)因素，如吸煙史、糖尿病史及冠心病家族史，或既往血壓、血脂及血糖高于正常；②年齡≥40歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：①心臟或胸部手術(shù)史，有金屬植入物；②檢查前心率>80次/分或心律不齊。本研究通過院倫理委員會(huì)審查批準(zhǔn)[倫理編號(hào)：(2018年029號(hào))]，所有志愿者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Siemens二代雙源CT機(jī)行心臟掃描，探測器參數(shù)：2個(gè)×128層×0.6 mm，掃描參數(shù)：球管旋轉(zhuǎn)時(shí)間280 ms，時(shí)間分辨率75 ms，重建層厚3 mm，層間距3 mm，參考管電流50 mAs(依據(jù)CARE Dose4D自動(dòng)調(diào)整)，管電壓120 kV，螺距為設(shè)備依據(jù)心率自動(dòng)調(diào)節(jié)。囑受檢者仰臥，于其吸氣屏氣狀態(tài)下沿長軸方向掃描，由1名具有5年以上工作經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師采用回顧性心電門控采集30%～80%時(shí)相數(shù)據(jù)，間隔5%重建，共完成11個(gè)人工重建時(shí)相；設(shè)備自動(dòng)判定最佳舒張、收縮期時(shí)相，保存13個(gè)時(shí)相數(shù)據(jù)。

采用Siemens Syngo工作站，以Agatston積分標(biāo)準(zhǔn)，將存在2個(gè)以上相鄰像素CT值>120 HU的區(qū)域定義為鈣化；工作站自動(dòng)標(biāo)注并計(jì)算13個(gè)時(shí)相的CACS。由1名具有10年以上工作經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師進(jìn)行復(fù)核，記錄包括最大、最小及平均心率、R-R間期及掃描心動(dòng)周期個(gè)數(shù)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并計(jì)算心率變異系數(shù)：心率變異系數(shù)[6]=(最大心率-最小心率)/[0.5×(最大心率+最小心率)]×100%。輻射劑量(mSv)=劑量長度乘積×0.014，平均(1.66±0.27)mSv。

1.3 CACS危險(xiǎn)分級(jí) 參照美國心臟病學(xué)會(huì)基金會(huì)及美國心臟協(xié)會(huì)《CACS危險(xiǎn)分級(jí)指南》[6]，CACS=0為1級(jí)，0400為5級(jí)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。以±s表示計(jì)量資料，以組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intra-class correlation coefficient， ICC)及χ2擬合優(yōu)度檢驗(yàn)分析不同時(shí)相CACS差異，ICC取值范圍為0～1。計(jì)數(shù)資料以頻數(shù)表示，采用方差分析比較組間CACS差異。采用多因素嶺回歸分析CACS分級(jí)與性別、年齡、最大、最小及平均心率，最大-最小心率差值，心率變異系數(shù)和采集心動(dòng)周期次數(shù)的相關(guān)性，R2取值范圍為0～1，值越接近1，模型信度越高。以F檢驗(yàn)評(píng)價(jià)回歸模型。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 心率相關(guān)指標(biāo) 70名受檢者最大、最小及平均心率分別為(83.38±18.03)次/分、(75.64±17.01)次/分及(78.76±16.57)次/分，最大-最小心率差值為(7.74±12.38)次/分，心率變異系數(shù)為(9.72±14.35)%，R-R間期為(786.54±146.88)ms，采集心動(dòng)周期次數(shù)為(5.53±1.25)次。

2.2 人工重建時(shí)相CACS 11個(gè)不同時(shí)相的CACS及平均CACS信度極高，ICC分別為0.993及0.999，即不同時(shí)相CACS的一致性、穩(wěn)定性及可靠性無明顯差異。各時(shí)相平均CACS差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=0.971，P>0.05)。見表1。

表1 受檢者不同時(shí)相CACS(±s)

表1 受檢者不同時(shí)相CACS(±s)

時(shí)相(%)CACS(分)30194.96±298.4635193.97±291.5140193.42±290.0245189.86±287.9550188.49±290.6155188.77±294.1160195.43±301.2465197.93±311.9370190.72±298.5775187.97±289.7980180.13±288.79

2.3 不同時(shí)相CACS危險(xiǎn)分級(jí) 以11個(gè)人工重建時(shí)相中至少1個(gè)CACS出現(xiàn)跨級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)，本組共22名(22/70，31.43%)受檢者出現(xiàn)跨級(jí)，總時(shí)相數(shù)242個(gè)，其中84個(gè)(84/242，34.71%)分級(jí)偏向低級(jí)別，158個(gè)(158/242，65.29%)偏向高級(jí)別，見表2及圖1、2。9個(gè)時(shí)相跨級(jí)者平均CACS明顯低于無跨級(jí)者(P均<0.05)，見表3。

圖1 受檢者男，46歲 同層面35%(A)、45%(B)、50%(C)、60%(D)及75%(E)時(shí)相平掃CT圖像示左旋支近段(白箭)形態(tài)在不同時(shí)相有所改變，受搏動(dòng)偽影干擾，邊緣清晰程度不同；左前降支近段多處鈣化，其中較大鈣化灶(黃箭)不同時(shí)相的形態(tài)、大小與測值均不同；35%時(shí)相圖像可見2個(gè)較小鈣化灶(藍(lán)箭)，但無法測值，45%時(shí)相可識(shí)別其中靠近內(nèi)側(cè)者，靠外側(cè)者則模糊不清，50%時(shí)相識(shí)可識(shí)別靠外側(cè)者，靠內(nèi)側(cè)者顯示模糊；60%及75%均識(shí)別為1個(gè)鈣化灶，但形態(tài)及測值不同(綠色數(shù)據(jù)為CACS，R-Ar為ROI面積，R-Av為ROI平均CT值，R-SD為ROI平均CT值的標(biāo)準(zhǔn)差，R-ED為ROI范圍的直徑，R-MX為ROI最大CT值，C-Ar為鈣化灶面積，C-VI為鈣化灶體積，C-Av為鈣化灶平均CT值；紅色為工作站識(shí)別的鈣化灶)

表2 受檢者CACS跨級(jí)情況及時(shí)相數(shù)

表3 受檢者CACS各時(shí)相跨級(jí)情況

2.4 CACS分級(jí)和多因素相關(guān)性分析 多因素嶺回歸分析結(jié)果顯示模型R2=0.123，性別，年齡，最大、最小及平均心率，最大-最小心率差值，心率變異系數(shù)和采集心動(dòng)周期次數(shù)與CACS分級(jí)的相關(guān)性差；F檢驗(yàn)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示回歸模型無意義(F=1.068，P>0.05)。

2.5 最佳收縮、舒張期CACS 受檢者CACS分級(jí)一致性較高，僅4名(4/70，5.71%)出現(xiàn)跨級(jí)，其數(shù)據(jù)存在收縮期判定危險(xiǎn)分級(jí)偏高或舒張期偏低。最佳收縮、舒張期CACS分別為(190.74±289.33)分及(195.25±310.52)分，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=0.87，P=0.28)。

3 討論

本組70名受檢者不同時(shí)相下平均CACS的一致性、穩(wěn)定性及可靠性均較高，且?guī)X回歸分析顯示各心率相關(guān)指標(biāo)差異并非影響CACS準(zhǔn)確性的主要原因，與既往研究[6-7]不一致，可能與本研究中CT掃描速度更快及分辨率更高相關(guān)；而在個(gè)體層面，本組31.43%(22/70)受檢者共242個(gè)時(shí)相的CACS存在危險(xiǎn)分級(jí)跨級(jí)，其中84個(gè)(84/242，34.71%)時(shí)相分級(jí)偏向低級(jí)別、158個(gè)(158/242，65.29%)時(shí)相偏向高級(jí)別，提示個(gè)體CACS結(jié)果的重復(fù)性并不理想，且CACS越低，分級(jí)越低，越易出現(xiàn)跨級(jí)，故應(yīng)重視CACS分級(jí)較低、尤其接近分級(jí)參考值上限者，與既往研究[4-5]一致，將CACS計(jì)算模型理想化可能是其主因。時(shí)相反映心臟節(jié)律跳動(dòng)的連續(xù)狀態(tài)，特定時(shí)相對(duì)應(yīng)心臟收縮-舒張過程中特定時(shí)間的心臟形態(tài)，心臟搏動(dòng)導(dǎo)致不同時(shí)相圖像存在差別。為盡量反映結(jié)構(gòu)細(xì)微差別，本組以5%為重建間隔，密集采集數(shù)據(jù)；Syngo工作站以CT值>120 HU為標(biāo)準(zhǔn)判斷鈣化，發(fā)現(xiàn)較小鈣化灶易受周圍脂肪組織容積效應(yīng)的干擾致CT值下降而無法識(shí)別，或僅于部分時(shí)相可見，而部分較大鈣化灶則不同時(shí)相測值存在不同，其原因在于部分時(shí)相易受搏動(dòng)偽影干擾。而CACS計(jì)算公式以理想化模型為基礎(chǔ)，較難真實(shí)反映不同時(shí)相下組織結(jié)構(gòu)形態(tài)的差異。雖然目前CT檢查前多對(duì)受檢者心率設(shè)限，但實(shí)際工作中部分受檢者心率變異程度仍較嚴(yán)重，心率過快仍可導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降[8]，致CACS計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生誤差。

圖2 受檢者女，65歲 同層面55%(A)時(shí)相平掃CT圖像示右側(cè)冠狀動(dòng)脈中段不同大小鈣化灶(箭)，80%時(shí)相(B)圖像識(shí)別為1個(gè)，血管邊緣受搏動(dòng)偽影影響而模糊 (綠色數(shù)據(jù)為CACS，R-Ar代表ROI面積，R-Av代表ROI平均CT值，R-SD指ROI平均CT值的標(biāo)準(zhǔn)差，R-ED指ROI范圍的直徑，R-MX為ROI最大CT值，C-Ar為鈣化灶面積，C-VI為鈣化灶體積，C-Av為鈣化灶平均CT值，RCA指右冠狀動(dòng)脈；紅色為工作站識(shí)別的鈣化灶)

心臟CT檢查技術(shù)包括以下兩種：回顧性心電門控多時(shí)相重建技術(shù)，于掃描完成后進(jìn)行回顧性分析，選擇最佳時(shí)相進(jìn)行重建，成功率高、結(jié)果可靠，但輻射劑量較大；前瞻性單時(shí)相掃描，預(yù)先判定最佳時(shí)相，再行定點(diǎn)掃描，輻射劑量極低，但掃描失敗風(fēng)險(xiǎn)高，結(jié)果可靠性較差[9-10]。為保證冠狀動(dòng)脈CT血管成像的準(zhǔn)確性，多采用回顧性重建，CACS則多采用固定于70%單時(shí)相掃描以降低輻射劑量[11]。傳統(tǒng)檢查方案以單一時(shí)相檢查作為判斷CACS的依據(jù)，存在不合理性。

本研究中CT機(jī)自動(dòng)判定最佳舒張、收縮期，CACS結(jié)果呈高度一致性，僅4名出現(xiàn)跨級(jí)，收縮期判定的危險(xiǎn)分級(jí)偏重或舒張期偏輕趨勢，但由于樣本量過小，無法驗(yàn)證趨勢是否成立。

綜上所述，心臟CT不同重建時(shí)相CACS結(jié)果存在一定差異，在日常工作中，不同時(shí)相CACS受結(jié)果重復(fù)性不理想及掃描方式準(zhǔn)確性不高的雙重影響，存在危險(xiǎn)分級(jí)跨級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，僅據(jù)單一時(shí)相進(jìn)行判斷標(biāo)存在“以偏概全”的風(fēng)險(xiǎn)。是否應(yīng)采用多時(shí)相掃描，于設(shè)備自動(dòng)判斷的最佳舒張、收縮期測量CACS值得深入討論。依據(jù)輻射劑量應(yīng)盡可能低的原則[12]，在設(shè)備性能可靠的前提下，多時(shí)相CACS可用于初步篩查，即僅以CT平掃觀察體檢人群冠狀動(dòng)脈鈣化程度是可行的。