功能性心肌血流指數(shù)評價缺血性冠心病可行性分析

熊青峰，馬小靜，陳艷，呂豐甫，郭生鵬，陳浩

冠狀動脈CT 血管成像（CCTA）作為一種無創(chuàng)性影像學檢查手段，已廣泛應用于臨床[1-2]，但由于受到心率快、心律不齊、呼吸偽影等多種因素干擾應用受限。為了提高診斷準確性，CCTA 往往聯(lián)合其他一些指標，來提高其對冠心病的診斷準確率[3-4]。研究表明，反映心肌微循環(huán)狀況的指標可反映冠心病嚴重程度[5]。也有研究表明，由進展到一定程度的慢性阻塞性病變所引起的心肌缺血損傷，可導致心肌重構(gòu)[6-7]，進而引起心肌微循環(huán)結(jié)構(gòu)改變，加重心肌缺血[8]。因此，心肌血流、心肌重構(gòu)與冠狀動脈慢性阻塞的嚴重程度存在一定的對應關(guān)系，可依據(jù)心肌血流變化，推斷冠心病嚴重程度。本研究以心肌血流儲備分數(shù)為金標準，引入無創(chuàng)性評價心肌重構(gòu)的指標-心肌血流指數(shù)（MBFI），旨在分析該指數(shù)在診斷缺血性冠心病中的臨床價值。

1 資料與方法

1.1 病例選擇

回顧性分析2013 年1 月至2020 年6 月我院門診疑似冠心病患者，其超聲心動圖及12 導聯(lián)心電圖結(jié)果均正?；蛞伤菩募∪毖壹毙怨跔顒用}事件全球注冊研究（GRACE）院內(nèi)死亡風險評分為低-中危，行CCTA 檢查25 890 例，收集住院后接受有創(chuàng)冠狀動脈造影及血流儲備分數(shù)（FFR）檢查263 例，篩選出最佳圖像質(zhì)量共81 例患者，男性43 例，女性38 例，年齡（59.27±9.09）歲。收集三次安靜狀態(tài)下患者心率、血壓數(shù)據(jù)（入院藥物治療前），取平均值，獲取患者同期的身高、體重，并提取影像數(shù)據(jù)，計算左心室心肌質(zhì)量，并計算MBFI。

1.2 CCTA 檢查（靜息心肌早期灌注成像）

使用Siemens Somatom Definition FLASH 二代雙源CT 機（德國）進行常規(guī)前瞻性心電門控掃描，檢查前患者訓練呼吸并屏氣10 s，然后行心臟平掃，掃描范圍為氣管分叉10 mm 以下開始掃描至心臟膈面。應用對比劑示蹤法，在主肺動脈窗層面降主動脈選擇感興趣區(qū)監(jiān)測CT 值，觸發(fā)閾值120 HU。當興趣區(qū)內(nèi)密度達到預設(shè)值時，延遲4 s 自動啟動掃描。前門控掃描方式：參數(shù)120 kV，自動毫安秒，根據(jù)體重指數(shù)調(diào)節(jié)對比劑用量，對比劑使用非離子造影劑歐乃派克經(jīng)肘正中靜脈穿刺注入，并根據(jù)體重指數(shù)調(diào)整流速，注射速率4.0～5.0 ml/s，用量40～60 ml，后續(xù)30 ml 生理鹽水，流速3.0 ml/s。掃描結(jié)束后，多期相進行圖像重組，并傳入工作站，行最大密度投影、多平面重建和曲面重建成像。

1.3 輻射劑量評價

通過CT 自動計算得到容積CT 劑量指數(shù)（CTDIvol）和劑量長度乘積（dose length product，DLP），由DLP 乘以特定的轉(zhuǎn)換系數(shù)k 來估計出有效劑量（effective dose，ED），轉(zhuǎn)換系數(shù)k 值參考歐盟委員會關(guān)于CT 的質(zhì)量標準指南[9]，k=0.014 mSv/（mGy·cm）。

1.4 冠狀動脈狹窄的判斷

采用美國心臟協(xié)會冠狀動脈改良分段方法，由3 名高年資影像專業(yè)醫(yī)師對冠狀動脈15 個主要節(jié)段進行評價，意見不統(tǒng)一時，采用少數(shù)服從多數(shù)原則，并納入冠狀動脈顯示清晰，管腔連續(xù)完整，無階梯狀偽影或不影響診斷的輕度偽影的圖像。運用飛利浦公司（荷蘭）冠狀動脈多層螺旋CT 血管成像后處理軟件進行分析，即血管狹窄程度=（狹窄段近心端正常血管直徑－狹窄處直徑）／狹窄段近心端正常血管直徑 × 100%。

1.5 有創(chuàng)冠狀動脈造影檢查

經(jīng)橈動脈穿刺，采用 Judkins 法予以檢查，使用血管造影機（Philips FD10 型，荷蘭），對圖像予以分析。由3 名臨床經(jīng)驗豐富的專業(yè)醫(yī)師進行獨立診斷，所有患者均采用數(shù)字平板造影機進行，常規(guī)多體位投照。所有患者術(shù)前服用常規(guī)劑量阿司匹林、噻氯吡啶或氯吡格雷等抗血小板藥物，術(shù)中按常規(guī)劑量靜脈應用肝素，維持活化凝血時間250～350 s。按常規(guī)方法行冠狀動脈造影術(shù)及導管法FFR 檢測。

1.6 心肌血流灌注模型

根據(jù)集總參數(shù)網(wǎng)絡(luò)血流模型，心肌血流量主要由心肌灌注壓及微血管半徑?jīng)Q定[10]。在血液循環(huán)穩(wěn)定前提下，假設(shè)心肌血流灌注為一個并聯(lián)的阻抗模型[11]，心肌血流主要由心肌血流灌注壓與心肌微循環(huán)阻力（心肌質(zhì)量）的比值決定[12]。由于心肌血液循環(huán)呈脈沖式由動脈端向靜脈端流動，且該過程大約需要5 個心動周期[13]，即經(jīng)過5 個心動周期，一定容量的血液分布至整個心肌微循環(huán)。因此，該時間段內(nèi)心肌血流量與心肌質(zhì)量比值即為心肌血流（圖1），考慮到不同患者的體重指數(shù)存在個體差異，而體重指數(shù)[14]、性別[15]、年齡[16]又與冠心病存在一定相關(guān)性，因此，引入一個評價心肌重構(gòu)的指標-MBFI，由于靜脈壓力極低，將舒張期主動脈壓認為心肌灌注壓。

圖1 心肌血流灌注模型

1.7 MBFI 計算[11，13，17]

記錄患者平均心率、平均舒張壓（DP）、身高、體重，運用荷蘭飛利浦公司CCTA 后處理軟件計算收縮末期左心室心肌容積，乘以心肌密度得到左心室心肌質(zhì)量（mass，M），并由平均心率推算出心動周期（time，T），T=60/心率，進而得出心肌灌注時間（perfusion time，PT），即PT=5×T；由身高及體重計算出體重指數(shù)（BMI），并依據(jù)性別、年齡進行校正。MBFI=PT×DP/（M×BMI）－k×n（k 由多因素回歸分析得到，權(quán)重值0.015，n 為年齡間隔數(shù)，男性、女性患者校正年齡分別≥ 60 歲、55 歲，每間隔5 歲，增加0.015。

1.8 診斷分析

以FFR 為金標準，有創(chuàng)冠狀動脈造影依據(jù)管腔狹窄≥70%判斷靜息條件下心肌缺血[18]，MBFI 依據(jù)其數(shù)值≤最佳切點值判斷靜息條件下心肌缺血，比較MBFI 與有創(chuàng)冠狀動脈造影兩種方法診斷缺血性冠心病的ROC 曲線及診斷準確度。

1.9 統(tǒng)計學分析方法

采用Medcalc 18.11.3 統(tǒng)計學軟件。計量資料用均數(shù)±標準差表示，分類變量以頻率和百分比表示。采用DeLong 檢驗比較MBFI 和有創(chuàng)冠狀動脈造影的曲線下面積，計數(shù)資料采用卡方檢驗。P<0.05 為差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 有創(chuàng)冠狀動脈造影及MBFI 最佳切點值診斷及ROC 曲線

81 例患者，CCTA 掃描平均劑量為（3.06±1.22）mSv。MBFI、ICA 最佳切點值分別為0.074、70%，25 例患者FFR ≤0.80。MBFI、ICA 兩者ROC 曲線下面積分別為0.825、0.699（Z=2.024，P=0.0429），其敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預測值分別為88.00%、80.35%、66.67%、93.75% 和76.00%、51.79%、41.30%、82.86%，診斷準確度分別為82.72%、59.26%（χ2=10.753，P<0.01）。詳見表1、圖2。

表1 ICA 及MBFI 最佳切點值診斷分析

圖2 ICA 及MBFI ROC 曲線

2.2 MBFI 判斷疑似缺血相關(guān)冠狀動脈狹窄

33 例患者（40.74%，33/81）有創(chuàng)冠狀動脈造影狹窄程度為65%或70%，其中27 例患者（81.82%，27/33）FFR>0.80，顯示心肌不缺血。以MBFI>0.074 來判斷，可明確23 例患者心肌不缺血（69.70%，23/33），詳見圖3，其FFR>0.80，占該類病例的85.19%（23/27）。

圖3 心肌血流指數(shù)評價冠狀動脈臨界重度病變患者的案例分析

3 討論

根據(jù)心肌血流灌注模型，血流灌注入口壓力為舒張期主動脈壓，出口壓力為冠狀靜脈壓，根據(jù)集總參數(shù)網(wǎng)絡(luò)血流模型，在血流穩(wěn)定的前提下，每個心動周期內(nèi)，血管的長度與半徑是相對穩(wěn)定的，因此，每個心動周期的血流量由灌注壓決定。根據(jù)阻抗模型，心肌血流由血流量與心肌質(zhì)量的比值決定，由此引出心肌血流模型。

研究表明，冠狀動脈解剖與功能的結(jié)合，可明顯提高診斷冠心病準確率[19]。本研究避開了傳統(tǒng)依據(jù)冠狀動脈管腔解剖狹窄程度來評價冠心病，而是從生理功能角度通過分析冠心病患者心肌血流，從而避開單純依據(jù)心外膜下冠狀動脈管腔狹窄程度分析心肌缺血狀況。本研究參考了腦組織的血流灌注模型[11，17]，應用到心肌組織，將心肌循環(huán)系統(tǒng)假設(shè)為一個擁有動脈入口與靜脈出口的密閉容器，由心肌灌注壓提供動力，將心肌質(zhì)量及體重指數(shù)認為阻力要素，同時依據(jù)性別、年齡進行校正，從而得到MBFI。對于冠心病而言，其冠狀動脈的管腔狹窄可導致相應節(jié)段心肌缺血、損傷，而缺血、損傷心肌釋放的細胞因子可通過神經(jīng)、體液因素作用于整個心肌，導致心肌重構(gòu)，心肌質(zhì)量的增加是其主要表現(xiàn)形式[6-7]。由于一定時間段的心肌血流量主要由動脈舒張壓與灌注時間決定[20-21]，而血流量與心肌微循環(huán)容量相匹配[22]。因此，灌注時間與舒張壓乘積可代表該時間段內(nèi)的心肌血流量，心肌質(zhì)量與體重指數(shù)乘積可代表血流阻力，兩者的比值即 MBFI。

為減少患者輻射劑量，本次研究采用前瞻性心電門控掃描方法，平均輻射劑量為（3.06±1.22 ）mSv，明顯低于以往回顧性心電門控掃描方式[23]，因此，該技術(shù)應用于臨床是安全的。

本研究中，以FFR 為金標準，MBFI、有創(chuàng)冠狀動脈造影兩者的ROC 曲線下面積統(tǒng)計學差異明顯（P<0.05），MBFI 診斷缺血性冠心病的敏感度、特異度、陽性預測值及陰性預測值分別為88.00%、80.35%、66.67%、93.75%，優(yōu)于有創(chuàng)冠狀動脈造影，MBFI 除具備較高的敏感度與特異度外，還具有非常滿意的陰性預測值。在對81 例疑似缺血性冠心病患者的甄別中，MBFI 與有創(chuàng)冠狀動脈造影診斷正確率分別為82.72%、59.26%（χ2=10.753，P<0.01）MBFI 明顯高于ICA。因此，MBFI 較有創(chuàng)冠狀動脈造影對評價冠心病患者心肌是否缺血具有明顯優(yōu)勢[24]，可用于評價冠狀動脈病變患者心肌是否缺血，為臨床進一步制定治療策略提供科學依據(jù)。

研究表明，冠狀動脈功能學評估在冠狀動脈血運重建中的作用日趨明顯[25-26]。在本研究的81 例患者中，33 例存在臨界重度狹窄，狹窄程度為65%或70%，占所有病例的40.74%（33/81）。針對該類病變，臨床治療策略的制定存在一定難度[27]，往往憑借經(jīng)驗或依據(jù)是否存在明顯的心肌缺血證據(jù)，或為了明確該類患者心肌是否缺血，往往傾向于FFR檢測。本研究33 例疑似心肌缺血的臨界重度狹窄的患者，27 例患者（81.82%，27/33）心肌其實并不缺血，其FFR>0.80。當以MBFI>0.074 來判斷時，有23 例患者（69.70%，23/33）FFR>0.80，心肌并不缺血，占所有非缺血病例的85.19%（23/27），也就是說，MBFI 可以甄別絕大多數(shù)冠心病患者心肌是否缺血。

局限性 本次研究以主動脈舒張壓與心肌有效灌注時間的乘積代表心肌血流灌注量，考慮到生理指標心率、血壓本身會隨機體狀態(tài)變化而變化，本研究選擇安靜狀態(tài)下一個較短時間段內(nèi)的心率、血壓為代表，是否可以代表24 h 內(nèi)的心率、血壓，需要進一步研究；其次，病例入選，沒有納入急性冠狀動脈綜合征患者，對該類患者，MBFI 分布情況需要進一步完善。

綜上，MBFI 為功能性指標，可用于排查冠心病患者心肌是否缺血。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突