CT心肌灌注成像在缺血性心臟病診斷中的研究進(jìn)展

俞雅蓉，于麗華，代旭，張佳胤

(上海交通大學(xué)附屬第一人民醫(yī)院放射科，上海 200080)

冠狀動(dòng)脈CT血管成像(coronary computed tomog-raphic angiography，CCTA)作為篩查冠心病的首選無創(chuàng)檢查，具有較高的診斷準(zhǔn)確性和陰性預(yù)測(cè)值，但仍存在診斷特異性及陽性預(yù)測(cè)值較低等局限，僅可用于評(píng)估冠狀動(dòng)脈的解剖學(xué)特征。近年來，CT技術(shù)的快速發(fā)展，其空間分辨率和時(shí)間分辨率均得到大幅提高，掃描時(shí)間明顯縮短，掃描相關(guān)輻射劑量減少，推動(dòng)了心肌灌注成像(myocardial perfusion imaging，MPI)的發(fā)展，隨著CT-MPI的發(fā)展及成熟，其逐步應(yīng)用于心臟疾病的診斷，尤其是缺血性心臟病的診斷。CT-MPI結(jié)合CCTA“一站式”檢查具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，可同時(shí)從解剖學(xué)和功能學(xué)特征兩方面對(duì)冠狀動(dòng)脈及其支配心肌進(jìn)行綜合評(píng)估[1]。與單獨(dú)CCTA檢查相比，CCTA結(jié)合CT-MPI可提高冠心病診斷的特異性[2-3]，在診斷支架內(nèi)再狹窄(in-stent restenosis,ISR)[4-5]、評(píng)估急性心肌梗死(acute myocardial infarction，AMI)微循環(huán)梗阻[6-7]及缺血伴非阻塞性冠狀動(dòng)脈疾病(ischemia and no obstructive coronary artery disease，INOCA)[8]中也有一定價(jià)值。CT-MPI檢查能更加準(zhǔn)確地反映冠狀動(dòng)脈狹窄的血流動(dòng)力學(xué)意義，為臨床決策提供更準(zhǔn)確的依據(jù)，具有良好的臨床發(fā)展前景[3,9]?，F(xiàn)對(duì)CT-MPI的成像方法和主要分析參數(shù)及其在診斷各類相關(guān)缺血性心臟病中的應(yīng)用予以綜述。

1 CT-MPI成像方法和主要參數(shù)

目前CT心肌灌注掃描方案通常分為三個(gè)階段，即CCTA掃描、藥物負(fù)荷CT-MPI掃描和碘延遲強(qiáng)化掃描。臨床根據(jù)具體情況選擇操作流程，先靜息后負(fù)荷或先負(fù)荷后靜息。目前負(fù)荷CT-MPI掃描的常用藥物是腺苷，在腺苷的作用下，正常微循環(huán)血管可擴(kuò)張2～3倍，與病變血管的擴(kuò)張程度不同，故通過最大化的血管擴(kuò)張差異區(qū)分血管。擴(kuò)張差異導(dǎo)致冠狀動(dòng)脈血流量不同，出現(xiàn)心肌的灌注差異，灌注圖像表現(xiàn)為病變血管供血區(qū)心肌低密度影。藥物負(fù)荷操作較簡便，患者易于配合，且藥物半衰期很短，主要不良反應(yīng)為面部潮紅、呼吸困難、支氣管痙攣、頭暈惡心等，停藥后短時(shí)間內(nèi)即可消失，安全性較好[10]。此外，部分需要評(píng)價(jià)心肌纖維化和心肌梗死的患者還需行碘延遲強(qiáng)化掃描。正常心肌在碘對(duì)比劑注入早期表現(xiàn)為均勻一致的強(qiáng)化，隨后在延遲期表現(xiàn)為強(qiáng)化程度下降；而梗死心肌或纖維化心肌則表現(xiàn)為延遲強(qiáng)化[11]。由于心肌梗死后心肌細(xì)胞損傷、細(xì)胞膜完整性破壞及間質(zhì)水腫，梗死心肌發(fā)生替代纖維化，造成細(xì)胞外間隙增寬，對(duì)比劑進(jìn)入損傷心肌細(xì)胞及細(xì)胞外間隙，碘延遲強(qiáng)化掃描中表現(xiàn)為相對(duì)高強(qiáng)化區(qū)[12-13]，因此延遲5～15 min再次成像，可評(píng)價(jià)心肌的瘢痕及纖維化情況。

CT-MPI主要有定性和定量兩種分析方法。CT-MPI顯示的心肌內(nèi)對(duì)比劑攝取量與其碘濃聚密度成正比，即低密度區(qū)代表低灌注區(qū)。定性分析法是通過目測(cè)某區(qū)域與遠(yuǎn)處正常心肌的密度差異判斷缺血情況。但是，定性分析難以準(zhǔn)確判斷因三支主干血管病變引起的彌漫性心肌缺血，且易受到硬化線束偽影、運(yùn)動(dòng)和呼吸偽影的影響。定量分析分為半定量分析和全定量分析。目前，全定量分析基于雙室模型，利用去卷積等方法[14]，通過連續(xù)采集動(dòng)態(tài)CT-MPI圖像繪制時(shí)間密度曲線，分析并計(jì)算心肌血流量(myocardial blood flow，MBF)、心肌血容量、達(dá)峰時(shí)間、組織通過時(shí)間等血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)[15-16]。半定量分析主要通過相對(duì)比值評(píng)估心肌灌注情況，如透壁灌注指數(shù)、負(fù)荷心肌血流比值。

2 CT-MPI在缺血性心臟病診斷中的應(yīng)用

2.1在冠心病中的應(yīng)用 冠狀動(dòng)脈解剖學(xué)和功能學(xué)信息是診斷和評(píng)估冠心病的重要因素[17]。CCTA主要獲取冠狀動(dòng)脈的解剖學(xué)信息，診斷冠心病的敏感性較高[18]，但診斷有血流動(dòng)力學(xué)意義的冠心病，特別是冠狀動(dòng)脈中度狹窄的特異性一般[19]。功能學(xué)信息可以更加直觀地反映冠狀動(dòng)脈狹窄所引起的心肌缺血，以更好地指導(dǎo)治療，使患者獲益。近年來，CCTA聯(lián)合CT-MPI作為“一站式”評(píng)估方法逐漸發(fā)揮重要作用，可以同時(shí)評(píng)估冠狀動(dòng)脈狹窄和心肌缺血，用于診斷具有顯著血流動(dòng)力學(xué)意義的冠心病[20]。Celeng等[3]的薈萃分析表明，與CCTA相比，CT-MPI在識(shí)別有血流動(dòng)力學(xué)意義的冠心病方面有顯著優(yōu)勢(shì)；且CCTA聯(lián)合CT-MPI的敏感性和特異性均較高。動(dòng)態(tài)CT-MPI的敏感性較靜態(tài)CT-MPI更高，但特異性低。Hamon等[2]的薈萃分析表明，以有創(chuàng)檢查獲得的血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)作為參考標(biāo)準(zhǔn)，負(fù)荷CT-MPI診斷缺血性冠心病的價(jià)值較單純CCTA檢查更高，且陽性似然比和特異性均有所提高，證實(shí)CCTA與負(fù)荷CT-MPI的結(jié)合可能成為提高冠心病診斷效能和減少不必要侵入性冠狀動(dòng)脈血管造影的有效途徑。Pontone等[21]的薈萃分析也表明，陰性CCTA結(jié)果是臨床排除阻塞性冠心病的最佳標(biāo)準(zhǔn)，而陽性負(fù)荷CT-MPI結(jié)果聯(lián)合CCTA結(jié)果對(duì)于診斷有血流動(dòng)力學(xué)意義狹窄的價(jià)值更好，有利于識(shí)別需要進(jìn)一步采取有創(chuàng)評(píng)估方式的患者?？傊珻CTA聯(lián)合CT-MPI檢查彌補(bǔ)了陽性預(yù)測(cè)價(jià)值的缺陷，更好地發(fā)揮了陰性預(yù)測(cè)價(jià)值的優(yōu)勢(shì)，能夠更準(zhǔn)確地排除不具有阻塞性冠心病的患者，識(shí)別有阻塞性冠心病且有血流動(dòng)力學(xué)意義冠狀動(dòng)脈狹窄的患者。

由于早期CT技術(shù)的限制，CT-MPI以靜態(tài)為主。靜態(tài)CT-MPI的數(shù)據(jù)分析常用定性分析法，目測(cè)法對(duì)于全心缺血的診斷有限，由于偽影的影響，易產(chǎn)生假陽性的結(jié)果。Rochitte等[22]調(diào)查以單光子發(fā)射CT和侵入性冠狀動(dòng)脈血管造影作為參考標(biāo)準(zhǔn)的靜態(tài)320-CT-MPI的診斷效能(CORE320研究)，結(jié)果顯示，CCTA聯(lián)合CT-MPI能夠準(zhǔn)確識(shí)別有血流動(dòng)力學(xué)意義冠狀動(dòng)脈狹窄患者，且診斷準(zhǔn)確率較高，患者水平和血管節(jié)段水平的受試者工作特征曲線下面積均為0.87，均高于單純CCTA組。Pontone等[23]以侵入性冠狀動(dòng)脈血管造影和血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)(fractional flow reserve，F(xiàn)FR)作為參考標(biāo)準(zhǔn)證實(shí)，在血管節(jié)段及患者水平上，行CCTA聯(lián)合靜態(tài)CT-MPI組診斷冠狀動(dòng)脈狹窄的特異性和準(zhǔn)確性較僅行CCTA檢查組均顯著提高。另有研究顯示，CCTA聯(lián)合CT-MPI組和CCTA聯(lián)合CT-FFR組診斷具有血流動(dòng)力學(xué)意義的冠狀動(dòng)脈狹窄的特異性均較僅行CCTA組高，且CCTA聯(lián)合CT-MPI診斷具有血流動(dòng)力學(xué)意義的冠狀動(dòng)脈狹窄的敏感性較CCTA聯(lián)合CT-FFR更高[24]。但I(xiàn)hdayhid等[25]的研究指出，靜態(tài)CT-MPI定性及透壁灌注指數(shù)半定量分析的診斷效能低于CT-FFR。由此可見，靜態(tài)CT-MPI的診斷準(zhǔn)確性和特異性較高，但敏感性略差。Dantas RN等[26]的研究證實(shí)，多時(shí)相靜態(tài)CT-MPI可通過多時(shí)相掃描并采集圖像減少靜態(tài)CT-MPI的漏診，提高診斷的敏感性。

隨著心臟CT技術(shù)的不斷發(fā)展，動(dòng)態(tài)CT-MPI的優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)，其敏感性較靜態(tài)CT-MPI更高[10,27]，在識(shí)別彌漫性心肌缺血及進(jìn)行缺血嚴(yán)重程度分級(jí)等方面發(fā)揮重要作用。與靜態(tài)CT-MPI相比，動(dòng)態(tài)CT-MPI對(duì)較小的心肌灌注差異更敏感[28]，并可對(duì)灌注缺損進(jìn)行全定量評(píng)估。MBF值可較好反映心肌灌注情況，是反映心肌灌注情況最直接、最準(zhǔn)確的參數(shù)，具有較高的臨床價(jià)值[29-30]。研究指出，由于個(gè)體差異等因素，不同研究中的絕對(duì)MBF值參考范圍不同，而相對(duì)MBF值(缺血節(jié)段MBF值/參考節(jié)段MBF值)能更好地反映灌注缺損，故相對(duì)MBF值較絕對(duì)MBF值能更好地識(shí)別有血流動(dòng)動(dòng)力學(xué)意義的冠狀動(dòng)脈狹窄，且測(cè)定相對(duì)MBF值可以減少因血管擴(kuò)張劑作用不佳而低估血流灌注的影響[31-32]。Yang等[33]的研究指出，依據(jù)CCTA聯(lián)合CT-MPI計(jì)算的負(fù)荷心肌血流比值診斷中度冠狀動(dòng)脈狹窄的準(zhǔn)確性高于MBF值。Yi等[34]的研究表明，對(duì)于有癥狀的中高危冠心病患者，動(dòng)態(tài)CT-MPI獲得的絕對(duì)MBF值較相對(duì)MBF值在檢測(cè)心肌缺血方面具有更好的診斷效能。Li等[35]的前瞻性研究表明，在CT-MPI所有參數(shù)中，MBF值的受試者工作特征曲線下面積最大(以99 mL/100 mL/min為界值)；且動(dòng)態(tài)CT-MPI所測(cè)MBF值在識(shí)別缺血病變方面優(yōu)于基于機(jī)器學(xué)習(xí)的CT-FFR。Alessio等[36]指出，動(dòng)態(tài)CT-MPI所測(cè)MBF值可用于心肌缺血診斷，并可用于缺血性心臟病患者的風(fēng)險(xiǎn)分層?？傊瑒?dòng)態(tài)CT-MPI所測(cè)MBF值提供了絕對(duì)定量評(píng)估的思路，并提高了診斷準(zhǔn)確性和敏感性，未來還需要確定絕對(duì)MBF值的參考范圍。另有研究認(rèn)為，相對(duì)MBF值在診斷灌注缺損方面更具有代表性，研究結(jié)果的差異可能與患者冠狀動(dòng)脈病變的程度、MBF值參考范圍、研究設(shè)計(jì)、圖像采集及處理方法不同等有關(guān)。相對(duì)MBF值與動(dòng)態(tài)CT-MPI診斷心肌缺血效能的差異還有待進(jìn)一步研究，未來可能將絕對(duì)MBF值和相對(duì)MBF值結(jié)合，以獲得更高的診斷效能。

2.2在評(píng)估支架內(nèi)再狹窄中的應(yīng)用 經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入術(shù)是最常見的冠心病血管重建方法[37]。采用CCTA評(píng)估支架具有一定局限性[38]，其空間分辨率有限，由硬化線束偽影及部分容積效應(yīng)所致的“暈狀偽影”是冠狀動(dòng)脈支架成像最常見的影響因素之一，支架壁顯示較實(shí)際增厚、支架高密度影向管腔內(nèi)散射，使診斷ISR的假陽性率增加，導(dǎo)致狹窄的嚴(yán)重程度被高估；此外，支架旁嚴(yán)重的鈣化斑塊進(jìn)一步加重“暈狀偽影”，影響其診斷準(zhǔn)確性。CT-MPI可以直接評(píng)估支架內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)，避免了“暈狀偽影”或支架旁嚴(yán)重的鈣化斑塊對(duì)評(píng)估的影響，可能成為評(píng)估ISR的有效方式。

Rief等[4]對(duì)20例支架置入術(shù)后患者的研究發(fā)現(xiàn)，與單獨(dú)CCTA相比，CCTA聯(lián)合CT-MPI提高了心臟CT成像的診斷率和準(zhǔn)確性。Andreini等[5]首次評(píng)估CT-MPI診斷支架置入術(shù)后患者ISR的準(zhǔn)確性，結(jié)果顯示，在支架水平、血管節(jié)段水平和患者水平中，CT-MPI的可診斷率明顯高于CCTA，CCTA聯(lián)合CT-MPI的可診斷率也明顯高于單獨(dú)CCTA。以侵入性冠狀動(dòng)脈血管造影結(jié)果作為參考標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，CT-MPI診斷準(zhǔn)確率顯著高于CCTA。影響CCTA診斷冠狀動(dòng)脈支架準(zhǔn)確性的主要原因是偽影干擾，易產(chǎn)生假陽性結(jié)果，特別是支架內(nèi)徑小于3 mm時(shí)，CCTA診斷小管徑ISR更易受到偽影影響。然而，CT-MPI是通過心肌灌注對(duì)血流的影響間接評(píng)估管腔狹窄情況，診斷準(zhǔn)確性不受支架管徑大小的影響。

多數(shù)經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入術(shù)后患者出現(xiàn)心絞痛或不典型胸痛，但并不是所有患者都發(fā)生ISR，冠狀動(dòng)脈微血管功能障礙可能為支架置入術(shù)后無ISR患者發(fā)生心絞痛的潛在機(jī)制[39]。Li等[40]對(duì)于有心絞痛或不典型胸痛癥狀、無ISR的支架置入術(shù)后患者的研究表明，CT-MPI可檢測(cè)出ISR且有心絞痛或不典型胸痛癥狀患者的心肌低灌注區(qū)域；與參考區(qū)域相比，支架置入血管區(qū)域的總體平均MBF值和心肌血容量顯著降低?？梢?，對(duì)于MBF值降低且有心絞痛或不典型胸痛癥狀的無ISR患者，需要通過進(jìn)一步的有創(chuàng)檢查(如冠狀動(dòng)脈血流阻力指數(shù))明確冠狀動(dòng)脈微血管功能障礙的診斷，以便優(yōu)化治療策略。同時(shí)，經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療后患者M(jìn)BF值降低不一定與ISR有關(guān)，有心絞痛或不典型胸痛癥狀的無ISR患者也可以普遍出現(xiàn)MBF值降低。因此，不能僅根據(jù)支架血管區(qū)域的心肌灌注狀態(tài)確定支架處的再狹窄。

2.3在評(píng)價(jià)AMI中的應(yīng)用 ST段抬高型心肌梗死是冠狀動(dòng)脈急性血管閉塞產(chǎn)生的嚴(yán)重后果，也是心源性死亡的主要原因[41]。心臟磁共振檢查是一種無創(chuàng)檢查方式，廣泛應(yīng)用于心肌缺血[42]和AMI的評(píng)估[43]。CT-MPI是近年發(fā)展較快的一種新的心肌梗死評(píng)價(jià)方法[44]，可以評(píng)估AMI微循環(huán)梗阻、MBF值及心肌水腫情況等。

Yu等[6]的研究表明，無論有無冠狀動(dòng)脈微血管阻塞節(jié)段，AMI的MBF值和心肌血容量均顯著低于參考節(jié)段，且動(dòng)態(tài)CT-MPI所測(cè)MBF值的敏感性、特異性和診斷準(zhǔn)確性均優(yōu)于CT-MPI定量分析的其他參數(shù)，可用于AMI和冠狀動(dòng)脈微血管阻塞的診斷。以心臟磁共振檢查結(jié)果作為參考標(biāo)準(zhǔn)，MBF還可比較準(zhǔn)確地估計(jì)AMI和冠狀動(dòng)脈微血管阻塞的面積。Pan等[7]的研究表明，動(dòng)態(tài)CT-MPI顯示的梗死區(qū)MBF值和心肌血容量明顯低于參照區(qū)域。此外，MBF值較低患者入院時(shí)和發(fā)病后6個(gè)月往往存在左心室功能受損。綜上，CT-MPI中獲得的梗死心肌血流灌注情況，在一定程度上反映了心肌損傷嚴(yán)重程度及心功能，為臨床上評(píng)估預(yù)后提供了依據(jù)。

臨床上可用心臟磁共振檢查評(píng)估AMI，T2加權(quán)心臟磁共振檢查可以顯示組織水腫情況，有效評(píng)估急性心肌缺血性損傷[45]，即存在嚴(yán)重心肌缺血時(shí)，水腫心肌組織的信號(hào)強(qiáng)度更高。AMI的危險(xiǎn)心肌區(qū)(myocardium at risk，MAR)指梗死相關(guān)動(dòng)脈所支配的心肌缺血區(qū)域，其最主要的組織學(xué)特點(diǎn)為水腫。急性心肌缺血性損傷后的細(xì)胞內(nèi)和(或)細(xì)胞外的間隙增大，對(duì)比劑可能進(jìn)入該間隙，因此，血管外容積(extravascular contrast-distribution volume，EVV)可以作為組織水腫的潛在替代測(cè)量值。對(duì)于非ST段抬高型心肌梗死患者，尤其是癥狀較晚出現(xiàn)患者，準(zhǔn)確評(píng)估AMI后的MAR及可逆性損傷心肌對(duì)于治療AMI及評(píng)估預(yù)后有重要意義。EVV可作為評(píng)估AMI心肌水腫的有效指標(biāo)，以描述MAR水腫程度；心肌灌注情況可以用來區(qū)分MAR內(nèi)的梗死和可逆性損傷的心肌，可逆性損傷心肌的灌注情況優(yōu)于梗死心肌，低于正常組織，而EVV則相反。So等[46]建立豬再灌注治療后的AMI模型，在CT檢查時(shí)一次性注射對(duì)比劑并測(cè)定EVV和心肌灌注情況，結(jié)果顯示，以T2加權(quán)心臟磁共振成像結(jié)果作為參考標(biāo)準(zhǔn)，通過定量EVV和心肌灌注情況可評(píng)估MAR內(nèi)心肌活性，且EVV是預(yù)測(cè)梗死后急性期和亞急性期心肌存活的可靠指標(biāo)，且在梗死后急性期的評(píng)估準(zhǔn)確性較亞急性期更高。未來，還需進(jìn)一步探究EVV和心肌灌注在評(píng)估MAR及AMI中可逆性損傷心肌情況，以有效指導(dǎo)再灌注治療性。

2.4在INOCA中的應(yīng)用 INOCA指臨床癥狀和體征表現(xiàn)為缺血性心臟病，但冠狀動(dòng)脈檢查未發(fā)現(xiàn)冠狀動(dòng)脈阻塞的一類綜合征。INOCA患者的臨床癥狀多提示心肌缺血，但冠狀動(dòng)脈動(dòng)脈造影檢查未發(fā)現(xiàn)管徑狹窄≥50%的血管病變[47]。由于心肌內(nèi)微血管阻塞導(dǎo)致的心肌血流灌注減少發(fā)生在小血管(直徑通常≤0.05 mm，明顯低于CCTA或有創(chuàng)冠狀動(dòng)脈造影所觀察血管直徑)，故可通過MPI的灌注減少推斷INOCA患者的微血管功能障礙。

Schuijf等[8]報(bào)告的部分CORE320試驗(yàn)[22]數(shù)據(jù)顯示，與無INOCA患者相比，CT檢查發(fā)現(xiàn)的INOCA患者的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊總負(fù)荷顯著增加，不良斑塊特征(如正性重構(gòu)和低密度斑塊)更加明顯。CCTA聯(lián)合CT-MPI提供了無明顯狹窄冠狀動(dòng)脈的冠狀動(dòng)脈粥樣硬化及心肌缺血等證據(jù)，可解釋INOCA患者的癥狀，并可指導(dǎo)其臨床治療，如改善生活方式、藥物干預(yù)，以預(yù)防心絞痛發(fā)生并防止動(dòng)脈粥樣硬化斑塊負(fù)荷進(jìn)一步增加，減少主要不良心血管事件的發(fā)生[48]?？傊?，INOCA患者發(fā)生不良事件的風(fēng)險(xiǎn)不斷上升[49-50]，微血管功能障礙成為評(píng)估心肌缺血的一項(xiàng)重要因素。有效識(shí)別INOCA有助于明確其癥狀發(fā)生的潛在原因，并對(duì)患者心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行更積極有效的醫(yī)學(xué)管理。

3 小結(jié)與展望

CT-MPI聯(lián)合CCTA診斷冠心病的診斷效能較好，可直接通過管腔內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)改變對(duì)心肌血流灌注的影響評(píng)估ISR，對(duì)于有臨床癥狀、但無冠狀動(dòng)脈再狹窄的患者，可根據(jù)心肌灌注情況優(yōu)化治療策略；AMI后，可通過CT-MPI獲得的心肌血流灌注情況了解心肌活性及心功能；此外，CT-MPI還有助于有效識(shí)別INOCA，明確INOCA患者癥狀發(fā)生的潛在原因，以進(jìn)行有效的臨床管理等。CT-MPI的應(yīng)用和發(fā)展為缺血性心臟病提供了有效科學(xué)的診斷依據(jù)。未來，通過不斷優(yōu)化臨床研究方案深入探究CT-MPI在各類缺血性心臟病中的診斷價(jià)值、細(xì)化缺血性心臟病的分類；利用機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能方法分析CT-MPI數(shù)據(jù)，并與臨床指標(biāo)相結(jié)合，可更準(zhǔn)確地診斷疾病，為臨床決策提供依據(jù)。