雙源CT評(píng)估冠狀動(dòng)脈鈣化與病理診斷符合度

劉云霏，馬延賀，王常月，李志營，郭長(zhǎng)英，郭琳

1.鄭州市第七人民醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科，鄭州 450016；2.天津市胸科醫(yī)院影像科，天津 300051；3.天津醫(yī)科大學(xué)人體解剖與組織胚胎系，天津 300070

冠狀動(dòng)脈鈣化作為冠心病的獨(dú)立危險(xiǎn)因子是預(yù)測(cè)患者心血管疾病事件和死亡率的重要指標(biāo)[1]。研究表明，微小鈣化、鈣化結(jié)節(jié)與急性冠狀動(dòng)脈綜合征（acute coronary syndrome，ACS）密切相關(guān)，嚴(yán)重的冠狀動(dòng)脈鈣化則往往預(yù)示冠狀動(dòng)脈粥樣硬化斑塊負(fù)荷較重，與穩(wěn)定型心絞痛密切相關(guān)[2～4]。嚴(yán)重冠狀動(dòng)脈鈣化是導(dǎo)致經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入術(shù)（percutaneous coronary intervention，PCI）中支架膨脹不良和搭橋手術(shù)困難的重要危險(xiǎn)因素[5]，因此，準(zhǔn)確定性和定量冠狀動(dòng)脈鈣化對(duì)指導(dǎo)冠心病人的分型、治療和判斷預(yù)后有重要臨床意義。本實(shí)驗(yàn)以病理組織學(xué)為對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)雙源CT（dual source computed tomography，DSCT）定性和定量冠狀動(dòng)脈鈣化斑塊的能力。

1 材料和方法

1.1 材料

由天津醫(yī)科大學(xué)人體解剖學(xué)教研室提供12具10%福爾馬林固定尸體標(biāo)本，男性7例，女性5例，死亡年齡42～80歲，平均（67.5±10.2）歲。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 冠狀動(dòng)脈獲取 大體解剖獲取心標(biāo)本，解剖出心表面的右冠狀動(dòng)脈、左主干、前降支和左回旋支等血管，結(jié)扎細(xì)小分支和血管末端，從起始處切斷冠狀動(dòng)脈，去除血管周圍的脂肪組織，生理鹽水沖洗血管3遍，將管壁有破壞和管腔有阻塞的冠狀動(dòng)脈給予排除。

1.2.2 DSCT增強(qiáng)掃描 采用西門子64層DSCT，用連接導(dǎo)管的5 ml注射器從冠狀動(dòng)脈上端開口處注入對(duì)比劑，在掃描床上冠狀動(dòng)脈放在傾斜一定角度的托板上以免對(duì)比劑從開口處流出，冠狀動(dòng)脈長(zhǎng)軸與床長(zhǎng)軸一致類似于在心腔中的位置，用5 ml的針管吸滿對(duì)比劑放在冠狀動(dòng)脈一側(cè)做對(duì)比和定位，增強(qiáng)掃描后吸盡冠狀動(dòng)脈里面的對(duì)比劑，并用生理鹽水沖洗3遍以防對(duì)比劑粘于血管壁影響下一步的病理切片。掃描參數(shù)：選用CT冠狀動(dòng)脈方案，管電壓140 kV，管電流162 mA，F(xiàn)OV 200 mm，球管旋轉(zhuǎn)時(shí)間為0.33 s，螺距0.25，層間距0.6 mm，層厚0.6 mm。為達(dá)到近似臨床CT檢查時(shí)的增強(qiáng)效果，對(duì)比劑的CT值約280 HU，由碘海醇（歐乃派克，350 mg/ml）與生理鹽水以1：40混合而成。

1.2.3 DSCT圖像后處理及分析 原始圖像傳至syngo VE32E工作站，分別重建最大密度投影（MIP）、容積再現(xiàn)（VR）和多平面重建（MPR）等分析冠狀動(dòng)脈斑塊，用MIP測(cè)量斑塊距離冠狀動(dòng)脈開口的長(zhǎng)度（圖1）。采用雙盲法，由兩名實(shí)驗(yàn)員分別獨(dú)立閱讀圖像，當(dāng)意見有分歧時(shí)通過討論取得一致結(jié)果。根據(jù)美國心臟協(xié)會(huì)（AHA）的冠狀動(dòng)脈分段標(biāo)準(zhǔn)[6]，對(duì)心表面較粗大的冠狀動(dòng)脈（AHA1，2，3，5，6，7，8，11，12，13）進(jìn)行分析，并排除質(zhì)量較差的圖像。測(cè)量斑塊CT值時(shí)，根據(jù)斑塊大小調(diào)整感興趣區(qū)（ROI）大小，每個(gè)斑塊測(cè)量3次取平均值。據(jù)前人研究結(jié)果[7,8]將CT值＞130 HU的斑塊定性為鈣化斑塊，見圖2～7。依據(jù)鈣化在管壁橫斷面中的弧度將鈣化斑塊分為3型[2,9]：鈣化弧度＜90°者為輕度鈣化；90°～180°者為中度鈣化；弧度＞180°者為重度鈣化，微小鈣化屬于輕度鈣化范圍。

圖1 最大密度投影圖像，測(cè)量鈣化斑塊距冠狀動(dòng)脈開口的距離Fig.1 The distance of the plaques to the coronary ostium was measured by using MIP

采用MPR、MIP、VRT和橫斷面重建圖像對(duì)鈣化斑塊導(dǎo)致的冠狀動(dòng)脈狹窄進(jìn)行觀察，測(cè)量鈣化斑塊導(dǎo)致冠狀動(dòng)脈最狹窄處的管腔內(nèi)直徑，狹窄近端和遠(yuǎn)端的正常管腔的內(nèi)直徑。冠狀動(dòng)脈狹窄程度＞50%認(rèn)為存在阻塞性冠心?。╟oronary artery disease，CAD）。冠狀動(dòng)脈狹窄程度的計(jì)算公式為：1-2×最狹窄管腔內(nèi)直徑/（狹窄近端的正常管腔內(nèi)直徑+狹窄遠(yuǎn)端的正常管腔內(nèi)直徑）×100%。

1.2.4 組織病理切片 將增強(qiáng)掃描成功的冠狀動(dòng)脈標(biāo)本切成4 mm長(zhǎng)的小段，石蠟包埋，為保證影像掃描與病理切片是同一斑塊，對(duì)組織包塊進(jìn)行連續(xù)5～10 μm厚的冠狀切片，記錄每一切片距離開口的距離，進(jìn)行蘇木精-伊紅（HE）染色，由兩位未知DSCT結(jié)果的實(shí)驗(yàn)員分別用熒光顯微鏡（OLYMPUS）的普通光源對(duì)病理切片進(jìn)行觀察分型并照相，有不同意見的經(jīng)協(xié)商后達(dá)成一致結(jié)果。測(cè)量每一個(gè)鈣化斑塊導(dǎo)致狹窄的程度，病理分型和所測(cè)狹窄程度作為對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

運(yùn)用SPSS 23.0軟件對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，連續(xù)變量數(shù)據(jù)表示為（），分類變量數(shù)據(jù)表示為百分?jǐn)?shù)形式。計(jì)算敏感性（sensitivity）評(píng)價(jià)DSCT增強(qiáng)掃描對(duì)鈣化斑塊的檢測(cè)能力，鈣化斑塊CT值與管腔對(duì)比劑CT值的比較用t檢驗(yàn)；評(píng)價(jià)DSCT與病理所測(cè)冠狀動(dòng)脈狹窄程度的相關(guān)性用Pearson檢驗(yàn)，評(píng)價(jià)二者差異性用t檢驗(yàn)，P＜0.05具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 DSCT增強(qiáng)掃描結(jié)果

根據(jù)AHA的15段標(biāo)準(zhǔn)[6]最終對(duì)53段冠狀動(dòng)脈標(biāo)本進(jìn)行影像分析，包括右冠狀動(dòng)脈22段，左主干和前降支23段，左回旋支8段。DSCT發(fā)現(xiàn)57個(gè)鈣化斑塊，其中31個(gè)輕度鈣化，12個(gè)中度鈣化，14個(gè)重度鈣化，見圖2～7。

2.2 病理檢測(cè)

病理切片發(fā)現(xiàn)Vb型[10]鈣化斑塊69個(gè)，其中43個(gè)輕度鈣化，12個(gè)中度鈣化，14個(gè)重度鈣化，見圖2～7。病理切片所測(cè)輕度、中度和重度鈣化斑塊導(dǎo)致的冠狀動(dòng)脈狹窄的平均值見表3。35.7%（5/14）的重度鈣化、25%（3/12）的中度鈣化和4.6%（2/43）的輕度鈣化斑塊導(dǎo)致的冠狀動(dòng)脈狹窄被病理切片診斷為阻塞性CAD。

圖2～7 CT與病理檢測(cè)不同分型鈣化斑塊致冠狀動(dòng)脈狹窄程度比較A：冠狀動(dòng)脈橫斷面CT圖像 B：冠狀動(dòng)脈病理切片（HE染色，bar=2.0 mm）圖2 輕度鈣化斑塊（白箭頭）CT測(cè)冠狀動(dòng)脈狹窄為38%，病理測(cè)狹窄為36% 黑箭頭示脂質(zhì)沉積圖3 中度鈣化斑塊（白箭頭）CT測(cè)冠狀動(dòng)脈狹窄為59%，病理測(cè)狹窄為55% 黑箭頭示厚纖維帽，DSCT不能定性和定量厚纖維帽圖4 重度鈣化斑塊（白箭頭）CT測(cè)冠狀動(dòng)脈狹窄為71%，病理測(cè)狹窄為35% 重度鈣化未導(dǎo)致嚴(yán)重管腔狹窄卻被DSCT診斷為阻塞性CAD圖5 重度鈣化斑塊（白箭頭）CT測(cè)冠狀動(dòng)脈狹窄為73%，病理測(cè)狹窄為52% DSCT高估了狹窄程度圖6 兩個(gè)鈣化斑塊（白箭頭）兩個(gè)鈣化斑塊被DSCT檢出，CT測(cè)冠狀動(dòng)脈狹窄為68%，病理測(cè)狹窄為53%黑箭頭示薄纖維帽，DSCT不能定性和定量薄纖維帽圖7 3個(gè)鈣化斑塊（白箭頭）3個(gè)鈣化斑塊被DSCT檢出，病理切片中兩個(gè)大箭頭所示鈣化斑塊發(fā)生在內(nèi)膜和中膜，小箭頭所示鈣化斑塊發(fā)生在中膜和外膜，DSCT不能區(qū)分鈣化斑塊在管壁中的位置Fig.2～7 Comparison of the degree of coronary artery stenosis caused by different types of calcified plaque by CT and pathologyA:Cross-sectional image；B:Histopathologic section(hematoxylin-eosin stain,scale bar=2.0 mm)Fig.2 Mild calcified plaque (White arrows).The coronary stenosis quantified by DSCT and histopathology was 38%and 36%,respectively.The black arrow showed lipid depositionFig.3 Moderate calcified plaque(White arrows).The coronary stenosis quantified by DSCT and histopathology was 59%and 55%，respectively.The black arrow showed thick fibrous cap.DSCT did not determine and quantify thick fibrouscapFig.4 Severe calcified plaque(White arrows).The coronary stenosis quantified by DSCT and histopathology was 71%and 35%，respectively.Severe calcified plaque did not lead to severe stenosis,but was wrongly diagnosed as obstructive CAD by DSCTFig.5 Severe calcified plaque(White arrows).The coronary stenosis quantified by DSCT and histopathology was 73% and 52%，respectively.DSCT overestimated coronary stenosis caused by severe calcified plaqueFig.6 Two calcified plaques(White arrows).The coronary stenosis quantified by DSCT and histopathology was 68%and 53%，respectively.The black arrow showed thin fibrous cap.DSCT did not determine and quantify thin fibrouscapFig.7 Three calcified plaques(White arrows).Three calcified plaques were detected by DSCT.Two big arrows showed calcified plaques occurred at intima and media,while small arrows showed calcified plaque occurred at media and adventitia.DSCT could not distinguish the location of calcified plaquein coronary artery wall

2.3 兩種檢測(cè)結(jié)果比對(duì)

7個(gè)輕度Vb斑塊被DSCT發(fā)現(xiàn)但未被DSCT定性為鈣化斑塊，5個(gè)輕度Vb斑塊（圖8）被病理切片發(fā)現(xiàn)而未被DSCT檢出。DSCT檢測(cè)輕度、中度和重度鈣化斑塊的敏感性見(表1)。

表1 DSCT和病理切片檢測(cè)的冠狀動(dòng)脈鈣化及其分型（個(gè)）Tab.1 Calcified plaques detected and classified by DSCT and histopathology

對(duì)比增強(qiáng)管腔、鈣化斑塊的平均CT值和變化區(qū)間見表2，兩者的平均CT值有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（t檢驗(yàn)；P＜0.05）。

表2 鈣化斑塊和對(duì)比增強(qiáng)管腔的CT值（HU）Tab.2 The CT values of the calcified plaque and contrast-enhanced lumen（HU）

DSCT所測(cè)輕度、中度和重度鈣化斑塊導(dǎo)致的冠狀動(dòng)脈狹窄的平均值見表3。DSCT在定量輕度、中度和重度鈣化斑塊導(dǎo)致的冠狀動(dòng)脈狹窄方面與病理切片有很好的相關(guān)性，分別是：r=0.9、r=0.9和r=0.8；P＜0.05。與病理對(duì)比，DSCT高估了輕度、中度和重度鈣化斑塊導(dǎo)致的冠狀動(dòng)脈狹窄，見表3。

表3 DSCT和病理切片檢測(cè)輕度、中度和重度鈣化斑塊導(dǎo)致的冠狀動(dòng)脈狹窄(,%)Tab.3 The coronary stenosis caused by mild、moderate and severe calcification quantified by DSCT and histopathology（Mean±SD,%）

表3 DSCT和病理切片檢測(cè)輕度、中度和重度鈣化斑塊導(dǎo)致的冠狀動(dòng)脈狹窄(,%)Tab.3 The coronary stenosis caused by mild、moderate and severe calcification quantified by DSCT and histopathology（Mean±SD,%）

雖然DSCT能夠定量鈣化斑塊導(dǎo)致的冠狀動(dòng)脈狹窄，但是DSCT還不能夠定量和定性斑塊纖維帽以及區(qū)分鈣化斑塊在管壁中的位置（圖3，6，7）。

3 討論

3.1 DSCT檢測(cè)和定性不同類型鈣化斑塊的能力

本實(shí)驗(yàn)中DSCT檢測(cè)輕度、中度和重度鈣化斑塊均有較高的敏感性，且以CT值定性鈣化斑塊與病理切片結(jié)果有很好的一致性，這與HenzlerT等人[11]的體外研究結(jié)果和Soeda等人[12]的體內(nèi)研究結(jié)果相近。有5個(gè)Vb型斑塊被病理切片劃分為輕度鈣化（圖8）而未被DSCT檢出，可能是這些斑塊位置較深且體積較小超出了DSCT的空間分辨力，這些鈣化斑塊未與粥樣硬化斑塊相伴可能相對(duì)穩(wěn)定而對(duì)病人影響較小；而出現(xiàn)在混合粥樣硬化斑塊的邊緣或內(nèi)膜下且纖維帽較薄的微小鈣化（圖6）可能增加斑塊的剪切力，使斑塊不穩(wěn)定而容易發(fā)生破裂，這可能是微小鈣化與ACS密切相關(guān)的原因[13,14]。冠狀動(dòng)脈鈣化可出現(xiàn)在冠狀動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)展的不同時(shí)期，輕度鈣化（圖2）和中度鈣化斑塊可能與富含脂質(zhì)核心的纖維粥樣斑塊相伴隨，這也是其危險(xiǎn)性更高的原因[13]。

圖8 兩鈣化斑塊（白箭頭）均在病理中發(fā)現(xiàn)而未被DSCT檢出（HE染色，scalebar=2.0 mm）Fig.8 Two calcified plaques(White arrows)were detected by histopathology but not detected by DSCT(HEstaining,scalebar=2.0 mm)

3.2 DSCT定量不同類型鈣化斑塊的能力

CT對(duì)定量不同類型鈣化斑塊導(dǎo)致的冠狀動(dòng)脈狹窄的準(zhǔn)確度不同[9,15]。本研究表明，DSCT在定量輕度、中度和重度鈣化斑塊導(dǎo)致的冠狀動(dòng)脈狹窄方面與病理有很好的相關(guān)性，與病理對(duì)比，DSCT高估了輕度、中度和重度鈣化斑塊導(dǎo)致的冠狀動(dòng)脈狹窄，DSCT對(duì)定量輕度和中度鈣化斑塊導(dǎo)致的冠狀動(dòng)脈狹窄的準(zhǔn)確性高于重度鈣化斑塊導(dǎo)致的冠狀動(dòng)脈狹窄，這可能是輕度和中度鈣化斑塊引起的部分容積效應(yīng)較輕而重度鈣化斑塊引起的部分容積效應(yīng)較重造成的，這與Cerci等人[15]在體內(nèi)和Dettmer等人[16]在體外的研究結(jié)果相似。冠狀動(dòng)脈鈣化是引起定量冠狀動(dòng)脈造影（quantitative coronary angiography，QCA）錯(cuò)誤診斷阻塞性CAD的主要原因，嚴(yán)重的鈣化往往導(dǎo)致圖像質(zhì)量較差而對(duì)管腔狹窄無法評(píng)價(jià)，為防止漏診延誤治療，醫(yī)生有時(shí)將鈣化斑塊嚴(yán)重而無法評(píng)價(jià)的冠狀動(dòng)脈段落認(rèn)為存在阻塞性CAD，本研究表明雖然嚴(yán)重鈣化斑塊導(dǎo)致的冠狀動(dòng)脈狹窄程度高于中度和輕度鈣化斑塊導(dǎo)致的冠狀動(dòng)脈狹窄程度，但僅有35.7%的嚴(yán)重鈣化斑塊導(dǎo)致的冠脈狹窄在病理切片上被診斷為阻塞性CAD，嚴(yán)重鈣化斑塊并不一定導(dǎo)致嚴(yán)重狹窄（圖4），這與Sangiorgi等人[4]的體外研究結(jié)果相似，所以有人認(rèn)為廣泛鈣化可能是冠心病人的一種保護(hù)性機(jī)制，將存在嚴(yán)重鈣化而導(dǎo)致圖像質(zhì)量較差的段落診斷為存在阻塞性CAD可能不妥。然而，冠狀動(dòng)脈重度彌漫鈣化是導(dǎo)致困難冠狀動(dòng)脈搭橋手術(shù)和PCI手術(shù)預(yù)后不良的主要原因[17,18]，冠狀動(dòng)脈廣泛重度鈣化導(dǎo)致的困難搭橋往往需要行冠狀動(dòng)脈內(nèi)膜剝脫術(shù)，而此手術(shù)易導(dǎo)致冠狀動(dòng)脈搭橋術(shù)后急性血栓形成和冠狀動(dòng)脈破裂風(fēng)險(xiǎn)增加；冠狀動(dòng)脈廣泛重度鈣化易導(dǎo)致PCI術(shù)后支架膨脹不良而引起再狹窄風(fēng)險(xiǎn)增高，因此，準(zhǔn)確檢測(cè)嚴(yán)重冠狀動(dòng)脈鈣化對(duì)指導(dǎo)冠心病人分型，制定PCI手術(shù)或者搭橋手術(shù)策略有重要意義[5,19]。本實(shí)驗(yàn)以10%福爾馬林浸泡固定的冠狀動(dòng)脈為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，可以防止病理切片中福爾馬林對(duì)管腔狹窄的影響，保證DSCT和病理切片所測(cè)冠狀動(dòng)脈狹窄的一致性，這是與Dettmer等人[16]的研究不同之處，本實(shí)驗(yàn)對(duì)冠狀動(dòng)脈連續(xù)病理切片，以發(fā)現(xiàn)的斑塊數(shù)為對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)，而Henzler等人[11]的研究以切開冠狀動(dòng)脈所見斑塊數(shù)為對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)，因此，本實(shí)驗(yàn)可以更加準(zhǔn)確地對(duì)DSCT進(jìn)行評(píng)價(jià)。

本實(shí)驗(yàn)存在一定的局限性。DSCT增強(qiáng)掃描是在體外靜止的情況下所做，沒有心肌運(yùn)動(dòng)偽影的影響，也沒有胸腔和冠狀動(dòng)脈周圍組織包繞的影響；標(biāo)本從尸體上取來，且經(jīng)過福爾馬林浸泡，可能對(duì)斑塊密度有一定的影響，與活體相比其斑塊CT值可能有所變化；實(shí)驗(yàn)只選取較粗的冠狀動(dòng)脈增強(qiáng)掃描和對(duì)較好的段落進(jìn)行分析，且DSCT的掃描參數(shù)較高，這些可能是本實(shí)驗(yàn)結(jié)果較好的原因。

DSCT增強(qiáng)掃描不僅能夠定性還能定量不同類型的鈣化斑塊，對(duì)指導(dǎo)冠心病人的分型、治療和判斷預(yù)后有重要的臨床意義，DSCT有望成為冠心病人的一種無創(chuàng)性常規(guī)檢查手段。