基于冠狀動(dòng)脈CT的血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)在冠心病中的診斷價(jià)值分析

胡文英 胡俊華 葉加潤 余效輝 鄧婷婷 徐玲燕 汪燁玲

（1.景德鎮(zhèn)市第三人民醫(yī)院影像科 景德鎮(zhèn) 333000；2.景德鎮(zhèn)市婦幼保健院放射科 景德鎮(zhèn) 333000；景德鎮(zhèn)市第三人民醫(yī)院 3.內(nèi)科；4.心內(nèi)科 景德鎮(zhèn) 333000）

冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病（coronary atherosclerotic heart disease，CHD）是以冠狀動(dòng)脈粥樣硬化為病理基礎(chǔ)導(dǎo)致血管阻塞造成心肌缺血缺氧而引起的心臟病及冠狀動(dòng)脈功能改變的總稱，是全球高度重視的一種心血管疾病。目前診斷冠心病最常用、最重要的兩種影像學(xué)手段為無創(chuàng)冠狀動(dòng)脈CT造影（computed tomography angiography，CTA）與有創(chuàng)冠狀動(dòng)脈造影（invasive coronary angiograph，ICA）。但這兩種檢查方式均只能從解剖學(xué)角度判斷冠狀動(dòng)脈的狹窄程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，無法有效評(píng)估并判斷冠狀動(dòng)脈狹窄是否導(dǎo)致心肌缺血[1]。目前，基于ICA的血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)（fractional flow reserve，F(xiàn)FR）是判斷血管狹窄是否導(dǎo)致心肌缺血的判斷金標(biāo)準(zhǔn)[2-3]。然而該操作屬于有創(chuàng)診斷方法，存在一定心臟導(dǎo)管手術(shù)及腺苷負(fù)荷劑量的風(fēng)險(xiǎn)，患者檢查負(fù)擔(dān)較重[4-5]。近年來，基于冠脈CTA的血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)（fractional now reserve based on CT imaging，CT-FFR）正成為在解剖學(xué)和功能學(xué)上共同判斷冠狀動(dòng)脈病變及心肌缺血的新型無創(chuàng)性檢查技術(shù)之一，并在多項(xiàng)國外臨床研究中證實(shí)了其安全性及有效性[6-8]。該技術(shù)基于計(jì)算機(jī)模擬軟件無創(chuàng)獲取FFR值，避免了ICA檢查的危險(xiǎn)性及額外藥物負(fù)擔(dān)。然而，目前國內(nèi)尚未在臨床上使用該技術(shù)，而國產(chǎn)CT-FFR軟件正在研發(fā)與試用當(dāng)中，其在臨床冠心病患者中的診斷價(jià)值尚不明確。

因此，本研究旨在基于科亞醫(yī)療公司研發(fā)的深脈分?jǐn)?shù)CT-FFR計(jì)算軟件，以本院心絞痛住院患者為研究對(duì)象，判斷CT-FFR技術(shù)在診斷冠心病心肌缺血方面的臨床價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取67例2020年6月至2021年12月期間于我院收治住院的心絞痛患者，入選標(biāo)準(zhǔn)包括：①年齡＞18歲且已簽署知情同意書；②進(jìn)行過冠狀動(dòng)脈CTA及FFR檢查，且CTA檢查先于FFR檢查，并具有完整數(shù)據(jù)資料；③冠脈CTA顯示在直徑≥1.5 mm的主支血管上至少有一處狹窄程度介于30%～90%。排除標(biāo)準(zhǔn)包括：①既往進(jìn)行過冠脈支架植入術(shù)或起搏器植入術(shù)等心臟外科手術(shù)患者；②冠脈CTA成像存在嚴(yán)重偽影、錯(cuò)位、噪聲，或鈣化斑塊影響CT-FFR測量者；③入院前一周內(nèi)出現(xiàn)心肌梗死患者；④個(gè)人臨床及實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)資料不完善者。收集所有納入患者的基線臨床資料包括年齡、性別、吸煙史、飲酒史、高血壓、糖尿病、冠心病家族史等基本臨床信息。圖像中存在血管狹窄≥50%診斷為阻塞性冠心病。本研究方案經(jīng)我院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.2 冠狀動(dòng)脈CTA檢查

所有患者依據(jù)本院影像科常規(guī)進(jìn)行冠脈CTA檢查。采用256層CT掃描儀（東軟醫(yī)療）對(duì)患者進(jìn)行普通平掃及造影劑增強(qiáng)掃描。檢查前對(duì)患者進(jìn)行屏氣訓(xùn)練，心率過快者（＞70次/min）于檢查前1 h口服25～50 mg酒石酸美托洛爾（倍他樂克）。掃描范圍上至主動(dòng)脈弓肺動(dòng)脈段，下至膈肌下1 cm。在主動(dòng)脈根部感興趣節(jié)段進(jìn)行CT衰減值監(jiān)測，當(dāng)CT衰減值達(dá)到100 HU時(shí)觸發(fā)掃描，采用前瞻性心電門控技術(shù)行圖像采集。

1.3 FFR測量

在完成冠狀動(dòng)脈造影后，采用FFR壓力導(dǎo)絲系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)血管進(jìn)行FFR測量。將指引導(dǎo)管置于目標(biāo)血管開口處，送入壓力感受器完成主動(dòng)脈主動(dòng)脈壓力與壓力導(dǎo)絲壓力的校正。此后將壓力導(dǎo)絲送至目標(biāo)血管病變遠(yuǎn)端，待讀數(shù)穩(wěn)定后經(jīng)冠狀動(dòng)脈給予硝酸甘油，靜脈推注腺苷，誘發(fā)動(dòng)脈最大充血狀態(tài)后讀取FFR值。回撤壓力導(dǎo)絲，使壓力感受器置于指引導(dǎo)管口部，驗(yàn)證主動(dòng)脈壓力與壓力導(dǎo)絲壓力差值在3 mmHg內(nèi)，結(jié)束測量。

1.4 CT-FFR分析

將患者冠脈CTA影像數(shù)據(jù)及FFR檢測信息發(fā)送至獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室并進(jìn)行盲態(tài)模擬計(jì)算（深圳科亞醫(yī)療公司，中國）。“深脈分?jǐn)?shù)DVFFR”利用冠脈CTA影像信息，采用深度學(xué)習(xí)技術(shù)及計(jì)算流體力學(xué)（CFD）方法來模擬冠脈內(nèi)血流與壓力，經(jīng)過復(fù)雜的圖像處理和運(yùn)算過程獲取冠狀動(dòng)脈樹任意點(diǎn)上的CT-FFR值[9]。以FFR≤0.8為診斷金標(biāo)準(zhǔn)，CT-FFR≤0.8時(shí)判斷為該處血管狹窄存在功能學(xué)意義。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 21.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對(duì)計(jì)量及計(jì)數(shù)資料分別進(jìn)行t檢驗(yàn)及卡方檢驗(yàn)。以FFR值為金標(biāo)準(zhǔn)，采用受試者工作特征曲線下面積（area under curve，AUC）分析CT-FFR對(duì)心肌缺血的診斷效能。采用Pearson相關(guān)性檢驗(yàn)分析和Bland-Altman圖分析CT-FFR與FFR間的相關(guān)性和一致性。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 患者基線資料及冠狀動(dòng)脈造影情況

本研究共納入67例患者，其相關(guān)因素見表1。患者目標(biāo)血管平均狹窄程度為（65.2±15.4）%，其中47例（70.1%）患者的目標(biāo)血管狹窄程度≥50%，22例（32.8%）患者的目標(biāo)血管狹窄程度≥70%。

表1 基本臨床特征

2.2 典型病例展示

某入組患者冠狀動(dòng)脈CTA提示左冠狀動(dòng)脈左前降支存在臨界病變，由導(dǎo)絲測得FFR值為0.86（圖1A）。將患者CTA圖像（圖1B）數(shù)據(jù)經(jīng)過CT-FFR軟件模擬分析后計(jì)算得出相應(yīng)血管CT-FFR值為0.86（圖1C）。

圖1 典型病例圖示 CT-FFR在診斷心肌缺血中與金標(biāo)準(zhǔn)FFR值的效能比較

進(jìn)一步以FFR為診斷金標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)診斷閾值為0.8。FFR和CT-FFR≤0.8的患者分別為19和22例、＞0.8的患者分別為48和45例。計(jì)算可得CT-FFR的靈敏度為84.2%，特異度為89.6%，準(zhǔn)確率為88.1%。CT-FFR在診斷心肌缺血時(shí)的AUC為0.956（95% CI：0.909～1.000），整體上具有優(yōu)異預(yù)測效能（圖2）。

圖2 CT-FFR診斷心肌缺血的ROC曲線

2.3 CT-FFR與FFR的相關(guān)性及一致性分析

Pearson相關(guān)性檢驗(yàn)分析顯示，CT-FFR與FFR值之間存在正相關(guān)性，且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（r=0.694 1，P＜0.000 1，圖3）。為分析CT-FFR值與FFR值之間的一致性，我們進(jìn)一步通過繪制Bland-Altman圖，發(fā)現(xiàn)兩者差異的均值分布在理論零值附近，表明CT-FFR與FFR具有良好的一致性（圖4）。

圖3 FFR與CT-FFR值的相關(guān)性

3 討論

盡管有創(chuàng)冠狀動(dòng)脈造影是目前判斷血管狹窄及心肌缺血的標(biāo)準(zhǔn)診斷方法，但已有大量研究表明，基于冠脈造影判斷的血管狹窄程度與FFR代表的心肌缺血程度并不一致。Pijls等[10]研究表明，僅有在冠脈狹窄程度＞90%的病變中，F(xiàn)FR值可較為準(zhǔn)確地判斷心肌缺血狀態(tài)，而在狹窄程度介于50%～70%的病變血管中，F(xiàn)FR＞0.80的比例高達(dá)65%，即不存在功能性心肌缺血。Park及Nakamura等[11-12]在其此后的研究中也印證了以上結(jié)果。同時(shí)，冠狀動(dòng)脈造影及FFR測定本身也存在著有創(chuàng)性、藥物過敏、射線暴露及經(jīng)濟(jì)壓力等缺陷。

基于冠狀動(dòng)脈CT的血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)（CT-FFR）是利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（computational fluid dynamics，CFD）的原理，在冠狀動(dòng)脈CT成像數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上通過計(jì)算冠狀動(dòng)脈血流流速、壁面剪切力等，最終計(jì)算出模擬的FFR數(shù)值即CT-FFR值[13-14]。CT-FFR值的模擬計(jì)算從根本上避免了FFR測定時(shí)的手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)及血運(yùn)重建負(fù)擔(dān)。同時(shí)，多項(xiàng)大型研究也證實(shí)了以FFR為診斷標(biāo)準(zhǔn)，CTFFR在診斷功能性心肌缺血方面的準(zhǔn)確性。DISCOVERFLOW研究是首個(gè)評(píng)估CT-FFR值診斷價(jià)值的前瞻性、多中心臨床研究[15]。其結(jié)果表明CT-FFR在診斷病變血管時(shí)的整體準(zhǔn)確率達(dá)84.3%，靈敏度為91.4%，特異度為82.2%。其他早期研究如Min、N?rgaard等研究[16-17]均證實(shí)了CT-FFR在診斷心肌缺血時(shí)的靈敏度和特異度均大于80%。此后的Curzen、Lu等[18-19]研究進(jìn)一步證實(shí)了運(yùn)用CT-FFR可有效減少有創(chuàng)冠狀動(dòng)脈造影的使用，顯著降低了臨床醫(yī)療成本和患者負(fù)擔(dān)。本研究采用科亞醫(yī)療公司研發(fā)的深脈分?jǐn)?shù)CT-FFR計(jì)算軟件，所得出的準(zhǔn)確性、靈敏度和特異度均相似或略高于以上研究結(jié)果。結(jié)果顯示ROC曲線下面積達(dá)到0.966，說明該CT-FFR軟件的診斷效能較高。

本研究依舊存在以下局限性：①本研究為單中心、回顧性研究，冠脈CTA圖像質(zhì)量可能因測試方式及保存時(shí)間而有所差異。該CT-FFR軟件在多中心、大樣本中的應(yīng)用價(jià)值有待進(jìn)一步驗(yàn)證；②本研究納入的病變狹窄程度不完全均勻，以及部分鈣化病變可能影響計(jì)算CTFFR值的準(zhǔn)確性；③該CT-FFR軟件在冠狀動(dòng)脈臨界病變患者中的應(yīng)用價(jià)值仍有待進(jìn)一步探索。

綜上所述，本研究證實(shí)基于冠脈CTA的CT-FFR在冠心病患者中診斷功能性心肌缺血具有良好的應(yīng)用價(jià)值。該無創(chuàng)功能性評(píng)價(jià)手段有望成為FFR之后冠脈功能評(píng)估的首選。