斑块性质和血管管径对64排CT冠状动脉成像显示血管狭窄准确性影响的体模研究

杜祥颖，郭宁，李鹏雨，王艳，李坤成

首都医科大学宣武医院 放射科，北京 100053

0 前言

冠状动脉粥样硬化性心脏病（简称冠心病）是危害人类健康的常见病、多发病，其发病率和死亡率呈逐年上升趋势。随着CT技术的发展，多层螺旋CT（Multi-Slice CT，MSCT）成为冠状动脉无创性检查的主要手段，但是，由于时间分辨率和空间分辨率有限，冠状动脉CT血管成像（CTA）显示冠状动脉狭窄的准确性一直是人们关注的焦点。冠状动脉CTA诊断血管狭窄的准确性受到一系列因素的影响，斑块性质和血管管径是其中两个重要的因素。本研究通过体模实验评价斑块性质和血管管径对冠状动脉CTA显示血管狭窄准确性的影响。

1 材料和方法

1.1 建立冠状动脉斑块和狭窄模型

制作内径分别为2.5、3.0、3.5、4.0 mm的模拟冠状动脉，其内部设置25%、50%、75%（狭窄率为直径比）3段狭窄，模拟狭窄所用斑块分别选择CT值（14±9.6）Hu和(712±15.1)Hu两种材质，分别模拟软斑块和钙化斑块（图1）。模拟冠状动脉内注入稀释的对比剂，CT值（346±13.6）Hu，两端密封，安装在GE公司提供的心脏动态体模上。

1.2 扫描方法

采用64排MSCT（GE Lightspeed VCT），设定冠状动脉心脏模具心率W为55 bpm、管电压120 kV、管电流550 mA、准直64×0.625 mm、螺距0.2、视野（DFOV）13 cm，矩阵512×512。所得数据用75% R-R间期和单扇区进行重建。

1.3 图像处理和分析方法

所有图像数据均传至专用图像处理工作站AW4.2进行影像重组，采用多平面重组（Multiplanar Reformation，MPR）模式。

对MPR图像，经多次纠正确保长轴剖面通过管腔正中，并使狭窄面呈切线位，获得最佳纵剖面，测量DFOV为5.0 cm，取统一固定窗宽（700 Hu）和窗位（300 Hu）。分别对软斑块、钙化斑块各选10处进行测量，狭窄程度计算方法：狭窄率（相对测量值）=斑块切线径（绝对测量值）/管径×100%

1.4 数据的统计学处理

使用SPSS软件对数据进行统计学分析。首先对各组数据进行正态性检验，采用单样本K-S（Kolmogorov-Smirnov）法判断各组数据是否符合正态分布。应用单样本t检验评价血管管径、狭窄程度测量的准确性，评价标准分别为模拟冠状动脉制作中各管径及狭窄的实际数值；应用独立样本t检验方法进行钙化与软斑块的组间比较，以P<0.05为有统计学意义。

2 结果

2.5、3.0、3.5、4.0 mm直径的模拟冠状动脉的平均管径及25%、50%、75% 的3种狭窄的绝对和相对平均测量值，见表1。经单样本 t检验及ANOV分析显示，各组不同管径及狭窄的绝对测量值均与标准值存在统计学差异（P<0.01）。软斑块组，各管径下不同狭窄的相对测量值（百分比）与标准值间均无显著性差异（P>0.05）。钙化组，各管径下不同狭窄的相对测量值（百分比）与标准值均存在显著性差异（P<0.01）。独立样本t检验分析显示，软斑块组与钙化组之间的绝对及相对测量值均具有显著性差异（P<0.01），钙化斑块的测量值均＞软斑块测量值。

3 讨论

3.1 64层螺旋CT在冠状动脉诊断方面的应用价值

64层螺旋CT的广泛应用使MSCT冠状动脉成像成为一种常规的无创性检查冠状动脉病变的成像方法。大量研究证实，64层CT诊断冠状动脉狭窄具有较高的准确性，尤其是其阴性预测值很高[1-2]。但是，冠状动脉CT成像图像质量受多种因素影响，从而影响其诊断冠状动脉狭窄的准确性。影响冠状动脉CT成像图像质量主要因素包括扫描参数设置、被检查者心率和心律、重建算法、血管管径（及狭窄程度）、有无高密度物质 （如冠状动脉壁钙化或内置支架）等[3-5]。其中，血管管径和斑块密度是影响狭窄程度判断的两个重要因素，通过实验定性了解其对狭窄程度判断的影响具有重要的临床价值。

表1 管径和狭窄的绝对测量值及相对测量值统计表

3.2 体模实验意义

由于CT成像是具有辐射的成像方法，因此，在实验中应用体模替代人体来获取实验数据是一种有效和安全的方法。本实验所用心脏动态体模由3个部分组成：① 动力部分：通过接收控制信号精确控制电机，借助向模拟心腔内注入或排出一定体积的液体，带动模拟心脏在心动周期内随着控制信号模拟生理状况下的心脏收缩活动，实现模拟人体左心室搏动的3个运动时相，即快速收缩（泵血）期、快速舒张（充盈）期和慢速舒张（充盈）期；② 解剖形态模拟部分：由模拟心室和模拟冠状动脉组成，模拟心室由弹性胶膜构成，外壁可挂置不同内径的模拟冠状动脉，模拟冠状动脉可以内置支架、并进一步模拟支架内软斑块、钙化斑块所致的再狭窄；③ 控制部分：采用和心电门控相耦联的触发电路，产生与心动周期一致的控制信号，控制体模运动。通过电脑编程可以设定不同的心率、不同心率的搏动模式（包括心律不齐）、不同的运动程度（收缩期和舒张期的比率），甚至可以将实际病人的心率通过编程进行心脏模拟实验，进行回顾性分析，以满足各种研究的需要[6]。

3.3 斑块密度和血管管径对诊断准确性的影响

大量研究已经证实64排MSCT在显示冠状动脉狭窄方面的能力和可靠性。Leschka等人[7]较早探索了MSCT冠状动脉成像的诊断价值，报道其诊断冠状动脉狭窄的敏感性、特异性、阳性预测值和阴性预测值分别为94%、97%、87%和99%。Mollet NR等人[8]的研究得出64排MSCT冠状动脉成像显示＞50%狭窄的敏感性、特异性、阳性预测值和阴性预测值分别为99%、95%、76%和99%。多数研究者报道的阳性预测值都较其他指标低，说明MSCT的假阳性率相对较高，而阴性预测值都很高，提示冠状动脉CTA作为排除性诊断有很高的临床应用价值。萧毅等人[9]在对比分析218例冠心病疑似患者的64排MSCT冠状动脉成像和XCA的研究中指出，冠状动脉CTA对病变的检出率较高，漏诊较少，造成误诊的主要原因是高估钙化斑块所致的狭窄程度。

本实验数据分析表明，各组模拟冠状动脉诸管径及狭窄的绝对测量值均偏小，软斑块组的模拟冠状动脉诸狭窄的相对测量值（百分比）较为可靠；而钙化组的模拟冠状动脉诸狭窄的相对测量值（百分比）均扩大。笔者认为钙化的部分容积效应是导致测量误差的主要原因，运动伪影使组织界面模糊是次要原因。

3.4 本研究的局限性

尽管本实验使用的心脏动态体模能够模拟心脏和冠状动脉运动，但与真实人体冠状动脉成像仍存在差别，主要包括：① 模拟材料性质和模拟冠状动脉走行与真实冠状动脉有差别，模拟冠状动脉是一些形态规则的直线型塑料管，而真实冠状动脉从冠状窦发出后逐渐移行变细且行程中有多个弯曲，本实验中所用模拟冠状动脉无法完全模拟人体冠状动脉的实际情况；② 心脏运动的差别，真实心脏运动除心室搏动外，还有心房运动、冠状窦、冠状动脉本身搏动等，而心脏体模运动是由单一“心室”运动带动的一种比较单纯的被动运动，因此模拟冠状动脉的运动机制与实际冠状动脉不全相同。

4 结论

64排CT冠状动脉成像能够评价血管的相对狭窄程度，但受斑块性质影响，钙化斑块会导致不同程度的夸大评价。

[1]王锡明,武乐斌,李振家,等.64排螺旋CT在冠状动脉造影中的应用[J].中华放射学杂志,2005,39(11):1201-1204.

[2]姜华,任春慧,梁爽.64排螺旋CT在肺动脉栓塞诊断中的应用[J].中国医疗设备,2012,27(10):166-168.

[3]Nieman K,Rensing BJ,van Geuns RJ,et al.Non-invasive coronary angiography with multislice spiral computed tomography:impact of heart rate[J].Heart,2002,88(5):470-474.

[4]Hong C,Becker CR,Huber A,et al.ECG-gated reconstructed multidetector row CT coronary angiography:effect of varying trigger delay on image quality[J].Radiology,2001,220(3):712-717.

[5]刘斌,赵红,吴兴旺,等.64排螺旋CT冠状动脉成像图像质量的相关影响因素分析(心脏体模模拟实验)[J].中华放射学杂志,2006,40(9): 980-983.

[6]祁吉,沈云,吴胜勇,等.新型心脏动态体模及其在多层螺旋CT心脏扫描中的应用[J].中华放射学杂志,2006,40(9):988-990.

[7]Leschka S,Alkadhi H,Plass A,et al.Accuracy of MSCT coronary angiography with 64-slice technology:first experience[J].European Heart Journal,2005,26(15):1482-1487.

[8]Mollet NR,Cademartiri F,van Mieghem CA,et al.High-resolution spiral computed tomography coronary angiography in patients referred for diagnostic conventional coronary angiography[J].Circul ation,2005,112(15):2318-2323.

[9]萧毅,田建明,弓静,等.64层CT诊断冠状动脉狭窄的准确性:与常规血管造影比较[J].中国介入影像与治疗学,2007,4(3):188-191.