冠状动脉CT血管成像在冠心病介入诊疗中的研究进展

吴文　蔡金赞　任晓敏　张瑶俊



·综述·

冠状动脉CT血管成像在冠心病介入诊疗中的研究进展

吴文蔡金赞任晓敏张瑶俊

210006江苏南京，南京医科大学附属南京医院南京市第一医院心内科

【关键词】冠心病；冠状动脉CT血管成像；经皮冠状动脉介入治疗

随着经皮冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention，PCI)的不断发展，影像学技术在冠心病临床诊疗中的价值日益凸显。其中，冠状动脉CT血管成像(coronary computed tomography angiography，CCTA)作为无创性心脏影像学技术的代表，在此领域的应用已不仅仅局限于估测冠状动脉病变的解剖学狭窄程度，而且有助于制定更加合理的介入治疗方案。本文根据最新研究，对CCTA在评估冠状动脉功能性狭窄、识别易损斑块、指导慢性完全闭塞病变(chronic total occlusion，CTO)的介入治疗以及评价支架置入术后疗效等方面的应用进展进行综述。

1评估冠状动脉病变的功能学意义

1.1冠状动脉CT血流储备分数

1993年Pijls等[1]学者提出了血流储备分数(fractional flow reserve，FFR)的概念，其主要通过压力导丝检测以推算冠状动脉血流，进而评估狭窄病变对心肌血流量的影响。以FFR为指导的PCI可以实现以“功能性血运重建”为目标的治疗策略。既往多项研究发现，相较于单纯冠状动脉造影(coronary angiography，CAG)指导的PCI，FFR指导的PCI显著改善了冠心病患者的长期预后[2-4]。由于FFR具有费用昂贵及有创性等问题，其临床应用受到了一定的限制。近年来，研究者们不断致力于探索无创影像学技术——CCTA，以实现功能性冠状动脉狭窄的评估，其中冠状动脉CT血流储备分数(CT-derived fractional flow reserve，FFRCT)已被证实有助于冠心病的介入诊疗。

通过数字模型三维重建技术模拟血管床形态结构，并结合冠状动脉血流流速、剪切力等血流动力学指标，即可计算得到FFRCT。相关研究表明，FFRCT能够提供可靠的冠状动脉病变功能学评价。一篇纳入了18项临床试验的荟萃分析发现，以传统侵入性FFR作为参照，64排及以上CCTA诊断功能性狭窄的敏感性及阴性预测值分别为92%和87%，但特异性和阳性预测值仅为43%和56%，而FFRCT则能明显提高特异性(72%)和阳性预测值(70%)[5]。Min等[6]进一步发现FFRCT与FFR检测值呈现显著正相关(r=0.60，P<0.0001)，其诊断冠状动脉临界病变的准确性、灵敏度、特异度、阳性预测值和阴性预测值分别为86.4%、90.3%、82.9%、82.4%、90.6%。相信随着CCTA分辨率的提高及算法改进，FFRCT可以部分替代FFR具有的临床应用价值。

另外，FFRCT可以避免疑似冠心病患者行侵入性检查。在前瞻性PLATFORM研究[7]中，380例具有行侵入性冠状动脉造影(invasive coronary angiography，ICA)临床指征的患者被分为两组，一组直接行ICA检查(ICA组，187例)，另一组通过FFRCT判断是否需要行ICA检查(FFRCT组，193例)。在随访的90 d中，确诊为非阻塞性冠心病的患者在ICA组的比例显著高于FFRCT组(73.3%比12.4%，P<0.0001)，而两组间主要不良心脏事件(包括全因死亡、非致死性心肌梗死、胸痛所致急诊住院)发生率的差异无统计学意义(0比1.0%，P>0.05)；最重要的是，在FFRCT组中未行ICA检查的患者在随访期内无任何不良心脏事件发生。

虽然FFRCT提高了冠心病的诊断价值，但是，现阶段其局限性也较多。比如，FFRCT对图像质量有着较高的要求，图像处理和几何建模的操作流程较为复杂，另外，值得注意的是，用于FFRCT计算的血流动力学参数是基于现有研究人群的平均情况(如血液黏度、管壁厚度等)[8-9]。因此，通过不断提升图像质量，优化血管模型和计算程序，引入个体校正参数，将有助于FFRCT技术更好地应用于冠心病介入诊疗。

1.2管腔内密度衰减梯度

管腔内密度衰减梯度(transluminal attenuation gradient，TAG)作为一种反映冠状动脉内血流情况的新指标得到了临床较多的关注。该指标是由冠状动脉管腔内的密度衰减值与距冠状动脉开口长度之间的线性回归系数算得，目前多采用距冠状动脉开口每10 mm单位长度的CT值变化量来表示[10]。Wong等[11]分别使用320排CCTA和FFR评估了连续入组的54例稳定型心绞痛患者(共计76支血管)的病变情况。研究结果发现，功能性狭窄组(FFR≤0.80)的平均TAG显著小于非功能性狭窄组(-21 HU/mm比-11 HU/mm，P<0.001)，受试者工作特征曲线显示TAG的临界值为-15.1 HU/mm，其诊断敏感性、特异性、阳性预测值和阴性预测值分别为77%、74%、67%、86%；进一步分析显示，相比于单用CCTA，TAG的联合应用可以显著提高功能性狭窄的诊断效力(综合判别改善指数：0.11，P=0.002)，且受试者工作特征曲线下面积达到了0.88。因此，有理由相信TAG是评估冠状动脉功能性狭窄的可靠指标之一。

目前对于TAG的临床应用研究尚处在早期阶段。一方面，研究对象局限于横截面积≥2.0 mm2(或直径≥1.6 mm)的主要心外膜血管，其在远端小血管、边支血管中的表现尚未明确；另一方面，目前的研究仍只停留在理想条件下评价TAG的诊断效力，其在复杂冠状动脉解剖的诊断效果如何，是否能为医疗卫生决策提供更为真正意义上的诊疗依据，还有待实效性研究的进一步验证。

2识别易损斑块

易损斑块是易于破裂、继发血栓形成，极有可能进展成为“罪犯病变”的动脉粥样硬化斑块。病理学研究发现，易损斑块尤其是薄纤维帽粥样瘤(thin cap fibro-atheroma，TCFA)是导致急性冠状动脉综合征(acute coronary syndrome，ACS)的主要原因之一[12]。因此，及早发现易损斑块对于积极采取稳定和逆转斑块治疗策略，预防冠状动脉事件并最终改善患者预后具有重要意义。基于能谱成像技术，CCTA可以对易损斑块进行较为精确的定性和定量分析，充分地挖掘病变的组织学特征和评价其功能学特点。

既往多项CCTA研究提示斑块低CT值、血管正性重构、“餐巾环征”(表现为斑块周围沿血管轮廓外周的半环状增强影)与易损斑块密切相关。Kashiwagi等[13]通过光学相干断层成像将105例(31例ACS，74例稳定型心绞痛)冠心病患者的罪犯病变分为TCFA组和非TCFA组，并对这些患者进行了CCTA检查。结果发现，TCFA组与非TCFA组相比，病变处血管正性重构发生率明显升高(76%比31%，P<0.001)、CT值降低[(35.1±32.2)HU比(62.0±33.6)HU，P<0.001]，“餐巾环征”亦多见于TCFA组(44%比4%，P<0.0001)；多因素回归分析提示“餐巾环征”是TCFA的独立预测因子，其诊断特异性、阳性预测值、阴性预测值分别达到了96%、79%、85%，但敏感性较低(44%)。近期，一项前瞻性研究也观察到正性重构(即重构指数≥1.10，OR16.9，P<0.001)、低衰减斑块(即CT值<30 HU，OR11.2，P=0.001)是TCFA的独立预测因子[14]。尽管CCTA在易损斑块评估方面已取得较大进展，但是仍然存在一些缺陷，主要体现在以下两个方面：(1)冠状动脉管腔内衰减受对比剂种类和扫描器使用方法的影响，斑块CT值的测定结果常常不稳定，因此对于低衰减斑块的识别缺乏明确的量化标准[15]；(2)由于受到图像质量、血管直径、钙化程度、空间分辨率的影响，测量结果(如斑块面积、血管直径)在不同测量者间的差异性较大，因此其结果重复性往往不高[16]。不过，随着CCTA技术不断完善和突破，无创评估易损斑块的准确性必将进一步提高。

血管内皮剪切力(endothelial shear stress，ESS)是指经过动脉壁的血流与内皮之间的摩擦力[17]。在冠状动脉血流低速段或湍流段，低ESS可引起局部氧化应激和炎症反应，介导粥样内皮表型，易导致动脉粥样硬化斑块形成。而斑块狭窄部位较高的EES会启动相应的病理生理学机制，使斑块稳定性降低并发生破裂。以三维冠状动脉几何可视化为基础，结合计算血流动力学，CCTA可明确主血管以及分叉处ESS的分布情况，并且计算相应的ESSCT以评估斑块的易损性[18]。在Rikhtegar等[19]的探索性研究中，研究者们针对虚拟的正常冠状动脉管腔(即使用仿真技术去除斑块，重现斑块出现以前的健康血管壁)应用ESSCT参数寻找最佳的血流动力学预测因子，估计斑块出现的部位。遗憾的是，该研究结果提示，低ESS是斑块形成的先决条件，且单纯的低ESS不足以预测未来斑块形成的位置。除此之外，研究者们发现，通过探索反映ESSCT时间依赖性改变的动力学因素，有助于评估斑块进展和易损性的改变。

3指导CTO病变的介入治疗

全面地评估CTO病变情况是判断该患者是否适合行PCI治疗以及评估手术成功率的前提。Opolski等[20]制定了基于CCTA观察结果的CT-RECTOR积分，其主要包括冠状动脉完全闭塞段≥2处、钝形残端、严重钙化(肉眼估计高密度斑块占血管横截面积≥50%)、弯曲度≥45°、有CTO介入治疗失败史、CTO持续时间未知或≥12个月等变量。研究结果表明，简单组(0分)、中等难度组(1分)、困难组(2分)和极困难组(≥3分)患者的手术成功率逐渐下降，分别为95%、88%、57%、22%；相比于传统的J-CTO积分，CT-RECTOR积分预测手术成功率的准确性更高(受试者工作特征曲线下面积：0.83比0.71，P<0.001)。

尽管CTO病变与次全闭塞(subtotal occlusion，STO)病变在CAG下均表现为对比剂增强的冠状动脉管腔完全中断，然而前者的手术成功率明显偏低，术后再狭窄发生率也较高[21]。有研究者发现通过CCTA计算所得的TAG可以区分CTO和STO病变，即CTO病变闭塞段近端血管内的CT值降低，而远端血管内的CT值反而逐步增加，而STO病变从闭塞近端到远端，CT值呈逐渐下降。经病理和影像学研究证实，在CTO病变中出现的反向对比剂填充梯度与前向或逆向侧支循环相关[22]。Choi等[21]研究者发现通过远端TAG(即远端血管到闭塞段的反向TAG)≥-0.9 HU/mm可以较为准确地区分CTO与STO病变(受试者工作特征曲线下面积：0.678)。若在远端TAG的基础上联合应用闭塞段长度≥15 mm、高密度斑块占血管横截面积≥50%、边支血管、钝形残端、侧支循环，其诊断效力将进一步提高(受试者工作特征曲线下面积：0.879)。

除了术前预测，CCTA还能在术中提供闭塞段血管走行的图像信息以帮助介入医师制定具体的血运重建策略。对于CAG下显示不清、闭塞段过长或病变扭曲严重的血管，CCTA的评估尤为重要。例如，当冠状动脉病变近端纤维帽钙化严重且闭塞段侧支血流稳定时，使用逆向导丝技术的手术成功率往往更高[23]。

4支架置入术后的随访评估

由于金属支架丝的伪影严重影响图像质量和分析，CCTA在药物洗脱支架置入后长期疗效评估方面的应用明显受到限制。近年来，生物可吸收支架作为PCI治疗的第四次变革，受到了临床的广泛关注。其采用完全可降解聚合物作为支架平台，能够很好地避免金属伪影的影响，使得CCTA的成像质量大为改善。Onuma等[24]运用CCTA评估了18例置入Absorb BVS支架的患者在术后第5年的靶血管情况，并且计算了FFRCT以明确支架丝近端和远端5 mm的血流动力学情况，结果显示，中位最小管腔面积为3.25 mm2；基于13例患者的CCTA图像计算得到中位近端FFRCT为0.91，中位远端FFRCT为0.86，可见此非侵入性影像手段用于评估Absorb BVS是切实可行的。另外，Suwannasom等[25]于术后18个月通过CCTA观察了置入于165例冠心病患者的174枚Absorb BVS支架，发现全部金属不透光标记物(总计348个)均在原位，未曾栓塞至远端血管床。不过，受限于CCTA的分辨率，该技术在鉴别钙化点和金属标记物方面仍需进一步改进。

综上所述，CCTA成像技术可以帮助医师在冠状动脉介入术前制定合理的手术策略，并为术中、术后提供精准的分析手段和解决方案。这极大地优化了介入治疗过程，也符合精准治疗对于特定疾病和患者进行个性化治疗的要求。更令人欣喜的是，美国通用电气公司推出了新一代高解像度的“Revolution CT”成像系统，该系统的空间分辨率高达230 μm，时间分辨率为29 ms，可以完成单次心动周期内的一站式心脏成像，不受患者心率和心律条件的影响，同时放射剂量与对比剂使用量能减至以往的18%和50%。因此，我们认为无创CCTA将在冠心病介入诊疗领域中发挥越来越重要的作用，带动介入心脏病学的快速发展。

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DOI:10.3969/j.issn.1004-8812.2016.01.010

通信作者：张瑶俊，Email：13770668667@139.com

【中图分类号】R541.4

(收稿日期:2015-11-19)