CT心肌灌注成像临床应用及进展

易　妍，王怡宁

中国医学科学院　北京协和医学院　北京协和医院放射科，北京 100730



·综述·

CT心肌灌注成像临床应用及进展

易妍，王怡宁

中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院放射科，北京 100730

摘要：CT心肌灌注成像(CTP)作为能一站式评估心肌缺血相关疾病的影像检查手段，已得到广泛关注和认可。本文总结了近年来CTP成像的临床扫描方案、分析方法及研究试验进展，简要探讨了其局限性及未来发展。

关键词：冠状动脉疾病；体层摄影术，X线计算机；心肌灌注成像；心肌缺血

ActaAcadMedSin，2016,38(3)：356-359

近年来，冠状动脉CT血管造影(computed tomographic angiography，CTA)检查作为无创筛查冠心病的首选技术手段，因其较高的诊断准确性已得到大众的广泛认可[1]，但其仍存在诊断特异性及阳性预测值较低，对冠脉狭窄的评估仅限于解剖学层面等局限性。逐渐发展成熟的心肌灌注成像(myocardial perfusion imaging，MPI)检查能更为准确地反映冠状动脉狭窄的血流动力学意义，通过将CTA与MPI结合，可以提高冠心病诊断的特异性。随着CT技术的飞速发展，通过CT心肌灌注成像(CT-based myocardial perfusion imaging，CTP)实现冠状动脉狭窄的生理性及功能性评估已成为可能，进而使得CT成为实现冠心病一站式评估的检测手段。目前已有多个单中心及多中心临床试验证实CTP具有良好的临床应用前景[3- 4]。

10年来，CT技术快速发展，扫描模式从最初的单能CT发展到双源、双能CT；探测器宽度由最初的16排、64排发展到“后64排”(128排、256排和320排等)，其相应的空间和时间分辨率都极大提高，扫描时间明显缩短，扫描相关辐射剂量不断减低，这些都对心肌CTP成像的发展起到了巨大的推动作用。

CTP成像分类及扫描方案

静态CTP成像静态CTP成像是对心肌灌注单次扫描所采集的数据进行分析处理，其对含碘对比剂团注时间具有较大依赖性，因而数据采集需在血流首过循环强化时进行，以避免错过心肌强化对比的峰值时间点[5]。由于图像获取在对比剂团注上升或峰值阶段进行，其弊端在于可能错过强化峰值时间，且不能构建完整时间密度曲线(time-attenuation curve，TAC)和计算心肌血流量(myocardial blood flow，MBF)。

动态负荷CTP成像动态负荷CTP成像分为运动介导和药物介导两类。由于运动负荷临床操作更为复杂且部分患者难以配合，故现阶段临床研究多采用药物负荷方式。

动态负荷CTP由静息灌注图像采集和负荷灌注图像采集两部分组成。前者多采用前瞻性心电门控序列扫描或大螺距扫描模式以降低辐射剂量。后者既往多选择回顾性心电门控扫描模式[2]，近年来，前瞻性心电门控扫描模式因能大幅度降低辐射剂量而逐渐被推广应用[6]。通常推荐临床采用扫描方案为先静息后负荷的扫描模式，先进行的静息CTP可用常规冠脉CTA替代来提示可疑缺血灶，在探测器宽度有限的情况下，可根据静息扫描给出的提示进一步选取重点部位进行负荷CTP，而对于无或轻度病变患者，则无需加做负荷CTP[2，7]。此方案的缺点在于静息扫描时对比剂使用会对随后负荷扫描产生干扰，进而可能掩盖缺血心肌，影响诊断敏感性和和准确性。故两次灌注扫描之间需设置10～20 min的对比剂洗脱延迟时间。

实际临床工作中，也可依据具体情况采用先负荷后静息的操作流程，其优点在于无负荷灌注前对比剂干扰，且静息扫描前舒血管药物使用也不会影响到负荷药物对心肌的作用[2]。

对于结果的判定，若静息和负荷CTP都出现相应区域强化减低，则提示病变为梗死病灶；若局部强化减低只出现于负荷扫描，而在静息扫描时无明显异常，则提示为可逆性心肌缺血改变。

动态负荷CTP较静态CTP而言，其优势为对较小的心肌灌注差异有更高的敏感性[8]，且能通过绘制TAC定量分析灌注缺损，其局限性在于较高的辐射剂量，目前128排双源CT完成动态负荷CTP的平均辐射剂量约为9.2～12.5 mSv[9]。采用迭代重建技术和自动管电流调节机制等技术有助于进一步将辐射剂量减低至7.7 mSv甚至3.8 mSv[10]。

CTP图像分析方法

定性分析法CTP所选用的含碘对比剂对X线的衰减程度与其碘浓聚密度成正比，即低密度区代表低灌注区。定性分析法通过比较感兴趣区(region of interest，ROI)与远处正常心肌以判断是否存在缺血或梗死，是最简便和常用的分析方法，多为静态CTP或动态负荷CTP的静息扫描所采用。然而当存在普遍性心肌缺血时，定性分析可能难以做出较为准确的诊断。

半定量分析通过连续采集动态CTP图像绘制ROI-TAC[11]，分析并计算相应血流参数，如：上升斜率、强化峰值、 达峰时间 (time to peak，TTP)及曲线下面积(area under the curve，AUC)等，从而分析局部心肌血流灌注情况。

较正常心肌而言，缺血心肌表现为强化峰值减低但对比剂洗脱正常[11]，而梗死心肌表现为对比剂流入及流出均减慢，即强化峰值延迟、减低且对比剂洗脱减慢。

全定量分析常用于动态负荷CTP。其优势为通过绘制ROI-TAC[11]及各种数学模型定量分析MBF和心肌血容量(myocardial blood volume，MBV)[12]等动态参数，进而综合、定量评估心肌血流灌注情况。在探测弥漫性心肌缺血及缺血严重程度分级等方面,MBF、MBV等定量分析都具有较高的临床价值[13]。

已有多项研究证实，全定量分析在检测心肌灌注缺损诊断准确性方面要明显优于定性分析法及半定量分析法，且与单光子发射计算断层扫描心肌灌注成像(single photon emission computed tomography-myocardial perfusion imaging，SPECT-MPI)及磁共振扫描心肌灌注成像(magnetic resonance imaging-myocardial perfusion imaging，MRI-MPI)相比均具有良好的诊断一致性，而将CTA与CTP两种手段结合使用，其诊断敏感性、特异性可达到90%和97%，即在提高真阳性患者检出率，减低误诊率及漏诊率方面均优于单独使用其中一项手段[13]。

心肌CTP成像临床试验

单中心临床试验CTP与传统MPI技术良好的诊断一致性在CTP发展早期已被证实。Kurata等[15]首次应用16排CT对12名疑似冠心病患者进行动态负荷CTP临床试验(观察性诊断试验)，与SPECT-MPI基于血管节段相比，得出CTP与SPECT-MPI对于缺血病灶诊断一致性可达83%。

为进一步探究提高诊断准确性方案，Blankstein等[16]应用第1代双源CT对34名可疑冠心病患者进行动态负荷CTP成像试验(观察性诊断试验)，基于血管分析，以“金标准”——冠状动脉血管造影(invasive coronary angiography，ICA)为参照，证实CTP与CTA结合检查与SPECT-MPI相比较，其诊断准确性具有良好的一致性，且诊断敏感性、特异性、阳性预测值(positive predictive value，PPV)和阴性预测值(negative predictive value，NPV)均得到明显提升，从而初步证实CTP/CTA结合有助于提高真阳性病灶的诊断准确性。Nasis等[17]应用320排宽体探测器CT进一步行动态负荷CTP临床试验(观察性诊断试验)，基于血管节段半定量统计分析，与ICA及SPECT比较，CTP结合CTA的敏感性、特异性、PPV、NPV及ROC曲线下面积均有明显提高，更加证实了CTP/CTA能有效提升诊断的有效性。

目前多项单中心临床试验已表明，CTP与MR-MPI 及SPECT-MPI等相比，具有良好的诊断一致性。Tashakkor等[18]对近年来13项心肌CTP临床试验进行Meta分析，同SPECT-MPI、CTA及MR-MPI相比，以FFR为参照标准，CTP各项诊断指标均具有较高一致性。而CTP/CTA能获得更高的诊断特异性和PPV，即真阴性患者诊断准确性大大提高。而CTP/CTA与FFR相比，其敏感性、特异性、PPV和NPV分别达81%、93%、87%、88%，可见其特异性和PPV得到明显改善，即误诊率大大减低。而依旧存在的假阳性病灶则主要由伪影所导致，需要进一步的改善和解决。

多中心临床试验CORE320作为第1项检测CTP诊断准确性的多中心临床试验，旨在评估CTA/CTP结合检查对于冠心病诊断的临床价值。所有患者均完成动态负荷CTP、SPECT-MPI和ICA检查。数据结果通过AUC值评估CTA和CTA/CTP诊断准确性和实用性。结果显示，就心肌缺血诊断准确性而言，相比于SPECT，以ICA为参照，CTP相应AUC值、敏感性、特异性、PPV和NPV均较高，因而具有更高的诊断有效性，对于ICA真阴性及真阳性患者具有更准确的判断优势。且CTA/CTP结合较CTA相比，更有助于减低辐射剂量的同时还可进一步提高真阴性患者检出准确性，对于弥补CTA误诊率较高的缺陷具有额外的诊断价值[3- 4]。

Cury等[19]进行的另一项多中心、多厂家CTP非劣效性临床试验结果也证实，CTP与SPECT在检测心肌灌注缺损方面具有较好的诊断一致性。

心肌CTP成像局限性及改善

目前心肌CTP发展的局限性主要为：难以避免的辐射剂量，依旧存在的图像伪影导致假阳性病灶和假阴性病灶出现，从而影响诊断准确性，较高的对比剂量摄入等，加之临床实际操作相对复杂且往往需要多方良好的协调配合。

近期有研究数据显示，静态CTP和动态负荷CTP平均放射剂量可分别低至3.3～4.6 mSv和9.2～10.0 mSv[20]，但此剂量依旧高于普通CT或冠脉CTA，故仍有待进一步减低。有效方案包括提高时间分辨率、低管电压成像、管电流调制结合迭代重建算法等。通过提高机架旋转时间、增加探测器覆盖范围、控制心率，改进校正算法[9]等有助于改善伪影。检查过程中对比剂的使用对于肾功能不全患者需要更为谨慎，临床应用中要严格把控检查适应证并备好急救措施。通过对相关医疗人员进行有针对性的多方配合训练、努力做到良好的医患沟通、不断改善优化检查方案及探索安全优效的药物等都有利于促进临床工作中CTP检查的顺利进行和取得良好、准确的检查结果。未来的CTP临床研究方向也必然向着安全高效(低辐射、低对比剂量、便于临床实际操作)的方向发展努力。

综上，通过多项单中心病例自身对照试验、观察性试验、Meta分析及近年来多项多中心试验，CTP检查对于心肌缺血评估有效性已被广泛证实，且CTP与CTA较CTA可进一步提高诊断准确性，尤其在判断非缺血性疾病即减低误诊率方面具有良好的临床应用价值。但目前心肌CTP成像在实际应用中存在的部分局限性(如伪影带来的假阳性和假阴性病灶影响诊断准确性、放射剂量依旧较大、实际操作较复杂等)有待通过进一步的技术改进来改善。相信CTP技术的多项优势能使其拥有良好的临床应用前景，并能够对心肌缺血性疾病在多个相关层面提供全面、准确的诊断和临床治疗建议。

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基金项目：国家自然科学基金(81471725)、北京市自然科学基金(7142133)和北京市科技新星项目(Z121107002512072) Supported by the National Natural Sciences Foundation of China (81471725)，the Beijing Municipal Natural Science Foundation (7142133), and the Beijing Nova of Science and Technology (Z121107002512072)

通信作者：王怡宁电话：010- 69155447，电子邮件：yiningpumc@hotmail.com

中图分类号:R445.3

文献标志码:A

文章编号：1000- 503X(2016)03- 0356- 04

DOI：10.3881/j.issn.1000- 503X.2016.03.021

Corresponding author：WANG Yi-ningTel：010- 69155447，E-mail：yiningpumc@hotmail.com

(收稿日期：2015- 05- 21)

Clinical Application and Research Advances of CT Myocardial Perfusion Imaging

YI Yan，WANG Yi-ning

Department of Radiology，PUMC Hospital，CAMS and PUMC，Beijing 100730，China

ABSTRACT：Computed tomography (CT)-based myocardial perfusion imaging (CTP)has been widely recognized as a one-station solution for the imaging of myocardial ischemia-related diseases. This article reviews the clinical scanning protocols，analytical methods，and research advances of CTP in recent years and briefly discusses its limitations and future development.

Key words：coronary artery disease；tomography，X-ray computed；myocardial perfusion imaging；myocardial ischemia