冠状动脉CT血管造影形态与功能成像临床应用的新进展

颜立群，王文燕，汪国石，康建丽，穆晓丹

(河北医科大学第二医院东院区 医学影像科，河北 石家庄 050000)

·综述·

冠状动脉CT血管造影形态与功能成像临床应用的新进展

颜立群，王文燕，汪国石，康建丽，穆晓丹

(河北医科大学第二医院东院区 医学影像科，河北 石家庄 050000)

随着冠状动脉疾病螺旋CT成像技术的快速升级，冠状动脉缺血性疾病的影像诊断与临床治疗有了极大的飞跃，目前在科研与临床领域出现了很多新型的冠状动脉螺旋CT成像方法，对于从传统的形态学诊断过渡到以功能诊断为主，甚至在不久的将来，真正的实现以螺旋CT为主导的，冠状动脉缺血性疾病的一站式诊断与治疗打下了坚实的基础，我们结合国外最新的相关研究进展，就冠状动脉螺旋CT成像在冠心病的功能诊断方法进行综述。

体层摄影术， 螺旋计算机；冠状动脉疾病

冠状动脉疾病一直是临床上的常见病、高发病，随着临床对冠状动脉疾病诊断需求的不断提高，相应冠状动脉疾病的影像学诊断方法也在日新月异，冠状动脉CT血管造影(CTCA)是近年来在临床上快速推广的冠状动脉疾病的影像诊断方法，因操作简单，成像迅速，数据精确，可信度高，CTCA在临床上主要用于各种冠状动脉疾病的诊断，冠状动脉支架再狭窄的评估，冠状动脉搭桥术后旁路血管的评价。业内公认的冠状动脉螺旋CT在冠状动脉疾病影像诊断中的主要用途为：在急性或非急性发病的无心脏病病史的患者中筛查可能存在的冠状动脉疾病；在新发生或新近诊断的心力衰竭患者中筛查冠状动脉疾病；非心脏手术的术前冠状动脉评估；心电图检查正常，但症状频繁或平板运动实验评分提示中等程度风险的患者的冠状动脉疾病筛查；心脏压力应激图像结果不明或结果与心电图不一致的患者的冠状动脉疾病筛查；心脏压力应激实验中有新发症状出现或原有症状恶化患者的检查；对心脏负荷实验正常出现新发症状或原症状恶化的患者进行冠状动脉评价；针对冠状动脉重建术后的血管评估；评估成人先天性心脏病心脏结构与功能；评价心室的形态与收缩功能；评价心脏内部及外部结构[1]。

目前，多项研究已经证实CTCA临床应用的可靠性与敏感性[2-4]，而且，目前CTCA已经成为临床上应用最为广泛的冠状动脉影像诊断技术，随着目前螺旋CT硬件与软件技术的快速升级，螺旋CT对于冠状动脉疾病的诊断方法及手段也极大丰富，冠状动脉疾病的诊断也逐渐从传统的形态学诊断逐渐跨入心脏功能评价的领域，如目前出现的较为前沿的冠状动脉腔内对比剂梯度(TAG)分析，冠状动脉校正性对比剂浓度(CCO)，冠状动脉易损斑块的分析与识别，冠状动脉CT血流储备分数(CT-FFR)分析，CTCA联合单光子发射计算机断层成像(SPECT)核素心肌灌注显像(MPI)，CT心肌灌注(CTP)等。

1 TAG分析

TAG是以CTCA为基础，计算冠状动脉管腔内某一点的对比剂浓度(HU值)与冠状动脉起始部到达该点的距离之间的线性回归系数[5]，以此分析管腔内的缺血情况。目前该指标与冠状动脉的功能性狭窄之间的关系已经在320排螺旋CT的相关研究中得以验证[5-6]，研究表明，冠状动脉功能性狭窄(血流储备分数(FFR)≤0.80)受试者组的TAG明显的小于非功能性狭窄受试者组，对于冠状动脉疾病诊断的特异度、敏感度、阳性和阴性预测值分别达74%、77%、67%和86%。相对于单纯的形态学研究，TAG能够较为准确的评估和发现冠状动脉的功能性狭窄(其功能性狭窄的综合识别改善指数达0.11)，有利于临床及早采取有的放矢的治疗措施。

虽然TAG是一种较为便捷的发现冠状动脉功能性狭窄的良好指标，但是，在实际操作中，其测量的精度、方法、标准都有待于进一步研究和统一，实际的冠状动脉成像中，随着患者心率、心律的波动冠状动脉内对比剂浓度可发生不可预测的改变，不同心动周期采集的数据亦可能存在差异，而且不同的CT扫描机，图像重建的算法及对比剂注射方法的不同都会影响到相关研究的结果。而且目前的研究绝大多数都是应用在较大的冠状动脉血管管腔(横截面积≥2mm2)内，对于更小的冠状动脉，由于测量手法、容积效应等因素，会带来一系列的问题，很多研究中心都提出了TAG的临界值，但是研究的结论并未统一，Hell等[7]以-0.65HU/10mm作为冠状动脉功能性狭窄的临界值，而Wong等[5]则以-15.1HU/10mm作为冠状动脉功能性狭窄的临界值，由此可见，不同中心的研究结果差异还是比较明显的，这说明TAG若想在未来真正推入冠状动脉疾病的临床诊断，仍有很多细节有待统一与研究。

在TAG的研究基础上，近年来有学者开始关注冠状动脉CT中CCO， 冠状动脉血管内造影剂浓度有很多正常的变异，而且在不同的心动周期采集图像这种情况会更加明显，为了能够更加准确的解释不同心动周期、心输出量情况下冠状动脉血管中造影剂浓度的变化，冠状动脉CT中CCO是把每一只冠状动脉腔内造影剂浓度的测量都与相同层面上的降主动脉管腔内造影剂做标准化。

利用螺旋CT分析心脏相对心肌灌注被称作“CT-MPI”，有研究表明[8-10]，CTP所测的心肌灌注缺损面积与心肌缺血程度、左心室射血分数(LVEF)及左心室容积参数与SPECT-MPI具有良好的一致性。国外初步研究表明CT-MPI(造影剂摄取)是可行的，且与SPECT具有很好的相关性，这种方法与正电子发射型计算机断层显像(PET)-MPI和SPECT相似，它们都靠分析心肌在收缩和舒张状态下摄取对比剂(静脉注射不透X线的阳性对比剂)的情况，来分析心肌缺血和瘢痕的情况。就CT而言，心肌摄取对比剂的浓度可以用来评估心脏心肌应力和休息状态下的相对心肌灌注。然而，CT-MPI的一个局限性因素是必须要采取办法(比如利用专门的软件系统)修正来自左心室造影剂的射束硬化伪影。但是，并非所有的机构都可以利用这种矫正软件，因此CT-MPI的诊断准确性可能会有一定的限制，寻找像CCO这样不易受伪影影响的新方法是必要的。有两个研究的数据支持这种对比剂浓度梯度的测量，其中渥太华大学心脏中心就描述了这种冠状动脉功能测量的新方法(CCO)，用来预测静止的冠状动脉血流，研究表明这种方法具有独特的可行性，具有潜在优势适合在全世界进行推广。作为一项概念验证性研究，该中心选择了52例患者(104条冠状动脉血管)，在心肌梗死溶栓危险评分(TIMI)异常的动脉血管内观察到在血管狭窄前与狭窄后CCO的显著差异，CCO>0.184可以预测TIMI的异常，它的敏感度和特异度分别为83%和91%[10]。但是作为一种与心肌功能相关的测量参数，要想能够在实际临床工作中进行推广还需要更多的实验数据支持。

2 CT-FFR

CT-FFR是基于Pijls等[11]提出的FFR而衍生出来的一种CT检查技术，传统的FFR测量是指在最大充血状态下经过压力导管测量的冠状动脉病变远端管腔内平均圧与主动脉平均圧的比值，它对冠状动脉狭窄性疾病的功能诊断及介入治疗方案的制定具有重要的指导意义，为此，欧洲心脏病学会的冠状动脉介入指南已经将FFR作为1A级证据，足以证实其在冠状动脉疾病诊断与治疗中的重要地位，但是传统的FFR检查是通过介入的方法，放置压力导丝于冠状动脉血管中检测并计算冠状动脉血流情况，并评估冠状动脉狭窄对于心肌血流量的影响，但由于其高昂的费用及检查的有创性，使其难于在临床上广泛推广。

而CT-FFR是基于目前快速发展的多排螺旋CT技术及其后处理软件衍生出来的一种反映冠状动脉病变功能分析指标。通过CT机的数字重建技术来模拟冠状动脉血流和血管腔内形态结构，并结合冠状动脉血流速度、剪切力等血流动力学指标，通过纳维-斯托克斯方程变换即可推算得到CT-FFR，CT-FFR使腔内压力测量从有创性介入手段转向无创的螺旋CT测量，相关研究中具有代表性的两项国际多中心研究(DISCOVER-FLOW试验和DeFACTO试验)及其诸多的衍生研究均表明CT-FFR与传统的FFR均能与冠状动脉疾病所导致的功能性血流改变有很好的相关性[12]。

Gonzalez等[13]在一项实验分析研究中以传统的介入方式FFR测量为依据和参照，发现螺旋CT诊断功能性狭窄的敏感度及阴性预测值分别为92%和87%，但特异度和阳性预测值仅为43%和56%，但是研究表明CT-FFR可以显著地提高诊断特异度和阳性预测值分别达72%和70%，最近多位学者的研究也表明CT-FFR与螺旋CT形态学分析相结合，能够明显的提升冠状动脉功能性狭窄的识别率[14-15]，而且，美国食品药品管理局已经批准了螺旋CT冠状动脉血管成像计算FFR相关软件的上市。相信随着CT设备的升级和相关算法的进一步精确，CT-FFR越来越显示出其对冠状动脉疾病功能受损的预测分析能力，完全可以期盼替代传统FFR在临床推广。

3 冠状动脉缺血性疾病的一站式功能诊断检查

目前在实际的临床工作中，我们都知道，由于诸多因素的影响，冠状动脉疾病尤其是缺血性冠状动脉疾病很难做到快速、精确的诊断和治疗，但是很多研究中心和学者都在进行相关的尝试，特别是随着多层螺旋CT检查硬件与软件的高速发展，基于螺旋CTCA并且联合SPECT-MPI或CTP实现对于缺血性冠状动脉做出一站式的功能诊断，并且指导临床快速制定高效的治疗方案已经能够实现。

MPI在心肌功能、预后分析及治疗决策中的作用早已得到公认，但它一直是作为一项独立的检查手段，虽然每年有很多患者接受SPECT-MPI检查，但是由于其操作相对复杂、费时和有创，对患者的要求也比较高，不可能对每一位有症状的冠状动脉疾病患者进行操作，很多研究都表明CTP成像中测得的相关数据，如心肌灌注缺损程度与缺损的面积，左心室容积及LVEF等与SPECT-MPI具有很好的一致性[8-10][16-18]，研究表明与核素灌注相同，心肌对于碘对比剂的吸收也有类似的过程，因此通过软件的计算可以捕捉到心肌相关数据的变化，很好的表现心肌血供及血流动力学的变化。与SPECT-MPI相比较，CTP可以在一次检查过程中，真正地实现冠状动脉疾病患者一站式的心肌功能变化显示与诊断，这种方便、快捷和高效的检查手段已经在一些检查中心得到使用，但是由于其相关测量软件的规范和实验数据的可靠性还有待于大样本的数据进一步证实，距离其临床推广还需要时间。

4 冠状动脉管壁成像

冠状动脉疾病的发病风险与预后分析中其中有一项很重要的因素就在于冠状动脉管壁斑块的性质，不同类型的斑块会导致不同的后果，冠状动脉斑块大体上可分为两种，一种为稳定型斑块，另一种为不稳定型斑块，过去传统的冠状动脉造影检查(CAG)由于只能分析和判断冠状动脉管腔的解剖学变化，而无法判断病变局部斑块的性质与风险，所以无法做出针对性很强的功能诊断，已经有很多相关的MRI或螺旋CT的影像学试验和临床研究应用于冠状动脉或冠状动脉以外的其他周围血管、颅内血管的疾病诊断中[19-21]，一个有趣的现象是绝大部分急性冠状动脉综合征(ACS)发生于轻、中度冠状动脉狭窄的患者，传统的冠状动脉造影不能识别斑块的性质，所以如前所述能否把一站式的冠状动脉功能成像真正的推广到临床对于冠状动脉疾病患者是相当重要的，这其中就包括了冠状动脉螺旋CT斑块分析，对于冠状动脉管壁分析比较权威的一项检查来源于血管内超声(IVUS)，IVUS可以较为准确的评估冠状动脉管腔径线、血管外弹力膜面积、管腔面积、管腔狭窄率、管壁斑块偏心指数及血管重构指数等指标，但是传统的IVUS由于价格昂贵，而且属于有创检查，很难在临床上大面积推广，但是随着目前螺旋CT硬件与软件的高速升级以及多项实验研究均已经证实了螺旋CT影像与IVUS有良好的相关性[22]。

随着目前螺旋CT技术的快速进展，CTCA已经能够较为准确的分析冠状动脉管壁的结构，如根据斑块CT值测量分析斑块的软硬，分析钙化形态识别钙化类型，斑块对冠状动脉管腔的重构形式及斑块的负荷等等，通过上述诸多的分析测量，可以较为准确的识别和预测斑块的稳定性与风险，进而对于患者的治疗方案的确定具有重要意义，通过冠状动脉CT管壁的诸多分析测量，临床医生还可以对于冠状动脉硬化性疾病做长期的跟踪随访，观察斑块的演变，以便随时调整治疗方案，另外，对于冠状动脉介入治疗和搭桥手术等治疗均可做随访跟踪。

CTCA作为一种相对低费用，快捷高效及非侵入性的诊断手段，目前已经在临床工作中得到广泛应用，相信随着机器设备与软件系统的快速升级换代，将会涌现更多的冠状动脉硬化疾病的螺旋CT分析方法与手段，甚至在不久的将来，会真正实现由CTCA主导的对于冠状动脉硬化性心脏病一站式诊断与治疗模式。

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河北省卫计委重点科技计划课题(20130179)

颜立群，Email：yanliqun2008@aliyun.com

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1004-583X(2017)08-0729-04

10.3969/j.issn.1004-583X.2017.08.020

2017-04-13 编辑:王秋红