减影冠状动脉CT血管成像对轻中度钙化积分患者的诊断价值

张利军， 过伟锋， Tripathi Pratik， 杨 姗， 陆怡菡， 陈 刚*

1. 复旦大学附属中山医院放射诊断科，上海 200032 2. 复旦大学附属中山医院厦门医院放射科，厦门 361010 3. 上海市影像医学研究所，上海 200032

随着计算机软硬件的持续发展和更新换代，基于多层螺旋CT的冠状动脉CT血管成像(coronary computed tomography angiography，CCTA)已经取代有创性的冠状动脉造影(invasive coronary angiography，ICA)检查，成为临床上筛查和诊断冠心病的首要检查方法[1-2]。然而，严重的钙化斑块以及金属支架产生的射线硬化束伪影和部分容积效应仍是限制CCTA准确判断冠状动脉狭窄及支架通畅程度的主要影响因素[2-4]。2012年，Yoshioka等[5]首次提出将减影技术应用于CT冠状动脉成像。已有文献[6-8]报道，通过消除钙化斑块及金属支架产生的伪影的干扰，减影CCTA可以提高病变冠状动脉节段狭窄性评估的准确性。但是，目前关于减影CCTA的研究主要集中在具有严重钙化积分(Agatston score>400分)或金属支架植入后的患者，而对于其在轻中度钙化积分(Agatston score<400分)患者中的应用鲜有报道。因此，本研究主要探讨了减影CCTA在冠状动脉轻中度钙化患者中的应用价值，为临床提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析复旦大学附属中山医院2016年1月至6月收治的因有冠心病史或临床疑诊为冠心病而行减影CCTA患者的资料。纳入标准：(1)经钙化积分扫描证实，存在围绕管腔超过1/4象限的弧形钙化斑块，且总的钙化积分<400分；(2)行减影扫描时，基础心率或口服倍他洛克后心率低于65次/min。排除不宜行减影CCTA的患者：(1)对碘对比剂过敏者；(2)心脏内植入金属物易产生严重伪影者；(3)心、肾功能不全者(血肌酐>13.6 mg/L)；(4)支气管痉挛(如哮喘)患者；(5)急性冠脉综合征患者；(6)Ⅱ～Ⅲ度房室传导阻滞患者；(7)基础心率高于65次/min且不能耐受口服倍他洛克的患者。最终共纳入69例患者。本研究经医院伦理委员会批准，患者及家属签署知情同意书。

1.2 扫描设备及数据采集 采用东芝第2代320层螺旋CT(AquilionONE VISION Edition)，探测器宽度为160 mm、层厚0.5 mm、旋转周期为275 ms、电压120 kV、电流300～350 mA。为了降低扫描的辐射剂量、缩短患者屏气时间，采用2次屏气扫描方法[5]。采用Agatston方法计算患者的钙化积分[9]。增强扫描时，使用高压注射泵，以4 mL/s或5 mL/s的速度经肘前静脉连续注入40～50 mL对比剂碘帕醇(含碘370 mg/mL)及30 mL 0.9%NaCl溶液。触发扫描时，以降主动脉为监测点，阈值设定为250 Hu。扫描范围为气管隆突水平至心脏膈面下2 cm，“蒙片”扫描与增强扫描的范围一致。采用前瞻性心电门控编辑扫描模式，增强容积采集时间窗控制在心动周期R-R间期的65%～80%。

采用标准的血管重建函数FC09算法及3D自适应迭代剂量减低重建算法(Adaptive Iterative Dose Reduction 3D，AIDR3D)[10]。重建层厚为0.5 mm，重建间隔为0.25 mm。以5 ms的时间间隔，重建平扫及增强扫描图像，选取无图像运动伪影且匹配最佳的两组图像作为减影后处理的原始图像。减影CCTA扫描的总有效辐射剂量(effective dose，ED)计算公式为：ED=剂量长度乘积×0.014[11]。

1.3 减影处理 采用东芝减影软件即容积CT数字减影血管成像软件[12]进行减影图像处理。首先，将选中的经过粗略配准的平扫和增强扫描容积数据导入工作站。行减影处理前，该减影软件会对所选两组图像进行严格精确地匹配，以进一步消除失配准伪影。最终得到的减影图像为消除钙化斑块而保留造影剂充盈的血管影像。

1.4 钙化数据分析 将常规CCTA及减影CCTA数据上传到东芝后处理工作站，使用东芝CT后处理软件(Vitrea 6.5.3)进行图像分析。多平面重建图像及横断面冠脉图像用于图像质量分析和钙化病变节段的狭窄定量分析。根据美国心脏病协会(American Heart Association，AHA)建议，将冠状动脉分为17个节段[13]。对于钙化斑块围绕冠状动脉管腔超过1/4象限者，均定量测量钙化冠状动脉节段的狭窄程度。狭窄率(%)=D/[(D1+D2)/2]，其中D为斑块处管腔最小直径，D1和D2分别为病变处近、远端正常管腔直径。根据病变节段的狭窄率判断管腔狭窄程度：将狭窄程度分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ共4个等级，分别对应狭窄率1%～25%、26%～50%、51%～75%、76%～100%。首先由一位具有10年以上工作经验的心血管方向放射科医师对钙化节段的狭窄程度进行定量测量，然后由另一位具有同样资历的放射科医师在不了解常规CCTA结果的情况下行减影CCTA钙化节段的测量。

1.5 图像质量评价 按照4分法行图像质量评分：1分，图像伪影严重，管腔遮盖明显，完全不能用于评估；2分，图像伪影稍差，管腔遮盖较明显，评价管腔狭窄具有较低的诊断信心；3分，图像伪影较轻，管腔部分遮盖，病变节段管腔可用于测量，评价管腔狭窄程度具有中等程度的诊断信心；4分，图像质量良好，无伪影，管腔显示清晰，无伪影干扰，具有较高的诊断信心。其中，质量评分为3分或4分的图像可用于管腔狭窄的定量评估。

2 结 果

2.1 一般资料 69例患者中，男性45例，女性24例；年龄为56～81岁，平均(67.9±5.3)岁；糖尿病患者21例，高血压患者42例，高血脂患者35例，抽烟者32例。69例患者共113个钙化节段，钙化积分为26～397分，平均(165±112)分；平均有效辐射剂量为(4.2±0.7) mSv。

2.2 扫描成像质量 常规CCTA平均图像质量评分为(3.4±0.6)，减影CCTA平均图像质量评分为(3.8±0.4)分，差异有统计学意义(P<0.01)。结果(图1)显示：减影CCTA对钙化冠状动脉节段管壁显影更加清晰，图像质量较常规CCTA明显改善。

图1 常规CCTA和减影CCTA图像质量对比

患者，男性，69岁，右冠状动脉近端钙化，钙化积分为280. A：常规CCTA示钙化节段横断面图像；B：减影CCTA示钙化节段横断面图像；C：常规CCTA示钙化节段多平面重建图像；D：减影CCTA示钙化节段多平面重建图像

2.3 狭窄分级一致性 结果(表1)表明：两种成像方式评价冠状动脉狭窄程度的一致性系数Kappa值为0.77，说明两者具有较好的一致性。在Ⅳ级狭窄程度病变中，数字减影心血管造影术(digital subtraction angiography，DSA)显示2个病变节段，常规CCTA显示8个病变节段，减影CCTA显示4个节段。减影CCTA对于严重钙化冠状动脉节段狭窄程度的评估与DSA具有较好的一致性，Kappa值为0.86(图2)。

2.4 狭窄程度定量测量时间 常规CCTA定量测量钙化明显节段狭窄平均时间为(105±44) s；减影CCTA定量测量相同病变节段平均时间为(72±44) s。与常规CCTA相比，减影CCTA定量测量钙化节段狭窄程度所需时间明显缩短(P<0.01)。

表1 常规CCTA与减影CCTA评估冠状动脉钙化节段狭窄程度对比 N=113

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ对应的冠状动脉狭窄程度分别为1%～25%、26%～50%、51%～75%、76%～100%

图2 冠状动脉狭窄分级的影像评估

患者，男性，78岁，冠状动脉左前降支近端钙化，钙化积分为320分. A,B：常规CCTA示钙化节段横断面图像，左前降支近端钙化斑块伪影明显，管腔受伪影遮盖，钙化节段严重狭窄；C,D：减影CCTA示钙化节段多平面重建图像，减影后钙化伪影干扰降低，钙化节段狭窄减轻；E：冠状动脉DSA图像示钙化节段轻度狭窄

3 讨 论

近年来，冠状动脉CT成像设备的不断发展及更新换代，X线球管旋转周期不断缩短以及宽探测器的出现，使得球管旋转1周的全心脏容积数据采集成为可能。随着CT冠状动脉成像质量不断提高，CCTA评价冠状动脉狭窄程度的准确性逐渐接近于ICA，成为临床诊断和筛查冠心病患者的首选检查方法[1-2]。然而对于冠状动脉钙化严重的患者，由于钙化斑块产生的射线硬化束伪影干扰冠状动脉管腔的造影剂充盈显示，CCTA对评价钙化冠状动脉节段管腔狭窄程度的准确性仍然存在一定局限。

随着计算机对CT采集的心脏原始影像容积数据的后处理能力不断增强，为了消除钙化斑块伪影对冠状动脉管腔显影的干扰，Yoshioka等[5]于2012年首次提出将减影技术应用于CT冠状动脉成像，将增强的容积数据减去平扫的容积数据即得到消除钙化斑快伪影的冠状动脉成像数据，并证实了其在冠状动脉成像中的可行性。目前已有多篇文献[7-8, 14-15]报道，与常规CCTA相比，减影CCTA可以显著提高冠状动脉钙化节段的成像质量；以DSA结果为金标准，发现相比于常规CCTA，减影CCTA评价严重钙化节段狭窄>50%者的分级具有较高的准确性。

目前相关报道主要集中在严重钙化(Agatston score>400)的患者，证实减影技术在CT冠脉成像中有较好的应用价值。而对于轻中度钙化(Agatston score<400)的患者，减影CCTA的临床应用鲜有报道，主要原因是一般认为轻中度钙化斑块伪影较小，不会干扰冠状动脉管腔显影，但其忽略了总体钙化积分不显著但是局部冠状动脉节段钙化严重的患者。因此，本研究主要评价了减影CCTA在轻中度钙化积分患者中的应用价值。研究发现，较常规CCTA，减影CCTA评价相同病变节段的平均图像质量评分增加(P<0.01)，说明减影CCTA可以提高明显钙化冠状动脉节段的成像质量。本研究中，常规CCTA和减影CCTA对目标钙化节段的图像质量评分较高，原因可能是本研究目标人群总钙化积分较低，而轻中度钙化斑块伪影对CT冠状动脉成像的干扰较轻。

将钙化冠状动脉节段按照不同狭窄程度分成4个等级，常规CCTA与减影CCTA评估冠状动脉狭窄分级的一致性系数Kappa值为0.77，说明两种成像方式对于评估冠状动脉明显钙化的狭窄程度具有良好的一致性。但是，常规CCTA评估Ⅳ级狭窄程度节段数较多，而减影CCTA评估的准确较高，与DSA一致性较好。此外，本研究行减影CCTA扫描的患者中，仅8例行DSA，故减影CCTA在轻中度钙化积分患者中的评估价值有待进一步研究证实。

本研究分析了减影前后定量评估目标冠状动脉节段所需时间，常规CCTA定量测量目标节段狭窄程度所需平均时间为(105±44) s，明显低于减影CCTA的平均时间[(72±44) s，P<0.01]，说明减影CCTA通过有效消除或降低钙化斑块伪影，可较快地评估钙化冠状动脉节段的狭窄程度。由于去除钙化斑块及其伪影，仅保留造影剂充盈的冠状动脉管腔，因此减影CCTA可以清晰而快速地显示病变冠状动脉节段管腔的轮廓，进而提高冠状动脉狭窄评估效率。

减影CCTA除了常规容积扫描外，还需要增加1次“蒙片”容积扫描，可能增加有效辐射剂量。因此，本研究遵循尽可能的低剂量原则(as low as reasonably achievable，ALARA)，采用2次呼吸屏气扫描方法，即在钙化积分扫描与增强容积扫描之间增加“蒙片”的容积期相扫描。由于本研究中采集数据的时间窗为R-R间期的65%～80%，其平均有效辐射剂量仅为(4.2±0.7) mSv。但扫描方案仍需改进，以进一步降低有效辐射剂量，如在扫描中使用100 kV管电压，但是目前鲜见相关报道。

综上所述，常规CCTA和减影CCTA评估轻中度钙化冠状动脉狭窄程度的一致性良好；同时，减影CCTA可以提高轻中度钙化积分患者的成像质量，并减少定量测量冠状动脉狭窄程度所需时间，进而提高疾病临床诊治效率。

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