冠状动脉CT血管造影测量管腔密度梯度预测心肌桥收缩期压迫程度

盛 开， 陆 靖， 张佳胤， 钟 叶， 李跃华

1. 上海交通大学附属第六人民医院放射科，上海 200233 2. 上海市青浦区中心医院放射科，上海 201700

心肌桥(MB)是一种较为常见的先天性冠状动脉血管畸形，它是指冠状动脉表面为心肌纤维所包绕或走行于心肌内[1]。从血管造影和尸体解剖研究来看，大部分MB见于前降支(LAD)中段及远端[2]。虽然通过临床结果[3]认定大多数MB患者是良性的，但MB可能与心肌缺血[4]、急性冠状动脉综合征[5]、心律失常[6]、冠状动脉痉挛[7-8]和心源性猝死[9-10]等临床表现有关。

MB的检出率在不同的成像方式中，存在显著差异。MB在有创性冠状动脉造影(ICA)检查时由于典型的“挤牛奶效应”不易显现从而漏诊，而其在冠状动脉CT血管造影(CCTA)检查的诊断是基于冠状动脉和心肌纤维两者之间的直接解剖学关系，所以ICA对心肌桥的检出率明显低于CCTA[11-16]。然而，心肌桥的临床意义在于动态压迫引起的下游心肌血流动力学改变。通过无创的冠脉CT来鉴别心肌桥血管是否存在动态压迫从而确定合适的治疗方案，具有重要的临床意义。就此建立了传统的CCTA形态学指标，如MB长度和深度，以及分析它们与ICA显示收缩压迫的关系[15-16]。然而，在以往的CCTA研究[15-16]结果中发现，不同MB解剖特征的预测价值存在较大差异。腔内衰减梯度(transluminal gradient, TAG)最初被用于评价冠状动脉狭窄的血流动力学意义，该指标定义为冠状动脉管腔内造影剂浓度衰减与冠状动脉长度之间的线性回归系数[17-19]。假设TAG可能具有预测心肌桥血管动态压迫的价值。因此，本文旨在研究和ICA相比，CTA指标对于预测MB动态压迫的诊断效能。

1 资料与方法

1.1 一般资料 对在2017年1月至2019年12月期间，连续1个月内接受CCTA和ICA检查的患者资料进行回顾性分析。入组标准：(1)至少有一种影像学检查(CCTA和/或ICA)显示MB的存在；(2)CCTA与ICA的检查时间间隔小于1个月。排除标准：(1)两种影像学方法均未检出MB；(2)靶血管(MB血管)合并有阻塞性冠状动脉狭窄(定义为经ICA诊断的直径狭窄程度≥50%，该狭窄也可能导致TAG改变)；(3)冠状动脉再血管化治疗病史者(如PCI或搭桥术后)；(4)靶血管弥漫性钙化(定义为长度≥5 mm的环周钙化)；(5)CCTA与ICA间隔时间大于1个月；(6)CCTA图像存在质量问题，无法满足诊断要求。

1.2 CCTA扫描方案 采用西门子第三代双源CT(SOMATOM Force, Siemens Healthineers, Forchheim, 德国)进行扫描。在检查前1 h，对心率大于65次/min且排除患有β-受体阻滞剂禁忌证(如支气管哮喘、严重心动过缓、房室传导阻滞、重度心力衰竭、急性肺水肿等症状)的患者后口服酒石酸美托洛尔(25～75 mg，阿斯利康，中国)，在确认无硝酸甘油禁忌证(如：青光眼、严重贫血、颅内压过高及对硝酸甘油过敏等症状)的前提下，所有患者舌下含服硝酸甘油(0.3 g)。使用双筒高压注射器(Tyco, Cincinnati, 美国)，以4.5～5 mL/s的速率将对比剂碘帕醇(370 mg/mL，拜耳先灵，德国)团注于左侧肘正中静脉，随后以相同速率用20～40 mL的生理盐水进行冲洗，并采用对比剂团注追踪法进行扫描，设置感兴趣的区域于升主动脉内，延迟时间设定为4 s加上升主动脉的峰值时间时启动扫描。扫描参数如下：在最终心率≥70 bpm的患者中，使用回顾性心电门控模式进行图像采集，管电压=120 kVp，管电流设为200～500 mAs，螺距设为0.2～0.5，参考管电流和螺距根据心电门控自适应调整来最大程度地减少辐射有效剂量，重建层厚=0.6 mm，重建层间距=0.5 mm，探测器准直=64×0.6 mm，球管旋转时间=300 ms，40%～70%的R-R间隔为全剂量时间窗。在最终心率<70 bpm的患者中进行前瞻性ECG触发的CTA扫描，触发窗口的中心设置为RR间隔的70%。其余前瞻性ECG扫描相关参数与回顾性ECG扫描参数相同。

1.3 CCTA图像重建与分析 数据传至后处理工作站(Syngo Via, 西门子)选取图像质量最佳的心脏期相图像进行重建和分析。重建的图像序列主要包括：曲线重建图像(CPR)、多平面重建图像(MPR)、轴位横断面图像、血管截面图、容积重建图像(VR)以及最大密度投影图像(MIP)。

如果冠状动脉节段在轴位横断面图像，血管截面图像上显示完全被心肌所包绕，则诊断为MB。在CPR上测量MB长度，而MB的深度则是通过测量血管截面图像上覆盖心肌的最大厚度来确定的。当MB表面覆盖的心肌厚度≤1 mm时，记录1 mm的厚度，以便进一步定量分析。所有的管腔衰减测量均在血管截面图像上进行，通过手工绘制感兴趣区域(ROI，大小=2 mm2)放置于管腔中心，并避开血管壁钙化。起止点自冠脉开口到血管横截面≤2 mm2，以每隔5 mm血管横截面中央手动设置ROI，记录ROI内平均CT值。研究显示，衰减梯度是由冠状动脉每10 mm长度上管腔内CT值(HU)的衰减变化确定，定义为HU与冠状动脉长度之间的线性回归系数。本次研究还测量了参考血管的TAG，当存在右冠优势或左冠优势时，以右冠状动脉或左回旋支作为参考血管，以便与MB血管的TAG进行比较。

由两名有经验的放射科医师(分别有9年和12年心血管成像经验)在对临床病史和既往ICA结果不知情的情况下，独立分析病变并测量MB血管的TAG，将两次测量的TAG平均值用于进一步分析。对40个随机选择的病变中进行Bland-Altman分析，以检验评估者之间的一致性。

1.4 ICA诊断 ICA采用经股动脉入路或经桡动脉入路，每支主要心外膜血管均至少采集两组或以上投照体位图像。由两名经验丰富的观察者(分别有25年和19年的冠状动脉介入治疗经验)在对CCTA结果不知情的情况下评估所有节段。至少具有一个投照体位发现冠脉于舒张期管径正常，但在收缩期管径狭窄，呈“挤牛奶效应”，则诊断为MB，通过目测法比较收缩末期和舒张末期桥节段的管腔直径来确定收缩期直径变窄的程度。据此将患者分为3个亚组：无动态压迫、轻度动态压迫(<50%)及显著动态压迫(≥50%)。

2 结 果

2.1 临床特征 2017年至2019年，本中心共有1 130例患者同时接受CCTA和ICA检查，其中有408例患者存在MB。根据排除标准，共有164例患者因不同原因无法评估予以排除出组。最终本研究共对244例患者，平均年龄(65.77±10.24)岁进行回顾性分析，其中186例男性患者[平均年龄：(64.84±10.43)岁]，58例女性患者[平均年龄：(68.72±9.07)岁]。CCTA的剂量长度乘积(DLP)为(459.3±132.1) mGy×cm。CCTA使用的平均对比剂量为(81.7±8.9) mL。CCTA和ICA检查之间的平均间隔时间为(9.3±6.3) d。患者一般资料见表1。

表1 患者基本情况

2.2 CCTA和ICA检测到的MB发病率 经CCTA检测出的MB患者共计408例，其中116例患者同时经ICA诊断发现。CCTA和ICA检测到的MB发生率分别为36.1%(408/1 130)和10.3%(116/1 130)。

此外，为确保对MB血管准确分析，共有164例患者因符合前述排除标准，被排除出组。在纳入研究的244例患者中，通过ICA检查证实有70例患者依据不同程度的动态压迫确认了MB的存在(39例收缩期压迫≥50%，31例收缩期压迫<50%)。

2.3 CCTA指标与ICA评估的MB动态压迫的相关性 计算分析3种CCTA指标即：MB血管的TAG(腔内衰减梯度)、MB长度和MB深度，来测试它们与ICA评估的MB动态压迫的相关性。Bland-Altman分析显示，两个评估者所测到的TAG的平均差值为-1.6 HU/10 mm(95%CI为-7.2 HU/10 mm～3.9 HU/10 mm)，两者之间TAG测量的相关系数为0.922(95%CI：0.857～0.958,P<0.001)。典型病例如图1、图2。

图1 无MB收缩压迫患者图像

图2 存在MB收缩压迫患者图像

将TAG分为三个亚组(没有动态压迫的MB，轻度动态压迫的MB和显著动态压迫的MB患者)，发现TAG在有显著MB压迫的患者中数值最低[(-17.48±6.97) HU/10 mm]，而在无MB压迫患者中的数值最高[(-9.56±4.11) HU/10 mm]，(表2)。反观MB长度和MB深度这两个指标在三个亚组中的分布相似，不同亚组之间的差异很小(表2)。根据Pearson相关分析，TAG与MB动态压迫程度之间的相关性最佳(r=-0.53，95%CI=-0.61～-0.43,P<0.001；图3)。参考血管的TAG明显大于具有显著动态压迫的MB血管的TAG[(-7.08±5.01) HU/10 mmvs(-17.48±6.97) HU/10 mm], (P<0.001)。

2.4 CCTA参数对MB动态压迫的诊断性能 通过ROC曲线分析确定每个CCTA参数的最佳临界值来识别MB动态压迫。在ROC曲线分析中(表3、图4)发现，TAG具有最大的曲线下面积(AUC)。此外，当TAG临界值为-14.8 HU/10 mm时，所有参数具有最佳的诊断准确性、灵敏度、特异性以及阴性预测值(表4)。

表2 三组间不同CCTA参数分布差异

表3 ROC曲线分析

表4 CCTA参数对MB动态压迫≥50%的诊断表现 (%)

图3 经CCTA与ICA得出的参数测得的收缩压迫百分比线性回归图

3 讨 论

目前的研究具有2个主要发现。(1)TAG与MB的动态压迫程度相关，而MB长度和MB深度没有表现出这种相关性。(2)当TAG≤-14.8 HU/10 mm(最佳临界值)时，对MB的显著动态压迫具有较高的诊断准确率(81.97%，200/244)。

图4 ROC曲线分析密度梯度，病变长度和深度对诊断收缩压迫≥50%的价值

MB是一种常见的冠状动脉先天性解剖异常，尸检发现，高达40%～80%的病例可见MB[1]。虽然MB通常被认为是一种良性解剖变异，但它可能与动态压迫相关的临床表现有关[4-10]。临床治疗的指导原则是通过在负荷试验中观察冠状动脉管腔内有无血流动力学改变或心肌缺血等表现来确立的[20]。因此，为了确定合适的治疗方案，检测MB是否存在明显的动态压迫具有重要的临床意义。

ICA是目前评估MB动态压迫程度的参考标准，因此ICA可以用于可靠的定量分析。尽管CCTA的MB的检出率高于ICA，但是先前CCTA预测MB动态压迫的特异性较低，只有23%～46%的MB病例被CCTA检测到[15-16]。此外，因为在不同的研究[15-16]中MB长度或深度显示出不同的诊断准确性，故CCTA研究中对于动态压迫的形态学预测尚存在争议。这种差异的根本原因在于他们的分析方法，其中仅包括形态学指标(MB长度、深度和位置)的评估。从以往的研究[3]中得知，MB的收缩压迫程度取决于多种因素的协同作用，例如MB的深度和长度，MB相对于心肌纤维的方向以及MB周围是否存在疏松结缔组织或脂肪组织。此外，由于CCTA检查对呼吸伪影、心率等因素的较高敏感性，不能确保每个病例都有高质量的舒张末期和收缩末期图像来进行准确的定量分析。因此，传统的CCTA评价MB方法的价值有限。

本研究探索了一种新的参数TAG来评价MB的动态压迫，该指标对预测MB收缩压迫程度的诊断准确性明显高于MB长度和深度等传统形态学参数。TAG最初由Steigner[21]引入，用以描述正常冠状动脉管腔的衰减梯度，随后由Choi等[17-19]研究人员进行细化，发现这一指标可能与冠状动脉狭窄的血流动力学意义有关，提高了CCTA检查对冠状动脉狭窄的诊断性能。而另一项研究[22]还揭示了TAG对检测钙化病变的严重狭窄的潜在临床意义。TAG在新领域的潜在开发应用也显示出令人鼓舞的初步结果。与其他传统解剖参数相比，TAG可以确定相关的动态压迫，故具有更高的诊断价值。TAG改变的潜在机制可能由2个因素来解释。(1)心肌缺血引起的MB不仅与收缩期血管压迫有关，而且与持续性舒张期充盈功能障碍有关[23],这可能导致收缩期和舒张期时无法完全填充造影剂，从而导致该段管腔衰减降低。其次，显著的动态压迫可能与下游血流受限有关，这也可能导致TAG的改变，类似于此前研究的阻塞性冠状动脉疾病的情况[24]。这2个因素产生的协同效应可能会改变MB血管的TAG。本研究具有很高的阴性预测值(94.0%)，因此，本研究的临床意义在于，通过TAG的临床应用来排除MB的显著动态压迫，这可能有助于确定合适的治疗方案。

本研究的局限性如下，(1)由于其回顾性设计和缺乏相关的功能学检查对照，大多数研究对象在ICA或FFR测量之前没有进行心肌灌注成像，无法确定在MB病例中TAG是否与血流动力学状态相关，所以还需进一步利用前瞻性研究来证实TAG在MB患者中的价值；(2)因CT技术限制，较多患者的扫描结果无法保证收缩期和舒张期同时满足重建要求，故选取图像质量最佳的心脏期相图像进行重建分析，而心肌桥在CCTA的舒张期和收缩期时相重建图像存在差异可能引起腔内衰减梯度改变；(3)未使用宽体探测器CT扫描，因此无法同时获得整个心脏图像。测量的衰减梯度将高度依赖于注入对比剂的扫描时间。因此，如果扫描在对比剂注入后期进行，从而导致腔内衰减梯度改变，降低其预测MB显著动态压迫的准确度。未来的宽体探测器CT研究可能会进一步提高MB病例中TAG的诊断性能。

综上所述，ICA评估的MB的收缩压迫程度与TAG显著相关，使用-14.8 HU/10 mm作为最佳临界值具有较高的诊断性能，可以预测MB的显著压迫。