心脏CT重建时相对冠状动脉钙化积分危险分级的影响

汤化民，苟 杰，林 伟，银文杰，杨 帆，张波莉，贺 倩

(成都市第一人民医院放射科，四川 成都 610041)

冠状动脉粥样硬化性心脏病(简称冠心病)为我国第一死亡原因，准确判断急性冠状动脉事件风险、制定预防策略至关重要[1-2]。冠状动脉钙化积分(coronary artery calcification score， CACS)可反映冠状动脉钙化程度，是严重心血管事件的独立预测因素[3]，但不同重建时相CACS结果的一致性较差，存在危险分级跨级现象[4-5]。本研究旨在观察心脏CT重建时相间隔对CACS危险分级的影响。

1 资料与方法

1.1 研究对象 于2019年7月—9月招募70名存在冠状动脉钙化的成人志愿者，男48名，女22名，年龄41～65岁，平均(63.56±11.01)岁。纳入标准：①存在冠心病高风险因素，如吸烟史、糖尿病史及冠心病家族史，或既往血压、血脂及血糖高于正常；②年龄≥40岁。排除标准：①心脏或胸部手术史，有金属植入物；②检查前心率>80次/分或心律不齐。本研究通过院伦理委员会审查批准[伦理编号：(2018年029号)]，所有志愿者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用Siemens二代双源CT机行心脏扫描，探测器参数：2个×128层×0.6 mm，扫描参数：球管旋转时间280 ms，时间分辨率75 ms，重建层厚3 mm，层间距3 mm，参考管电流50 mAs(依据CARE Dose4D自动调整)，管电压120 kV，螺距为设备依据心率自动调节。嘱受检者仰卧，于其吸气屏气状态下沿长轴方向扫描，由1名具有5年以上工作经验的放射科医师采用回顾性心电门控采集30%～80%时相数据，间隔5%重建，共完成11个人工重建时相；设备自动判定最佳舒张、收缩期时相，保存13个时相数据。

采用Siemens Syngo工作站，以Agatston积分标准，将存在2个以上相邻像素CT值>120 HU的区域定义为钙化；工作站自动标注并计算13个时相的CACS。由1名具有10年以上工作经验的放射科医师进行复核，记录包括最大、最小及平均心率、R-R间期及扫描心动周期个数的各项数据，并计算心率变异系数：心率变异系数[6]=(最大心率-最小心率)/[0.5×(最大心率+最小心率)]×100%。辐射剂量(mSv)=剂量长度乘积×0.014，平均(1.66±0.27)mSv。

1.3 CACS危险分级 参照美国心脏病学会基金会及美国心脏协会《CACS危险分级指南》[6]，CACS=0为1级，0400为5级。

1.4 统计学分析 采用SPSS 19.0统计分析软件。以±s表示计量资料，以组内相关系数(intra-class correlation coefficient， ICC)及χ2拟合优度检验分析不同时相CACS差异，ICC取值范围为0～1。计数资料以频数表示，采用方差分析比较组间CACS差异。采用多因素岭回归分析CACS分级与性别、年龄、最大、最小及平均心率，最大-最小心率差值，心率变异系数和采集心动周期次数的相关性，R2取值范围为0～1，值越接近1，模型信度越高。以F检验评价回归模型。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 心率相关指标 70名受检者最大、最小及平均心率分别为(83.38±18.03)次/分、(75.64±17.01)次/分及(78.76±16.57)次/分，最大-最小心率差值为(7.74±12.38)次/分，心率变异系数为(9.72±14.35)%，R-R间期为(786.54±146.88)ms，采集心动周期次数为(5.53±1.25)次。

2.2 人工重建时相CACS 11个不同时相的CACS及平均CACS信度极高，ICC分别为0.993及0.999，即不同时相CACS的一致性、稳定性及可靠性无明显差异。各时相平均CACS差异均无统计学意义(χ2=0.971，P>0.05)。见表1。

表1 受检者不同时相CACS(±s)

表1 受检者不同时相CACS(±s)

时相(%)CACS(分)30194.96±298.4635193.97±291.5140193.42±290.0245189.86±287.9550188.49±290.6155188.77±294.1160195.43±301.2465197.93±311.9370190.72±298.5775187.97±289.7980180.13±288.79

2.3 不同时相CACS危险分级 以11个人工重建时相中至少1个CACS出现跨级为标准，本组共22名(22/70，31.43%)受检者出现跨级，总时相数242个，其中84个(84/242，34.71%)分级偏向低级别，158个(158/242，65.29%)偏向高级别，见表2及图1、2。9个时相跨级者平均CACS明显低于无跨级者(P均<0.05)，见表3。

图1 受检者男，46岁 同层面35%(A)、45%(B)、50%(C)、60%(D)及75%(E)时相平扫CT图像示左旋支近段(白箭)形态在不同时相有所改变，受搏动伪影干扰，边缘清晰程度不同；左前降支近段多处钙化，其中较大钙化灶(黄箭)不同时相的形态、大小与测值均不同；35%时相图像可见2个较小钙化灶(蓝箭)，但无法测值，45%时相可识别其中靠近内侧者，靠外侧者则模糊不清，50%时相识可识别靠外侧者，靠内侧者显示模糊；60%及75%均识别为1个钙化灶，但形态及测值不同(绿色数据为CACS，R-Ar为ROI面积，R-Av为ROI平均CT值，R-SD为ROI平均CT值的标准差，R-ED为ROI范围的直径，R-MX为ROI最大CT值，C-Ar为钙化灶面积，C-VI为钙化灶体积，C-Av为钙化灶平均CT值；红色为工作站识别的钙化灶)

表2 受检者CACS跨级情况及时相数

表3 受检者CACS各时相跨级情况

2.4 CACS分级和多因素相关性分析 多因素岭回归分析结果显示模型R2=0.123，性别，年龄，最大、最小及平均心率，最大-最小心率差值，心率变异系数和采集心动周期次数与CACS分级的相关性差；F检验评价结果显示回归模型无意义(F=1.068，P>0.05)。

2.5 最佳收缩、舒张期CACS 受检者CACS分级一致性较高，仅4名(4/70，5.71%)出现跨级，其数据存在收缩期判定危险分级偏高或舒张期偏低。最佳收缩、舒张期CACS分别为(190.74±289.33)分及(195.25±310.52)分，差异无统计学意义(F=0.87，P=0.28)。

3 讨论

本组70名受检者不同时相下平均CACS的一致性、稳定性及可靠性均较高，且岭回归分析显示各心率相关指标差异并非影响CACS准确性的主要原因，与既往研究[6-7]不一致，可能与本研究中CT扫描速度更快及分辨率更高相关；而在个体层面，本组31.43%(22/70)受检者共242个时相的CACS存在危险分级跨级，其中84个(84/242，34.71%)时相分级偏向低级别、158个(158/242，65.29%)时相偏向高级别，提示个体CACS结果的重复性并不理想，且CACS越低，分级越低，越易出现跨级，故应重视CACS分级较低、尤其接近分级参考值上限者，与既往研究[4-5]一致，将CACS计算模型理想化可能是其主因。时相反映心脏节律跳动的连续状态，特定时相对应心脏收缩-舒张过程中特定时间的心脏形态，心脏搏动导致不同时相图像存在差别。为尽量反映结构细微差别，本组以5%为重建间隔，密集采集数据；Syngo工作站以CT值>120 HU为标准判断钙化，发现较小钙化灶易受周围脂肪组织容积效应的干扰致CT值下降而无法识别，或仅于部分时相可见，而部分较大钙化灶则不同时相测值存在不同，其原因在于部分时相易受搏动伪影干扰。而CACS计算公式以理想化模型为基础，较难真实反映不同时相下组织结构形态的差异。虽然目前CT检查前多对受检者心率设限，但实际工作中部分受检者心率变异程度仍较严重，心率过快仍可导致图像质量下降[8]，致CACS计算结果产生误差。

图2 受检者女，65岁 同层面55%(A)时相平扫CT图像示右侧冠状动脉中段不同大小钙化灶(箭)，80%时相(B)图像识别为1个，血管边缘受搏动伪影影响而模糊 (绿色数据为CACS，R-Ar代表ROI面积，R-Av代表ROI平均CT值，R-SD指ROI平均CT值的标准差，R-ED指ROI范围的直径，R-MX为ROI最大CT值，C-Ar为钙化灶面积，C-VI为钙化灶体积，C-Av为钙化灶平均CT值，RCA指右冠状动脉；红色为工作站识别的钙化灶)

心脏CT检查技术包括以下两种：回顾性心电门控多时相重建技术，于扫描完成后进行回顾性分析，选择最佳时相进行重建，成功率高、结果可靠，但辐射剂量较大；前瞻性单时相扫描，预先判定最佳时相，再行定点扫描，辐射剂量极低，但扫描失败风险高，结果可靠性较差[9-10]。为保证冠状动脉CT血管成像的准确性，多采用回顾性重建，CACS则多采用固定于70%单时相扫描以降低辐射剂量[11]。传统检查方案以单一时相检查作为判断CACS的依据，存在不合理性。

本研究中CT机自动判定最佳舒张、收缩期，CACS结果呈高度一致性，仅4名出现跨级，收缩期判定的危险分级偏重或舒张期偏轻趋势，但由于样本量过小，无法验证趋势是否成立。

综上所述，心脏CT不同重建时相CACS结果存在一定差异，在日常工作中，不同时相CACS受结果重复性不理想及扫描方式准确性不高的双重影响，存在危险分级跨级风险，仅据单一时相进行判断标存在“以偏概全”的风险。是否应采用多时相扫描，于设备自动判断的最佳舒张、收缩期测量CACS值得深入讨论。依据辐射剂量应尽可能低的原则[12]，在设备性能可靠的前提下，多时相CACS可用于初步筛查，即仅以CT平扫观察体检人群冠状动脉钙化程度是可行的。