管腔内CT值对冠状动脉狭窄程度的评估价值

黄 群， 李 芳， 胡绮莉， 李芸菲， 孟凡华， 赵小虎

(复旦大学附属上海市第五人民医院放射科，上海 200240)

冠心病是指因冠状动脉狭窄、供血不足而引起心肌机能障碍或器质性病变，严重威胁人类的健康[1]。目前诊断冠心病的“金标准”是数字减影血管造影(digital subtraction angiography， DSA)，但其有创、费用高昂，限制了其临床应用[2-3]。冠状动脉CT血管成像(coronary computed tomography angio-graphy, CCTA)作为非侵入性成像技术，具有安全无创的优点，已广泛用于诊断和排除冠状动脉疾病[4-5]。目前CTA对冠状动脉狭窄程度的评估，多通过肉眼观察狭窄处管腔大小判断，但钙化斑块产生的线束硬化伪影，使钙化管壁与含造影剂的管腔缺乏明显对比，难以准确判断冠脉狭窄程度[6-8]。血管腔内CT值，可以反映造影剂的通过量，可一定程度反应狭窄程度，受图像空间分辨率、心脏搏动以及钙化伪影等影响较小[9-10]。直接测量CT值评估冠状动脉狭窄程度，容易受个体质量、心率及个体间图像采集时间的不一致影响[11]。有研究提出校正管腔内CT值差值(definition ofcorrected contrast opaci-fication, DCCO)，能够克服采集图像的不均一性，提高CTA对冠状动脉狭窄程度诊断的准确性[12-13]。校正管腔内CT值差值是指冠状动脉管腔内CT值与同层面主动脉腔内CT值的比值差。但既往对DCCO研究相对较少，且对冠脉动脉狭窄程度评估效能结果不一致[14-16]。可能与研究人群、CT扫描仪器及对比剂种类不同有关。本研究使用320排动态容积CT扫描机器，在一个心动周期即可完成心脏扫描，消除多个心动周期对图像和数据测量的影响，进一步探索DCCO及DCCO联合CCTA对冠状动脉狭窄程度评估效能。

1 资料与方法

1.1 一般资料

1.1.1 入组与排除标准 回顾性分析2019年1月—12月在复旦大学附属上海市第五人民医院行CCTA和DSA检查诊断冠状动脉狭窄的93例患者，男性65例，女性28例，年龄30～89岁，平均(65.2±10.7)岁。纳入的标准： (1) 15 d内先后行冠状动脉CTA和DSA检查，左前降支、左回旋支、右冠状动脉有狭窄的患者；(2) 两 项检查之间未接受干预治疗；(3) CCTA图像清晰，无明显错层和伪影。排除标准： (1) 冠状动脉主要分支变异、发育异常或存在纵深型心肌桥；(2) 同层面校正血管存在病变；(3) 冠状动脉植入支架后。

1.1.2 纳入者分组 纳入93例患者，血管包括左冠前降支、左冠回旋支、右冠状动脉共148支血管。CTA及DSA对冠状动脉狭窄程度的评估，由两位5年以上诊断经验的心内科医师及放射科医师采用国际上通用的目测直径法[17]即血管狭窄的程度=(狭窄段近心端正常血管直径-狭窄处直径)/狭窄段近心端正常血管直径×100%，独立盲法评估完成，评判者间结果不一致时进行协商统一。根据斑块性质分为钙化组共36支，非钙化组共112支。以DSA结果为标准，将狭窄血管分为3组： 轻度狭窄组(狭窄程度<50%)、中度狭窄组(50%≤狭窄程度<75%)、重度狭窄组(狭窄程度≥75%)，见表1。

表1 3组患者人口学资料Tab.1 Demographic data of three groups of patients

1.2 方法

1.2.1 CT检查方法及扫描参数 设备： 佳能Aquilion one 320排动态容积CT，患者体位： 脚先进，仰卧位；扫描范围： 气管隆突下1 cm至心脏膈面下1～2 cm，采用团注对比剂追踪技术，于左心室水平降主动脉设定触发阈值为180 HU，达到阈值后触发扫描。扫描参数： volume采集模式，球管转速为0.275 s/圈。管电压120 kV，管电流采用毫安自动调节技术，重建层厚0.5 mm。心率控制： 为获得理想的冠状动脉图像，患者静坐15分钟后测量心率，对心率>70次/min者，口服β受体阻滞剂(倍他乐克)降低心率。检查前右侧肘中静脉留置20 G套管针并进行呼吸训练，使每次呼吸动作一致，采用双通道高压注射器，以流速4.5～5.5 mL/s 注入40～60 mL非离子型对比剂碘克沙醇(320 mg I/mL)后以相同速率注入生理盐水30 mL。

1.2.2 CTA图像后处理 将原始CCTA图像传至后处理工作站，利用自动冠状动脉分析软件进行后处理，对患者冠状动脉的主要分支进行最大密度投影(maximal intensity projection, MIP)、曲面重建(curved plannar reconstruction, CPR)和容积再现(volume rendering, VR)重建。

1.2.3 DCCO值测量 为避免多节段病变及由于管腔细小形成的容积效应，研究选取局限节段性病变血管为研究对象。在血管拉直图上狭窄近端和远端3、6、9 mm处定位测量点，则自动显示冠状动脉管腔横断面，于横断面血管腔中心画感兴趣区(region of interest, ROI)，ROI尽量大且避开血管壁，每个定位点测量三次并记录均值，进一步求得狭窄近端、远端管腔CT值均值，分别用A1、A2表示。以相同方法同时测量冠状动脉定位点水平冠状动脉CTA横断面图像相对应同层降主动脉CT值，分别用B1、B2表示，见图1。DCCO=A1/B1-A2/B2。

图1 DCCO值测量方法示意图Fig.1 The methods of DCCO measurementa为右冠状动脉曲面重建图，短线所示刻度为横轴位测量标定点；d、c、b为距离狭窄段近端3、6、9 mm处以血管横轴位测得的CT值；e、f、g为距离狭窄段远端3、6、9 mm处以血管横轴位测得的CT值；h.同层面校正血管腔CT值的测量

1.4 统计学处理

2 结 果

2.1 CCTA评估冠状动脉狭窄程度准确性

DSA结果显示，轻度狭窄组54支，中度狭窄组50支，重度狭窄组44支；CCTA目测法诊断结果显示，轻度狭窄组49支，中度狭窄组49支，重度组50支，见表2。CCTA对冠状动脉狭窄程度诊断的准确率： 轻度狭窄组为57.4%，中度狭窄组为74%，重度狭窄组为70.4%。

表2 CCTA和DSA诊断结果对比Tab.2 Comparison ofdiagnostic results between CCTA and DSA

2.2 轻度、中度、重度狭窄组组间DCCO值比较

冠状动脉狭窄段近、远侧DCCO值随着狭窄程度的增加而增大，重度狭窄组为(0.21±0.02)，大于中度狭窄组(0.13±0.18)，大于轻度狭窄组(0.06±0.01)；中度狭窄组(0.13±0.18)大于轻度狭窄组(0.06±0.01)，组间DCCO值差异具有统计学意义(t1=-2.816P1=0.006,t2=-5.129P2=0.000,t3=-2.694P3=0.009)。

2.3 CCTA、DCCO及DCCO联合CCTA对狭窄程度≥50%和狭窄程度≥75%诊断效能比较

分别以狭窄程度≥50%、狭窄程度≥75%为阳性事件绘制ROC曲线： CCTA、DCCO、DCCO+CCTA诊断冠状动脉狭窄程度ROC曲线下面积分别为0.691、0.699、0.767和0.761、0.717、0.821(图2～3)；DCCO最佳截断值分别为0.131、0.135，灵敏度分别为0.511、0.635，特异度分别为0.815、0.75，阳性预测值分别为0.753、0.774，阴性预测值分别为0.712、0.688，见表3。

图2 以狭窄≥50%为阳性事件的ROC曲线Fig.2 ROC curve for positive events with a narrow degree of 50%CCTA、DCCO、DCCO+CCTA曲线下面积分别为0.691、0.699、0.767

图3 以狭窄≥75%为阳性事件的ROC曲线Fig.3 ROC curve for positive events with a narrow degree of 75%CCTA、DCCO、DCCO+CCTA曲线下面积分别为0.761、0.717、0.821

表3 DCCO评估狭窄程度效能对比Tab.3 Efficacy of DCCO in the evaluation of stenosis degree

2.4 DCCO、CCTA在钙化组、非钙化组中评估狭窄程度准确性对比

当DCCO最佳截断值为0.131、0.135时，DCCO对钙化组、非钙化组狭窄程度的诊断效能均高于CCTA，见表4～5及图4。

表4 DCCO、CCTA对狭窄程度诊断效能对比Tab.4 Comparison of DCCO and CCTA in the diagnosis of stenosis degree (cut off值=0.131)

表5 DCCO、CCTA对狭窄程度诊断效能对比Tab.5 Comparison of DCCO and CCTA in the diagnosis of stenosis degree (cut off值=0.135)

图4 钙化斑块血管CCTA和DSA诊断对比结果Fig.4 Comparing the diagnosis results of CCTA and DSA in calcified plaqueA为DSA诊断20～30%狭窄，轻度狭窄(红色箭头)；B为 CCTA显示钙化斑块，诊断重度狭窄；DCCO为0.054，提示轻度狭窄；该结果提示DCCO相较常规冠状动脉CTA在评估冠状动脉钙化病变处狭窄程度有一定优势

3 讨 论

正常冠状动脉腔内CT值从近心端至远心端呈逐渐下降趋势，冠状动脉发生狭窄后，狭窄近远端CT值差异可在一定程度上反映血管狭窄导致的血流变化情况。考虑到冠状动脉管腔CT值受到所使用对比剂浓度、流速和用量以及患者心功能情况、心动周期长短等因素影响，本研究以DSA结果为参照标准，对比分析轻度、中度、重度狭窄组之间DCCO值差异，结果发现，随着狭窄程度增加，狭窄段近远侧DCCO值逐渐增大，且不同狭窄组之间DCCO值均具有统计学意义。通过绘制ROC曲线，获得DCCO最佳截断值发现，当狭窄程度≥75%时，DCCO及DCCO+CCTA对冠状动脉狭窄程度的诊断效能大于狭窄程度≥50%时的诊断效能，DCCO在钙化组、非钙化组评估狭窄程度的准确性优于CCTA。综上可见，DCCO及DCCO+CCTA可一定程度提高CCTA对冠状动脉狭窄程度诊断的准确率，为CCTA诊断冠状动脉狭窄程度提供量化指标，有利于指导患者是否需要进行DSA检查。

以往CCTA评估冠状动脉狭窄程度是通过观察狭窄处管腔大小来判断，但当遇到多发钙化病变或高密度的钙化会产生晕状伪影(blooming artifact)，甚至会造成管腔被遮蔽，导致CCTA难以评估冠脉狭窄[1,6,18]。研究[19-21]显示，57.8%的钙化斑块所在管腔无狭窄或轻度狭窄，由于CCTA对钙化斑块较敏感，常过度评估冠状动脉的狭窄程度，钙化是导致CCTA诊断冠心病假阳性的主要原因。本研究根据斑块性质，将样本分为钙化组及非钙化组进行统计分析，结果发现，对于钙化组及非钙化组，DCCO测量法在中度及重度狭窄组的诊断效能均优于CCTA。本研究通过测量狭窄段近、远侧管腔内CT值并进行校正，相较观察直径法，在钙化组中，避免了钙化伪影的干扰，在非钙化组中，可以减少手动测量管腔直径导致的人为误差等因素，有助于提高冠状动脉狭窄评估的准确率。本研究发现DCCO不仅适用于钙化斑块导致冠状动脉狭窄的管腔狭窄程度的评估，对于非钙化斑块同样适用，且测量简单、可重复，易于在临床推广。

Chow等[15]发现，不同冠状动脉狭窄程度患者，狭窄段近远侧DCCO值具有显著差异，随狭窄程度增加，DCCO值逐渐增大，且DCCO值可较为准确判别冠状动脉狭窄程度，其诊断灵敏度与特异度分别为83.0%和91.0%。研究进一步利用DCCO值评估冠状动脉支架植入术后管腔再狭窄程度，结果发现，DCCO值在支架植入后无狭窄、再狭窄程度<50%、再狭窄程度≥50%等3组患者间具有显著差异, 提示冠状动脉支架远侧管腔CT密度值衰减是支架再狭窄的重要CT征象[22-23]。这些结果与本研究原理相同，结果基本一致，提示DCCO值有望用于冠脉动脉狭窄程度评估。

梁杉等[24]对233支主要冠状动脉(右冠状动脉、左前降支、左回旋支)研究发现重度狭窄组近远端DCCO值与中度狭窄组差异无统计学意义，与本研究结果重度狭窄组近远端DCCO值与中度狭窄组差异具有统计学意义不一致。其可能原因： (1) 使用的扫描机器不同： 梁杉等[24]使用的是第2代双源CT(SOMATOM Definition Flash)未能消除多次心动周期采集图像致管腔内造影剂浓度不同从而影响管腔CT值；本研究扫描设备为Aquilion one 320排动态容积CT，具有160 mm宽体探测器，一个心动周期内即可完成图像采集，避免了图像采集时相差这一影响因素，相对以往结果，测量的数据更可靠；(2) CCTA 和DSA两种检查时间间隔不相同，梁杉等[24]研究中间隔≥30 d，可能因为病情进展影响狭窄程度的评估。本研究的纳入对象为15 d内先后行冠状动脉CTA及DSA检查者，时间窗较短，一定程度上减少了病情变化对本研究的影响。(3) 本研究样本量相较其样本量较少，因此结果需要大样本量证实。

本研究的局限性： (1) 尽管本研究对斑块性质进行了分组并发现DCCO测量法能够一定程度提高对钙化斑块狭窄程度的评估，但纯钙化斑块样本较少，其临床价值还需大样本研究证实。(2) 尽管研究应用了校正的方法来进行各参数的评估，但个体间影响因素较多，结果仍可能存在偏差。

根据本研究发现，当冠状动脉狭窄程度≥50%和≥75%时，DCCO及DCCO+CCTA较常规CCTA的诊断效能均有所提高，冠状动脉斑块的性质，对于DCCO诊断效能并无明显影响，可一定程度上减少轻度狭窄患者接受DSA检查，减少患者经济损失及身体损伤，对临床指导患者是否需要行DSA检查提供帮助。