基于动态CT心肌灌注的冠状动脉CT血管成像技术可行性研究

熊一嘉 陆 靖 张佳胤 李跃华 钟 叶

CT心肌灌注成像（CT myocardial perfusion imaging，CT‑MPI）作为一种无创的功能性成像方式，可以有效评估具有血流动力学意义的冠状动脉狭窄。通常来说，CT‑MPI扫描方案包括药物负荷灌注和冠状动脉CT血管成像（coronary CT angiography，CCTA），以对冠状动脉进行功能学和解剖学上的评估，进而提高诊断心肌缺血的准确度［1］。但该联合扫描方案的整体辐射剂量偏高［2］。随着双源CT的临床应用，实现了更高的时间分辨率和更宽的扫描范围［3］。因此，利用动态CT‑MPI的部分数据重建生成CCTA图像（CCTACT-MPI）在技术上是可行的，本研究就此进行了相关探讨。

方 法

1.临床资料

本研究人群选自一项关于急性心肌梗死（AMI）患者的前瞻性动态CT‑MPI研究［4］：在2018年1月至2018年4月期间，从我院心内科收入急诊再血管化治疗术后8 d内的ST段抬高急性心肌梗死（STEMI）患者。纳入标准：①经心电图和血清生物标志物证实为STEMI且成功接受急诊经皮冠状动脉介入治疗（PCI）的患者；②血流动力学稳定的患者。筛除标准：①血流动力学不稳定的患者；②有磁共振检查禁忌证的患者；③拒绝接受心肌磁共振（CMR）和/或动态CT‑MPI的患者。最终共纳入25例患者（纳入过程详见图1），其中男性20例［年龄41～76岁，平均（59.25±8.88）岁］，女性5例［年龄45～75岁，平均（63.49±11.61）岁］，不同性别间年龄差异无统计学意义（P=0.387）。以入院当天急诊有创性冠状动脉血管造影（invasive coronary angiography，ICA）作为金标准，评估CCTACT-MPI诊断冠状动脉狭窄的准确度。所有患者都阅读并签署书面知情同意书，研究方案由医院伦理委员会批准。

图1 纳入患者情况

2.动态CT⁃MPI扫描方案

采用第三代双源CT（SOMATOM Force，Siemens Healthineers）进行扫描，范围要求覆盖整个左心室和所有冠状动脉，首先扫描获得钙化积分。所有患者均以团注的方式注入50 mL对比剂（碘普罗胺，含碘量370 mg/ml；拜耳公司），以6 mL/s的速率注射，随后以40 mL生理盐水冲洗。注射对比剂5 s后采集图像，采集时相设定为收缩末期（所有患者均在R波后250 ms触发），采用覆盖范围为10.5 cm的摇篮床模式完成整个左心室的扫描成像，在32 s的固定时间内获得一个包含10至15个相位的序列。动态CT‑MPI的采集参数：探测器准直96 mm×0.6 mm，有效管电压80 kV，球管旋转时间250 ms，有效电流250 mA，重建层厚0.75 mm，重建层间距0.5 mm。

3.CCTACT-MPI重建和图像分析

动态CT‑MPI数据采用平滑卷积核（BV40）和迭代重建技术（ADMIRE，level 3），选择最佳动脉强化期重建CCTACT-MPI进一步分析。使用4分Likert量表评估图像质量。此外，本研究还评价了多种图像参数，包括图像噪声、信号噪声比（SNR）和对比度噪声比（CNR）。在左冠状动脉主干开口水平（直径2.5 cm）的主动脉根部放置一个圆形感兴趣区域（ROI），以测量血管腔内CT值和图像噪声。在左、右冠状动脉的近端血管节段也进行同样的测量（ROI不包含血管壁且最大限度覆盖整个管腔）。ROI测量3次，计算其平均值并用于进一步分析。用最大密度投影（MIP）和冠状动脉横断面评价冠状动脉狭窄程度。直径狭窄程度（DS）定义为近、远端血管直径的平均值和血管短轴位图像上最小管腔直径之差与参考直径的比值。当至少一个节段出现DS≥50%时，则认为存在冠状动脉血管疾病（CAD）。

对图像质量和狭窄程度均基于国际心血管CT学会［5］改进的18段分类法进行评估。2名心血管放射科医生（均具有5年以上的心血管图像读片经验）通过双盲法评估所有直径大于1.5 mm的血管节段。对于图像质量未达到诊断水平的节段，在后续分析时将其作为阳性节段与ICA结果相对照［6］。当2名医生的读片结果存在分歧时，通过协商而最终达成一致意见。

4.ICA分析

ICA检查采用标准投照体位，每支主要心外膜血管均至少采集2个或以上的投照角度进行诊断。由2名心脏介入专家（均具有18年以上临床经验）评估所有血管节段。将责任病变PCI术后的血管造影图像作为与CCTACT-MPI比较的金标准。

5.统计学分析

使用SPSS 26.0版进行统计分析。采用单样本K‑S试验检验正态分布假设。符合正态分布的定量变量表示为均数±标准差，正态分布数据采用t检验和Pearson检验。对于分类变量，观察者之间的一致性用Cohen的kappa值（κ）表示。灵敏度、特异度、阳性预测值（PPV）和阴性预测值（NPV）用于评价CCTACT-MPI的诊断结果。以ICA结果为金标准进行受试者操作特征（ROC）曲线分析，计算曲线下面积（AUC）。P<0.05被认为具有统计学意义。

结 果

本研究共包括25例患者的337个血管节段。所有血管节段中，可评估节段占93.18%（314/337）。CCTACT-MPI的噪声水平相对较高（主动脉根部为67.72±6.58），Likert评分、CNR与SNR等的相关数据详见表1。动态CT‑MPI的平均剂量长度乘积（DLP）为（227.72±78.89）mGy×cm（100.80～432.30 mGy×cm），有效辐射剂量为（3.19±1.10）mSv（1.41～6.05mSv）。

表1 CCTACT-MPI的图像质量、辐射剂量等相关数据

CCTACT-MPI诊断出21例患者的82节段存在DS≥50%，而255个节段显示无阻塞性狭窄（图2）。CCTACT-MPI检查的观察者之间诊断阻塞性CAD结果具有良好的一致性（kappa=0.879，P=0.021）。

图2 典型病例（男性，57岁，ST段抬高心肌梗死）影像

与ICA结果相比，CCTACT-MPI在基于患者、基于血管和基于血管节段水平诊断准确度分别达到92.00%、81.91%和85.46%。冠状动脉狭窄评估的诊断准确度、灵敏度、特异度、PPV和NPV方面均表现良好（表2）。如CCTACT-MPI在诊断阻塞性冠状动脉狭窄的ROC分析（图3）所示，DS≥50%的AUC在患者水平上为0.833（95%CI 0.595～1.000），在血管水平上为0.837（95%CI 0.751～0.923），在节段水平上为0.829（95%CI 0.736～0.894）。

图3 CCTACT-MPI对诊断阻塞性冠状动脉狭窄的ROC分析

表2 以ICA为金标准条件下CCTACT-MPI对血管直径狭窄≥50%的诊断表现%（n/N）

讨 论

本研究有两个主要发现：①从动态CT‑MPI中提取数据并重建CCTA在技术上是可行的，且具有较好的图像质量；②CCTACT-MPI与ICA相比，能够准确诊断心肌梗死患者阻塞性CAD。单次扫描CCTA和动态CT‑MPI的平均辐射剂量分别为5.93 mSv和9.23 mSv［7］，本研究小组进行CT‑MPI扫描的整体辐射剂量是3.19 mSv，但是利用这部分的数据同时也重建得到了CCTA的解剖数据，因此本研究的新方法是可行的。以后若运用该扫描方案进行CT‑MPI，则可以省略一期单独的CCTA扫描，也就是说CT‑MPI加上CCTA的整个成像剂量可降低为3.19 mSv。

重建出的CCTACT-MPI大部分冠脉血管节段的图像质量为优良，但其噪声水平、SNR和CNR劣于先前在同一CT机扫描的低剂量CCTA数据［8］。此外，本研究以ICA为金标准进行评估，发现CCTACT-MPI作为新方法对冠状动脉狭窄具有较高的诊断准确度，该结果与之前低剂量CCTA的研究结果相似［9-10］。另外，由于稳定性心绞痛或非典型胸痛患者比STEMI患者能更好地完成呼气屏气配合，故从动态CT‑MPI数据中重建CCTA用于诊断冠状动脉狭窄具有切实可行性。

本研究尚存在一定局限性。为了减少患者的额外辐射剂量和对比剂使用，扫描并未包含单独的CCTA图像采集，因此无法直接与标准CCTA进行比较。此外，本研究人群是心肌梗死患者，稳定性心绞痛患者并未纳入其中进行研究，而后者的患病人群基数更广。因此仍有待开展进一步的研究来证实当前的结果。

综上所述，基于低剂量动态CT心肌灌注的冠状动脉CT血管成像与有创性冠状动脉血管造影相比，就心肌梗死患者而言对阻塞性冠状动脉血管疾病具有较好的诊断准确性和图像质量。