基于CCTA冠状动脉周围脂肪衰减指数应用于高危可疑冠心病评估的可行性研究

唐异蓓 张卡雄 赵 磊 刘挨师 王利东

据《中国心血管健康与疾病报告2019》报道，心血管疾病是我国目前病理性死亡最主要原因，近年来心血管疾病的患病率和病死率一直处于持续上升状态，严重威胁我国国民健康、加重社会经济负担[1]。冠状动脉性心脏病(coronary artery disease, CAD)是最为重要的心血管疾病，冠状动脉CT血管成像(coronary CT angiography, CCTA)由于其极高的阴性预测值与准确性已成为CAD常规诊断方法之一，用于诊断和评估心血管疾病的发生与预后。CCTA能够清晰反映冠状动脉形态学特征，包括狭窄程度与斑块特征，还可以指导治疗和预防主要心脏不良事件(major adverse cardiac events, MACE)发生[2,3]。随着技术进步，基于CCTA衍生技术如冠状动脉周围脂肪衰减指数(fat attenuation index, FAI)、FFRCT(CT to fractional flow reserve)等可以更加精细检测冠状动脉粥样硬化相关病理生理变化，进一步补充评价体系。

易损斑块是预测MACE重要因素，其中炎症在易损斑块进展中扮演重要角色[4]。冠状动脉周围脂肪会因冠状动脉附壁斑块内的炎性细胞因子刺激冠周组织结构，使冠周脂肪密度发生改变[5]。近年来研究显示，FAI与血管周围炎症有着密切联系，并可行进一步危险分层[2,5,6]。FFRCT是指在心脏解剖形态学基础上，利用流体力学计算心肌远端血流储备分数的一种技术，它模拟有创冠状动脉造影血流动力学测量，是一种具有较高准确性评估冠状动脉血流储备能力的新方法[7]。因此，两种新技术均具有额外评估CAD形态学与功能学重要特征的能力，具有评价心脏血流动力学与易损斑块演变与进展的相互关系重要性的巨大潜力[2,7～10]。

本研究通过测量狭窄斑块冠周FAI，并与狭窄程度、斑块特征、FFRCT进行对比分析，旨在评价FAI能否为CAD提供额外诊疗证据。

资料与方法

1.一般资料：回顾性连续分析内蒙古医科大学附属医院影像中心2021年1～5月具有高危风险可疑CAD患者77例，其中男性46例，女性31例，患者中位年龄为67.5岁。所有患者均接受CCTA检查，并在检查结束后进行了FAI与FFRCT的进一步分析。本研究遵守内蒙古医科大学附属医院医学伦理学相关规定。

2.纳入标准：具有可疑CAD高危风险。排除标准：①图像质量无法满足FFRCT与FAI分析；②冠状动脉完全闭塞；③CCTA检查图像不存在梗阻性狭窄[2]；④存在非梗阻性狭窄。

3.扫描与注射方案：(1)患者取仰卧位，足先进。采用128层双源CT(Somatom Flash， 德国西门子医疗)首先拍摄定位片与钙化积分扫描。扫描结束后拍摄监测层面(气管隆突下1cm)，监测序列延迟时间10s，待主动脉密度达100HU后嘱吸气、屏气，并开始CCTA扫描。CCTA扫描参数：采用前瞻性心电门控序列扫描模式，机架转速0.28秒/圈，准直器宽度2×64×0.6mm，管电压100kVp，管电流时间乘积通过自动管电流调制技术(CAREDose 4D， 德国Siemens公司)自动调整(246～286mAs)，迭代算法SAFIRE 3，卷积核中等平滑I26f，重建层厚0.75mm，重建层间距0.6mm。通过患者实时心电图脉冲信号(R波)采集R-R间期35%～70%期相。(2)肘前静脉置入18-gauge静脉留置针(BD Intima Ⅱ 18G静脉留置针, 中国BD公司)，注射前进行20ml 0.9%NaCl注射液测试。对比剂注射速率5.0ml/s，通过高压注射器(Stellant D双筒高压注射器, 美国美德瑞达公司)注射对比剂(碘普罗胺370mgI/ml对比剂, 德国拜耳先灵公司)50～70ml用量依据体重调整，并40ml 0.9%NaCl注射液冲洗。

4.图像后处理与技术分析：在图像后处理工作站进行图像重建，采用多平面重组与曲面重组，结合原始横断面图像对冠状动脉进行分析。需要分析如下：①狭窄程度；②斑块类型，包括钙化斑块、非钙化斑块与混合斑块；③FAI；④FFRCT。同时，结合中国数坤科技公司提供的人工智能(artificial intelligence,AI)对冠状动脉狭窄程度、斑块类型与冠周FAI进行测量，并由1名从事心胸影像学10年以上的放射科医师进行人工校正[11]。

5．测量规则：(1)冠状动脉狭窄程度与斑块类型：将冠状动脉狭窄程度分成6个等级：无狭窄(0)、轻微狭窄(1%～24%)、轻度狭窄(25%～49%)、中度狭窄(50%～69%)、重度狭窄(70%～99%)、闭塞(100%)[11]。将冠状动脉斑块类型按成分分为无斑块、非钙化性斑块、混合斑块和钙化性斑块。(2)冠周FAI与FFRCT：冠周FAI测量方法(图1)：在冠状动脉多曲面重建矫正图上，勾画出导致冠状动脉狭窄的主要犯罪斑块大致范围，然后在斑块旁取与血管直径距离相同的面积绘制感兴趣区(regions of interest, ROIs)测量最低脂肪密度衰减值。最后在ROI区域外侧相同面积区域测量未受累的冠周脂肪最低脂肪密度衰减值，用于计算冠周FAI；为了证明病变管腔冠周FAI与正常管腔冠周FAI存在差异，需在每支血管中段或中远段以同样方式测量计算正常管腔冠周FAI，需注意的是测量冠周FAI应避开心肌桥结构与细小分支起始部位，减少容积效应干扰。将入组病例原始数据导入云脉系统(Deepvessel FFR深脉分数, 中国深圳科亚医疗科技有限公司)进行FFRCT分析。

图1 冠周FAI值测量示意图勾画出导致冠状动脉狭窄的主要斑块负荷大致范围，然后在斑块旁取与血管直径距离相同面积的ROI测量最低脂肪密度衰减值

结 果

1．一般资料：共分析77例患者，其中由于图像质量差(n=21)、完全闭塞(n=9)、不存在梗阻性狭窄(n=8)、存在非梗阻性狭窄(n=3)等原因被排除共计41例患者，实际入组36例患者，其中男性21例，女性15例，患者平均年龄为65.2±9.8岁(32～80岁)。以血管作为研究水平，36例患者共获得包括前降支、左回旋支、右冠状动脉在内的血管108支，其中梗阻性狭窄血管75支，正常血管33支。

2．梗阻性狭窄与正常管腔冠周FAI比较：将梗阻性狭窄管腔(异常)冠周FAI与正常管腔(正常)冠周FAI进行比较，结果显示，梗阻性狭窄管腔冠周FAI与正常管腔冠周FAI比较，差异有统计学意义(-34.8±45.8 vs 23.2±17.9,t=-9.441,P<0.05，图2)。

图2 梗阻性狭窄与正常管腔冠周FAI比较箱式图

3.FFR异常与正常冠周FAI比较：FFRCT值以0.80为界，将FFRCT≤0.80与>0.80分为两个亚组进行冠周FAI比较。≤0.80组与>0.80组比较，差异有统计学意义(0.71±0.08 vs 0.89±0.03,t=-4.445,P<0.05，图3)。

图3 FFR异常与正常冠周FAI比较箱式图FFRCT值以0.80为界，FFRCT≤0.80组与FFRCT>0.80组的冠状动脉周围FAI比较，差异有统计学意义(P<0.05)

4．不同冠状动脉狭窄程度冠周FAI相关性分析：将冠状动脉狭窄程度分为6个等级：无狭窄(0)、轻微狭窄(1%～24%)、轻度狭窄(25%～49%)、中度狭窄(50%～69%)、重度狭窄(70%～99%)、闭塞(100%)，由于已排除管腔闭塞，实际按冠状动脉狭窄程度等级分为5个亚组进行冠周FAI相关性分析。结果显示，不同冠状动脉狭窄程度与冠周FAI呈中度正相关(r=0.508,P<0.05，图4)。

图4 不同冠状动脉狭窄程度冠周FAI相关性散点图其中1=无狭窄，2=轻微狭窄，3=轻度狭窄，4=中度狭窄，5=重度狭窄

5．不同冠状动脉斑块类型冠周FAI比较：将冠状动脉斑块类型分为4类，即无斑块、非钙化性斑块、混合斑块和钙化性斑块。按冠状动脉斑块类型分为4个亚组进行冠周FAI比较。有斑块与无斑块冠周FAI比较，差异有统计学意义(P<0.05)，不同斑块类型比较，差异无统计学意义(P>0.05，图5)。

图5 不同冠状动脉斑块类型冠周FAI比较条形图

6．冠周FAI多因素相关分析：将冠周FAI、FFRCT、冠状动脉狭窄程度与斑块类型采用Kendall和谐系数进行相关性分析，经冠周FAI、FFRCT、冠状动脉狭窄程度与斑块类型存在一致性(P<0.05，图6)。

图6 冠周FAI多因素相关分析

讨 论

本研究对梗阻性冠心病高危患者进行回顾性分析，发现冠周FAI、狭窄程度、斑块类型与FFRCT都可成为高危可疑冠心病患者提供有价值的临床诊疗信息，并且这4种评估方式对高危可疑冠心病的评估存在一致性。

冠状动脉梗阻性斑块的形成的过程，始终伴随着冠周脂肪密度的改变[8,11]。在冠周FAI与斑块类型分析中，本研究发现非钙化斑块对冠周FAI的改变影响最明显[12]。这是因为非钙化斑块内存在大量炎性细胞因子，炎性细胞因子刺激冠脉血管壁，使血管壁渗透压增高，管腔内的水和炎性细胞因子渗入冠状动脉周围脂肪间隙，使斑块周围的脂肪密度增高[8,10,13]。而钙化斑块或以钙化为主的混合斑块对冠周FAI值改变没有非钙化斑块显著，这可能是钙化斑块已经完全机化，斑块内炎性细胞已基本吸收[9]。

在综合分析中发现，引起冠状动脉发生中度狭窄的梗阻性斑块与冠周FAI、FFRCT值(FFR<0.08)的联系最为紧密。当冠状动脉发生中到重度梗阻性狭窄时，心肌微循环功能会受到一定的损伤，导致冠状动脉远端FFR值降低[14～16]。统计分析结果显示，冠状动脉中度梗阻性狭窄较重度梗阻性狭窄的冠周FAI与FFRCT值改变更为明显。这可能与斑块形成的过程有关[17,18]：(1)在冠状动脉附壁斑块还未完全发展为钙化斑块时，非钙化斑块内的炎性细胞因子使冠状动脉管壁肿胀，间接加重管腔狭窄，所以冠周FAI值增高，冠状动脉远端FFRCT降低。其次，导致冠状动脉重度狭窄的附壁斑块大多以钙化斑块为主，所以冠周FAI值没有中度狭窄的冠周FAI值增高明显。(2)中度梗阻性狭窄的冠状动脉远端血流量减少，且血流量能够在静息状态下，代偿性为心肌远端供血。此时，梗阻冠状动脉远端侧支循环通常还未建立，而重度狭窄血管仍需要保留远端心肌活性，侧支循环基本建立，心肌远端血流量得到一定提升。因此，中度狭窄血管FFRCT值降低更为明显[17,18]。综上所述，冠周FAI与FFRCT是可解释管腔狭窄所致血流动力学改变的重要途径。

本研究存在一定的不足：(1)样本量不足。本研究通过入排标准纳入患者较少，这会影响总体均数推断。(2)FAI值测量是包含医生主观判断，在认为能够达到诊断要求的曲面重建图像进行测量，而不同期相的多曲面重建图测量FAI值是否存在差异需要进一步验证。(3)患者是否存在接受药物治疗及其他影响因素可能会影响该结果的准确性。

综上所述，CCTA是目前最常用的无创性冠状动脉疾病检查项目[19]。通过CCTA衍生冠周FAI测量，可以间接推断冠状动脉粥样硬化形态学与功能学改变，可作为对冠心病诊断与评估的重要补充。