冠状动脉管腔内对比度衰减梯度对钙化斑块诊断价值的研究

李曦蕊 方 正 杨国华 韩 飞

冠心病是全世界导致死亡最常见的病因，严重威胁着人类健康。侵入性冠状动脉造影（invasive coronary angiography，ICA）是目前公认的诊断冠心病的“金标准”，但因其有创、患者耐受性差及费用较高等因素限制了其在临床的应用。近年随着CT设备和技术的高速发展，冠状动脉CT血管成像（coronary CT angiography，CCTA）作为一种高效和无创的筛查手段［1］，用于诊断冠心病的灵敏度可达90%以上［2］，但在诊断显著狭窄时假阳性率较高［3］。有研究发现CCTA诊断准确度的降低大多数是由钙化导致的［4］，而钙化斑块是冠状动脉斑块中极为常见的类型。因此研究可以更准确地评价冠状动脉钙化斑块处狭窄的方法对冠心病的诊断具有重要的临床价值。

方 法

1. 临床资料

收集2020年1月—2021年6月间因临床怀疑冠心病而行CCTA和ICA检查的患者进行回顾性分析。

纳入标准：①冠状动脉有局限性或节段性钙化斑块；②同时具有CCTA和ICA的完整影像学资料，且两种检查时间间隔≤1个月。

排除标准：①冠状动脉的钙化斑块呈弥漫性分布而影响管腔内CT值测定；②有支架植入；③冠状动脉有严重搏动伪影并影响CT值测定；④血管直径<2 mm。最终78例患者［男性44例，女性34例，平均年龄（67.51±9.58）岁］共112支血管纳入本研究。

2.CT检查方法

CT扫描前仔细询问病史，排除禁忌证，完成呼吸训练和心率检测，心率≥80次/min者需舌下含服β‑受体阻滞剂（倍他洛克25～50 mg），所有患者检查前均未服用硝酸甘油。采用东芝320排动态容积CT成像系统（Aquilion ONE，Toshiba）冠状动脉扫描模式，调节管电流400 mA，管电压100~120 kV，应用前瞻性心电门控和容积扫描模式（320 mm×0.5 mm），延迟12 s屏气行监测扫描，感兴趣区（region of interest，ROI）设定在降主动脉，取阈值150 HU行自动触发CCTA扫描，扫描范围从气管隆突下1 cm至心脏膈面，左右大于心缘两侧1～2 cm。采用高压双桶注射器经上肢静脉以4～6 mL/s的流速注射60～70 mL的对比剂 （Omnipaque，350 mgI/mL，GE Healthcare），再以3～4 mL/s的流速注射30 mL生理盐水。

3. 图像分析

采用Cardio ImageXact软件以R‑R间期每1%为间隔重建心脏中部层面各期相，选择每支冠状动脉干的最佳期相进行容积数据重建。将重建后的数据传入VITREA CORE后处理工作站（VitreaCore fX v6.6），以Coronary Arteries CT软件包重建出含钙化斑块冠状动脉的横断位、多平面重组和曲面重组图像。CCTA图像由2名具有丰富相关诊断经验的影像科医师（均为10年以上工作经验的主治医师）进行盲法分析，以管腔直径目测法将钙化斑块处狭窄程度分为：轻度组（无狭窄或<50%狭窄）、中度组（50%～69%狭窄）、重度组（≥70%狭窄）。两者意见不一致时则重新评估或协商达成一致。

3.1 测量并计算管腔内对比度衰减梯度（transluminal contrast attenuation gradient，TAG）

在冠状动脉曲面重组图像上，确定血管中心线，从开口至远端（血管截面直径<2 mm为止），每间隔5 mm在血管断面上以管腔为中心勾画感兴趣区，记录感兴趣区内平均CT值。测量规则：①窗宽窗位分别设置为1 200和400；②以垂直于冠脉干中心线的短轴位画感兴趣区；③感兴趣区面积1 mm2，且避开斑块及钙化；④每处测量3次，记录并取平均值（图1）。TAG为冠脉管腔内某处的对比剂浓度（以CT值表示，单位为HU）与从该冠脉开口到此处的距离（mm）间的线性回归系数。

图1 TAG测量

3.2 分析冠状动脉造影（ICA）图像

ICA图像由2名具有丰富冠脉病变诊断经验的影像科医师（1名主治医师和1名副主任医师）进行盲法分析，意见不一致时则重新评估或协商达成一致。根据ICA评估结果将冠状动脉钙化斑块处狭窄程度分为轻度（无狭窄或<50%狭窄）、中度（50%～69%）和重度（≥70%狭窄）组，作为本研究的“金标准”。

4. 统计学分析

采用SPSS22.0软件计算TAG，行3组间TAG比较的单因素方差分析及各组间多重比较，以及TAG+CCTA的二元logistic回归分析。采用MedCalc15.2.2软件绘制ROC曲线，分别计算TAG、CCTA和TAG+CCTA诊断狭窄的ROC曲线下面积、灵敏度、特异度、阳性预测值和阴性预测值。以Youden指数计算TAG的诊断界值点。所有计量资料以均数±标准差表示，P<0.05表示差异有统计学意义。

结 果

1.CCTA对评价冠状动脉钙化斑块处狭窄程度的准确性

作为“金标准”的ICA结果为：轻度组58支、中度组40支、重度组14支；CCTA目测法为：轻度组88支、中度组18支、重度组6支，其诊断符合率分别为58.93%、54.46%和85.71%。详见表1。

表1 CCTA对比ICA的诊断结果

2.TAG分析

3组的TAG（图2）及其组间比较发现：TAG随冠状动脉管腔狭窄程度增加而降低。轻度组、中度组和重度组的TAG分别为-14.400±7.024、-27.307±6.222和-37.325±11.187，TAG在3组间的差异具有统计学意义（F=71.117，P<0.001）。

图2 各组TAG的箱线图

3. 诊断价值分析

以中度及以上狭窄（狭窄≥50%）为阳性事件，TAG、CCTA和TAG+CCTA的ROC曲线下面积分别为0.930、0.579和0.934（图3A）。ROC曲线成对对比：TAG与CCTA（P<0.001）、CCTA与TAG+CCTA（P<0.001）间有显著性差异；TAG与TAG+CCTA（P=0.617）间无显著性差异（表2）。

表2 以狭窄≥50%为阳性事件的诊断准确性

以重度狭窄（狭窄≥70%）为阳性事件，TAG、CCTA和TAG+CCTA的ROC曲线下面积分别为0.900、0.551和0.926（图3B）。ROC曲线成对对比：TAG与CCTA（P<0.001）、CCTA与TAG+CCTA（P<0.001）间有显著性差异；TAG与TAG+CCTA（P=0.310）间无显著性差异（表3）。

表3 以狭窄≥70%为阳性事件的诊断准确性

图3 狭窄≥50%（A）和狭窄≥70%（B）的ROC曲线

TAG可以明显提高CCTA对冠状动脉钙化斑块处狭窄程度的诊断准确性。

讨 论

冠心病的主要病因是冠状动脉粥样硬化，动脉粥样硬化斑块的形成过程通常伴随着钙化，钙化灶与坏死核心及周围的纤维组织最终形成纤维钙化斑块［5］。Brodoefl等［4］研究指出，CCTA诊断准确性的降低大多数由钙化导致。冠状动脉钙化产生的硬化伪影及模糊伪影是导致CCTA诊断准确性下降的重要原因［6］。因此，发现并评估消除钙化影响的方法，以提高CCTA对钙化斑块诊断的准确性，是本研究的目的。

先前的研究对此取得了一定进展。有学者从图像后处理技术入手，发现滤波反投影（filter back projection，FBP） 重建［7］及迭代重建［8］等可减轻钙化斑块的晕状伪影，提高诊断准确性［9］，但也有学者认为改善效果不显著，故其价值还有待进一步验证。而将减影技术引入CCTA以消除钙化影响的思路由Yoshioka等［10］首次提出，并且其价值也得到相关研究的肯定，但这些研究针对的是严重钙化（Agatston评分>400）或金属支架植入后的病例，且减影技术存在多次扫描的高剂量和图像失配准的问题，或者仅限于高端能谱CT，导致临床应用明显受限。

管腔内对比度衰减梯度（TAG）即冠脉管腔内某点的对比度与从该冠脉开口到此点的距离之间的线性回归系数，最早由Steigner等［11］提出，用于研究冠状动脉狭窄程度分类。通过测量并计算病变冠脉的TAG值来间接判断管腔的狭窄程度，就成功避免了钙化斑块伪影的影响，具有独特的临床价值。有研究以FFR为参照，发现TAG有助于鉴别冠脉的功能性狭窄和非功能性狭窄［12］。之前关于冠脉TAG的研究是采用的64排CT，其探测器宽度（不足以覆盖完整心脏）导致冠脉管腔内对比剂浓度是多扇区、多时间点采集的，其结果会受影响。因此，部分学者通过改良校正TAG以提升其准确度［13］，但也有学者发现其价值有限，故还需进一步验证。本研究采用320排容积CT，16 cm的探测器宽度可覆盖全心，确保了冠脉腔内对比剂浓度在时间上的一致性，使TAG更准确，可信度更高。并且，研究TAG对评估冠脉钙化斑块处的狭窄还鲜有报道。

本研究以冠脉管腔狭窄≥50%和≥70%作为分组和阳性事件的分界点，是因为≥50%的冠脉狭窄将支持冠心病的诊断并考虑进一步ICA检查，≥70%则是冠脉血运重建的依据［14］。而仅以CCTA诊断钙化处管腔狭窄≥50%和≥70%的灵敏度、特异度、ROC曲线下面积分别为29.63%、86.21%、0.579和14.29%、95.92%、0.551。当CCTA联合了TAG以后，诊断效能得到了显著提高，上述指标分别为96.30%、77.59%、0.934和92.86%、84.69%、0.926，证明了TAG的临床应用价值。

本研究的局限性：①钙化段重度狭窄和闭塞的慢性患者可能存在潜在的远端侧支循环，这种逆向充盈可能会影响结果。②排除了冠状动脉有明显运动伪影和血管直径<2 mm的病例，并且只对同时完成了CCTA和ICA检查的患者进行回顾性分析，可能造成研究的选择性偏倚。因此有待前瞻性大样本研究予以进一步证实。

综上，TAG对诊断钙化段冠状动脉管腔狭窄程度有一定临床价值。TAG绝对值随冠状动脉管腔狭窄程度增加而增加；TAG联合CCTA显著提高CCTA对钙化段冠状动脉管腔狭窄程度的诊断准确性。