冠状动脉CT血管成像对非心脏手术术前风险评估的价值

陈娇，唐春香，张龙江*

全世界每年有超过3亿的手术量[1]，非心脏手术在原发疾病获益的同时可诱发一系列并发症，围手术期死亡率为1%～2%[2-3]。不良心血管事件是非心脏手术后的常见并发症，也是导致死亡的主要原因之一，合并有心血管疾病的病人死亡风险可显著增高[4]。《中国心血管健康与疾病报告2020概要》显示我国心血管患病率仍处于上升阶段[5]。随着人口结构老龄化、手术方式和麻醉技术的进步，接受非心脏手术的高龄病人增多，合并心血管疾病的病人比例增大。在接受非心脏手术的中老年病人中，约24.3%的病人合并粥样硬化心血管疾病，7.9%有心力衰竭病史，5.7%术前有房颤病史，65岁以上老年人中合并心脏瓣膜病者占8.5%～13.2%[6-9]。为了减少非心脏手术后不良心血管事件的发生率与死亡率，术前全面的心脏风险评估至关重要。随着冠状动脉CT血管成像（coronary CT angiography，CCTA）的广泛应用，临床上非心脏手术前行CCTA检查的病人逐渐增多。本文就CCTA在非心脏手术前风险评估中的意义、潜在适用人群、研究进展和应用前景进行综述，以利于认识其临床价值、解释结果和探讨未来研究方向。

1 非心脏手术围手术期主要心脏事件

围手术期主要心脏事件（perioperative major cardiac event,PMCE）是非心脏手术后30 d内的常见并发症，与术前病人个体的危险因素（如高龄、糖尿病、高血压、慢性心脑血管疾病、肾功能不良等）、手术因素（如麻醉、失血、低氧、创伤等）和术后应激因素（如交感神经兴奋、高凝状态、炎性环境等）相关[10-11]，具有异质性的病理生理学特点，但确切机制尚未完全阐明。其中，手术创伤和麻醉导致交感神经兴奋、高凝状态、炎症反应、低血压、低氧、低温、心率增加等可诱发围手术期心肌损伤（perioperative myocardial injury，PMI）[10,12]。PMI可表现为：①Ⅰ型心肌梗死，由不稳定粥样硬化斑块破裂和/或血栓形成导致，发生时间无特定规律，与手术结束时间无明显关系，在非心脏手术围手术期的心肌梗死中不超过1/3[10]；②Ⅱ型心肌梗死，由心肌供氧需求不匹配导致，至少占非心脏手术围手术期心肌梗死的2/3[10]，与严重冠状动脉粥样硬化、冠状动脉痉挛或血管壁剪切力增加有关，主要发生于术后24～48 h内[12]；③不满足心肌梗死定义的缺血性心肌损伤，约70%存在心肌缺血或梗死的非心脏术后病人无胸痛，且缺少典型心电图或影像学表现，不满足心肌梗死的通用定义，其主要病理生理学机制是氧供需不匹配，如果术后没有规律监测超敏肌钙蛋白常常被忽视[13]；④非心源性心肌损伤，因败血症、肺栓塞等引起[14]，与术后感染、高凝状态和活动减低相关；⑤其他心脏事件，心力衰竭、非致死性心脏骤停、心律失常、完全性房室传导阻滞、急性心肌炎、心内膜炎、Takotsubo综合征等。第①-③类表现合称为非心脏术后心肌损伤（myocardial injury after noncardiac surgery,MINS），由国际多中心评估非心脏手术病人血管事件的队列研究（Vascular Events In Noncardiac Surgery Patients Cohort Evaluation Study，VISION）提出[15]，占PMI的86%～89%；第④、⑤类非缺血性病因占11%～14%[10,14]。术后规律监测超敏肌钙蛋白时PMI发生率为16%～20%[13,16]，其中高龄、有心血管疾病、接受紧急手术、血管手术、重大胸腹手术的病人PMI风险增大[15-16]。无论是否满足心肌梗死的通用定义，PMI均与非心脏术后短期和长期死亡风险增加相关[13,16]。

2 非心脏手术病人术前行CCTA检查的意义

非心脏手术前的心脏风险评估有助于调整术前用药、选择监测指标，为术中个体化的麻醉方案、血压监测、心率控制提供决策依据，有利于指导术后病人管理，预防和减少PMCE。病人一般特征、体能状态、心血管危险因素、心血管疾病、其他合并症、手术类型和术中情况均与PMCE相关[14]。术前可通过量表、生物标志物等进行心脏风险评估，如改良的心脏风险指数（revised cardiac risk index,RCRI）、B型利钠肽/N末端B型利钠肽原（BNP/NTproBNP）、超敏肌钙蛋白等。这些评估指标与PMCE显著相关，但存在一定弊端。量表的评估需要准确获得相关病史，有研究[17]显示RCRI效能一般，特别是在预测血管性非心脏手术的PMCE时价值有限，会导致事件的低估；生物标志物并不能精准诊断疾病类型。

基于早期证据，目前指南并未推荐CCTA作为非心脏手术前风险评估的常规检查策略[18-20]。但CCTA作为诊断冠状动脉疾病（coronary artery disease,CAD）的一线无创检查技术，可以从解剖、血流动力学、功能等方面实现对CAD的一站式评估。CCTA具有较高的阴性预测值（91．4%～98．3%）[21]，能可靠排除无阻塞性冠状动脉狭窄的病人，避免不必要的药物使用和有创性检查。并且，CCTA能评估斑块的位置、类型、范围、狭窄率，量化冠状动脉粥样硬化的程度和稳定性。而基于CT的血流储备分数（CT derived fractional flow reserve，FFRCT）技术能提供狭窄的功能学意义，指导病人合适的临床管理，改善病人的预后。此外，CCTA可辅助非缺血性心肌病、心脏瓣膜病的筛查和诊断。通过心功能分析可以量化心功能状态，为术前无法进行功能测试的病人提供一种选择。因此，CCTA能完善量表、生物标志物等定义的心脏风险，为术前及术中干预、术后管理提供决策依据。

3 非心脏手术前适宜行CCTA检查的病人

2014年美国心脏病学会与美国心脏协会（ACC/AHA）、2014年欧洲心脏病学会与欧洲麻醉学会（ESC/ESA）和2017年加拿大心血管协会（CCS）非心脏手术围手术期心血管评估和管理指南建议通过流程图的方式进行逐步评估[18-20]。评估的第一步是考虑手术的紧迫性，对于急诊手术，除了解病人临床危险因素，不建议进行额外的术前心脏风险评估。所以，临床实践中CCTA主要适用于择期手术病人。择期手术下游评估的必要性取决于手术风险、体能状况和评估结果对治疗计划的影响。低风险手术（PMCE发生率＜1%）可以不进行术前心脏风险评估，但中高危择期手术建议术前行心脏风险评估。因此，CCTA潜在适用人群主要包括择期行中高危手术、具有心血管危险因素的病人，特别是对于一般状态较差而无法准确评估体能状况或心肺储备的病人，不能耐受运动负荷（如骨关节手术）、有药物负荷禁忌证或负荷试验结果不确定的病人；对于无法开展负荷试验的机构，CCTA也可作为术前心脏风险评估的可行策略。临床怀疑具有高危解剖特征（如左主干重度狭窄或多支冠状动脉病变并累及前降支近段）的CAD病人在行非手术治疗前，可采用CCTA进行筛选，为病人术前是否行血运重建提供参考[19]。

4 CCTA在非心脏手术前风险分层中的研究进展

有研究[22]显示，接受非心脏手术的病人即使无心脏疾病史，PMCE事件组实际患有CAD的比例明显高于无事件组。此外，有文献[23]报道接受血管手术伴术前无症状高敏肌钙蛋白T轻度升高的病人中约半数（5/10）存在阻塞性CAD。有研究[24]指出，CCTA显示的冠状动脉粥样硬化程度、范围会影响手术计划的制定。目前CCTA在非心脏手术前风险分层的相关研究主要探讨了冠状动脉钙化积分（coronary artery calcium score，CACS）、解剖狭窄程度、受累血管数与PMCE的相关性。

4.1 CACS在非心脏手术风险分层中的价值CACS与CAD风险独立相关，随着CACS增加，阻塞性CAD的风险增大。早期的一项关于血管手术的前瞻性小队列（51例病人）研究[25]于术后规律检测肌钙蛋白T，发现约12%的病人术后出现肌钙蛋白升高，但仅见于CACS＞1 000的病人，事件组CACS是无事件组的2．5倍，并且事件组的术后左心室射血分数较术前显著减低，提示较高的CACS可以增加围手术期心肌损伤、左心室收缩功能减低的风险。而另一项血管手术研究[26]显示，事件组与无事件组的CACS无明显差异（993±857和833±1 022，P=0．61），不过整个队列中病人的CACS均较高（平均值约883±967），这也提示在冠状动脉钙化负荷较大时，需要进一步的下游检查完善心脏风险评估。Ghadri等[27]发现随着CACS的增加，核素心肌灌注显像异常的概率也逐渐增大；在心肌灌注正常组和异常组均发现，当病人的CACS≥1 314时，预测PMCE的受试者操作特征曲线下面积（AUC）最大，且PMCE的发生率显著高于CACS＜1 314时。此外，Ahn等[28-29]的研究显示，CACS能显著提高RCRI预测PMCE的效能（AUC：0．73和0．65，P=0．032）。一项Meta分析[30]显示，钙化程度越高则PMCE风险越大，特别是当CACS≥1 000时风险最高（OR=10．4，95%CI：1．6～69．7，P＜0．01）。可见，CACS在非心脏手术前风险评估中具有一定价值。但各研究中入组病人的CAD验前概率、手术风险及PMCE定义不同，故导致CACS最佳截断值、预测效能不一致，AUC为0．64～0．76[27-29，31]。未来仍需要高质量研究探讨CACS的最佳截断值、相对于临床指标和CCTA狭窄程度等的增量价值。

4.2 冠状动脉解剖狭窄和受累血管数在非心脏手术风险分层中的价值 冠状动脉管腔狭窄程度、受累血管数反映了CAD负荷程度。Ahn等[28]发现随着冠状动脉狭窄程度增加，PMCE的发生率增高，阻塞性冠状动脉狭窄（≥50%）是PMCE的危险因素，多支（≥2支）阻塞性冠状动脉狭窄时事件发生率明显高于非阻塞性或单支阻塞性狭窄（29．7%和3．6%，P＜0．001）；多因素回归分析发现，充血性心力衰竭（OR：7．78，95%CI：1．16～51．90）和多支阻塞性冠状动脉狭窄（OR：4．75，95%CI：1．33～16．90）是PMCE的独立危险因素。Hwang等[32]的研究显示，阻塞性冠状动脉狭窄、Jeopardy评分和节段受累积分均是PMCE的危险因素；RCRI与Jeopardy评分、节段受累积分联合时预测效能较单独RCRI显著提高（AUC：0．757和0．631，P=0．003）。VISION-CTA研究[33]共纳入955例（≥45岁）非心脏手术病人，结果显示广泛的（2支血管受累并累及前降支近段或3支血管受累或左主干受累）阻塞性冠状动脉狭窄是PMCE独立危险因素（HR=3．76，95%CI：1．12～12．62），但综合预测效能不佳（AUC=0．62），与RCRI联合时AUC也只有0．66；在事件组，CCTA能提高RCRI的净重新分类比例，但在无事件组，CCTA会导致不恰当地高估病人的风险。基于该研究结果，当前指南并未推荐CCTA作为非心脏手术前风险评估的常规方法[20]。Meta分析[30]显示，PMCE风险随CCTA上的狭窄程度和范围的增加而升高，无CAD、非阻塞性CAD、单支阻塞性CAD、多支阻塞性CAD的事件发生率分别为2．0%、4．1%、7．1%和23．1%；以是否患CAD（无论狭窄程度）为判定标准时，预测PMCE敏感度0．89（95%CI：0．75～0．95），特异度0．35（95%CI：0．16～0．61）；以阻塞性CAD为判定标准时，敏感度0．70（95%CI：0．53～0．85），特异度0．60（95%CI：0．42～0．77）；无多支阻塞性冠状动脉狭窄时阴性预测值约96%（95%CI：92．8%～98．4%）。综上，有几个问题值得注意：第一，由于不同研究中入组病人特征、手术类型和PMCE定义不同，导致研究结论异质性较大；第二，各研究入组的病人中超过2/3是低风险人群（RCRI≤1），这可能是导致CCTA阴性预测值高、阳性预测值低的原因之一；第三，这些研究中PMCE几乎都不包括无症状心肌损伤，事件率显著低于通过术后规律监测超敏肌钙蛋白定义的事件率（7．2%和20%）[16，30]，未来需要高质量研究探讨CCTA在预测包括无症状心肌损伤PMCE中的价值。

5 CCTA与其他无创影像检查的比较

一项多巴酚丁胺超声负荷成像与CCTA直接对比研究发现，CCTA上阻塞性狭窄预测PMCE效能更优（AUC：0．82和0．68），阻塞性狭窄能提高RCRI的预测效能（AUC：0．82和0．65，P＜0．001），而超声负荷成像不能提高RCRI预测效能（AUC：0．71和0．65，P=0．20）[29]。VISION-CTA亚组研究[34]显示，CCTA狭窄程度与异常心肌灌注积分强相关，CCTA预测PMCE的阴性预测值类似核素心肌灌注成像，但阳性预测值显著低于核素心肌灌注成像（20．7%和42．9%），严重的心肌缺血加上明显冠状动脉狭窄（≥70%）时，阳性预测值可提高到50．0%，这提示临床中CCTA可以作为核素心肌灌注成像的上游检查，如果CCTA无明显冠状动脉狭窄可不考虑进一步的核素心肌灌注成像。

6 CCTA在非心脏手术前风险分层中的应用前景

CCTA具有无创性、简便性以及较高的阴性预测值，是非心脏手术病人术前筛查和诊断CAD的重要检查技术。目前的研究一方面肯定了CCTA在非心脏手术前风险分层中的价值，但同时发现基于CCTA基本解剖指标的评估方式预测PMCE的阳性预测值有限，会导致不恰当高估低危病人的风险；虽然阴性预测值较高，但应注意到在VISION-CTA中约有1/4的事件发生在非阻塞性CAD病人中[33]，仍会漏检部分高危病人。随着CCTA影像后处理软件的发展，可多维度地对CAD进行评估，包括评估斑块稳定性、流体力学特征、心包外脂肪、标准化心肌密度等。

非心脏手术围手术期心肌梗死约1/4是由不稳定粥样硬化斑块破裂和（或）血栓形成阻塞冠状动脉管腔所致，特别是对于非阻塞性CAD，评估斑块稳定性可以进一步细化风险分层。目前CCTA能定性和定量地评估冠状动脉斑块的稳定性，并且CCTA定义的高危斑块特征与心血管事件风险相关[35]。此外，由于解剖狭窄与功能狭窄（导致心肌缺血）不完全匹配，VISION-CTA研究[33]中存在广泛阻塞性冠状动脉狭窄的病人只有15．8%出现PMCE；而其亚组研究[34]指出，当病人同时存在明显狭窄和严重心肌缺血时，预测PMCE的阳性预测值显著提高。FFRCT在评估功能性冠状动脉狭窄时特异性显著优于解剖狭窄（0．78和0．61）[36]。在严重主动脉瓣狭窄病人中，FFRCT能够比常规CCTA和冠状动脉造影更高效地识别功能性冠状动脉狭窄[37]，从而可以减少不必要的有创冠状动脉造影。经导管主动脉瓣置换术前FFRCT与术后心脏不良事件独立相关，结合FFRCT能显著提高CCTA解剖指标和临床指标预测术后不良事件的效能[38]。由此可见，FFRCT有望提高CCTA预测非心脏手术PMCE的阳性预测值。另外，VISION-CTA亚组研究[39]还探讨了心包外脂肪容积和左心室心肌密度与PMCE的相关性，发现事件组心包外脂肪容积指数显著高于无事件组（P＜0．001）；随着心包外脂肪容积指数的增加，PMCE事件率呈增高趋势；且心包外脂肪容积指数是PMCE独立预测因素，对RCRI和CCTA狭窄程度有附加价值。另外，标准化左心室心内膜密度在预测非心脏手术PMCE时，对RCRI和CCTA狭窄程度有增量效能，事件组的标准化左心室心内膜密度显著低于无事件组[40]。初步研究肯定了这些指标的价值，但缺乏广泛验证，并且如何综合利用CCTA的解剖和功能指标提高非心脏术前的风险分层、指导围手术期管理还需要进一步的高质量研究探讨。

7 小结

CCTA能同时评估非心脏手术病人冠状动脉粥样硬化程度和范围等信息，CACS、管腔狭窄程度和受累血管数与PMCE发生率相关，可作为非心脏手术病人术前心脏风险分层的可行策略之一，为围手术期管理提供决策依据。CCTA显示为非阻塞性或单支阻塞性冠状动脉狭窄时PMCE发生率低；多支阻塞性冠状动脉狭窄是PMCE独立危险因素，但阳性预测值较低。未来需探讨CCTA多参数影像评估方式在非心脏手术前风险分层中的价值。