冠心病計算機斷層攝影術功能成像的應用現狀及前景

呂濱，戴汝平

述評

冠心病計算機斷層攝影術功能成像的應用現狀及前景

呂濱，戴汝平

臨床醫學的進步離不開醫學影像設備的發展和應用技術水平的提高。計算機斷層攝影術（CT）冠狀動脈血管成像應用短短十年，已經成為門診篩查、排除或者確診冠心病的重要工具。近年CT心肌灌注成像（CTP）和CT血流儲備分數（CT-FFR）等功能學CT影像技術迅速推出，并獲得重要循證醫學研究證據，臨床廣泛關注，被認為具有改變臨床診斷和治療路徑、優化冠心病診療策略和改善預后的作用。本文對這些新技術的現狀和前景做一簡要介紹，以期盡快在我國獲得臨床應用。

評論；體層攝影術，X線計算機；心肌灌注成像；血流儲備

目前冠心病的臨床診斷技術分為“解剖”診斷和“功能”診斷兩類。“解剖”診斷用于觀察冠狀動脈粥樣硬化斑塊及其所造成的管壁及管腔改變，主要診斷技術包括有創的經導管冠狀動脈造影（CAG），血管內超聲（IVUS）、光學相干斷層（OCT），以及無創的計算機斷層攝影術（CT）冠狀動脈造影（CTA）、心臟磁共振成像（CMR）等，用以評價冠狀血管解剖結構。“功能”診斷用于評估冠狀動脈狹窄的血流動力學、心肌血流灌注及心臟運動功能，主要診斷技術包括：運動負荷心電圖、心肌灌注成像（MPI）、超聲心動圖、單光子發射計算機斷層攝影術（SPECT）、正電子發射斷層（PET）和CMR等及上述方法的負荷試驗。近來，CT“功能”成像技術逐步進入臨床應用階段。

當前，冠心病的診斷仍以CAG顯示的冠狀動脈管腔狹窄≥50%為診斷金標準。但是，臨床實踐證明，除了管腔狹窄程度以外，斑塊評估及心肌血流灌注等功能評估對于治療策略制定不可或缺，甚至更為重要。當前，在多種檢查技術中，CTA能夠同時兼顧“解剖”和“功能”檢查。誠如所知，64排或更高檔次CT設備已經廣泛應用于臨床，對冠狀動脈斑塊和管腔狹窄程度等“解剖”診斷得到認可，近幾年開發的CT“功能”成像已成為研究和臨床應用熱點。本文僅對冠心病CT功能成像新技術做簡要介紹。

1　CT功能成像技術

1.1連續動態CT心肌灌注成像（dynamic CT perfusion imaging，CTP）

該技術是通過連續掃描獲得對比劑灌注心肌的時間衰減曲線（時間密度曲線，TDC），通過數學模型計算心肌血流量（MBF）值，計算原理可理解為TDC曲線的上升斜率與血流量相關，而曲線下面積與血流體積相關。目前該技術在高端CT設備上均有軟硬件支持，最大優勢是能夠定量評估心肌內血流和灌注量。

1.2CT血流儲備分數（CT fractional flow reserve，CT-FFR）

冠狀動脈FFR是指存在狹窄病變時，血管的最大血流量與假設不存在狹窄病變時所能獲得的最大血流量之比，換算成壓力，即狹窄遠端壓力與狹窄近段血管的壓力之比，比值＜0.75，說明該狹窄具有血流動力學意義。因此，FFR測量需要用導管技術完成。而CT采用CTA圖像，經后處理軟件分析獲得FFR值，稱為CT-FFR。該圖像能夠顯示冠狀動脈血管狹窄和斑塊信息，同時能夠提供任意血管部位的FFR值。CT-FFR技術的優勢是，它只需要一次CT掃描，不需應用腺苷等負荷藥物，卻能夠提供解剖和功能測量指標。

1.3CT心臟運動成像

早在20世紀80～90年代，電子束CT（electron beam CT， EBCT）通過心臟“電影”技術，實現了心臟運動功能成像，可以評估心室整體（global）和區域（regional）運動功能。目前的多排螺旋CT亦可以實現，只是由于全心動周期掃描，X線輻射劑量較高，而且，磁共振成像及超聲心動圖可以很好實現該功能，目前在臨床不提倡常規應用，因此本文不做介紹。

2　冠心病CT功能成像的臨床應用現狀

2.1連續動態CTP的臨床應用研究

目前已經有較多的研究證實，CTP與核素等傳統MPI技術相比，具有良好診斷一致性。Kurata等首次應用16排MDCT對12例疑似冠心病患者進行動態負荷CTP臨床試驗，與SPECT比較診斷一致性可達83%。Blankstein等應用第一代雙源CT（dual source CT，DSCT）對34例疑似冠心病患者進行動態心肌負荷CTP，與SPECT相比較，CTP診斷敏感性、特異性、陽性預測值（PPV）和陰性預測值（NPV）分別為84%，80%，71%，90%，從而證實CTP可以初步用于臨床對心肌缺血的診斷。隨著CT技術發展，Nasis 等開始應用320排寬體探測器對20例患者進行CTP檢查，同樣與臨床常用的SPECT相比，CTP診斷敏感性、特異性、PPV、NPV分別提升為94%、98%、94%和98%。

CORE320是第一項CTP領域國際多中心臨床試驗，共入組381例穩定性心絞痛患者。其結果證實，以CAG為參照，相比于SPECT，CT對冠心病的診斷更加準確，受試者工作特征（ROC）曲線下面積分別為0.78和0.69；而在心肌缺血診斷方面，CT較SPECT檢查的優勢是CTA（觀察解剖）與CTP（觀察功能）結合，較單獨CCTA或SPECT可獲得額外的診斷價值，ROC曲線下面積可以提升為0.87。

Cury等進行的另一項多中心、多廠家CTP非劣效性臨床試驗結果證實，CTP與SPECT具有良好的診斷一致性（87%），CTP診斷可逆性心肌灌注缺損的敏感性、特異性、準確性分別為90%、84%和85%，而CTA以50%狹窄為標準，診斷心肌缺血的準確性僅為69%，從而證實CTP診斷有意義狹窄的準確性明顯優于CTA。Bamberg等采用MBF＜75 ml/（100 g心肌重量·min）作為診斷標準，同時應用CTA圖像的狹窄率診斷指標，顯示CT診斷有血流動力學意義冠狀動脈血管狹窄的敏感性和特異性分別達到93%和87%。

2.2CT-FFR的臨床應用研究

2009年新英格蘭雜志發表了著名的FAME-1研究結果，提出基于造影（解剖）和FFR（功能）指導的再血管化治療與單純造影指導相比，可以降低28%的主要心臟不良事件（MACE）。后續的隨訪顯示，對于沒有血流動力學意義的狹窄，再血管化治療患者并不獲益。因此，FFR測量迅速成為臨床診斷缺血和支架介入治療適應證的標準。CT-FFR也隨之興起。

2011年發表了CT-FFR的第一個國際多中心研究DISCOVER-FLOW，共納入103例穩定性心絞痛患者，以經導管測量的FFR＜0.80為缺血診斷標準，在血管水平CT-FFR診斷有意義缺血性狹窄的準確性為84.3%，敏感性為87.9%，特異性為82.2%；而CTA診斷的準確性為58.5%，敏感性為91.4%，特異性僅為39.6%，說明CTA基于狹窄的診斷，導致過高的假陽性。2012年發表了DeFACTO研究，該研究納入252例患者，以經導管測量的FFR值為金標準，CT-FFR與CTA相比，對于存在中度狹窄（30%～70%）的患者，在不降低診斷特異性的情況下，CT-FFR診斷的敏感性從CTA的37%提高到82%。隨后的2014年，CTFFR領域又發表了NXT研究，該研究的試驗方法相似，納入254例患者，以經導管FFR結果為參照，再次證明了CT-FFR較CTA單純觀察管腔狹窄，可以顯著提高診斷具有血流動力學意義狹窄病變的特異性（從34%提高到79%），減少了假陽性病例，間接說明了單純依賴管腔狹窄“解剖”診斷的限度。

2.3CTP和CT-FFR的臨床應用限度

（1）CTP應用限度：CTP普及應用需要高端設備提供軟、硬件支持，掃描的輻射劑量較高、圖像偽影、以及檢查耗時等。目前僅國際高端CT設備具有CTP掃描和圖像后處理分析功能。一次CTA加上負荷CTP檢查，患者需要接受5～10毫西弗（mSv），與SPECT輻射劑量（12.7±0.4）mSv相當。通過提高時間分辨率、改善掃描模式、低管電壓成像、管電流調制及運用迭代重建算法等手段有助于降低輻射劑量。

CTP可以量化診斷，但是診斷標準不夠確定。以MBF＜75 ml/（100 g心肌重量·min）為診斷缺血的標準，圖像偽影常常會導致假陽性。通過增加探測器覆蓋范圍、控制心率，改進校正算法等，有助于改善偽影干擾、提高圖像質量和診斷準確性。該領域的最新薈萃分析對一共24篇文章1 507例患者進行總結，目前CTP各研究間存在較大變異，各研究的樣本量多數都不大，CT掃描方案也不盡相同，指出以后標準化CT操作技術是必要的。

（2）CT-FFR應用限度：CT-FFR成像原理本身存在局限性，因為它是模擬腺苷負荷后血管的最大充血狀態，而不是真正的應用腺苷，如有微循環障礙的患者，CT-FFR難以將其準確建立模型，因而準確性降低。CT-FFR對CTA原始圖像有很高的要求，如圖像的運動偽影、大量鈣化等，在一定程度上限制了其臨床應用。另外CT-FFR目前全球僅美國Heart Flow一家公司有軟件可以完成此項工作。

3　冠心病CT功能成像的應用前景

3.1對臨床診斷路徑的改變

冠心病的診斷即需要解剖診斷又需要功能診斷，特別是對于有意義狹窄病變的血流動力學評估，以及供血區域心肌缺血的診斷則顯得十分重要，因為該血管擬行再血管化（冠狀動脈支架和搭橋手術）治療，靶血管治療的適應證選擇就顯得十分重要。通過將CTA與CTP或者CT-FFR的結合，可以提高冠心病診斷的特異性，精準診斷缺血“肇事血管”和“肇事病變”，減少不必要的過度介入治療，使得CT成為能夠進行冠心病解剖加功能診斷的“一站式”評估技術。

目前循證醫學研究初步證明，CTA陽性輔以CTP為患者帶來更大的獲益，即CTA和CTP均為陽性，則推薦患者行進一步的CAG進而選擇介入或者冠狀動脈搭橋手術治療。但是，可能約20%以下的患者出現CTA陽性（＞70%以上狹窄）而CTP陰性，或者CTA＜70%狹窄（不夠介入治療指征）而CTP陽性，則需要密切結合臨床，做出最利于患者的治療決策。最近也有文獻證明，這樣的診斷流程較傳統的首選功能影像學診斷、以及首選造影診斷，經濟效益比（cost-effective）是最合理的見流程圖1。

3.2CT功能成像具有廣泛臨床應用前景

最近兩年，基于CTA解剖診斷的循證醫學研究已經證明，單純的CTA，較過去基于單純功能影像診斷路徑，已經能夠讓患者在3年隨訪中獲益更多。但是，目前尚缺乏CTA加CTP或者CTA加CTFFR，即解剖加功能一站式診斷，除了能夠進一步提高診斷準確性以外，是否能夠更加降低冠心病事件，從而讓患者更加獲益的證據。推薦上述診斷路徑，需要大型臨床試驗來證實。目前CTP軟件硬件已具備條件在國內5～10家醫院開展研究，而CT-FFR則需要在國內實現軟件的突破。在此之前，推廣CT功能學檢查的臨床應用，需要明確適應證患者、規范掃描和測量技術參數、增加患者安全性，以及完成這些技術的衛生經濟學評價。

4　總結

經過10余年的臨床應用，CTA評價冠狀動脈解剖病變（狹窄和斑塊）已經成熟而被廣泛認可。上述基于CT的功能成像技術，主要包括連續動態CTP和CT-FFR，一經問世和發表，便引起極大關注。該技術屬于無創，不增加患者負擔，輻射劑量已經顯著降低，安全性高，性價比高，容易普及。對冠心病的精準治療，有重要意義。未來需要通過前瞻性隨機大樣本的循證醫學研究，進一步規范成像技術、診斷標準，使CT這項唯一能夠實現冠狀動脈解剖和功能評價的無創技術，更好地應用于臨床為患者服務。“精準醫療”影像學先行。

圖1　CTA+CTP的診斷流程

2016-07-09）

（編輯：梅平）

100037 北京市，中國醫學科學院 北京協和醫學院 國家心血管病中心 阜外醫院 放射影像中心

呂濱 主任醫師 放射影像科主任 博士 主要從事心血管病影像學研究 Email： blu@vip.sina.com 通訊作者：戴汝平Email：rupingdai2013@163.com

R541.4

C

1000-3614（2016）09-0833-03 doi:10.3969/j.issn.1000-3614.2016.09.001