CT冠狀動脈造影對冠狀動脈斑塊研究的診斷價值

高興法 劉挨師

[摘要] 隨著CT技術的日臻發展和完善，冠狀動脈CT血管成像（CCTA）在冠心病的診斷中地位越來越突顯，這種技術主要體現在不斷提高的時間和空間分辨力上。64層甚至更高的MDCT可獲得高精準的診斷率，同時也被廣泛認為是無創冠狀動脈血管檢查的可替代方法。近來臨床試驗和科研通過CCTA更多傾向于對冠狀動脈斑塊的形態特征以及患者預后相關性的研究。本文簡要討論冠狀動脈CT成像技術發展過程、斑塊形態描述及界定與SPECT核素心肌功能顯像比較。希望在臨床檢查中能夠有全面、多模態影像檢查方法作為無創檢查金標準來界定斑塊形態以及患者預后。

[關鍵詞] 冠狀動腦造影術；X線計算機體層攝影術；冠狀動脈斑塊；冠狀動脈性心臟病

[中圖分類號] R816.2 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2016）02（a）-0045-05

Diagnostic value of coronary imaging research on coronary plaque by computed tomography angiography

GAO Xingfa1 LIU Aishi2

1.Graduate School of Inner Mongolia Medical University， Inner Mongolia Autonomous Region， Huhhot 010050， China； 2.Department of Radiology， the Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical University， Inner Mongolia Autonomous Region， Huhhot 010050， China

[Abstract] Coronary CT angiography has been increasingly used in the diagnosis of coronary artery disease owing to rapid technological developments， which are reflected in the improved spatial and temporal resolution of the images. High diagnostic accuracy has been achieved with multidetector CT scanners （64 slice and higher）， and in selected patients coronary CT angiography is regarded as a reliable alternative to invasive coronary angiography. Recently， clinical practice and research are increasingly shifting toward defining the clinical implication of plaque morphology and patients outcomes by coronary CTA. In this review we discuss the development of technical aspects of coronary CTA and the coronary plaque morphology estimated by CTA beyond coronary angiography including the comparison to Stress nuclear MPI using single-photon emission tomography. It hopes that an integrated， multi-modality imaging approach will become the gold standard for noninvasive evaluation of coronary plaque morphology and outcome data in clinical practice.

[Key words] Coronary angiography； X-ray computed tomography； Coronary plague； Coronary artery disease

1999年問世的多排螺旋CT（MDCT）在時間和空間分辨力上有了顯著提升，使得CT應用于臨床疾病的更大范圍檢查。一些體內較小或者運動迅速的器官如心臟因此也能形成高質量的圖像[1]，并且初期四層探測器的螺旋CT的運用經驗就足以說明了MDCT在冠脈血管成像中潛在價值。隨著掃描技術、軟件及后處理工具的不斷快速發展，心臟及冠脈成像成為了可能。近些年64層MDCT普及，多中心研究表明MDCT在檢查冠心病（CAD）冠脈狹窄方面有穩定的準確性，這也就說明MDCT可以相對可靠地獲得心臟的形態和功能成像[2]。最近256層、320排螺旋CT、雙源CT（DSCT）、能譜CT的相繼問世，有了更快的亞毫秒級掃描速度，更寬的容積覆蓋范圍，時間和空間分辨力有了更明顯地提升[3]。初期由于冠脈的動脈粥樣硬化問題導致MDCT臨床應用受到一定局限，然而并未影響冠狀動脈管腔在非侵入條件下如何可視成像這一問題成為研究的焦點。

1 CT技術的發展歷程

第一代可行心電門控技術冠脈成像的大規模應用的CT機即電子束CT（EBCT），在20世紀90年代早期因其無創性就開始臨床試驗。當時就已經把時間分辨力提升至100 ms，但是受限于其空間分辨力及噪聲對圖像質量的影響，臨床適用范圍較小[4]。接著MDCT出現為冠脈成像提供了必要的技術支持，因為它可以在不改變傳統X線球管和探測器旋轉的設計下進行圖像采集[5]。并且還提高了時間、空間分辨力，機架的旋轉速度，同時擁有精確的心電門控數據重建算法，它的高時間分辨力可以重建獲得相對應時相圖像。2000年心電門控4層MDCT的研發，第一次證明了心臟冠脈的螺旋CT掃描是可行的[6]。由于時間分辨力沒有達到足夠高，所以高心率的患者檢查還很難在臨床開展。緊接著64層MDCT出現使冠脈CTA成像步入了高清圖像時代，隨后256層MDCT、DSCT、能譜CT（Spectral CT）相繼研發問世。

雖然冠脈MDCT成像是 “步進式”，但是它的掃描是基于小螺距下持續掃描，所獲得圖像是采集了心動周期不同時相的數據，有的甚至在連續的多個心動周期采集。而心電門控技術可以回顧性重建所需的心動周期的任何時相數據，這就能夠獲得在心臟跳動最緩慢時的瞬時數據。其中心電門控包括了前瞻性和回顧性心電門控技術。另外此技術可以調整獲取心動周期數據的多個時間段來滿足心臟“動態” 成像和功能分析。到了DSCT面世，時間分辨力從165 ms降到了83 ms，幾乎可以不受心率的影響直接進行冠狀動脈的數據采集。

放射劑量：常規冠脈CT檢查的放射劑量5～20 mSv[7]，低劑量冠脈CT掃描甚至降低至0.9 mSv[8-9]。對于放射劑量的影響因素較多，包括掃描的容積長度、X線束曝光量等。因此掃描范圍應當盡量減小，另外可根據ECG相耦合自動調節X線的曝光，還可適當調節管電壓、管電流以降低X線劑量。此外還可謹慎采用大螺距，合理前置濾線器，運用不同重建技術的不同重建算法如GE的適應性統計迭代重建、Siemens的圖像空間迭代重建和正弦確定迭代重建算法。

2 冠脈斑塊影像

MDCT出現以后，冠狀動脈的不僅能觀察血管狹窄程度，而且還能評估冠脈斑塊的質和量，這與血管內超聲（IVUS）和光學相干斷層掃描（OCT）類似[10]。有研究利用個體化掃描方案在64層MDCT上獲得的冠脈數據和IVUS數據在斑塊區域的顯示有良好的相關性。Voros等[11]關于CCTA與IVUS對于評估冠脈準確性的Meta分析研究表明CCTA過高地評估了管腔狹窄。由于容積效應影響，斑塊的體積以及狹窄測量等都被放大。

MDCT在顯示含有鈣化成分斑塊和無鈣化成分斑塊時的作用是不同的。和IVUS相比，MDCT也能夠很好顯示低密度非鈣化性斑塊，即便是富含纖維脂肪的斑塊[12]。MDCT冠脈影像特征與急性冠脈綜合征（ACS）發生有較高相似性[13]。其中影像特征包括進行性血管重塑、低密度斑塊、點狀鈣化。當冠脈有進行性血管重塑、斑塊密度<30 HU、點狀鈣化三者發生時，ACS的可能性大大增加。但是遺憾的是MDCT不能夠很好描述內膜完整無損由纖維帽所引起的ACS。

DSCT在技術層面明顯強于MDCT，時間分辨力降到了83 ms，甚至一些患者可以不用服用β受體阻滯劑。Westwood等[14]系統分析了DSCT在心律不齊、高心率患者評估冠脈狹窄的準確性。每個心律不齊患者被低估敏感性為97.7%的95%置信區間為88.0%～99.9%，而每個高心率患者被低估敏感性為97.7%的95%置信區間為93.3%～99.9%；特異性為81.7%的95%置信區間為71.6%～89.4%，而特異性為86.3%的95%置信區間為80.2%～90.7%。高鈣化積分、冠脈支架植入后、肥胖、每支冠脈影像都可以獲得，其敏感性也較高，特異性為71.9%～100%。

3 非梗死相關冠狀動脈斑塊成像

大約6%的PCI（經皮冠狀動脈介入治療）患者1年以后在臨床上斑塊有進行性進展，且需要再進行無靶目標的PCI治療，這種斑塊的進展對于加劇CAD的發生起到至關重要的作用[15]。研究表明[16]：急性心肌梗塞的患者中無罪犯血管的CTA圖像上相較穩定性心絞痛且心肌灌注圖像無異常的患者更容易觀察到冠脈斑塊，尤其是更容易觀察到非鈣化性、混合性、脆性的斑塊。非鈣化性斑塊引起急性心肌梗塞的危險性比較高。MDCT可以清楚得顯示與斑塊破裂相關的脂質核和點狀鈣化。雖然引起ACS的機制尚未研究透徹，但由此可推測冠脈三支病變的急性心肌梗塞患者病變血管內可能有較多的脆性斑塊，這些斑塊具有明顯引起ACS的潛在可能性。

近些年來研究表明冠心病的發生發展和代謝疾病的密切相關。Amano等[17]的研究指出代謝類疾病可導致富脂性斑塊形成，脂質成分的增加卻導致了斑塊脆性，進而增加了ACS風險。在急性心肌梗塞組中，患有代謝綜合征的患者較不患有代謝綜合征的患者更容易出現正性重塑。這些試驗結果是和最近的相關研究是相符的。

4 冠脈CTA、FFR-CT與核素心肌灌注顯像（MPI）

單光子發射體層攝影術（SPETCT）獲得的壓力負荷下心肌灌注影像對于診斷冠脈狹窄以及判斷狹窄危險程度可靠且無創的一種檢查手段[18]。CTA上≥50%的冠脈狹窄卻在MPI表現為可逆性的心肌顯像缺損，這種不一致性較為常見。CTA和MPI是兩種檢查血管通暢程度的方法，各自有各自的特點。CTA上血管管腔狹窄50%以上時，只有50%被阻塞的血管才表現出異常MPI[19]。單純從CTA上判斷冠脈狹窄并不充分，更別說評估狹窄的程度。當冠脈狹窄≤60%時，缺血表現很少被觀察到，一般來說狹窄嚴重到80%以上，缺血表現肯定出現。考慮到CT的空間分辨力，介于兩者之間的狹窄程度還是不容易去評估的。因此當CTA和MPI兩者結合，對于冠心病的診斷準確性就有了大大提高。130例擬診CAD的患者同時檢查CTA和MPI[20]，在這130例患者的390支冠脈血管中由于嚴重鈣化、運動偽影、顯影不良等因素導致54支血管無應用價值，這些無法分析血管認為是正常的，CTA的靈敏度、特異度、陽性預測值、陰性預測值分別為95%、80%、69%、97%。CTA聯合MPI的靈敏度、特異度、陽性預測值、陰性預測值分別為94%、92%、85%、97%。數據分析顯示特異性和陽性預測值明顯提高。根據試驗結果可以指導臨床，在對擬診患者做檢查時應有一定的選擇性：臨床上懷疑中低度冠脈狹窄的患者可以首選CTA，因其有較高陰性預測值；而臨床懷疑重度狹窄患者，可以選擇MPI，因為CTA的低陽性預測值可以導致放射劑量增加。事實上壓力負荷下MPI作為評估診斷準確性的第一選擇尚有爭議性。從當下的研究中，還不能夠明確哪個是第一選擇，但是兩者結合可以明顯提高診斷準確性是毋庸置疑的。

近些年，通過有創性冠狀動脈造影（ICA）獲得血流儲備分數（FFR）可以評估狹窄程度及血運重建，因此被認為是新的指標指導臨床[21]。其中，FFR-CT可以模擬支架置入前后冠狀動脈狹窄部位的血運改變程度[22]，進而指導臨床治療決策，降低醫療費[23]。Ko等[24]發現FFR對比CTA聯合CT灌注顯像發現了86個心肌灌注缺損區中，在CTA狹窄大于50%，CT心肌灌注圖像上表現異常的區域FFR卻較低，相反，CTA圖像上無嚴重冠脈狹窄且心肌灌注無缺損區的區域FFR明顯升高。這些不一致的結果中，FFR相比于CTA、MPI對于冠脈狹窄的評估要更相符。Min等[25]以ICA測得FFR為金標準評價利用CT獲得FFR-CT的應用價值，試驗中CTA評估CAD中獲得受試者特征曲線下面積AUC是0.68，而FFR-CT中AUC為0.81，很顯然，和單獨利用CTA評估冠脈狹窄相比，FFR-CT在評估“罪犯”血管中的價值有了顯著提高。

HeartFlowNXT研究中共納入254例冠脈狹窄程度30%～90%的患者（484支冠脈血管），結果顯示FFR-CT與CCTA相比ROC曲線下面積分別為0.90和0.81（P < 0.001），準確度81%和53%、特異度79%和34%、陽性預測值65%和40%，均高于單純CCTA檢查。這表明FFR-CT對于穩定型冠脈狹窄性疾病有較高的診斷價值[26]。DeFacto試驗[27]以有創FFR 為標準，對比分析FFR-CT與單純冠脈CT識別病變特異性缺血的準確性：以FFR≤0.80且CTA 冠脈狹窄≥50%時和單獨應用FFR-CT 診斷進行比較，診斷心肌缺血的準確性、敏感性、特異性、陽性預測值、陰性預測值分別為73%比64%、90%比84%、54%比42%、67%比61%、84%比72%。

5 冠脈CTA在臨床應用中的預后價值

其實臨床中CTA的主要價值在于其有較高的陰性預測值，這樣，CTA在評估低危因素下ACS引起的急性胸痛變為了一把強有力的工具[28-29]。Litt等[30]研究中，1370例患者有急性胸痛癥狀，其中640例在接受CTA檢查后排除ACS的可能，使其脫離急診狀態，這相比于傳統診斷在排除疾患中有明顯提高（49.6%比22.7%）。早期檢查CTA的患者，其在醫院急診部的平均時間減少7.6 h[31]。即便CTA不能準確判定CAS，至少冠脈CTA明確斑塊或者狹窄的存在，這也有力說明患者可能突發ACS，能夠提早預防[32]。

最近有學者提出，應該在CCTA檢查中增加一項新的指標來預測死亡率或者心肌感染率，同時也需要評估血管重建的指標。動脈粥樣硬化性血管成像參數比如冠脈鈣化積分（CACS）、頸動脈中膜厚度等在沒有急性胸痛時也應需要達成一致的指南，并且CACS在諸多評估CAD危險因素中的作用顯著。然而當下缺乏一個CACS的臨床大樣本模型來評估CAD，因此筆者認為對于CACS在ACS中不應調整減少，相反需更深入研究。

6 小結與展望

隨著未來CT技術進一步發展，CCTA能夠更加精確的再現冠脈形態和功能，并且大量臨床試驗證明CCTA對心臟影像的發展的起了有力的推動。本文簡要回顧了CCTA的發展歷程以及臨床應用和試驗。筆者認為未來CCTA發展過程中，放射劑量與圖像質量是一對矛盾體，終究顧此失彼，總原則即達到臨床診斷情況下盡量減少放射劑量。臨床上諸多因素的影響也很難讓兩者平衡，那么CCTA的發展或許該朝著引入多參數來描述心臟形態和功能。希望CCTA能夠逐漸增加其臨床價值，成為冠狀動脈疾病診斷的無創性的金標準。

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（收稿日期：2015-10-28 本文編輯：蘇 暢）