冠狀動脈管腔內密度衰減梯度和管腔直徑衰減梯度的相關性

李嬌嬌,張 斌,劉 迪,李傳貴,陳 靜(河北北方學院附屬第一醫院影像科,張家口 075000;通訊作者,E-mail:dr_lijiaojiao@163.com)

冠狀動脈管腔內密度衰減梯度和管腔直徑衰減梯度的相關性

李嬌嬌*,張 斌,劉 迪,李傳貴,陳 靜
(河北北方學院附屬第一醫院影像科,張家口 075000;*通訊作者,E-mail:dr_lijiaojiao@163.com)

目的 采用320排CT評估冠狀動脈直徑對冠狀動脈管腔內密度衰減的影響,以及管腔內密度衰減梯度和管腔直徑衰減梯度的相關性。 方法 采用320排CT進行CT冠狀動脈造影檢查。35例患者均行CT冠狀動脈造影和傳統X線冠狀動脈造影檢查。采用自動梯度軟件包測量105支冠狀動脈的管腔內密度衰減梯度值(transluminal attenuation gradient,TAG),同時測量105支冠狀動脈的管腔直徑衰減梯度值(transluminal diameter gradient,TDG)。Spearman相關分析用于評估TAG和TDG值的相關性,并采用Mann-WhitneyU檢驗比較陰性TAG和陽性TAG的TDG的差異。 結果 Spearman相關分析顯示TAG和TDG間的相關性呈中度(r=0.525,P<0.001)。正常組TAG和TDG間的相關性為r=0.567,病變組 TAG和TDG間的相關性為r=0.532,差異均具有統計學意義。陽性TAG的TDG值均明顯高于陰性TAG(P均<0.001)。正常組和病變組的TDG值具有統計學差異(P<0.05)。 結論 TAG值與TDG值間具有較好的相關性,冠狀動脈直徑變化是影響冠狀動脈管腔內密度衰減的一種重要因素,TAG值的變化可能是TDG值變化的結果。

管腔內密度衰減梯度; 管腔直徑衰減梯度; CT冠狀動脈造影

美國心臟學會研究表明雖然心血管病的死亡率有明顯下降趨勢,但是至2020年,心血管病仍是發病率和死亡率較高的一種疾病[1, 2]。臨床上疑似患有心血管病者大部分首先行CT冠狀動脈造影檢查。CT冠狀動脈造影是一項非侵入性檢查技術,它可提供冠狀動脈的狹窄程度、斑塊特征以及冠狀動脈的解剖變異情況。但是CT冠狀動脈造影對于提供狹窄冠狀動脈的血流動力學情況具有一定的局限性[3]。近年來,CT灌注、CT血流儲備分數(fractional flow reserve CT,FFR-CT)、管腔內密度衰減梯度、糾正管腔內密度衰減梯度等新技術被應用于提高CT冠狀動脈造影的診斷性能[4-6]。由CT冠狀動脈造影獲得的管腔內密度衰減梯度(transluminal attenuation gradient,TAG)被定義為距冠狀動脈開口每10 mm單位長度間隔的冠狀動脈管腔內CT值(HU)的變化量,同時冠狀動脈的管腔直徑衰減梯度值(transluminal diameter gradient,TDG)為冠狀動脈管腔直徑衰減和距冠狀動脈開口長度之間的線性回歸系數,即距冠狀動脈開口每10 mm單位長度間隔管腔直徑值的變化量。TAG提出的理念是基于影響冠狀動脈管腔內密度衰減的因素是恒定的,如左心室功能、對比劑濃度、對比劑注射速率等,因而TAG可以代表冠狀動脈的靜息態血流情況[7]。但是由于CT掃描本身的重建算法,管腔直徑較小的冠狀動脈節段的CT值會降低,故而TAG值可被冠狀動脈管腔直徑的變化所影響[8]。因此本研究探究TAG值和TDG值間的相關性。

1 材料和方法

1.1 病例資料

收集2016-08～2016-12在本院接受CT冠狀動脈造影檢查,且60 d內接受X線冠狀動脈造影檢查的受檢者35例。35例受檢者中男性20例,女性15例,平均年齡(58.7±11.3)歲。高血壓12例,高血脂21例,有吸煙史10例,有心絞痛發作史15例(穩定性12例,不穩定性3例)。所有患者均順利完成檢查。

排除標準:①支架植入或行冠狀動脈旁路術者;②冠狀動脈彌漫性斑塊者;③心率過快或心率失常者;④冠狀動脈發育不良者;⑤左主干狹窄程度>50%者;⑥心肌梗死病史者。

1.2 CT冠狀動脈造影檢查

35例患者冠脈CTA均由320排CT(Aquilion ONE, Toshiba Medical Systems Corporation,Tochigi, Japan)完成。取仰臥位,屏氣掃描。掃描范圍:氣管分叉下方10-15 mm至膈肌水平。對于心率高于65次/min的患者,于檢查前1 h舌下給予倍他樂克25-75 mg控制心率<65次/min。采用雙筒高壓注射器,經肘前靜脈以4.5-5.0 ml/s速度注射對比劑(優維顯 270 mgI/ml,1.5 ml/kg),注射完畢后立即以相同速率注射生理鹽水40 ml。采用Bolus Tracking 技術,于主動脈根部放置感興趣區(region of interest, ROI),設定閾值為200 HU,當ROI內監測的CT值突破閾值后觸發掃描,采用前瞻性掃描,R-R間期為65%-85%。掃描參數如下:準直器寬度 0.5 mm,探測器總寬度16 cm,重建層厚0.5 mm。機架旋轉時間 0.275 s,DFOV為200 mm×200 mm,矩陣512×512。管電壓120 kVp。

1.3 X線冠狀動脈造影檢查

采用心血管造影數字減影機,給予常規冠狀動脈多體位造影。當冠狀動脈直徑狹窄程度≥50%時定義為病變組,反之則為正常組。

1.4 TAG和TDG的測量

采取AIDR3D進行圖像重建,并將所有圖像數據傳輸至工作站進行分析。分別評估冠狀動脈三大主干前降支(left anterior descending, LAD)、左旋支(left circumflex, LCx)及右冠狀動脈(right coronary artery, RCA),其中從左主干到前降支歸為前降支,從右冠狀動脈到后降支歸為右冠狀動脈。操作者于CPR圖像上根據需要放置數個關鍵點(seed points)用于自動生成冠狀動脈管腔中心線的檢測和手動糾正的執行。進而自動梯度軟件包將每隔1 mm自動生成垂直于冠狀動脈管腔中心線的橫軸位圖像。操作者在CPR圖像上,于冠狀動脈近端(竇口)及遠端(至管腔截面積<2 mm2)放置兩個“landmarks”,軟件計算兩個“landmarks”之間冠狀動脈管腔內密度、管腔直徑衰減的變化,最后TAG、TDG值自動生成(見圖1)。同樣TDG為冠狀動脈管腔直徑衰減和距冠狀動脈開口長度之間的線性回歸系數,即距冠狀動脈開口每10 mm單位長度間隔管腔直徑值的變化量。TAG≤-20被定為TAG值陽性。當計算TAG和TDG值時,冠狀動脈狹窄和鈣化處的數據需要排除。

患者,女,53歲,CPR圖像上確定冠狀動脈的近端和遠端,軸位圖像上測量冠狀動脈的直徑和CT值圖1 TAG和TDG的測量方法Figure 1 The measurement method of TAG and TDG

1.5 統計學分析

采用SPSS 22.0 統計分析軟件進行數據處理,以P<0.05作為差異有統計學意義。因此數據均呈非正態分布,所以所有統計學分析均采用非參數檢驗。所有數值均以中位數或四分位數間距表示。采用Spearman相關分析分析TAG和TDG值間的相關性。采用非參數U檢驗比較陽性TAG和陰性TAG間TDG值的差異及正常組和病變組TAG值、TDG值的差異。

2 結果

2.1 TAG和TDG間的相關性

采用Spearman相關分析顯示105支冠狀動脈的TAG和TDG間的相關性呈中度,且具有統計學意義(r=0.525,P<0.001,見圖2A)。正常組冠狀動脈TAG和TDG間的相關性為r=0.567,差異具有統計學意義(P<0.001);病變組冠狀動脈 TAG和TDG間的相關性為r=0.532,差異具有統計學意義(P<0.01,見圖2B和2C)。

A.全部血管 B.正常組 C.病變組圖2 血管TAG和TDG間的相關性分析Figure 2 The correlation analysis between TAG and TDG

2.2 TDG的差異

不論是正常組還是病變組,陽性TAG的TDG值均明顯高于陰性TAG(P<0.001,見表1)。同時,U檢驗顯示正常組和病變組的TDG值差異具有統計學意義(P<0.05),但是正常組和病變組的TAG值間差異無統計學意義(P=0.921, 見表2)。

表1陽性TAG組和陰性TAG組的TDG值的比較M(P75-P25)

Table1ComparisonofTDGvaluesbetweenTAG-positiveandTAG-negativearteriesM(P75-P25)

組別血管支數TDG陽性TAG陰性TAG陽性TAG陰性TAGP正常組3138-0 412(0．15)-0 274(0 07)<0 0001病變組1521-0 768(0 48)-0 301(0 11)<0 0001

表2正常組和病變組TAG值和TDG值的比較M(P75-P25)

Table2ComparisonofTAGandTDGvaluesbetweennormalgroupandlesiongroupM(P75-P25)

組別nTAGTDG 正常組69-16 254(8 92)-0 217(0 10) 病變組36-17 724(9 05)-0 301(0 25) P0 9210 030

3 討論

隨著冠心病發病率的逐年上升,了解冠狀動脈的解剖和功能信息對于指導患者的治療及其預后起著至關重要的作用。與傳統的選擇性X線冠狀動脈造影相比,CT冠狀動脈造影能夠較為精準地評估冠狀動脈有無粥樣硬化斑塊及狹窄。但是由于其在一定程度上不容易提供解剖病變的功能學信息,因此具有一定的局限性。近年研究表明進行CT冠狀動脈造影時,對比劑通過正常和病變的冠狀動脈時有動力學的差別[9, 10]。TAG作為一種新的方法,其反映了對比劑通過血管腔的下降率,因此有潛力評估冠狀動脈的血流情況[11]。然而,TAG依賴于管腔CT值的衰減,其準確性受多種因素的影響、變異較大,這降低了其預測冠狀動脈血流動力學異常的能力。圖像質量、血管腔內CT值、掃描時間及血管內對比劑的TDC等是影響TAG的重要因素[12]。320排CT在一次心動周期內即可完成全心容積掃描成像,使得各個位置的掃描數據均處于同一時相,在一定程度上降低了對比劑濃度、對比劑注射速率及注射量等因素的影響,因此采用320排CT進行CT冠狀動脈造影時獲得的TAG是評估冠狀動脈病變功能學意義較為理想的工具[13]。因此本研究采用320排CT研究冠狀動脈管腔直徑變化對TAG值的影響,以及TDG值與TAG值間的相關性。

本研究發現正常組的TAG值高于病變組,但正常組和病變組間的TAG值無統計學差異。TAG對于能否準確評估冠狀動脈狹窄血流動力學意義仍然存在爭議。Wong等[4]以FFR為參考標準,采用320排CT評估TAG發現其能夠區分冠狀動脈狹窄有無血流動力學意義。但是Yoon等[14]采用64排CT評估TAG發現其不能夠很好地預測冠狀動脈有無功能性狹窄。這可能是因為研究采用的掃描機型不同,64排CT需要多次心動周期才能完成整個心臟掃描,所有冠狀動脈會出現階梯狀偽影,即存在測量冠狀動脈近端和遠端對比劑充盈狀態不一致的問題,這是影響TAG的一個重要因素。眾所周知FFR是評估冠狀動脈功能性狹窄的“金標準”,測量FFR時需要靜脈內給予三磷酸腺苷(ATP)來誘導最大充血狀態,而CT冠狀動脈造影獲得的TAG未注射藥物,這可能也是影響TAG的一個方面。此外心臟的側支循環比較明顯,這也可能是影響TAG值的一個方面[15]。

此外Spearman相關分析顯示TAG和TDG間具有較好的相關性,且正常組和病變組的TDG值具有統計學差異,這表明冠狀動脈直徑是影響冠狀動脈管腔內密度衰減的一種重要因素。有研究發現正常冠狀動脈不同分支其TAG值不同,RCA的TAG值高于LAD和LCX,這可能是由于RCA較粗大,走行較平緩,而LAD和LCX走行多迂曲,管腔略細小,所以同樣表明管腔直徑是影響管腔內密度衰減的一個方面[16]。本研究發現陽性TAG的TDG值均明顯高于陰性TAG。冠狀動脈管腔越細小,CT值衰減越明顯。這不同于肺內小結節受部分容積效應影響,這可能與CT本身重建算法有關,即點擴散函數(point-spread function)。點擴散函數是評估圖像分辨率的一個指標,理論上CT掃描機可以產生各向同性圖像體素,使得點擴散函數統一采樣,但是任何偏離函數的采樣將導致點擴散函數擴大,造成圖像模糊。這種效應導致CT圖像上小的體素(如本研究中小血管)的CT值減小。

綜上,TAG值與TDG值間具有較好的相關性,TAG值的變化可能是TDG值變化的結果。

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CorrelationbetweentransluminalattenuationgradientandtransluminaldiametergradientduringCTcoronaryangiography

LI Jiaojiao*,ZHANG Bin,LIU Di,LI Chuangui,CHEN Jing
(DepartmentofMRI,FirstAffiliatedHospitalofHebeiNorthUniversity,Zhangjiakou075000,China;*Correspondingauthor,E-mail:dr_lijiaojiao@163.com)

ObjectiveTo assess the effect of coronary artery diameter on the transluminal attenuation gradient(TAG) by 320 row computed tomography(CT) coronary angiography, and to explore the correlation between TAG and transluminal diameter gradient(TDG).MethodsTotally 35 patients underwent CT coronary angiography with 320 row CT scanner and invasive coronary angiography. TAGs and TDGs of 105 coronary arteries from 35 patients were measured. The correlation between TAG and TDG was performed using Spearman correlation analysis. In addition, the Mann-WhitneyUtest was performed for the comparison of TDG between TAG-positive and TAG-negative arteries.ResultsA significant correlation was found between TAG and TDG in total arteries(r=0.525,P<0.001).There was a significant correlation between TAG and TDG in normal group(r=0.567,P<0.01) and lesion group(r=0.532,P<0.01). The TDG value of positive TAG was significantly higher than that of negative TAG(P<0.001). There was significant difference in TDG values between normal group and lesion group(P<0.05).ConclusionTAG exhibits a significant correlation with TDG. The change of coronary artery diameter is an important factor affecting the attenuation of coronary artery, implying that TAG may be a secondary result of difference in diameters.

transluminal attenuation gradient; transluminal diameter gradient; CT coronary angiography

張家口市科技攻關計劃資助項目(1521094D)

李嬌嬌,女,1988-07生,碩士,住院醫師,E-mail:dr-lijiaojiao@163.com

2017-08-06

R445

A

1007-6611(2017)12-1225-04

10.13753/j.issn.1007-6611.2017.12.005