減影冠狀動脈CT血管成像對輕中度鈣化積分患者的診斷價值

張利軍， 過偉鋒， Tripathi Pratik， 楊 姍， 陸怡菡， 陳 剛*

1. 復旦大學附屬中山醫院放射診斷科，上海 200032 2. 復旦大學附屬中山醫院廈門醫院放射科，廈門 361010 3. 上海市影像醫學研究所，上海 200032

隨著計算機軟硬件的持續發展和更新換代，基于多層螺旋CT的冠狀動脈CT血管成像(coronary computed tomography angiography，CCTA)已經取代有創性的冠狀動脈造影(invasive coronary angiography，ICA)檢查，成為臨床上篩查和診斷冠心病的首要檢查方法[1-2]。然而，嚴重的鈣化斑塊以及金屬支架產生的射線硬化束偽影和部分容積效應仍是限制CCTA準確判斷冠狀動脈狹窄及支架通暢程度的主要影響因素[2-4]。2012年，Yoshioka等[5]首次提出將減影技術應用于CT冠狀動脈成像。已有文獻[6-8]報道，通過消除鈣化斑塊及金屬支架產生的偽影的干擾，減影CCTA可以提高病變冠狀動脈節段狹窄性評估的準確性。但是，目前關于減影CCTA的研究主要集中在具有嚴重鈣化積分(Agatston score>400分)或金屬支架植入后的患者，而對于其在輕中度鈣化積分(Agatston score<400分)患者中的應用鮮有報道。因此，本研究主要探討了減影CCTA在冠狀動脈輕中度鈣化患者中的應用價值，為臨床提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析復旦大學附屬中山醫院2016年1月至6月收治的因有冠心病史或臨床疑診為冠心病而行減影CCTA患者的資料。納入標準：(1)經鈣化積分掃描證實，存在圍繞管腔超過1/4象限的弧形鈣化斑塊，且總的鈣化積分<400分；(2)行減影掃描時，基礎心率或口服倍他洛克后心率低于65次/min。排除不宜行減影CCTA的患者：(1)對碘對比劑過敏者；(2)心臟內植入金屬物易產生嚴重偽影者；(3)心、腎功能不全者(血肌酐>13.6 mg/L)；(4)支氣管痙攣(如哮喘)患者；(5)急性冠脈綜合征患者；(6)Ⅱ～Ⅲ度房室傳導阻滯患者；(7)基礎心率高于65次/min且不能耐受口服倍他洛克的患者。最終共納入69例患者。本研究經醫院倫理委員會批準，患者及家屬簽署知情同意書。

1.2 掃描設備及數據采集 采用東芝第2代320層螺旋CT(AquilionONE VISION Edition)，探測器寬度為160 mm、層厚0.5 mm、旋轉周期為275 ms、電壓120 kV、電流300～350 mA。為了降低掃描的輻射劑量、縮短患者屏氣時間，采用2次屏氣掃描方法[5]。采用Agatston方法計算患者的鈣化積分[9]。增強掃描時，使用高壓注射泵，以4 mL/s或5 mL/s的速度經肘前靜脈連續注入40～50 mL對比劑碘帕醇(含碘370 mg/mL)及30 mL 0.9%NaCl溶液。觸發掃描時，以降主動脈為監測點，閾值設定為250 Hu。掃描范圍為氣管隆突水平至心臟膈面下2 cm，“蒙片”掃描與增強掃描的范圍一致。采用前瞻性心電門控編輯掃描模式，增強容積采集時間窗控制在心動周期R-R間期的65%～80%。

采用標準的血管重建函數FC09算法及3D自適應迭代劑量減低重建算法(Adaptive Iterative Dose Reduction 3D，AIDR3D)[10]。重建層厚為0.5 mm，重建間隔為0.25 mm。以5 ms的時間間隔，重建平掃及增強掃描圖像，選取無圖像運動偽影且匹配最佳的兩組圖像作為減影后處理的原始圖像。減影CCTA掃描的總有效輻射劑量(effective dose，ED)計算公式為：ED=劑量長度乘積×0.014[11]。

1.3 減影處理 采用東芝減影軟件即容積CT數字減影血管成像軟件[12]進行減影圖像處理。首先，將選中的經過粗略配準的平掃和增強掃描容積數據導入工作站。行減影處理前，該減影軟件會對所選兩組圖像進行嚴格精確地匹配，以進一步消除失配準偽影。最終得到的減影圖像為消除鈣化斑塊而保留造影劑充盈的血管影像。

1.4 鈣化數據分析 將常規CCTA及減影CCTA數據上傳到東芝后處理工作站，使用東芝CT后處理軟件(Vitrea 6.5.3)進行圖像分析。多平面重建圖像及橫斷面冠脈圖像用于圖像質量分析和鈣化病變節段的狹窄定量分析。根據美國心臟病協會(American Heart Association，AHA)建議，將冠狀動脈分為17個節段[13]。對于鈣化斑塊圍繞冠狀動脈管腔超過1/4象限者，均定量測量鈣化冠狀動脈節段的狹窄程度。狹窄率(%)=D/[(D1+D2)/2]，其中D為斑塊處管腔最小直徑，D1和D2分別為病變處近、遠端正常管腔直徑。根據病變節段的狹窄率判斷管腔狹窄程度：將狹窄程度分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ共4個等級，分別對應狹窄率1%～25%、26%～50%、51%～75%、76%～100%。首先由一位具有10年以上工作經驗的心血管方向放射科醫師對鈣化節段的狹窄程度進行定量測量，然后由另一位具有同樣資歷的放射科醫師在不了解常規CCTA結果的情況下行減影CCTA鈣化節段的測量。

1.5 圖像質量評價 按照4分法行圖像質量評分：1分，圖像偽影嚴重，管腔遮蓋明顯，完全不能用于評估；2分，圖像偽影稍差，管腔遮蓋較明顯，評價管腔狹窄具有較低的診斷信心；3分，圖像偽影較輕，管腔部分遮蓋，病變節段管腔可用于測量，評價管腔狹窄程度具有中等程度的診斷信心；4分，圖像質量良好，無偽影，管腔顯示清晰，無偽影干擾，具有較高的診斷信心。其中，質量評分為3分或4分的圖像可用于管腔狹窄的定量評估。

2 結 果

2.1 一般資料 69例患者中，男性45例，女性24例；年齡為56～81歲，平均(67.9±5.3)歲；糖尿病患者21例，高血壓患者42例，高血脂患者35例，抽煙者32例。69例患者共113個鈣化節段，鈣化積分為26～397分，平均(165±112)分；平均有效輻射劑量為(4.2±0.7) mSv。

2.2 掃描成像質量 常規CCTA平均圖像質量評分為(3.4±0.6)，減影CCTA平均圖像質量評分為(3.8±0.4)分，差異有統計學意義(P<0.01)。結果(圖1)顯示：減影CCTA對鈣化冠狀動脈節段管壁顯影更加清晰，圖像質量較常規CCTA明顯改善。

圖1 常規CCTA和減影CCTA圖像質量對比

患者，男性，69歲，右冠狀動脈近端鈣化，鈣化積分為280. A：常規CCTA示鈣化節段橫斷面圖像；B：減影CCTA示鈣化節段橫斷面圖像；C：常規CCTA示鈣化節段多平面重建圖像；D：減影CCTA示鈣化節段多平面重建圖像

2.3 狹窄分級一致性 結果(表1)表明：兩種成像方式評價冠狀動脈狹窄程度的一致性系數Kappa值為0.77，說明兩者具有較好的一致性。在Ⅳ級狹窄程度病變中，數字減影心血管造影術(digital subtraction angiography，DSA)顯示2個病變節段，常規CCTA顯示8個病變節段，減影CCTA顯示4個節段。減影CCTA對于嚴重鈣化冠狀動脈節段狹窄程度的評估與DSA具有較好的一致性，Kappa值為0.86(圖2)。

2.4 狹窄程度定量測量時間 常規CCTA定量測量鈣化明顯節段狹窄平均時間為(105±44) s；減影CCTA定量測量相同病變節段平均時間為(72±44) s。與常規CCTA相比，減影CCTA定量測量鈣化節段狹窄程度所需時間明顯縮短(P<0.01)。

表1 常規CCTA與減影CCTA評估冠狀動脈鈣化節段狹窄程度對比 N=113

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ對應的冠狀動脈狹窄程度分別為1%～25%、26%～50%、51%～75%、76%～100%

圖2 冠狀動脈狹窄分級的影像評估

患者，男性，78歲，冠狀動脈左前降支近端鈣化，鈣化積分為320分. A,B：常規CCTA示鈣化節段橫斷面圖像，左前降支近端鈣化斑塊偽影明顯，管腔受偽影遮蓋，鈣化節段嚴重狹窄；C,D：減影CCTA示鈣化節段多平面重建圖像，減影后鈣化偽影干擾降低，鈣化節段狹窄減輕；E：冠狀動脈DSA圖像示鈣化節段輕度狹窄

3 討 論

近年來，冠狀動脈CT成像設備的不斷發展及更新換代，X線球管旋轉周期不斷縮短以及寬探測器的出現，使得球管旋轉1周的全心臟容積數據采集成為可能。隨著CT冠狀動脈成像質量不斷提高，CCTA評價冠狀動脈狹窄程度的準確性逐漸接近于ICA，成為臨床診斷和篩查冠心病患者的首選檢查方法[1-2]。然而對于冠狀動脈鈣化嚴重的患者，由于鈣化斑塊產生的射線硬化束偽影干擾冠狀動脈管腔的造影劑充盈顯示，CCTA對評價鈣化冠狀動脈節段管腔狹窄程度的準確性仍然存在一定局限。

隨著計算機對CT采集的心臟原始影像容積數據的后處理能力不斷增強，為了消除鈣化斑塊偽影對冠狀動脈管腔顯影的干擾，Yoshioka等[5]于2012年首次提出將減影技術應用于CT冠狀動脈成像，將增強的容積數據減去平掃的容積數據即得到消除鈣化斑快偽影的冠狀動脈成像數據，并證實了其在冠狀動脈成像中的可行性。目前已有多篇文獻[7-8, 14-15]報道，與常規CCTA相比，減影CCTA可以顯著提高冠狀動脈鈣化節段的成像質量；以DSA結果為金標準，發現相比于常規CCTA，減影CCTA評價嚴重鈣化節段狹窄>50%者的分級具有較高的準確性。

目前相關報道主要集中在嚴重鈣化(Agatston score>400)的患者，證實減影技術在CT冠脈成像中有較好的應用價值。而對于輕中度鈣化(Agatston score<400)的患者，減影CCTA的臨床應用鮮有報道，主要原因是一般認為輕中度鈣化斑塊偽影較小，不會干擾冠狀動脈管腔顯影，但其忽略了總體鈣化積分不顯著但是局部冠狀動脈節段鈣化嚴重的患者。因此，本研究主要評價了減影CCTA在輕中度鈣化積分患者中的應用價值。研究發現，較常規CCTA，減影CCTA評價相同病變節段的平均圖像質量評分增加(P<0.01)，說明減影CCTA可以提高明顯鈣化冠狀動脈節段的成像質量。本研究中，常規CCTA和減影CCTA對目標鈣化節段的圖像質量評分較高，原因可能是本研究目標人群總鈣化積分較低，而輕中度鈣化斑塊偽影對CT冠狀動脈成像的干擾較輕。

將鈣化冠狀動脈節段按照不同狹窄程度分成4個等級，常規CCTA與減影CCTA評估冠狀動脈狹窄分級的一致性系數Kappa值為0.77，說明兩種成像方式對于評估冠狀動脈明顯鈣化的狹窄程度具有良好的一致性。但是，常規CCTA評估Ⅳ級狹窄程度節段數較多，而減影CCTA評估的準確較高，與DSA一致性較好。此外，本研究行減影CCTA掃描的患者中，僅8例行DSA，故減影CCTA在輕中度鈣化積分患者中的評估價值有待進一步研究證實。

本研究分析了減影前后定量評估目標冠狀動脈節段所需時間，常規CCTA定量測量目標節段狹窄程度所需平均時間為(105±44) s，明顯低于減影CCTA的平均時間[(72±44) s，P<0.01]，說明減影CCTA通過有效消除或降低鈣化斑塊偽影，可較快地評估鈣化冠狀動脈節段的狹窄程度。由于去除鈣化斑塊及其偽影，僅保留造影劑充盈的冠狀動脈管腔，因此減影CCTA可以清晰而快速地顯示病變冠狀動脈節段管腔的輪廓，進而提高冠狀動脈狹窄評估效率。

減影CCTA除了常規容積掃描外，還需要增加1次“蒙片”容積掃描，可能增加有效輻射劑量。因此，本研究遵循盡可能的低劑量原則(as low as reasonably achievable，ALARA)，采用2次呼吸屏氣掃描方法，即在鈣化積分掃描與增強容積掃描之間增加“蒙片”的容積期相掃描。由于本研究中采集數據的時間窗為R-R間期的65%～80%，其平均有效輻射劑量僅為(4.2±0.7) mSv。但掃描方案仍需改進，以進一步降低有效輻射劑量，如在掃描中使用100 kV管電壓，但是目前鮮見相關報道。

綜上所述，常規CCTA和減影CCTA評估輕中度鈣化冠狀動脈狹窄程度的一致性良好；同時，減影CCTA可以提高輕中度鈣化積分患者的成像質量，并減少定量測量冠狀動脈狹窄程度所需時間，進而提高疾病臨床診治效率。

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