冠脈CTA心肌血流指數診斷鈣化斑塊相關冠心病的臨床意義

熊青峰， 馬小靜， 陳艷， 吳洋， 許娟， 張甜， 何俊， 劉整

冠狀動脈鈣化斑塊是冠心病事件發生的獨立預測因子[1]，可導致冠脈管腔狹窄，降低心肌血流灌注，繼而誘導心肌重構[2]，并啟動心肌微循環血流量的調節[3]。目前評價心肌微循環的方法還不能廣泛應用于臨床[4-7]。盡管心肌微循環阻力指數是評價心肌微循環的金標準，但是，當冠狀動脈完全擴張時，冠脈壓力與血流量并不成比例[8]；而測量冠狀動脈血流儲備的可重復性不高，容易受到心肌微血管條件、靜息狀態血流量、心肌重構以及灌注壓等諸多因素的影響[8]。雖然臨床中已將冠狀動脈CT血管成像(coronary CT angiography，CCTA)作為中低危風險的冠心病疑似人群的首選檢查手段，但由于鈣化斑塊的存在，應用受到一定受限。盡管鈣化積分或CT新技術的應用可以提高對冠心病的診斷準確性，但增加了輻射劑量[9-12]。國內有學者對鈣化斑塊進行了體模研究，發現使用雙源CT單能量技術可減少鈣化斑塊暈狀偽影干擾，但以鈣化模型為其金標準，應用到存在個體差異的不同患者可能存在一定局限性[13]。由于心肌有效灌注量主要由動脈舒張壓和灌注時間決定[14-15]，而灌注時間主要取決于心率[16]，灌注量與心肌微循環容量相適應[17]。因此，本次課題引入心肌血流指數，將心肌循環系統假設為一個擁有動脈入口與靜脈出口的密閉容器，由于靜脈壓力極低，將舒張期主動脈壓作為心肌灌注壓，將心肌質量及體重指數作為阻力要素，綜合考慮性別和年齡的差異，通過分析心肌血流指數(myocardial blood flow index，MFI)在診斷鈣化斑塊病變相關有意義缺血中的臨床意義，旨在進一步提高CCTA對冠脈病變的診斷水平。

材料與方法

1.病例選擇

回顧性搜集2018年2月-2018年12月在本院門診首診疑似冠心病、GRACE院內死亡風險評分為低危、行CCTA檢查的570例患者的病例資料，從中篩選出圖像質量優秀、CCTA檢查發現嚴重的冠狀動脈管壁鈣化斑塊、且隨后行侵入性冠狀動脈造影(invasive coronary angiography，ICA)檢查的94例患者作為研究對象(圖1)。94例中男50例，女44例，年齡(63.3±9.31)歲。納入標準：臨床疑似冠心病門診首診病例；行CCTA檢查發現左冠狀動脈前降支、或回旋支、或右冠狀動脈近中段管壁嚴重鈣化(即鈣化斑塊超過50%管腔面積[18]，或鈣化斑塊長徑超過20 mm)，且圖像質量佳；入院一周內接受冠狀動脈造影檢查。排除標準：ST段抬高型急性心肌梗死；陳舊性心肌梗死合并室壁瘤；既往行經皮冠狀動脈介入治療或冠狀動脈搭橋術；碘劑過敏；不能憋氣；心律明顯不齊；心率小于60次/分或大于85次/分；腎功能不全(血肌酐大于13.6 mg/L)；痙攣性支氣管哮喘；Ⅱ～Ⅲ度房室傳導阻滯；冠狀動脈非鈣化斑塊；年齡小于30歲或大于75歲；瓣膜病；高血壓病心肌肥厚(舒張末期左室短軸乳頭肌水平室間隔厚度≥13 mm)；縮窄性心包炎。

2.CCTA掃描方法

使用Siemens Somatom Definition FLASH 二代雙源CT機。檢查前訓練呼吸并屏氣10 s。先采用前瞻性心電門控行常規心臟CT平掃，掃描范圍為氣管分叉以下10 mm處至心臟膈面。隨后行CCTA檢查，注射對比劑歐乃派克(流率3.9～4.3 mL/s，用量40～50 mL)和30 mL生理鹽水(流速3.0 mL/s)。使用對比劑示蹤技術，在主肺動脈窗層面降主動脈管腔內選擇感興趣區監測CT值，觸發閾值為120 HU，延遲4 s自動啟動掃描，獲取心肌早期血流灌注信息。掃描參數：前瞻性心電門控，120 kV，自動毫安秒，層厚0.75 mm，層間距0.4 mm，心臟標準算法B26f。重建期相為35%～75% R-R間期，將所有成像數據傳入工作站，應用飛利浦公司冠脈血管成像后處理軟件進行分析，采用最大密度投影(MIP)、多平面重組(MPR)和曲面重組(CPR)技術進行圖像后處理，篩選出圖像質量最佳者用于分析冠狀動脈病變及狹窄程度，并進行左室心肌容積的測量。

圖1 病例篩選流程圖。

3.圖像分析和參數測量

采用美國心臟協會冠狀動脈改良分段方法，由3位高年資影像專業醫師分析CCTA圖像，對冠狀動脈15個主要節段進行評價，測量狹窄近端正常血管直徑(vessel diameter，VA)和狹窄段血管直徑,按照公式(1)計算冠脈血管的狹窄程度(stenosis rate，RCCTA)：

(1)

當鈣化斑塊遮蓋管腔無法評價時，歸入管腔疑似重度狹窄(狹窄率>50%)。

采用上臂式家用智能全自動血壓測量儀測量患者安靜狀態下的舒張壓(diastolic pressure，DP)，測量并記錄心率(heart rate，HR)，均間隔10分鐘測量3次，取平均值。測量和記錄每例患者的身高(height，H)、體重(weight，W)。應用飛利浦公司圖像后處理軟件，計算收縮末期左心室心肌容積(mL)，乘以心肌密度(1.06g/mL)，得到左心室心肌質量(mass，M)；由平均心率推算出心動周期(time，T)，T=60/HR；進而得出心肌灌注時間(perfusion time，PT)，即PT=5×T；根據身高及體重計算體質指數(body mass index，BMI)，按照公式(2)計算MFI：

(2)

并采用性別和年齡對MFI進行矯正：男性和女性患者的年齡分別以60和55歲為閾值，每增加5歲，MFI值減少0.015。如女性患者63歲，HR為75次/分，DP為78 mmHg，BMI為26 kg/m2，心肌質量為147 g，則MFI=(5×60/75)×78/(147×26)- 0.015×2=0.048[19]。

由三位從事心血管疾病影像診斷的高年資醫師根據鈣化斑塊的形態特征來判斷管腔狹窄程度[20]，意見不一致時經協商達成一致意見。冠狀動脈管腔狹窄程度大于50%時即可導致心肌血流儲備功能減低[21]，管腔狹窄程度大于70%即可導致靜息狀態下心肌缺血[22]。因此，本研究中CCTA圖像上評估管腔重度狹窄的標準是狹窄程度>70%為管腔重度狹窄，>50%為疑似重度狹窄。由于標準差代表一組數據的離散程度，本研究中以所有患者MFI測量數據的2倍標準差為截斷值，低于該值即判斷為心肌缺血。

4.ICA檢查方法

使用Philips FD10數字平板血管造影機。經橈動脈穿刺，采用Judkins法進行ICA檢查，常規多體位投照。所有患者術前服用常規劑量阿司匹林、替格瑞洛或氯吡格雷等抗血小板藥物，術中按常規劑量靜脈應用肝素，維持活化凝血時間(activated clotting time，ACT)為250～350 s。由3位臨床經驗豐富的專業醫師獨立對ICA圖像進行分析和診斷，ICA診斷管腔重度狹窄的標準為狹窄程度大于70%。

5.統計學分析

使用SPSS 25.0軟件包進行統計學分析。計量資料以均數±標準差來表示，計數資料采用卡方檢驗。分析基于CCTA圖像判斷的血管狹窄程度RCCTA以及基于CCTA圖像測量和計算CCTA-MFI與ICA之間的相關性，并以ICA結果作為金標準，分析兩者診斷冠心病的準確性，并進行ROC曲線分析。以P<0.05為差異具有統計學意義。

結 果

ICA診斷為管腔重度狹窄者62例(65.96%)。RCCTA和CCTA-MFI與ICA診斷結果的相關系數r分別為0.4854(P<0.05)和-0.4351(P<0.05)，而RCCTA與CCTA-MFI之間相關系數r的差異無統計學意義(P>0.05)。ROC曲線分析結果顯示(圖2)，當兩者的截斷值分別為40%和0.110，診斷效能最佳，據此兩者判斷陽性病例分別為85和61例，以ICA為金標準，兩者診斷冠心病的敏感度分別為98.31%和81.54%，特異度為28.57%和82.76%，陽性預測值為69.88%和91.38%，陰性預測值90.91%和66.67%；診斷符合率分別為68.09%和81.91%，差異具有統計學意義(χ2=7.262，P=0.0070)；ROC曲線下面積分別為0.529和0.732，差異有統計學意義(Z=2.367，P=0.0179)。

圖2 RCCTA和CCTA-MFI診斷心肌缺血的ROC曲線。

圖3 男，48歲，不穩定型心絞痛，行PCI治療。a)CPR圖像，顯示左冠狀動脈前降支近中段管壁重度鈣化斑塊(箭)；b)MIP圖像，顯示左冠狀動脈前降支近中段管壁嚴重鈣化斑塊(箭)，CCTA診斷管腔狹窄程度大于50%，MFI值為0.057；c)ICA圖像顯示前降支近段管腔狹窄程度達90%(箭)。圖4 女，55歲，不穩定型心絞痛，采用藥物保守治療。a)CPR圖像顯示左冠狀動脈前降支近中段管壁嚴重鈣化斑塊(箭)；b)MIP圖像顯示左冠狀動脈前降支近中段管壁嚴重鈣化斑塊(箭)，管腔狹窄程度大于50%，MFI值0.117；c)ICA圖像顯示前降支中段管腔狹窄程度為60%(箭)。

62例管腔重度狹窄患者中，27例(43.55%)成功實施經皮冠狀動脈支架植入術(圖3)，2例(3.22%)行冠狀動脈搭橋術，術后患者心絞痛癥狀均明顯緩解；33例(53.23%)采用藥物進行保守治療(圖4)。

討 論

冠狀動脈管壁鈣化在臨床上十分常見，對鈣化斑塊客觀評估是實現臨床精準治療及改善患者預后的主要環節。有研究結果表明，對穩定型心絞痛而言，經皮冠狀動脈介入治療并不能降低其病死率[23]，而伴有阻塞性冠狀動脈疾病的心絞痛患者，當心外膜下冠狀動脈狹窄達到一定程度時，下游心肌內微循環血量明顯降低，可導致缺血事件的發生[24]，且常合并心肌微循環障礙[25]。因此推斷，心肌微血管病變與冠狀動脈狹窄之間具有密切關系，對伴有冠狀動脈管壁嚴重鈣化的冠心病疑似病例，重視對心肌微循環的研究可能是一個重要切入點。

對于管壁存在嚴重鈣化性病變者，雖然常規CCTA圖像對診斷冠脈狹窄的敏感性較高，但特異性差，判斷管腔狹窄程度的準確性不高[26]，應用明顯受限。運用新技術或新的重建方法可明顯提高CT對嚴重鈣化評價準確性[10-11]。本研究中引入與心肌微循環灌注直接相關的因素，包括灌注壓、灌注時間和心肌質量，同時考慮體質指數、性別、年齡等因素的個體差異，來計算心肌血流指數。本研究結果顯示常規基于CCTA圖像來判斷嚴重鈣化性病變導致冠脈管腔重度狹窄的敏感度很高(達98.31%)，但特異度差(僅28.57%)，診斷符合率也僅為68.09%；而采用新的計算方法，CCTA-MFI對心肌缺血的診斷敏感度和特異度分別為81.54%和82.76%，在診斷敏感性降低不明顯的情況下，特異性得到明顯提高，總體診斷符合率達81.91%，明顯高于常規CCTA圖像，兩者間的差異具有高度統計學意義(χ2=7.262，P=0.0070)。筆者認為CCTA-MFI診斷效能的提高，可能是由于引入了心臟生理學指標，能更加準確地反映心肌的供血情況，從常規基于CCTA圖像的形態學診斷提升至反映器官功能學信息。

本次研究結果顯示，RCCTA和CCTA-MFI值與ICA診斷結果(RICA值)間相關性不強，主要因為本次研究以直接顯示管腔解剖狹窄的ICA為金標準，而在評價嚴重鈣化斑塊時，由于暈狀偽影干擾，RCCTA常常無法準確識別管腔解剖狹窄，而CCTA-MFI也并不是直接評價管腔解剖狹窄的參數，只是在冠狀動脈嚴重鈣化病變伴有CCTA-MFI減低時，血管狹窄程度往往也比較嚴重，故結合CCTA-MFI值可明顯提高CCTA診斷冠心病的準確性。此外，CCTA-MFI的ROC診斷曲線也明顯優于基于CCTA圖像的RCCTA(Z=2.367，P=0.0179)。

本次隨訪發現，62例管腔重度狹窄患者中，27例(43.55%)成功實施經皮冠狀動脈支架植入術，2例(3.22%)行冠狀動脈搭橋術，術后患者心絞痛癥狀明顯緩解；另外33例(53.23%)患者行兼顧改善微循環的藥物保守治療，病情較穩定。

綜上所述，MFI可明顯提高CCTA對冠狀動脈鈣化斑塊相關冠心病的診斷準確性，對管壁明顯鈣化且伴有MFI減低的冠心病疑似患者可能需要臨床積極干預。

(致謝：感謝武漢亞洲心臟病醫院蘇晞教授、鄢華教授，武漢大學中南醫院放射科徐海波教授，深圳大學總醫院吳光耀教授對本課題的大力幫助。)