冠狀動(dòng)脈CT血管造影測(cè)量管腔密度梯度預(yù)測(cè)心肌橋收縮期壓迫程度

盛 開(kāi)， 陸 靖， 張佳胤， 鐘 葉， 李躍華

1. 上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院放射科，上海 200233 2. 上海市青浦區(qū)中心醫(yī)院放射科，上海 201700

心肌橋(MB)是一種較為常見(jiàn)的先天性冠狀動(dòng)脈血管畸形，它是指冠狀動(dòng)脈表面為心肌纖維所包繞或走行于心肌內(nèi)[1]。從血管造影和尸體解剖研究來(lái)看，大部分MB見(jiàn)于前降支(LAD)中段及遠(yuǎn)端[2]。雖然通過(guò)臨床結(jié)果[3]認(rèn)定大多數(shù)MB患者是良性的，但MB可能與心肌缺血[4]、急性冠狀動(dòng)脈綜合征[5]、心律失常[6]、冠狀動(dòng)脈痙攣[7-8]和心源性猝死[9-10]等臨床表現(xiàn)有關(guān)。

MB的檢出率在不同的成像方式中，存在顯著差異。MB在有創(chuàng)性冠狀動(dòng)脈造影(ICA)檢查時(shí)由于典型的“擠牛奶效應(yīng)”不易顯現(xiàn)從而漏診，而其在冠狀動(dòng)脈CT血管造影(CCTA)檢查的診斷是基于冠狀動(dòng)脈和心肌纖維兩者之間的直接解剖學(xué)關(guān)系，所以ICA對(duì)心肌橋的檢出率明顯低于CCTA[11-16]。然而，心肌橋的臨床意義在于動(dòng)態(tài)壓迫引起的下游心肌血流動(dòng)力學(xué)改變。通過(guò)無(wú)創(chuàng)的冠脈CT來(lái)鑒別心肌橋血管是否存在動(dòng)態(tài)壓迫從而確定合適的治療方案，具有重要的臨床意義。就此建立了傳統(tǒng)的CCTA形態(tài)學(xué)指標(biāo)，如MB長(zhǎng)度和深度，以及分析它們與ICA顯示收縮壓迫的關(guān)系[15-16]。然而，在以往的CCTA研究[15-16]結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，不同MB解剖特征的預(yù)測(cè)價(jià)值存在較大差異。腔內(nèi)衰減梯度(transluminal gradient, TAG)最初被用于評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈狹窄的血流動(dòng)力學(xué)意義，該指標(biāo)定義為冠狀動(dòng)脈管腔內(nèi)造影劑濃度衰減與冠狀動(dòng)脈長(zhǎng)度之間的線(xiàn)性回歸系數(shù)[17-19]。假設(shè)TAG可能具有預(yù)測(cè)心肌橋血管動(dòng)態(tài)壓迫的價(jià)值。因此，本文旨在研究和ICA相比，CTA指標(biāo)對(duì)于預(yù)測(cè)MB動(dòng)態(tài)壓迫的診斷效能。

1 資料與方法

1.1 一般資料 對(duì)在2017年1月至2019年12月期間，連續(xù)1個(gè)月內(nèi)接受CCTA和ICA檢查的患者資料進(jìn)行回顧性分析。入組標(biāo)準(zhǔn)：(1)至少有一種影像學(xué)檢查(CCTA和/或ICA)顯示MB的存在；(2)CCTA與ICA的檢查時(shí)間間隔小于1個(gè)月。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)兩種影像學(xué)方法均未檢出MB；(2)靶血管(MB血管)合并有阻塞性冠狀動(dòng)脈狹窄(定義為經(jīng)ICA診斷的直徑狹窄程度≥50%，該狹窄也可能導(dǎo)致TAG改變)；(3)冠狀動(dòng)脈再血管化治療病史者(如PCI或搭橋術(shù)后)；(4)靶血管彌漫性鈣化(定義為長(zhǎng)度≥5 mm的環(huán)周鈣化)；(5)CCTA與ICA間隔時(shí)間大于1個(gè)月；(6)CCTA圖像存在質(zhì)量問(wèn)題，無(wú)法滿(mǎn)足診斷要求。

1.2 CCTA掃描方案 采用西門(mén)子第三代雙源CT(SOMATOM Force, Siemens Healthineers, Forchheim, 德國(guó))進(jìn)行掃描。在檢查前1 h，對(duì)心率大于65次/min且排除患有β-受體阻滯劑禁忌證(如支氣管哮喘、嚴(yán)重心動(dòng)過(guò)緩、房室傳導(dǎo)阻滯、重度心力衰竭、急性肺水腫等癥狀)的患者后口服酒石酸美托洛爾(25～75 mg，阿斯利康，中國(guó))，在確認(rèn)無(wú)硝酸甘油禁忌證(如：青光眼、嚴(yán)重貧血、顱內(nèi)壓過(guò)高及對(duì)硝酸甘油過(guò)敏等癥狀)的前提下，所有患者舌下含服硝酸甘油(0.3 g)。使用雙筒高壓注射器(Tyco, Cincinnati, 美國(guó))，以4.5～5 mL/s的速率將對(duì)比劑碘帕醇(370 mg/mL，拜耳先靈，德國(guó))團(tuán)注于左側(cè)肘正中靜脈，隨后以相同速率用20～40 mL的生理鹽水進(jìn)行沖洗，并采用對(duì)比劑團(tuán)注追蹤法進(jìn)行掃描，設(shè)置感興趣的區(qū)域于升主動(dòng)脈內(nèi)，延遲時(shí)間設(shè)定為4 s加上升主動(dòng)脈的峰值時(shí)間時(shí)啟動(dòng)掃描。掃描參數(shù)如下：在最終心率≥70 bpm的患者中，使用回顧性心電門(mén)控模式進(jìn)行圖像采集，管電壓=120 kVp，管電流設(shè)為200～500 mAs，螺距設(shè)為0.2～0.5，參考管電流和螺距根據(jù)心電門(mén)控自適應(yīng)調(diào)整來(lái)最大程度地減少輻射有效劑量，重建層厚=0.6 mm，重建層間距=0.5 mm，探測(cè)器準(zhǔn)直=64×0.6 mm，球管旋轉(zhuǎn)時(shí)間=300 ms，40%～70%的R-R間隔為全劑量時(shí)間窗。在最終心率<70 bpm的患者中進(jìn)行前瞻性ECG觸發(fā)的CTA掃描，觸發(fā)窗口的中心設(shè)置為RR間隔的70%。其余前瞻性ECG掃描相關(guān)參數(shù)與回顧性ECG掃描參數(shù)相同。

1.3 CCTA圖像重建與分析 數(shù)據(jù)傳至后處理工作站(Syngo Via, 西門(mén)子)選取圖像質(zhì)量最佳的心臟期相圖像進(jìn)行重建和分析。重建的圖像序列主要包括：曲線(xiàn)重建圖像(CPR)、多平面重建圖像(MPR)、軸位橫斷面圖像、血管截面圖、容積重建圖像(VR)以及最大密度投影圖像(MIP)。

如果冠狀動(dòng)脈節(jié)段在軸位橫斷面圖像，血管截面圖像上顯示完全被心肌所包繞，則診斷為MB。在CPR上測(cè)量MB長(zhǎng)度，而MB的深度則是通過(guò)測(cè)量血管截面圖像上覆蓋心肌的最大厚度來(lái)確定的。當(dāng)MB表面覆蓋的心肌厚度≤1 mm時(shí)，記錄1 mm的厚度，以便進(jìn)一步定量分析。所有的管腔衰減測(cè)量均在血管截面圖像上進(jìn)行，通過(guò)手工繪制感興趣區(qū)域(ROI，大小=2 mm2)放置于管腔中心，并避開(kāi)血管壁鈣化。起止點(diǎn)自冠脈開(kāi)口到血管橫截面≤2 mm2，以每隔5 mm血管橫截面中央手動(dòng)設(shè)置ROI，記錄ROI內(nèi)平均CT值。研究顯示，衰減梯度是由冠狀動(dòng)脈每10 mm長(zhǎng)度上管腔內(nèi)CT值(HU)的衰減變化確定，定義為HU與冠狀動(dòng)脈長(zhǎng)度之間的線(xiàn)性回歸系數(shù)。本次研究還測(cè)量了參考血管的TAG，當(dāng)存在右冠優(yōu)勢(shì)或左冠優(yōu)勢(shì)時(shí)，以右冠狀動(dòng)脈或左回旋支作為參考血管，以便與MB血管的TAG進(jìn)行比較。

由兩名有經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師(分別有9年和12年心血管成像經(jīng)驗(yàn))在對(duì)臨床病史和既往ICA結(jié)果不知情的情況下，獨(dú)立分析病變并測(cè)量MB血管的TAG，將兩次測(cè)量的TAG平均值用于進(jìn)一步分析。對(duì)40個(gè)隨機(jī)選擇的病變中進(jìn)行Bland-Altman分析，以檢驗(yàn)評(píng)估者之間的一致性。

1.4 ICA診斷 ICA采用經(jīng)股動(dòng)脈入路或經(jīng)橈動(dòng)脈入路，每支主要心外膜血管均至少采集兩組或以上投照體位圖像。由兩名經(jīng)驗(yàn)豐富的觀察者(分別有25年和19年的冠狀動(dòng)脈介入治療經(jīng)驗(yàn))在對(duì)CCTA結(jié)果不知情的情況下評(píng)估所有節(jié)段。至少具有一個(gè)投照體位發(fā)現(xiàn)冠脈于舒張期管徑正常，但在收縮期管徑狹窄，呈“擠牛奶效應(yīng)”，則診斷為MB，通過(guò)目測(cè)法比較收縮末期和舒張末期橋節(jié)段的管腔直徑來(lái)確定收縮期直徑變窄的程度。據(jù)此將患者分為3個(gè)亞組：無(wú)動(dòng)態(tài)壓迫、輕度動(dòng)態(tài)壓迫(<50%)及顯著動(dòng)態(tài)壓迫(≥50%)。

2 結(jié) 果

2.1 臨床特征 2017年至2019年，本中心共有1 130例患者同時(shí)接受CCTA和ICA檢查，其中有408例患者存在MB。根據(jù)排除標(biāo)準(zhǔn)，共有164例患者因不同原因無(wú)法評(píng)估予以排除出組。最終本研究共對(duì)244例患者，平均年齡(65.77±10.24)歲進(jìn)行回顧性分析，其中186例男性患者[平均年齡：(64.84±10.43)歲]，58例女性患者[平均年齡：(68.72±9.07)歲]。CCTA的劑量長(zhǎng)度乘積(DLP)為(459.3±132.1) mGy×cm。CCTA使用的平均對(duì)比劑量為(81.7±8.9) mL。CCTA和ICA檢查之間的平均間隔時(shí)間為(9.3±6.3) d?；颊咭话阗Y料見(jiàn)表1。

表1 患者基本情況

2.2 CCTA和ICA檢測(cè)到的MB發(fā)病率 經(jīng)CCTA檢測(cè)出的MB患者共計(jì)408例，其中116例患者同時(shí)經(jīng)ICA診斷發(fā)現(xiàn)。CCTA和ICA檢測(cè)到的MB發(fā)生率分別為36.1%(408/1 130)和10.3%(116/1 130)。

此外，為確保對(duì)MB血管準(zhǔn)確分析，共有164例患者因符合前述排除標(biāo)準(zhǔn)，被排除出組。在納入研究的244例患者中，通過(guò)ICA檢查證實(shí)有70例患者依據(jù)不同程度的動(dòng)態(tài)壓迫確認(rèn)了MB的存在(39例收縮期壓迫≥50%，31例收縮期壓迫<50%)。

2.3 CCTA指標(biāo)與ICA評(píng)估的MB動(dòng)態(tài)壓迫的相關(guān)性 計(jì)算分析3種CCTA指標(biāo)即：MB血管的TAG(腔內(nèi)衰減梯度)、MB長(zhǎng)度和MB深度，來(lái)測(cè)試它們與ICA評(píng)估的MB動(dòng)態(tài)壓迫的相關(guān)性。Bland-Altman分析顯示，兩個(gè)評(píng)估者所測(cè)到的TAG的平均差值為-1.6 HU/10 mm(95%CI為-7.2 HU/10 mm～3.9 HU/10 mm)，兩者之間TAG測(cè)量的相關(guān)系數(shù)為0.922(95%CI：0.857～0.958,P<0.001)。典型病例如圖1、圖2。

圖1 無(wú)MB收縮壓迫患者圖像

圖2 存在MB收縮壓迫患者圖像

將TAG分為三個(gè)亞組(沒(méi)有動(dòng)態(tài)壓迫的MB，輕度動(dòng)態(tài)壓迫的MB和顯著動(dòng)態(tài)壓迫的MB患者)，發(fā)現(xiàn)TAG在有顯著MB壓迫的患者中數(shù)值最低[(-17.48±6.97) HU/10 mm]，而在無(wú)MB壓迫患者中的數(shù)值最高[(-9.56±4.11) HU/10 mm]，(表2)。反觀MB長(zhǎng)度和MB深度這兩個(gè)指標(biāo)在三個(gè)亞組中的分布相似，不同亞組之間的差異很小(表2)。根據(jù)Pearson相關(guān)分析，TAG與MB動(dòng)態(tài)壓迫程度之間的相關(guān)性最佳(r=-0.53，95%CI=-0.61～-0.43,P<0.001；圖3)。參考血管的TAG明顯大于具有顯著動(dòng)態(tài)壓迫的MB血管的TAG[(-7.08±5.01) HU/10 mmvs(-17.48±6.97) HU/10 mm], (P<0.001)。

2.4 CCTA參數(shù)對(duì)MB動(dòng)態(tài)壓迫的診斷性能 通過(guò)ROC曲線(xiàn)分析確定每個(gè)CCTA參數(shù)的最佳臨界值來(lái)識(shí)別MB動(dòng)態(tài)壓迫。在ROC曲線(xiàn)分析中(表3、圖4)發(fā)現(xiàn)，TAG具有最大的曲線(xiàn)下面積(AUC)。此外，當(dāng)TAG臨界值為-14.8 HU/10 mm時(shí)，所有參數(shù)具有最佳的診斷準(zhǔn)確性、靈敏度、特異性以及陰性預(yù)測(cè)值(表4)。

表2 三組間不同CCTA參數(shù)分布差異

表3 ROC曲線(xiàn)分析

表4 CCTA參數(shù)對(duì)MB動(dòng)態(tài)壓迫≥50%的診斷表現(xiàn) (%)

圖3 經(jīng)CCTA與ICA得出的參數(shù)測(cè)得的收縮壓迫百分比線(xiàn)性回歸圖

3 討 論

目前的研究具有2個(gè)主要發(fā)現(xiàn)。(1)TAG與MB的動(dòng)態(tài)壓迫程度相關(guān)，而MB長(zhǎng)度和MB深度沒(méi)有表現(xiàn)出這種相關(guān)性。(2)當(dāng)TAG≤-14.8 HU/10 mm(最佳臨界值)時(shí)，對(duì)MB的顯著動(dòng)態(tài)壓迫具有較高的診斷準(zhǔn)確率(81.97%，200/244)。

圖4 ROC曲線(xiàn)分析密度梯度，病變長(zhǎng)度和深度對(duì)診斷收縮壓迫≥50%的價(jià)值

MB是一種常見(jiàn)的冠狀動(dòng)脈先天性解剖異常，尸檢發(fā)現(xiàn)，高達(dá)40%～80%的病例可見(jiàn)MB[1]。雖然MB通常被認(rèn)為是一種良性解剖變異，但它可能與動(dòng)態(tài)壓迫相關(guān)的臨床表現(xiàn)有關(guān)[4-10]。臨床治療的指導(dǎo)原則是通過(guò)在負(fù)荷試驗(yàn)中觀察冠狀動(dòng)脈管腔內(nèi)有無(wú)血流動(dòng)力學(xué)改變或心肌缺血等表現(xiàn)來(lái)確立的[20]。因此，為了確定合適的治療方案，檢測(cè)MB是否存在明顯的動(dòng)態(tài)壓迫具有重要的臨床意義。

ICA是目前評(píng)估MB動(dòng)態(tài)壓迫程度的參考標(biāo)準(zhǔn)，因此ICA可以用于可靠的定量分析。盡管CCTA的MB的檢出率高于ICA，但是先前CCTA預(yù)測(cè)MB動(dòng)態(tài)壓迫的特異性較低，只有23%～46%的MB病例被CCTA檢測(cè)到[15-16]。此外，因?yàn)樵诓煌难芯縖15-16]中MB長(zhǎng)度或深度顯示出不同的診斷準(zhǔn)確性，故CCTA研究中對(duì)于動(dòng)態(tài)壓迫的形態(tài)學(xué)預(yù)測(cè)尚存在爭(zhēng)議。這種差異的根本原因在于他們的分析方法，其中僅包括形態(tài)學(xué)指標(biāo)(MB長(zhǎng)度、深度和位置)的評(píng)估。從以往的研究[3]中得知，MB的收縮壓迫程度取決于多種因素的協(xié)同作用，例如MB的深度和長(zhǎng)度，MB相對(duì)于心肌纖維的方向以及MB周?chē)欠翊嬖谑杷山Y(jié)締組織或脂肪組織。此外，由于CCTA檢查對(duì)呼吸偽影、心率等因素的較高敏感性，不能確保每個(gè)病例都有高質(zhì)量的舒張末期和收縮末期圖像來(lái)進(jìn)行準(zhǔn)確的定量分析。因此，傳統(tǒng)的CCTA評(píng)價(jià)MB方法的價(jià)值有限。

本研究探索了一種新的參數(shù)TAG來(lái)評(píng)價(jià)MB的動(dòng)態(tài)壓迫，該指標(biāo)對(duì)預(yù)測(cè)MB收縮壓迫程度的診斷準(zhǔn)確性明顯高于MB長(zhǎng)度和深度等傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)參數(shù)。TAG最初由Steigner[21]引入，用以描述正常冠狀動(dòng)脈管腔的衰減梯度，隨后由Choi等[17-19]研究人員進(jìn)行細(xì)化，發(fā)現(xiàn)這一指標(biāo)可能與冠狀動(dòng)脈狹窄的血流動(dòng)力學(xué)意義有關(guān)，提高了CCTA檢查對(duì)冠狀動(dòng)脈狹窄的診斷性能。而另一項(xiàng)研究[22]還揭示了TAG對(duì)檢測(cè)鈣化病變的嚴(yán)重狹窄的潛在臨床意義。TAG在新領(lǐng)域的潛在開(kāi)發(fā)應(yīng)用也顯示出令人鼓舞的初步結(jié)果。與其他傳統(tǒng)解剖參數(shù)相比，TAG可以確定相關(guān)的動(dòng)態(tài)壓迫，故具有更高的診斷價(jià)值。TAG改變的潛在機(jī)制可能由2個(gè)因素來(lái)解釋。(1)心肌缺血引起的MB不僅與收縮期血管壓迫有關(guān)，而且與持續(xù)性舒張期充盈功能障礙有關(guān)[23],這可能導(dǎo)致收縮期和舒張期時(shí)無(wú)法完全填充造影劑，從而導(dǎo)致該段管腔衰減降低。其次，顯著的動(dòng)態(tài)壓迫可能與下游血流受限有關(guān)，這也可能導(dǎo)致TAG的改變，類(lèi)似于此前研究的阻塞性冠狀動(dòng)脈疾病的情況[24]。這2個(gè)因素產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)可能會(huì)改變MB血管的TAG。本研究具有很高的陰性預(yù)測(cè)值(94.0%)，因此，本研究的臨床意義在于，通過(guò)TAG的臨床應(yīng)用來(lái)排除MB的顯著動(dòng)態(tài)壓迫，這可能有助于確定合適的治療方案。

本研究的局限性如下，(1)由于其回顧性設(shè)計(jì)和缺乏相關(guān)的功能學(xué)檢查對(duì)照，大多數(shù)研究對(duì)象在ICA或FFR測(cè)量之前沒(méi)有進(jìn)行心肌灌注成像，無(wú)法確定在MB病例中TAG是否與血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)相關(guān)，所以還需進(jìn)一步利用前瞻性研究來(lái)證實(shí)TAG在MB患者中的價(jià)值；(2)因CT技術(shù)限制，較多患者的掃描結(jié)果無(wú)法保證收縮期和舒張期同時(shí)滿(mǎn)足重建要求，故選取圖像質(zhì)量最佳的心臟期相圖像進(jìn)行重建分析，而心肌橋在CCTA的舒張期和收縮期時(shí)相重建圖像存在差異可能引起腔內(nèi)衰減梯度改變；(3)未使用寬體探測(cè)器CT掃描，因此無(wú)法同時(shí)獲得整個(gè)心臟圖像。測(cè)量的衰減梯度將高度依賴(lài)于注入對(duì)比劑的掃描時(shí)間。因此，如果掃描在對(duì)比劑注入后期進(jìn)行，從而導(dǎo)致腔內(nèi)衰減梯度改變，降低其預(yù)測(cè)MB顯著動(dòng)態(tài)壓迫的準(zhǔn)確度。未來(lái)的寬體探測(cè)器CT研究可能會(huì)進(jìn)一步提高M(jìn)B病例中TAG的診斷性能。

綜上所述，ICA評(píng)估的MB的收縮壓迫程度與TAG顯著相關(guān)，使用-14.8 HU/10 mm作為最佳臨界值具有較高的診斷性能，可以預(yù)測(cè)MB的顯著壓迫。