心臟CT重建時相對冠狀動脈鈣化積分危險分級的影響

湯化民，茍 杰，林 偉，銀文杰，楊 帆，張波莉，賀 倩

(成都市第一人民醫院放射科，四川 成都 610041)

冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(簡稱冠心病)為我國第一死亡原因，準確判斷急性冠狀動脈事件風險、制定預防策略至關重要[1-2]。冠狀動脈鈣化積分(coronary artery calcification score， CACS)可反映冠狀動脈鈣化程度，是嚴重心血管事件的獨立預測因素[3]，但不同重建時相CACS結果的一致性較差，存在危險分級跨級現象[4-5]。本研究旨在觀察心臟CT重建時相間隔對CACS危險分級的影響。

1 資料與方法

1.1 研究對象 于2019年7月—9月招募70名存在冠狀動脈鈣化的成人志愿者，男48名，女22名，年齡41～65歲，平均(63.56±11.01)歲。納入標準：①存在冠心病高風險因素，如吸煙史、糖尿病史及冠心病家族史，或既往血壓、血脂及血糖高于正常；②年齡≥40歲。排除標準：①心臟或胸部手術史，有金屬植入物；②檢查前心率>80次/分或心律不齊。本研究通過院倫理委員會審查批準[倫理編號：(2018年029號)]，所有志愿者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Siemens二代雙源CT機行心臟掃描，探測器參數：2個×128層×0.6 mm，掃描參數：球管旋轉時間280 ms，時間分辨率75 ms，重建層厚3 mm，層間距3 mm，參考管電流50 mAs(依據CARE Dose4D自動調整)，管電壓120 kV，螺距為設備依據心率自動調節。囑受檢者仰臥，于其吸氣屏氣狀態下沿長軸方向掃描，由1名具有5年以上工作經驗的放射科醫師采用回顧性心電門控采集30%～80%時相數據，間隔5%重建，共完成11個人工重建時相；設備自動判定最佳舒張、收縮期時相，保存13個時相數據。

采用Siemens Syngo工作站，以Agatston積分標準，將存在2個以上相鄰像素CT值>120 HU的區域定義為鈣化；工作站自動標注并計算13個時相的CACS。由1名具有10年以上工作經驗的放射科醫師進行復核，記錄包括最大、最小及平均心率、R-R間期及掃描心動周期個數的各項數據，并計算心率變異系數：心率變異系數[6]=(最大心率-最小心率)/[0.5×(最大心率+最小心率)]×100%。輻射劑量(mSv)=劑量長度乘積×0.014，平均(1.66±0.27)mSv。

1.3 CACS危險分級 參照美國心臟病學會基金會及美國心臟協會《CACS危險分級指南》[6]，CACS=0為1級，0400為5級。

1.4 統計學分析 采用SPSS 19.0統計分析軟件。以±s表示計量資料，以組內相關系數(intra-class correlation coefficient， ICC)及χ2擬合優度檢驗分析不同時相CACS差異，ICC取值范圍為0～1。計數資料以頻數表示，采用方差分析比較組間CACS差異。采用多因素嶺回歸分析CACS分級與性別、年齡、最大、最小及平均心率，最大-最小心率差值，心率變異系數和采集心動周期次數的相關性，R2取值范圍為0～1，值越接近1，模型信度越高。以F檢驗評價回歸模型。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 心率相關指標 70名受檢者最大、最小及平均心率分別為(83.38±18.03)次/分、(75.64±17.01)次/分及(78.76±16.57)次/分，最大-最小心率差值為(7.74±12.38)次/分，心率變異系數為(9.72±14.35)%，R-R間期為(786.54±146.88)ms，采集心動周期次數為(5.53±1.25)次。

2.2 人工重建時相CACS 11個不同時相的CACS及平均CACS信度極高，ICC分別為0.993及0.999，即不同時相CACS的一致性、穩定性及可靠性無明顯差異。各時相平均CACS差異均無統計學意義(χ2=0.971，P>0.05)。見表1。

表1 受檢者不同時相CACS(±s)

表1 受檢者不同時相CACS(±s)

時相(%)CACS(分)30194.96±298.4635193.97±291.5140193.42±290.0245189.86±287.9550188.49±290.6155188.77±294.1160195.43±301.2465197.93±311.9370190.72±298.5775187.97±289.7980180.13±288.79

2.3 不同時相CACS危險分級 以11個人工重建時相中至少1個CACS出現跨級為標準，本組共22名(22/70，31.43%)受檢者出現跨級，總時相數242個，其中84個(84/242，34.71%)分級偏向低級別，158個(158/242，65.29%)偏向高級別，見表2及圖1、2。9個時相跨級者平均CACS明顯低于無跨級者(P均<0.05)，見表3。

圖1 受檢者男，46歲 同層面35%(A)、45%(B)、50%(C)、60%(D)及75%(E)時相平掃CT圖像示左旋支近段(白箭)形態在不同時相有所改變，受搏動偽影干擾，邊緣清晰程度不同；左前降支近段多處鈣化，其中較大鈣化灶(黃箭)不同時相的形態、大小與測值均不同；35%時相圖像可見2個較小鈣化灶(藍箭)，但無法測值，45%時相可識別其中靠近內側者，靠外側者則模糊不清，50%時相識可識別靠外側者，靠內側者顯示模糊；60%及75%均識別為1個鈣化灶，但形態及測值不同(綠色數據為CACS，R-Ar為ROI面積，R-Av為ROI平均CT值，R-SD為ROI平均CT值的標準差，R-ED為ROI范圍的直徑，R-MX為ROI最大CT值，C-Ar為鈣化灶面積，C-VI為鈣化灶體積，C-Av為鈣化灶平均CT值；紅色為工作站識別的鈣化灶)

表2 受檢者CACS跨級情況及時相數

表3 受檢者CACS各時相跨級情況

2.4 CACS分級和多因素相關性分析 多因素嶺回歸分析結果顯示模型R2=0.123，性別，年齡，最大、最小及平均心率，最大-最小心率差值，心率變異系數和采集心動周期次數與CACS分級的相關性差；F檢驗評價結果顯示回歸模型無意義(F=1.068，P>0.05)。

2.5 最佳收縮、舒張期CACS 受檢者CACS分級一致性較高，僅4名(4/70，5.71%)出現跨級，其數據存在收縮期判定危險分級偏高或舒張期偏低。最佳收縮、舒張期CACS分別為(190.74±289.33)分及(195.25±310.52)分，差異無統計學意義(F=0.87，P=0.28)。

3 討論

本組70名受檢者不同時相下平均CACS的一致性、穩定性及可靠性均較高，且嶺回歸分析顯示各心率相關指標差異并非影響CACS準確性的主要原因，與既往研究[6-7]不一致，可能與本研究中CT掃描速度更快及分辨率更高相關；而在個體層面，本組31.43%(22/70)受檢者共242個時相的CACS存在危險分級跨級，其中84個(84/242，34.71%)時相分級偏向低級別、158個(158/242，65.29%)時相偏向高級別，提示個體CACS結果的重復性并不理想，且CACS越低，分級越低，越易出現跨級，故應重視CACS分級較低、尤其接近分級參考值上限者，與既往研究[4-5]一致，將CACS計算模型理想化可能是其主因。時相反映心臟節律跳動的連續狀態，特定時相對應心臟收縮-舒張過程中特定時間的心臟形態，心臟搏動導致不同時相圖像存在差別。為盡量反映結構細微差別，本組以5%為重建間隔，密集采集數據；Syngo工作站以CT值>120 HU為標準判斷鈣化，發現較小鈣化灶易受周圍脂肪組織容積效應的干擾致CT值下降而無法識別，或僅于部分時相可見，而部分較大鈣化灶則不同時相測值存在不同，其原因在于部分時相易受搏動偽影干擾。而CACS計算公式以理想化模型為基礎，較難真實反映不同時相下組織結構形態的差異。雖然目前CT檢查前多對受檢者心率設限，但實際工作中部分受檢者心率變異程度仍較嚴重，心率過快仍可導致圖像質量下降[8]，致CACS計算結果產生誤差。

圖2 受檢者女，65歲 同層面55%(A)時相平掃CT圖像示右側冠狀動脈中段不同大小鈣化灶(箭)，80%時相(B)圖像識別為1個，血管邊緣受搏動偽影影響而模糊 (綠色數據為CACS，R-Ar代表ROI面積，R-Av代表ROI平均CT值，R-SD指ROI平均CT值的標準差，R-ED指ROI范圍的直徑，R-MX為ROI最大CT值，C-Ar為鈣化灶面積，C-VI為鈣化灶體積，C-Av為鈣化灶平均CT值，RCA指右冠狀動脈；紅色為工作站識別的鈣化灶)

心臟CT檢查技術包括以下兩種：回顧性心電門控多時相重建技術，于掃描完成后進行回顧性分析，選擇最佳時相進行重建，成功率高、結果可靠，但輻射劑量較大；前瞻性單時相掃描，預先判定最佳時相，再行定點掃描，輻射劑量極低，但掃描失敗風險高，結果可靠性較差[9-10]。為保證冠狀動脈CT血管成像的準確性，多采用回顧性重建，CACS則多采用固定于70%單時相掃描以降低輻射劑量[11]。傳統檢查方案以單一時相檢查作為判斷CACS的依據，存在不合理性。

本研究中CT機自動判定最佳舒張、收縮期，CACS結果呈高度一致性，僅4名出現跨級，收縮期判定的危險分級偏重或舒張期偏輕趨勢，但由于樣本量過小，無法驗證趨勢是否成立。

綜上所述，心臟CT不同重建時相CACS結果存在一定差異，在日常工作中，不同時相CACS受結果重復性不理想及掃描方式準確性不高的雙重影響，存在危險分級跨級風險，僅據單一時相進行判斷標存在“以偏概全”的風險。是否應采用多時相掃描，于設備自動判斷的最佳舒張、收縮期測量CACS值得深入討論。依據輻射劑量應盡可能低的原則[12]，在設備性能可靠的前提下，多時相CACS可用于初步篩查，即僅以CT平掃觀察體檢人群冠狀動脈鈣化程度是可行的。