基于CCTA冠狀動(dòng)脈周?chē)舅p指數(shù)應(yīng)用于高危可疑冠心病評(píng)估的可行性研究

唐異蓓 張卡雄 趙 磊 劉挨師 王利東

據(jù)《中國(guó)心血管健康與疾病報(bào)告2019》報(bào)道，心血管疾病是我國(guó)目前病理性死亡最主要原因，近年來(lái)心血管疾病的患病率和病死率一直處于持續(xù)上升狀態(tài)，嚴(yán)重威脅我國(guó)國(guó)民健康、加重社會(huì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[1]。冠狀動(dòng)脈性心臟病(coronary artery disease, CAD)是最為重要的心血管疾病，冠狀動(dòng)脈CT血管成像(coronary CT angiography, CCTA)由于其極高的陰性預(yù)測(cè)值與準(zhǔn)確性已成為CAD常規(guī)診斷方法之一，用于診斷和評(píng)估心血管疾病的發(fā)生與預(yù)后。CCTA能夠清晰反映冠狀動(dòng)脈形態(tài)學(xué)特征，包括狹窄程度與斑塊特征，還可以指導(dǎo)治療和預(yù)防主要心臟不良事件(major adverse cardiac events, MACE)發(fā)生[2,3]。隨著技術(shù)進(jìn)步，基于CCTA衍生技術(shù)如冠狀動(dòng)脈周?chē)舅p指數(shù)(fat attenuation index, FAI)、FFRCT(CT to fractional flow reserve)等可以更加精細(xì)檢測(cè)冠狀動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)病理生理變化，進(jìn)一步補(bǔ)充評(píng)價(jià)體系。

易損斑塊是預(yù)測(cè)MACE重要因素，其中炎癥在易損斑塊進(jìn)展中扮演重要角色[4]。冠狀動(dòng)脈周?chē)緯?huì)因冠狀動(dòng)脈附壁斑塊內(nèi)的炎性細(xì)胞因子刺激冠周組織結(jié)構(gòu)，使冠周脂肪密度發(fā)生改變[5]。近年來(lái)研究顯示，F(xiàn)AI與血管周?chē)装Y有著密切聯(lián)系，并可行進(jìn)一步危險(xiǎn)分層[2,5,6]。FFRCT是指在心臟解剖形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)上，利用流體力學(xué)計(jì)算心肌遠(yuǎn)端血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)的一種技術(shù)，它模擬有創(chuàng)冠狀動(dòng)脈造影血流動(dòng)力學(xué)測(cè)量，是一種具有較高準(zhǔn)確性評(píng)估冠狀動(dòng)脈血流儲(chǔ)備能力的新方法[7]。因此，兩種新技術(shù)均具有額外評(píng)估CAD形態(tài)學(xué)與功能學(xué)重要特征的能力，具有評(píng)價(jià)心臟血流動(dòng)力學(xué)與易損斑塊演變與進(jìn)展的相互關(guān)系重要性的巨大潛力[2,7～10]。

本研究通過(guò)測(cè)量狹窄斑塊冠周FAI，并與狹窄程度、斑塊特征、FFRCT進(jìn)行對(duì)比分析，旨在評(píng)價(jià)FAI能否為CAD提供額外診療證據(jù)。

資料與方法

1.一般資料：回顧性連續(xù)分析內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院影像中心2021年1～5月具有高危風(fēng)險(xiǎn)可疑CAD患者77例，其中男性46例，女性31例，患者中位年齡為67.5歲。所有患者均接受CCTA檢查，并在檢查結(jié)束后進(jìn)行了FAI與FFRCT的進(jìn)一步分析。本研究遵守內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理學(xué)相關(guān)規(guī)定。

2.納入標(biāo)準(zhǔn)：具有可疑CAD高危風(fēng)險(xiǎn)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①圖像質(zhì)量無(wú)法滿足FFRCT與FAI分析；②冠狀動(dòng)脈完全閉塞；③CCTA檢查圖像不存在梗阻性狹窄[2]；④存在非梗阻性狹窄。

3.掃描與注射方案：(1)患者取仰臥位，足先進(jìn)。采用128層雙源CT(Somatom Flash， 德國(guó)西門(mén)子醫(yī)療)首先拍攝定位片與鈣化積分掃描。掃描結(jié)束后拍攝監(jiān)測(cè)層面(氣管隆突下1cm)，監(jiān)測(cè)序列延遲時(shí)間10s，待主動(dòng)脈密度達(dá)100HU后囑吸氣、屏氣，并開(kāi)始CCTA掃描。CCTA掃描參數(shù)：采用前瞻性心電門(mén)控序列掃描模式，機(jī)架轉(zhuǎn)速0.28秒/圈，準(zhǔn)直器寬度2×64×0.6mm，管電壓100kVp，管電流時(shí)間乘積通過(guò)自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)(CAREDose 4D， 德國(guó)Siemens公司)自動(dòng)調(diào)整(246～286mAs)，迭代算法SAFIRE 3，卷積核中等平滑I26f，重建層厚0.75mm，重建層間距0.6mm。通過(guò)患者實(shí)時(shí)心電圖脈沖信號(hào)(R波)采集R-R間期35%～70%期相。(2)肘前靜脈置入18-gauge靜脈留置針(BD Intima Ⅱ 18G靜脈留置針, 中國(guó)BD公司)，注射前進(jìn)行20ml 0.9%NaCl注射液測(cè)試。對(duì)比劑注射速率5.0ml/s，通過(guò)高壓注射器(Stellant D雙筒高壓注射器, 美國(guó)美德瑞達(dá)公司)注射對(duì)比劑(碘普羅胺370mgI/ml對(duì)比劑, 德國(guó)拜耳先靈公司)50～70ml用量依據(jù)體重調(diào)整，并40ml 0.9%NaCl注射液沖洗。

4.圖像后處理與技術(shù)分析：在圖像后處理工作站進(jìn)行圖像重建，采用多平面重組與曲面重組，結(jié)合原始橫斷面圖像對(duì)冠狀動(dòng)脈進(jìn)行分析。需要分析如下：①狹窄程度；②斑塊類(lèi)型，包括鈣化斑塊、非鈣化斑塊與混合斑塊；③FAI；④FFRCT。同時(shí)，結(jié)合中國(guó)數(shù)坤科技公司提供的人工智能(artificial intelligence,AI)對(duì)冠狀動(dòng)脈狹窄程度、斑塊類(lèi)型與冠周FAI進(jìn)行測(cè)量，并由1名從事心胸影像學(xué)10年以上的放射科醫(yī)師進(jìn)行人工校正[11]。

5．測(cè)量規(guī)則：(1)冠狀動(dòng)脈狹窄程度與斑塊類(lèi)型：將冠狀動(dòng)脈狹窄程度分成6個(gè)等級(jí)：無(wú)狹窄(0)、輕微狹窄(1%～24%)、輕度狹窄(25%～49%)、中度狹窄(50%～69%)、重度狹窄(70%～99%)、閉塞(100%)[11]。將冠狀動(dòng)脈斑塊類(lèi)型按成分分為無(wú)斑塊、非鈣化性斑塊、混合斑塊和鈣化性斑塊。(2)冠周FAI與FFRCT：冠周FAI測(cè)量方法(圖1)：在冠狀動(dòng)脈多曲面重建矯正圖上，勾畫(huà)出導(dǎo)致冠狀動(dòng)脈狹窄的主要犯罪斑塊大致范圍，然后在斑塊旁取與血管直徑距離相同的面積繪制感興趣區(qū)(regions of interest, ROIs)測(cè)量最低脂肪密度衰減值。最后在ROI區(qū)域外側(cè)相同面積區(qū)域測(cè)量未受累的冠周脂肪最低脂肪密度衰減值，用于計(jì)算冠周FAI；為了證明病變管腔冠周FAI與正常管腔冠周FAI存在差異，需在每支血管中段或中遠(yuǎn)段以同樣方式測(cè)量計(jì)算正常管腔冠周FAI，需注意的是測(cè)量冠周FAI應(yīng)避開(kāi)心肌橋結(jié)構(gòu)與細(xì)小分支起始部位，減少容積效應(yīng)干擾。將入組病例原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入云脈系統(tǒng)(Deepvessel FFR深脈分?jǐn)?shù), 中國(guó)深圳科亞醫(yī)療科技有限公司)進(jìn)行FFRCT分析。

圖1 冠周FAI值測(cè)量示意圖勾畫(huà)出導(dǎo)致冠狀動(dòng)脈狹窄的主要斑塊負(fù)荷大致范圍，然后在斑塊旁取與血管直徑距離相同面積的ROI測(cè)量最低脂肪密度衰減值

結(jié) 果

1．一般資料：共分析77例患者，其中由于圖像質(zhì)量差(n=21)、完全閉塞(n=9)、不存在梗阻性狹窄(n=8)、存在非梗阻性狹窄(n=3)等原因被排除共計(jì)41例患者，實(shí)際入組36例患者，其中男性21例，女性15例，患者平均年齡為65.2±9.8歲(32～80歲)。以血管作為研究水平，36例患者共獲得包括前降支、左回旋支、右冠狀動(dòng)脈在內(nèi)的血管108支，其中梗阻性狹窄血管75支，正常血管33支。

2．梗阻性狹窄與正常管腔冠周FAI比較：將梗阻性狹窄管腔(異常)冠周FAI與正常管腔(正常)冠周FAI進(jìn)行比較，結(jié)果顯示，梗阻性狹窄管腔冠周FAI與正常管腔冠周FAI比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(-34.8±45.8 vs 23.2±17.9,t=-9.441,P<0.05，圖2)。

圖2 梗阻性狹窄與正常管腔冠周FAI比較箱式圖

3.FFR異常與正常冠周FAI比較：FFRCT值以0.80為界，將FFRCT≤0.80與>0.80分為兩個(gè)亞組進(jìn)行冠周FAI比較?！?.80組與>0.80組比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(0.71±0.08 vs 0.89±0.03,t=-4.445,P<0.05，圖3)。

圖3 FFR異常與正常冠周FAI比較箱式圖FFRCT值以0.80為界，F(xiàn)FRCT≤0.80組與FFRCT>0.80組的冠狀動(dòng)脈周?chē)鶩AI比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)

4．不同冠狀動(dòng)脈狹窄程度冠周FAI相關(guān)性分析：將冠狀動(dòng)脈狹窄程度分為6個(gè)等級(jí)：無(wú)狹窄(0)、輕微狹窄(1%～24%)、輕度狹窄(25%～49%)、中度狹窄(50%～69%)、重度狹窄(70%～99%)、閉塞(100%)，由于已排除管腔閉塞，實(shí)際按冠狀動(dòng)脈狹窄程度等級(jí)分為5個(gè)亞組進(jìn)行冠周FAI相關(guān)性分析。結(jié)果顯示，不同冠狀動(dòng)脈狹窄程度與冠周FAI呈中度正相關(guān)(r=0.508,P<0.05，圖4)。

圖4 不同冠狀動(dòng)脈狹窄程度冠周FAI相關(guān)性散點(diǎn)圖其中1=無(wú)狹窄，2=輕微狹窄，3=輕度狹窄，4=中度狹窄，5=重度狹窄

5．不同冠狀動(dòng)脈斑塊類(lèi)型冠周FAI比較：將冠狀動(dòng)脈斑塊類(lèi)型分為4類(lèi)，即無(wú)斑塊、非鈣化性斑塊、混合斑塊和鈣化性斑塊。按冠狀動(dòng)脈斑塊類(lèi)型分為4個(gè)亞組進(jìn)行冠周FAI比較。有斑塊與無(wú)斑塊冠周FAI比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，不同斑塊類(lèi)型比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05，圖5)。

圖5 不同冠狀動(dòng)脈斑塊類(lèi)型冠周FAI比較條形圖

6．冠周FAI多因素相關(guān)分析：將冠周FAI、FFRCT、冠狀動(dòng)脈狹窄程度與斑塊類(lèi)型采用Kendall和諧系數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，經(jīng)冠周FAI、FFRCT、冠狀動(dòng)脈狹窄程度與斑塊類(lèi)型存在一致性(P<0.05，圖6)。

圖6 冠周FAI多因素相關(guān)分析

討 論

本研究對(duì)梗阻性冠心病高?；颊哌M(jìn)行回顧性分析，發(fā)現(xiàn)冠周FAI、狹窄程度、斑塊類(lèi)型與FFRCT都可成為高危可疑冠心病患者提供有價(jià)值的臨床診療信息，并且這4種評(píng)估方式對(duì)高?？梢晒谛牟〉脑u(píng)估存在一致性。

冠狀動(dòng)脈梗阻性斑塊的形成的過(guò)程，始終伴隨著冠周脂肪密度的改變[8,11]。在冠周FAI與斑塊類(lèi)型分析中，本研究發(fā)現(xiàn)非鈣化斑塊對(duì)冠周FAI的改變影響最明顯[12]。這是因?yàn)榉氢}化斑塊內(nèi)存在大量炎性細(xì)胞因子，炎性細(xì)胞因子刺激冠脈血管壁，使血管壁滲透壓增高，管腔內(nèi)的水和炎性細(xì)胞因子滲入冠狀動(dòng)脈周?chē)鹃g隙，使斑塊周?chē)闹久芏仍龈遊8,10,13]。而鈣化斑塊或以鈣化為主的混合斑塊對(duì)冠周FAI值改變沒(méi)有非鈣化斑塊顯著，這可能是鈣化斑塊已經(jīng)完全機(jī)化，斑塊內(nèi)炎性細(xì)胞已基本吸收[9]。

在綜合分析中發(fā)現(xiàn)，引起冠狀動(dòng)脈發(fā)生中度狹窄的梗阻性斑塊與冠周FAI、FFRCT值(FFR<0.08)的聯(lián)系最為緊密。當(dāng)冠狀動(dòng)脈發(fā)生中到重度梗阻性狹窄時(shí)，心肌微循環(huán)功能會(huì)受到一定的損傷，導(dǎo)致冠狀動(dòng)脈遠(yuǎn)端FFR值降低[14～16]。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，冠狀動(dòng)脈中度梗阻性狹窄較重度梗阻性狹窄的冠周FAI與FFRCT值改變更為明顯。這可能與斑塊形成的過(guò)程有關(guān)[17,18]：(1)在冠狀動(dòng)脈附壁斑塊還未完全發(fā)展為鈣化斑塊時(shí)，非鈣化斑塊內(nèi)的炎性細(xì)胞因子使冠狀動(dòng)脈管壁腫脹，間接加重管腔狹窄，所以冠周FAI值增高，冠狀動(dòng)脈遠(yuǎn)端FFRCT降低。其次，導(dǎo)致冠狀動(dòng)脈重度狹窄的附壁斑塊大多以鈣化斑塊為主，所以冠周FAI值沒(méi)有中度狹窄的冠周FAI值增高明顯。(2)中度梗阻性狹窄的冠狀動(dòng)脈遠(yuǎn)端血流量減少，且血流量能夠在靜息狀態(tài)下，代償性為心肌遠(yuǎn)端供血。此時(shí)，梗阻冠狀動(dòng)脈遠(yuǎn)端側(cè)支循環(huán)通常還未建立，而重度狹窄血管仍需要保留遠(yuǎn)端心肌活性，側(cè)支循環(huán)基本建立，心肌遠(yuǎn)端血流量得到一定提升。因此，中度狹窄血管FFRCT值降低更為明顯[17,18]。綜上所述，冠周FAI與FFRCT是可解釋管腔狹窄所致血流動(dòng)力學(xué)改變的重要途徑。

本研究存在一定的不足：(1)樣本量不足。本研究通過(guò)入排標(biāo)準(zhǔn)納入患者較少，這會(huì)影響總體均數(shù)推斷。(2)FAI值測(cè)量是包含醫(yī)生主觀判斷，在認(rèn)為能夠達(dá)到診斷要求的曲面重建圖像進(jìn)行測(cè)量，而不同期相的多曲面重建圖測(cè)量FAI值是否存在差異需要進(jìn)一步驗(yàn)證。(3)患者是否存在接受藥物治療及其他影響因素可能會(huì)影響該結(jié)果的準(zhǔn)確性。

綜上所述，CCTA是目前最常用的無(wú)創(chuàng)性冠狀動(dòng)脈疾病檢查項(xiàng)目[19]。通過(guò)CCTA衍生冠周FAI測(cè)量，可以間接推斷冠狀動(dòng)脈粥樣硬化形態(tài)學(xué)與功能學(xué)改變，可作為對(duì)冠心病診斷與評(píng)估的重要補(bǔ)充。