CT冠狀動脈造影與心肌灌注的研究進展

王藝靜 孫艷秋

【摘要】隨著高端CT機型的出現，CT對冠狀動脈粥樣硬化性心臟病的評估從單一的冠狀動脈形態學改變過渡到聯合心肌功能學評價心肌缺血和是否需要血運重建。CT對心功能的評估與MRI和單光子發射計算機斷層攝影等具有較好的一致性，該文從CT冠狀動脈造影和心肌灌注成像的研究現狀和進展方面展開綜述。

【關鍵詞】計算機X線體層掃描；冠狀動脈；心肌灌注；一站式成像

Research progress in CT coronary angiography and myocardial perfusionWang Yijing， Sun Yanqiu Department of Imaging Center， Qinghai Provincial Peoples Hospital， Xining 810000， China

Corresponding author，Sun Yanqiu，Email：syqldn@126com

【Abstract】With the emergence of highend computed tomography （CT） models， the CT assessment of coronary atherosclerotic heart disease is transitioning from coronary morphological changes alone to myocardial function to evaluate myocardial ischemia and whether revascularization is required CT scan yields high consistency with MRI and single proton emission computed tomography in the assessment of cardiac function In this article， current research progress in CT coronary angiography and myocardial perfusion imaging was reviewed

【Key words】Computed tomography； Coronary artery； Myocardial perfusion； Onestop imaging

冠狀動脈粥樣硬化性心臟病（冠心病）是全球最主要的致死性疾病，其病理生理基礎為各種原因引起冠狀動脈狹窄，冠狀動脈供血減少而無法滿足心肌需氧量，最終出現缺血性心肌損害。作為篩查冠心病的非侵入性首選檢查方式，CT冠狀動脈造影（CCTA）的安全性已得到臨床實踐證實[1]。CCTA在評定冠狀動脈硬化、狹窄程度與斑塊性質方面具有獨特優勢，并能在一定程度上預測心血管事件的發生風險，降低冠心病不良事件[2]。單一的冠狀動脈形態學改變尚不能很好地滿足臨床需求，越來越多學者著手研究心肌功能改變和判斷相關血管的病變[3]。CCTA和CT心肌灌注成像（CTPI）相結合在確定冠狀動脈狹窄血流動力學的準確性已得到了單中心和多中心研究的證實[45]。

一、CCTA研究現狀

CCTA是經靜脈團注對比劑后，在冠狀動脈對比劑達到峰值時進行掃描，再經過后處理獲取重建后的冠狀動脈圖像，進而評估斑塊的位置、性質和血管狹窄程度。CCTA對于梗阻性冠心病的診斷具有良好的靈敏度，提高圖像質量、降低輻射劑量、分析斑塊成分以及預測心血管事件發生風險是目前研究的熱點[6]。

1圖像質量

影響圖像質量的因素主要包括患者自身因素和技術因素，前者主要指患者身高、體質量、BMI、心率、心律、呼吸運動、身體運動以及手術置入物等；后者包括探測器排數、球管數目和轉速、掃描參數（管電壓、管電流等）、對比劑劑量、注入方案及重建技術等[7]。采用個體化對比劑注射方案是保證圖像質量的基石，既保證冠狀動脈內對比劑的濃度，同時最大程度避免檢查者注入過量的對比劑，通常冠狀動脈內對比劑濃度須達到25～27 mgI/（kg·s）。以往快心率和心律不齊者是CCTA檢查的禁忌，2017年《心臟冠狀動脈CT血管成像技術規范化應用中國指南》（《指南》）中明確指出，為了保證圖像質量和降低輻射劑量，應當應用64排或64排以上的設備行CCTA檢查[8]。雙源CT問世后快心率患者的冠狀動脈偽影有所改善，但多扇區掃描心率可不一致并且可能在不同的心動周期進行掃描，這使得心率不齊的問題未得到很好解決[9]。隨著256排、320排等寬體探測器CT問世，Z軸覆蓋范圍可達16 cm，一個心動周期即可實現全心覆蓋，寬體探測器聯合高時間分辨率保證了圖像的優質性，即便是心房顫動患者也不例外[10]。

2輻射劑量

前瞻性心電門控技術、調整管電流與管電壓均可有效降低輻射劑量，前瞻性心電門控模式不同于傳統回顧性心電門控的全心周期掃描，僅在預先設定的RR間期曝光，可明顯降低受檢者的輻射劑量。寬體探測器的智能心電門控技術是根據不同的心率和心律推薦合適的掃描期相，汪芳等[11]應用Revolution CT智能心電門控技術對200名檢查者進行研究，證實了256排寬體CT智能心電門控技術可在不控制心率的情況下一次心動周期內實現冠狀動脈的掃描，且圖像質量和輻射劑量均得到了改善，不同心率組的輻射劑量不盡相同，心率小于70次/秒者的輻射劑量可達到1 mSv以下。通常在智能心電門控模式下，心率小于70次/秒，采用75%的舒張期相；位于70～80次/秒之間的，既可采用40%～55%的收縮期相也可采用70%～80%的舒張期相，對于超過80次/秒的高心率者應當聯合冠狀動脈追蹤凍結技術（SSF）[12]。《指南》中提出寬體CT設備在輻射劑量足夠低時，可考慮使用前瞻性心電門控進行全期相掃描，有利于分析檢查者的心功能。輻射劑量與管電壓的平方和管電流呈正比，管電壓主要根據受檢者的BMI進行調控，正常BMI者選用100 kV的管電流相對于120 kV能降低大約30%的劑量，低BMI者可選用80 kV甚至70 kV，并不會對圖像質量造成影響[13]。

3CCTA對冠狀動脈斑塊的研究進展

由于冠心病對健康最大的威脅在于斑塊破裂并繼發血栓形成，進而導致ACS，因此斑塊的特征與心血管事件密切相關，目前影像學研究也愈加注重對斑塊性質的評估，尤其是不穩定斑塊的成分。易損斑塊是導致ACS的主要原因，其病理特征是起分隔作用的纖維帽較薄、脂質核心大并伴有活動性炎癥。穩定性斑塊則是以鈣化和纖維增殖為主，包膜較厚、脂質內核小，對冠狀動脈的影響僅限于機械性占位。一般情況下，軟斑（脂質斑塊）CT值為42～47 HU，纖維斑塊（中等密度斑塊）為61～112 HU，硬化斑塊（鈣化斑）為126～726 HU，但脂質斑塊與纖維斑塊密度容易出現重疊，需要進一步區分[14]。CCTA的后處理技術可實現對斑塊特性的定量分析，小點狀鈣化斑塊（鈣化<1 mm）、正性重構（血管代償性擴展）的斑塊以及大負荷斑塊與心血管事件發生的潛在關系已得到證實[15]。自2009年GE公司推出寶石能譜CT以來，“平均密度值”時代已逐漸過渡到“絕對CT值”時代，能譜CT對于斑塊纖維帽的厚度、脂質核的大小和斑塊有無潰瘍、出血等能作出更準確的判斷，進而明確是否為易損斑塊[16]。冠狀動脈成像自迭代重建算法等技術能有效降低鈣化斑塊的偽影，對于冠狀動脈斑塊及狹窄檢出的準確率高于常規CCTA，并且能精確地評定支架植入術后血管腔內的情況[17]。

二、CTPI的研究現狀

心肌灌注是攜帶氧和營養物質的血液流經冠狀動脈毛細血管網，從而實現對心肌的營養作用。與其他心臟檢查不同，CTPI需要滿足高強度的心肌增強、快速心臟覆蓋以及在合理的輻射劑量下進行采集[18]。影像學上心肌灌注基于組織器官對比劑稀釋理論，正常心肌、缺血心肌甚至梗死的心肌對碘對比劑的攝取存在差異，可通過定性、半定量或定量地分析心肌灌注是否正常，從而判斷心肌活性。單光子發射計算機斷層攝影（SPECT）心肌灌注被認為是判斷心肌功能的金標準，能敏感地發現冠狀動脈疾病引起的心肌缺血性改變，但其空間分辨率較低、輻射劑量大、可重復性差并且費用高昂。MRI在心肌功能的診斷和指導臨床治療中也起到了重要作用，其空間分辨率高，但特異性較低且對受檢者自身要求較高。近年來，CT掃描時間縮短、輻射劑量減少以及后處理技術不斷革新推動了CTPI的發展，研究者開始將CT提供的冠狀動脈形態學改變與心肌血流灌注功能學方面的信息結合起來[19]。一項多中心研究將CCTA與CTPI結合起來，敏感度74%，陽性預測值為86%，另一項研究將CCTA與CTPI相結合與單一CCTA比較，發現敏感度由83%提高到91%，陽性預測值由66%提高到86%，陰性預測值由87%提高到93%[2021]。

1靜息態CTPI

也稱首過灌注，是通過分析在首過階段分布在冠狀動脈中的造影劑來判斷心肌微循環灌注情況。其優勢在于單次掃描、輻射劑量低、無需藥物負荷、適用性廣泛。目前由于設備的時間分辨率和探測器覆蓋范圍能達到全心灌注的要求，一站式CCTA+CTPI的研究相對較為廣泛。靜息態CTPI需要在造影劑峰值期進行掃描，對造影劑注射的時間依賴性較強，僅能進行定性或者半定量的評估。定性分析是基于心肌灌注圖中造影劑濃度與碘對比劑的濃聚密度呈正相關這一特點，密度減低區反映其對碘對比劑的攝取能力下降，因此憑經驗即可判斷感興趣區與正常心肌的灌注是否存在灌注減低或缺損，定性分析用于診斷心肌灌注缺損的敏感性和特異性存在一些缺陷。半定量分析是通過繪制感興趣區的時間密度曲線（TAC），并通過后處理軟件自動計算相應血流參數，從而對局部心肌血流灌注情況得到較為準確的評價。有研究證實結合CCTA與首過CTPI對缺血性冠狀動脈疾病的診斷效能與SPECT相近[22]。

2負荷CTPI

負荷CTPI是通過連續掃描從而獲得造影劑時間衰減曲線，得到以心肌血流量（MBF）、心肌血容量（MBV）等代表心肌灌注的參數值。負荷的方式有運動介導和藥物介導2種方式，運動負荷可行性低，臨床多采用腺苷等藥物進行介導，且負荷CTPI需要行靜息負荷2次灌注掃描才能實現全面評估，無論是先行靜息掃描或先行負荷掃描，2次掃描之間均需保證10～20 min的間隔，以保證對比劑充分洗脫。負荷CTPI采用的評估方式是全定量分析，能繪制出全面的TAC曲線，其最大斜率即為MBF，通過計算能進一步獲得MBV等動態參數。選擇性地對患者進行CCTA+負荷CTPI檢查能提高其診斷價值，例如用于評價冠狀動脈搭橋術后心肌的存活率，血管再通后心肌的再灌注損傷程度等[23]。負荷CTPI能全面地分析心肌灌注情況，對心肌缺血診斷的敏感性較高，但實際臨床工作中，由于存在冠心病患者不耐受藥物負荷或運動負荷的風險，且該檢查時間長、輻射劑量大，因此并未在臨床大范圍地實施。

三、心臟CT的不足與展望

受不同CT灌注技術、不同設備和不同的研究群體限制，CT心肌灌注發展到臨床應用的進程較為緩慢，目前仍未確定出最佳的負荷態掃描方案。心臟CT現階段面臨的最大問題在于圖像質量和輻射劑量，隨著寬體CT問世，例如后高端CT時代的開啟者——Revolution CT，球管速度為028 s/r，呼吸和血管搏動對圖像質量的影響幾乎忽略不計，高心率者聯合SSF技術進行冠狀動脈凍結，也能重建出優質圖像。一站式CCTA+CTPI檢查劑量通常為33～46 mSv，明顯低于SPECT和傳統CT的心肌灌注劑量，目前許多研究通過低管電壓、管電流調制結合迭代重建技術、提高時間分辨率等方式為更低劑量掃描而不斷努力。期待CT心臟檢查更安全準確地提供冠狀動脈和心肌功能的信息，為臨床治療決策提供更好的影像依據。

參考文獻

[1]Kolossváry M， Szilveszter B， Merkely B， MaurovichHorvat P Plaque imaging with CTa comprehensive review on coronary CT angiography based risk assessmentCardiovasc Diagn Ther，2017，7（5）：489506

[2]倪炯，王培軍合理應用心臟CT診斷冠狀動脈粥樣硬化性心臟病中華醫學雜志，2015，95（11）：801802

[3]Yang DH， Kim YH， Roh JH， Kang JW， Ahn JM， Kweon J， Lee JB， Choi SH， Shin ES， Park DW， Kang SJ， Lee SW， Lee CW， Park SW， Park SJ， Lim THDiagnostic performance of onsite CTderived fractional flow reserve versus CT perfusionEur Heart J Cardiovasc Imaging，2017，18（4）：432440

[4]George RT，ArbabZadeh A，Miller JM，Vavere AL， Bengel FM， Lardo AC， Lima JA Computed tomography myocardial perfusion imaging with 320row detector computed tomography accurately detects myocardial ischemia in patients with obstructive coronary artery diseaseCirc Cardiovasc Imaging，2012，5（3）：333340

[5]George RT， ArbabZadeh A， Cerci RJ，Vavere AL， Kitagawa K， Dewey M， Rochitte CE， Arai AE， Paul N， Rybicki FJ， Lardo AC， Clouse ME， Lima JA Diagnostic performance of combined noninvasive coronary angiography and myocardial perfusion imaging using 320MDCT： the CT angiography and perfusion methods of the CORE320 multicenter multinational diagnostic studyAJR Am J Roentgenol，2011，197（4）：829837

[6]Pelgrim GJ，Dorrius M，Xie X， den Dekker MA， Schoepf UJ， Henzler T， Oudkerk M， Vliegenthart RThe dream of a onestopshop： metaanalysis on myocardial perfusion CTEur J Radiol，2015，84（12）：24112420

[7]唐太松，何丹多層螺旋 CT 冠狀動脈成像現狀及進展實用放射學雜志，2014，（11）：19271930

[8]中華醫學會放射學分會心胸學組，《中華放射學雜志》心臟冠狀動脈多排CT臨床應用指南寫作專家組心臟冠狀動脈CT血管成像技術規范化應用中國指南中華放射學雜志，2017，51（10）：732743

[9]Sidhu MS，Venkatesh V，Hoffmann U，Ghoshhajra BB Advanced adaptive axialsequential prospectively electrocardiogramtriggered dualsource coronary computed tomographic angiography in a patient with atrial fibrillationJ Comput Assist Tomogr，2011，35（6）：747748

[10]劉卓，張誠，陳塵，綦維維，安備 高時間分辨率寬體探測器CT對心房顫動患者冠狀動脈造影可行性研究 臨床放射學雜志，2016，35（5）：786789

[11]汪芳，郝萬慶，楊利莉，鄭靜瑤，哈若水，王澤潤，曹永佩，黃飛256排寬體探測器CT智能心電門控技術在不控制心率患者冠狀動脈CTA中的應用中國醫學影像技術，2017，33（7）：10801084

[12]Fan L，Zhang J，Xu D，Dong Z， Li X， Zhang LCTCA image quality improvement by using snapshot freeze technique under prospective and retrospective electrocardiographic gatingJ Comput Assist Tomogr，2015，39（2）：202206

[13]王均慶CT及磁共振冠狀動脈血管成像的進展醫學綜述，2013，19（4）：712716

[14]Sandfort V，Lima JA，Bluemke DA Noninvasive imaging of atherosclerotic plaque progression： status of coronary computed tomography angiography Circ Cardiovasc Imaging，2015，8（7）：e003316

[15]Takahashi S，Kawasaki M，Miyata S， Suzuki K， Yamaura M， Ido T， Aoyama T， Fujiwara H， Minatoguchi S Feasibility of tissue characterization of coronary plaques using 320detector row computed tomography：comparison with integrated backscatter intravascular ultrasound Heart Vessels，2016，31（1）：2937

[16]齊琳，毛定飚，畢正宏，滑炎卿 寶石能譜CT顯示支架內腔及再狹窄體模初步實驗研究 中國醫學計算機成像雜志，2013，19（1）：7074

[17]李博，崔冰 CT能譜成像在冠心病中應用進展 中華實用診斷與治療雜志，2016，30（2）：117119

[18]Branch KR，Haley RD，Bittencourt MS，Patel AR，Hulten E，Blankstein RMyocardial computed tomography perfusion Cardiovasc Diagn Ther，2017，7（5）：452462

[19]Rossi A，Merkus D，Klotz E，Mollet N， de Feyter PJ， Krestin GPStress myocardial perfusion：imaging with multidetector CT Radiology，2014，270（1）：2546

[20]Rochitte CE，George RT，Chen MY，ArbabZadeh A， Dewey M， Miller JM， Niinuma H， Yoshioka K， Kitagawa K， Nakamori S， Laham R， Vavere AL， Cerci RJ， Mehra VC， Nomura C， Kofoed KF， Jinzaki M， Kuribayashi S， de Roos A， Laule M， Tan SY， Hoe J， Paul N， Rybicki FJ， Brinker JA， Arai AE， Cox C， Clouse ME， Di Carli MF， Lima JA Computed tomography angiography and perfusion to assess coronary artery stenosis causing perfusion defects by single photon emission computed tomography： the CORE320 studyEur Heart J，2014，35（17）：11201130

[21]RochaFilho JA，Blankstein R，Shturman LD，Bezerra HG， Okada DR， Rogers IS， Ghoshhajra B， Hoffmann U， Feuchtner G， Mamuya WS， Brady TJ， Cury RCIncremental value of adenosineinduced stress myocardial perfusion imaging with dualsource CT at cardiac CT angiographyRadiology，2010，254（2）：410419