冠狀動脈CT血管造影測量管腔密度梯度預(yù)測心肌橋收縮期壓迫程度

盛 開， 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)是一種較為常見的先天性冠狀動脈血管畸形，它是指冠狀動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看，大部分MB見于前降支(LAD)中段及遠(yuǎn)端[2]。雖然通過臨床結(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]、急性冠狀動脈綜合征[5]、心律失常[6]、冠狀動脈痙攣[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)性冠狀動脈造影(ICA)檢查時由于典型的“擠牛奶效應(yīng)”不易顯現(xiàn)從而漏診，而其在冠狀動脈CT血管造影(CCTA)檢查的診斷是基于冠狀動脈和心肌纖維兩者之間的直接解剖學(xué)關(guān)系，所以ICA對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態(tài)壓迫引起的下游心肌血流動力學(xué)改變。通過無創(chuàng)的冠脈CT來鑒別心肌橋血管是否存在動態(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)測價值存在較大差異。腔內(nèi)衰減梯度(transluminal gradient, TAG)最初被用于評價冠狀動脈狹窄的血流動力學(xué)意義，該指標(biāo)定義為冠狀動脈管腔內(nèi)造影劑濃度衰減與冠狀動脈長度之間的線性回歸系數(shù)[17-19]。假設(shè)TAG可能具有預(yù)測心肌橋血管動態(tài)壓迫的價值。因此，本文旨在研究和ICA相比，CTA指標(biāo)對于預(yù)測MB動態(tài)壓迫的診斷效能。

1 資料與方法

1.1 一般資料 對在2017年1月至2019年12月期間，連續(xù)1個月內(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的檢查時間間隔小于1個月。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(定義為長度≥5 mm的環(huán)周鈣化)；(5)CCTA與ICA間隔時間大于1個月；(6)CCTA圖像存在質(zhì)量問題，無法滿足診斷要求。

1.2 CCTA掃描方案 采用西門子第三代雙源CT(SOMATOM Force, Siemens Healthineers, Forchheim, 德國)進(jìn)行掃描。在檢查前1 h，對心率大于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)重心動過緩、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)，在確認(rèn)無硝酸甘油禁忌證(如：青光眼、嚴(yán)重貧血、顱內(nèi)壓過高及對硝酸甘油過敏等癥狀)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)，以4.5～5 mL/s的速率將對比劑碘帕醇(370 mg/mL，拜耳先靈，德國)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)域于升主動脈內(nèi)，延遲時間設(shè)定為4 s加上升主動脈的峰值時間時啟動掃描。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)心電門控自適應(yīng)調(diào)整來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，探測器準(zhǔn)直=64×0.6 mm，球管旋轉(zhuǎn)時間=300 ms，40%～70%的R-R間隔為全劑量時間窗。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上測量MB長度，而MB的深度則是通過測量血管截面圖像上覆蓋心肌的最大厚度來確定的。當(dāng)MB表面覆蓋的心肌厚度≤1 mm時，記錄1 mm的厚度，以便進(jìn)一步定量分析。所有的管腔衰減測量均在血管截面圖像上進(jìn)行，通過手工繪制感興趣區(qū)域(ROI，大小=2 mm2)放置于管腔中心，并避開血管壁鈣化。起止點自冠脈開口到血管橫截面≤2 mm2，以每隔5 mm血管橫截面中央手動設(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脈每10 mm長度上管腔內(nèi)CT值(HU)的衰減變化確定，定義為HU與冠狀動脈長度之間的線性回歸系數(shù)。本次研究還測量了參考血管的TAG，當(dāng)存在右冠優(yōu)勢或左冠優(yōu)勢時，以右冠狀動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)驗的放射科醫(yī)師(分別有9年和12年心血管成像經(jīng)驗)在對臨床病史和既往ICA結(jié)果不知情的情況下，獨立分析病變并測量MB血管的TAG，將兩次測量的TAG平均值用于進(jìn)一步分析。對40個隨機(jī)選擇的病變中進(jìn)行Bland-Altman分析，以檢驗評估者之間的一致性。

1.4 ICA診斷 ICA采用經(jīng)股動脈入路或經(jīng)橈動脈入路，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)驗豐富的觀察者(分別有25年和19年的冠狀動脈介入治療經(jīng)驗)在對CCTA結(jié)果不知情的情況下評估所有節(jié)段。至少具有一個投照體位發(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，通過目測法比較收縮末期和舒張末期橋節(jié)段的管腔直徑來確定收縮期直徑變窄的程度。據(jù)此將患者分為3個亞組：無動態(tài)壓迫、輕度動態(tài)壓迫(<50%)及顯著動態(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法評估予以排除出組。最終本研究共對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的劑量長度乘積(DLP)為(459.3±132.1) mGy×cm。CCTA使用的平均對比劑量為(81.7±8.9) mL。CCTA和ICA檢查之間的平均間隔時間為(9.3±6.3) d。患者一般資料見表1。

表1 患者基本情況

2.2 CCTA和ICA檢測到的MB發(fā)病率 經(jīng)CCTA檢測出的MB患者共計408例，其中116例患者同時經(jīng)ICA診斷發(fā)現(xiàn)。CCTA和ICA檢測到的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ICA檢查證實有70例患者依據(jù)不同程度的動態(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評估的MB動態(tài)壓迫的相關(guān)性 計算分析3種CCTA指標(biāo)即：MB血管的TAG(腔內(nèi)衰減梯度)、MB長度和MB深度，來測試它們與ICA評估的MB動態(tài)壓迫的相關(guān)性。Bland-Altman分析顯示，兩個評估者所測到的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分為三個亞組(沒有動態(tài)壓迫的MB，輕度動態(tài)壓迫的MB和顯著動態(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長度和MB深度這兩個指標(biāo)在三個亞組中的分布相似，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MB動態(tài)壓迫的診斷性能 通過ROC曲線分析確定每個CCTA參數(shù)的最佳臨界值來識別MB動態(tài)壓迫。在ROC曲線分析中(表3、圖4)發(fā)現(xiàn)，TAG具有最大的曲線下面積(AUC)。此外，當(dāng)TAG臨界值為-14.8 HU/10 mm時，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)測值(表4)。

表2 三組間不同CCTA參數(shù)分布差異

表3 ROC曲線分析

表4 CCTA參數(shù)對MB動態(tài)壓迫≥50%的診斷表現(xiàn) (%)

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

3 討 論

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

圖4 ROC曲線分析密度梯度，病變長度和深度對診斷收縮壓迫≥50%的價值

MB是一種常見的冠狀動脈先天性解剖異常，尸檢發(fā)現(xiàn)，高達(dá)40%～80%的病例可見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)原則是通過在負(fù)荷試驗中觀察冠狀動脈管腔內(nèi)有無血流動力學(xué)改變或心肌缺血等表現(xiàn)來確立的[20]。因此，為了確定合適的治療方案，檢測MB是否存在明顯的動態(tài)壓迫具有重要的臨床意義。

ICA是目前評估MB動態(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MB動態(tài)壓迫的特異性較低，只有23%～46%的MB病例被CCTA檢測到[15-16]。此外，因為在不同的研究[15-16]中MB長度或深度顯示出不同的診斷準(zhǔn)確性，故CCTA研究中對于動態(tài)壓迫的形態(tài)學(xué)預(yù)測尚存在爭議。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長度、深度和位置)的評估。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的深度和長度，MB相對于心肌纖維的方向以及MB周圍是否存在疏松結(jié)締組織或脂肪組織。此外，由于CCTA檢查對呼吸偽影、心率等因素的較高敏感性，不能確保每個病例都有高質(zhì)量的舒張末期和收縮末期圖像來進(jìn)行準(zhǔn)確的定量分析。因此，傳統(tǒng)的CCTA評價MB方法的價值有限。

本研究探索了一種新的參數(shù)TAG來評價MB的動態(tài)壓迫，該指標(biāo)對預(yù)測MB收縮壓迫程度的診斷準(zhǔn)確性明顯高于MB長度和深度等傳統(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)可能與冠狀動脈狹窄的血流動力學(xué)意義有關(guān)，提高了CCTA檢查對冠狀動脈狹窄的診斷性能。而另一項研究[22]還揭示了TAG對檢測鈣化病變的嚴(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)的動態(tài)壓迫，故具有更高的診斷價值。TAG改變的潛在機(jī)制可能由2個因素來解釋。(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無法完全填充造影劑，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，類似于此前研究的阻塞性冠狀動脈疾病的情況[24]。這2個因素產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)可能會改變MB血管的TAG。本研究具有很高的陰性預(yù)測值(94.0%)，因此，本研究的臨床意義在于，通過TAG的臨床應(yīng)用來排除MB的顯著動態(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)計和缺乏相關(guān)的功能學(xué)檢查對照，大多數(shù)研究對象在ICA或FFR測量之前沒有進(jìn)行心肌灌注成像，無法確定在MB病例中TAG是否與血流動力學(xué)狀態(tài)相關(guān)，所以還需進(jìn)一步利用前瞻性研究來證實TAG在MB患者中的價值；(2)因CT技術(shù)限制，較多患者的掃描結(jié)果無法保證收縮期和舒張期同時滿足重建要求，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)未使用寬體探測器CT掃描，因此無法同時獲得整個心臟圖像。測量的衰減梯度將高度依賴于注入對比劑的掃描時間。因此，如果掃描在對比劑注入后期進(jìn)行，從而導(dǎo)致腔內(nèi)衰減梯度改變，降低其預(yù)測MB顯著動態(tài)壓迫的準(zhǔn)確度。未來的寬體探測器CT研究可能會進(jìn)一步提高M(jìn)B病例中TAG的診斷性能。

綜上所述，ICA評估的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MB的顯著壓迫。