CT心肌灌注成像在缺血性心臟病診斷中的研究進展

俞雅蓉，于麗華，代旭，張佳胤

(上海交通大學附屬第一人民醫院放射科，上海 200080)

冠狀動脈CT血管成像(coronary computed tomog-raphic angiography，CCTA)作為篩查冠心病的首選無創檢查，具有較高的診斷準確性和陰性預測值，但仍存在診斷特異性及陽性預測值較低等局限，僅可用于評估冠狀動脈的解剖學特征。近年來，CT技術的快速發展，其空間分辨率和時間分辨率均得到大幅提高，掃描時間明顯縮短，掃描相關輻射劑量減少，推動了心肌灌注成像(myocardial perfusion imaging，MPI)的發展，隨著CT-MPI的發展及成熟，其逐步應用于心臟疾病的診斷，尤其是缺血性心臟病的診斷。CT-MPI結合CCTA“一站式”檢查具有獨特優勢，可同時從解剖學和功能學特征兩方面對冠狀動脈及其支配心肌進行綜合評估[1]。與單獨CCTA檢查相比，CCTA結合CT-MPI可提高冠心病診斷的特異性[2-3]，在診斷支架內再狹窄(in-stent restenosis,ISR)[4-5]、評估急性心肌梗死(acute myocardial infarction，AMI)微循環梗阻[6-7]及缺血伴非阻塞性冠狀動脈疾病(ischemia and no obstructive coronary artery disease，INOCA)[8]中也有一定價值。CT-MPI檢查能更加準確地反映冠狀動脈狹窄的血流動力學意義，為臨床決策提供更準確的依據，具有良好的臨床發展前景[3,9]。現對CT-MPI的成像方法和主要分析參數及其在診斷各類相關缺血性心臟病中的應用予以綜述。

1 CT-MPI成像方法和主要參數

目前CT心肌灌注掃描方案通常分為三個階段，即CCTA掃描、藥物負荷CT-MPI掃描和碘延遲強化掃描。臨床根據具體情況選擇操作流程，先靜息后負荷或先負荷后靜息。目前負荷CT-MPI掃描的常用藥物是腺苷，在腺苷的作用下，正常微循環血管可擴張2～3倍，與病變血管的擴張程度不同，故通過最大化的血管擴張差異區分血管。擴張差異導致冠狀動脈血流量不同，出現心肌的灌注差異，灌注圖像表現為病變血管供血區心肌低密度影。藥物負荷操作較簡便，患者易于配合，且藥物半衰期很短，主要不良反應為面部潮紅、呼吸困難、支氣管痙攣、頭暈惡心等，停藥后短時間內即可消失，安全性較好[10]。此外，部分需要評價心肌纖維化和心肌梗死的患者還需行碘延遲強化掃描。正常心肌在碘對比劑注入早期表現為均勻一致的強化，隨后在延遲期表現為強化程度下降；而梗死心肌或纖維化心肌則表現為延遲強化[11]。由于心肌梗死后心肌細胞損傷、細胞膜完整性破壞及間質水腫，梗死心肌發生替代纖維化，造成細胞外間隙增寬，對比劑進入損傷心肌細胞及細胞外間隙，碘延遲強化掃描中表現為相對高強化區[12-13]，因此延遲5～15 min再次成像，可評價心肌的瘢痕及纖維化情況。

CT-MPI主要有定性和定量兩種分析方法。CT-MPI顯示的心肌內對比劑攝取量與其碘濃聚密度成正比，即低密度區代表低灌注區。定性分析法是通過目測某區域與遠處正常心肌的密度差異判斷缺血情況。但是，定性分析難以準確判斷因三支主干血管病變引起的彌漫性心肌缺血，且易受到硬化線束偽影、運動和呼吸偽影的影響。定量分析分為半定量分析和全定量分析。目前，全定量分析基于雙室模型，利用去卷積等方法[14]，通過連續采集動態CT-MPI圖像繪制時間密度曲線，分析并計算心肌血流量(myocardial blood flow，MBF)、心肌血容量、達峰時間、組織通過時間等血流動力學參數[15-16]。半定量分析主要通過相對比值評估心肌灌注情況，如透壁灌注指數、負荷心肌血流比值。

2 CT-MPI在缺血性心臟病診斷中的應用

2.1在冠心病中的應用 冠狀動脈解剖學和功能學信息是診斷和評估冠心病的重要因素[17]。CCTA主要獲取冠狀動脈的解剖學信息，診斷冠心病的敏感性較高[18]，但診斷有血流動力學意義的冠心病，特別是冠狀動脈中度狹窄的特異性一般[19]。功能學信息可以更加直觀地反映冠狀動脈狹窄所引起的心肌缺血，以更好地指導治療，使患者獲益。近年來，CCTA聯合CT-MPI作為“一站式”評估方法逐漸發揮重要作用，可以同時評估冠狀動脈狹窄和心肌缺血，用于診斷具有顯著血流動力學意義的冠心病[20]。Celeng等[3]的薈萃分析表明，與CCTA相比，CT-MPI在識別有血流動力學意義的冠心病方面有顯著優勢；且CCTA聯合CT-MPI的敏感性和特異性均較高。動態CT-MPI的敏感性較靜態CT-MPI更高，但特異性低。Hamon等[2]的薈萃分析表明，以有創檢查獲得的血流儲備分數作為參考標準，負荷CT-MPI診斷缺血性冠心病的價值較單純CCTA檢查更高，且陽性似然比和特異性均有所提高，證實CCTA與負荷CT-MPI的結合可能成為提高冠心病診斷效能和減少不必要侵入性冠狀動脈血管造影的有效途徑。Pontone等[21]的薈萃分析也表明，陰性CCTA結果是臨床排除阻塞性冠心病的最佳標準，而陽性負荷CT-MPI結果聯合CCTA結果對于診斷有血流動力學意義狹窄的價值更好，有利于識別需要進一步采取有創評估方式的患者。總之，CCTA聯合CT-MPI檢查彌補了陽性預測價值的缺陷，更好地發揮了陰性預測價值的優勢，能夠更準確地排除不具有阻塞性冠心病的患者，識別有阻塞性冠心病且有血流動力學意義冠狀動脈狹窄的患者。

由于早期CT技術的限制，CT-MPI以靜態為主。靜態CT-MPI的數據分析常用定性分析法，目測法對于全心缺血的診斷有限，由于偽影的影響，易產生假陽性的結果。Rochitte等[22]調查以單光子發射CT和侵入性冠狀動脈血管造影作為參考標準的靜態320-CT-MPI的診斷效能(CORE320研究)，結果顯示，CCTA聯合CT-MPI能夠準確識別有血流動力學意義冠狀動脈狹窄患者，且診斷準確率較高，患者水平和血管節段水平的受試者工作特征曲線下面積均為0.87，均高于單純CCTA組。Pontone等[23]以侵入性冠狀動脈血管造影和血流儲備分數(fractional flow reserve，FFR)作為參考標準證實，在血管節段及患者水平上，行CCTA聯合靜態CT-MPI組診斷冠狀動脈狹窄的特異性和準確性較僅行CCTA檢查組均顯著提高。另有研究顯示，CCTA聯合CT-MPI組和CCTA聯合CT-FFR組診斷具有血流動力學意義的冠狀動脈狹窄的特異性均較僅行CCTA組高，且CCTA聯合CT-MPI診斷具有血流動力學意義的冠狀動脈狹窄的敏感性較CCTA聯合CT-FFR更高[24]。但Ihdayhid等[25]的研究指出，靜態CT-MPI定性及透壁灌注指數半定量分析的診斷效能低于CT-FFR。由此可見，靜態CT-MPI的診斷準確性和特異性較高，但敏感性略差。Dantas RN等[26]的研究證實，多時相靜態CT-MPI可通過多時相掃描并采集圖像減少靜態CT-MPI的漏診，提高診斷的敏感性。

隨著心臟CT技術的不斷發展，動態CT-MPI的優勢逐漸顯現，其敏感性較靜態CT-MPI更高[10,27]，在識別彌漫性心肌缺血及進行缺血嚴重程度分級等方面發揮重要作用。與靜態CT-MPI相比，動態CT-MPI對較小的心肌灌注差異更敏感[28]，并可對灌注缺損進行全定量評估。MBF值可較好反映心肌灌注情況，是反映心肌灌注情況最直接、最準確的參數，具有較高的臨床價值[29-30]。研究指出，由于個體差異等因素，不同研究中的絕對MBF值參考范圍不同，而相對MBF值(缺血節段MBF值/參考節段MBF值)能更好地反映灌注缺損，故相對MBF值較絕對MBF值能更好地識別有血流動動力學意義的冠狀動脈狹窄，且測定相對MBF值可以減少因血管擴張劑作用不佳而低估血流灌注的影響[31-32]。Yang等[33]的研究指出，依據CCTA聯合CT-MPI計算的負荷心肌血流比值診斷中度冠狀動脈狹窄的準確性高于MBF值。Yi等[34]的研究表明，對于有癥狀的中高危冠心病患者，動態CT-MPI獲得的絕對MBF值較相對MBF值在檢測心肌缺血方面具有更好的診斷效能。Li等[35]的前瞻性研究表明，在CT-MPI所有參數中，MBF值的受試者工作特征曲線下面積最大(以99 mL/100 mL/min為界值)；且動態CT-MPI所測MBF值在識別缺血病變方面優于基于機器學習的CT-FFR。Alessio等[36]指出，動態CT-MPI所測MBF值可用于心肌缺血診斷，并可用于缺血性心臟病患者的風險分層。總之，動態CT-MPI所測MBF值提供了絕對定量評估的思路，并提高了診斷準確性和敏感性，未來還需要確定絕對MBF值的參考范圍。另有研究認為，相對MBF值在診斷灌注缺損方面更具有代表性，研究結果的差異可能與患者冠狀動脈病變的程度、MBF值參考范圍、研究設計、圖像采集及處理方法不同等有關。相對MBF值與動態CT-MPI診斷心肌缺血效能的差異還有待進一步研究，未來可能將絕對MBF值和相對MBF值結合，以獲得更高的診斷效能。

2.2在評估支架內再狹窄中的應用 經皮冠狀動脈介入術是最常見的冠心病血管重建方法[37]。采用CCTA評估支架具有一定局限性[38]，其空間分辨率有限，由硬化線束偽影及部分容積效應所致的“暈狀偽影”是冠狀動脈支架成像最常見的影響因素之一，支架壁顯示較實際增厚、支架高密度影向管腔內散射，使診斷ISR的假陽性率增加，導致狹窄的嚴重程度被高估；此外，支架旁嚴重的鈣化斑塊進一步加重“暈狀偽影”，影響其診斷準確性。CT-MPI可以直接評估支架內血流動力學狀態，避免了“暈狀偽影”或支架旁嚴重的鈣化斑塊對評估的影響，可能成為評估ISR的有效方式。

Rief等[4]對20例支架置入術后患者的研究發現，與單獨CCTA相比，CCTA聯合CT-MPI提高了心臟CT成像的診斷率和準確性。Andreini等[5]首次評估CT-MPI診斷支架置入術后患者ISR的準確性，結果顯示，在支架水平、血管節段水平和患者水平中，CT-MPI的可診斷率明顯高于CCTA，CCTA聯合CT-MPI的可診斷率也明顯高于單獨CCTA。以侵入性冠狀動脈血管造影結果作為參考標準時，CT-MPI診斷準確率顯著高于CCTA。影響CCTA診斷冠狀動脈支架準確性的主要原因是偽影干擾，易產生假陽性結果，特別是支架內徑小于3 mm時，CCTA診斷小管徑ISR更易受到偽影影響。然而，CT-MPI是通過心肌灌注對血流的影響間接評估管腔狹窄情況，診斷準確性不受支架管徑大小的影響。

多數經皮冠狀動脈介入術后患者出現心絞痛或不典型胸痛，但并不是所有患者都發生ISR，冠狀動脈微血管功能障礙可能為支架置入術后無ISR患者發生心絞痛的潛在機制[39]。Li等[40]對于有心絞痛或不典型胸痛癥狀、無ISR的支架置入術后患者的研究表明，CT-MPI可檢測出ISR且有心絞痛或不典型胸痛癥狀患者的心肌低灌注區域；與參考區域相比，支架置入血管區域的總體平均MBF值和心肌血容量顯著降低。可見，對于MBF值降低且有心絞痛或不典型胸痛癥狀的無ISR患者，需要通過進一步的有創檢查(如冠狀動脈血流阻力指數)明確冠狀動脈微血管功能障礙的診斷，以便優化治療策略。同時，經皮冠狀動脈介入治療后患者MBF值降低不一定與ISR有關，有心絞痛或不典型胸痛癥狀的無ISR患者也可以普遍出現MBF值降低。因此，不能僅根據支架血管區域的心肌灌注狀態確定支架處的再狹窄。

2.3在評價AMI中的應用 ST段抬高型心肌梗死是冠狀動脈急性血管閉塞產生的嚴重后果，也是心源性死亡的主要原因[41]。心臟磁共振檢查是一種無創檢查方式，廣泛應用于心肌缺血[42]和AMI的評估[43]。CT-MPI是近年發展較快的一種新的心肌梗死評價方法[44]，可以評估AMI微循環梗阻、MBF值及心肌水腫情況等。

Yu等[6]的研究表明，無論有無冠狀動脈微血管阻塞節段，AMI的MBF值和心肌血容量均顯著低于參考節段，且動態CT-MPI所測MBF值的敏感性、特異性和診斷準確性均優于CT-MPI定量分析的其他參數，可用于AMI和冠狀動脈微血管阻塞的診斷。以心臟磁共振檢查結果作為參考標準，MBF還可比較準確地估計AMI和冠狀動脈微血管阻塞的面積。Pan等[7]的研究表明，動態CT-MPI顯示的梗死區MBF值和心肌血容量明顯低于參照區域。此外，MBF值較低患者入院時和發病后6個月往往存在左心室功能受損。綜上，CT-MPI中獲得的梗死心肌血流灌注情況，在一定程度上反映了心肌損傷嚴重程度及心功能，為臨床上評估預后提供了依據。

臨床上可用心臟磁共振檢查評估AMI，T2加權心臟磁共振檢查可以顯示組織水腫情況，有效評估急性心肌缺血性損傷[45]，即存在嚴重心肌缺血時，水腫心肌組織的信號強度更高。AMI的危險心肌區(myocardium at risk，MAR)指梗死相關動脈所支配的心肌缺血區域，其最主要的組織學特點為水腫。急性心肌缺血性損傷后的細胞內和(或)細胞外的間隙增大，對比劑可能進入該間隙，因此，血管外容積(extravascular contrast-distribution volume，EVV)可以作為組織水腫的潛在替代測量值。對于非ST段抬高型心肌梗死患者，尤其是癥狀較晚出現患者，準確評估AMI后的MAR及可逆性損傷心肌對于治療AMI及評估預后有重要意義。EVV可作為評估AMI心肌水腫的有效指標，以描述MAR水腫程度；心肌灌注情況可以用來區分MAR內的梗死和可逆性損傷的心肌，可逆性損傷心肌的灌注情況優于梗死心肌，低于正常組織，而EVV則相反。So等[46]建立豬再灌注治療后的AMI模型，在CT檢查時一次性注射對比劑并測定EVV和心肌灌注情況，結果顯示，以T2加權心臟磁共振成像結果作為參考標準，通過定量EVV和心肌灌注情況可評估MAR內心肌活性，且EVV是預測梗死后急性期和亞急性期心肌存活的可靠指標，且在梗死后急性期的評估準確性較亞急性期更高。未來，還需進一步探究EVV和心肌灌注在評估MAR及AMI中可逆性損傷心肌情況，以有效指導再灌注治療性。

2.4在INOCA中的應用 INOCA指臨床癥狀和體征表現為缺血性心臟病，但冠狀動脈檢查未發現冠狀動脈阻塞的一類綜合征。INOCA患者的臨床癥狀多提示心肌缺血，但冠狀動脈動脈造影檢查未發現管徑狹窄≥50%的血管病變[47]。由于心肌內微血管阻塞導致的心肌血流灌注減少發生在小血管(直徑通常≤0.05 mm，明顯低于CCTA或有創冠狀動脈造影所觀察血管直徑)，故可通過MPI的灌注減少推斷INOCA患者的微血管功能障礙。

Schuijf等[8]報告的部分CORE320試驗[22]數據顯示，與無INOCA患者相比，CT檢查發現的INOCA患者的動脈粥樣硬化斑塊總負荷顯著增加，不良斑塊特征(如正性重構和低密度斑塊)更加明顯。CCTA聯合CT-MPI提供了無明顯狹窄冠狀動脈的冠狀動脈粥樣硬化及心肌缺血等證據，可解釋INOCA患者的癥狀，并可指導其臨床治療，如改善生活方式、藥物干預，以預防心絞痛發生并防止動脈粥樣硬化斑塊負荷進一步增加，減少主要不良心血管事件的發生[48]。總之，INOCA患者發生不良事件的風險不斷上升[49-50]，微血管功能障礙成為評估心肌缺血的一項重要因素。有效識別INOCA有助于明確其癥狀發生的潛在原因，并對患者心血管疾病風險因素進行更積極有效的醫學管理。

3 小結與展望

CT-MPI聯合CCTA診斷冠心病的診斷效能較好，可直接通過管腔內血流動力學改變對心肌血流灌注的影響評估ISR，對于有臨床癥狀、但無冠狀動脈再狹窄的患者，可根據心肌灌注情況優化治療策略；AMI后，可通過CT-MPI獲得的心肌血流灌注情況了解心肌活性及心功能；此外，CT-MPI還有助于有效識別INOCA，明確INOCA患者癥狀發生的潛在原因，以進行有效的臨床管理等。CT-MPI的應用和發展為缺血性心臟病提供了有效科學的診斷依據。未來，通過不斷優化臨床研究方案深入探究CT-MPI在各類缺血性心臟病中的診斷價值、細化缺血性心臟病的分類；利用機器學習等人工智能方法分析CT-MPI數據，并與臨床指標相結合，可更準確地診斷疾病，為臨床決策提供依據。