校正的管腔內密度變化對冠狀動脈鈣化斑塊診斷價值的研究

楊國華 方 正 馮 杰 范小濤

隨著社會經濟的發展和國民生活方式的改變，冠心病的發病率呈逐漸上升趨勢［1］，已成為嚴重危害人類健康的常見病。冠狀動脈狹窄程度的準確評價對冠心病的診斷和治療具有重要的臨床價值。目前診斷冠狀動脈狹窄的“金標準”是冠狀動脈造影（invasive coronary angiography，ICA），但是有創、高昂的費用和潛在的并發癥限制了其應用。隨著64排以上高端CT設備的應用和普及，冠狀動脈CT血管成像（coronary CT angiography，CCTA）作為一種無創性檢查方法被臨床廣泛應用［2］。320排容積CT診斷冠狀動脈狹窄的靈敏度和特異度均達到92%以上［3］。但是，鈣化斑塊產生的射線硬化束偽影和暈狀偽影，嚴重影響了CCTA診斷冠狀動脈狹窄的準確度［4］，因此，研究無創、客觀且準確的評價鈣化斑塊處狹窄程度的方法具有重要的臨床價值。校正的冠狀動脈管腔內密度變化（corrected coronary opacification，CCO）是冠狀動脈狹窄處近、遠端管腔內密度與同層面主動脈管腔內密度比的差值，通過計算CCO來判斷冠狀動脈狹窄程度，可徹底避開鈣化斑塊偽影的干擾，且操作簡單，故本研究擬探討CCO和CCTA結合在診斷鈣化斑塊處管腔狹窄程度中的價值。

方 法

1.一般資料

回顧性研究2017年1月—2018年6月間，在重慶醫科大學附屬第二醫院行CCTA和ICA檢查的患者118例。以下情況不被納入分析：①有明顯運動偽影影響狹窄程度的評價和感興趣區勾畫；②目標血管的斑塊無鈣化；③目標血管有支架植入；④血管直徑<2 mm；⑤CCTA和ICA檢查的時間間隔>1個月。最終73例患者［男性39例，女性34例，平均年齡（67.03±9.84）歲］共106支血管納入本研究。

2.儀器與方法

2.1 CCTA檢查及評價

采用320排動態容積CT成像系統（Aquilion ONE，Toshiba）。在進行CT掃描前詢問病史，排除禁忌證，完成呼吸訓練和檢測心率，所有病例檢查前均簽署知情同意書，心率≥80次/min者給予口服倍他洛克25～50 mg，目標心率降至80次／min以下。調節管電流400 mA，管電壓100～120 kV，應用前瞻性心電門控和容積掃描模式（320 mm×0.5 mm），延遲12 s屏氣行監測掃描，感興趣區（region of interest，ROI）設定在降主動脈，以經驗法手動觸發或閾值300 HU自動觸發CCTA掃描，掃描范圍從氣管隆突下至心底部。采用高壓注射器經肘靜脈以4～5 mL/s的流速注射對比劑（Omnipaque，含碘量350 mg/mL，GE Healthcare）60～70 mL，再以流速3～4 mL/s注射生理鹽水30 mL。

采用Cardio ImageXact軟件和心電編輯確定冠狀動脈最佳期相，將容積數據重建后傳入VITREA CORE后處理工作站（VitreaCore fX v6.6），用Coronary Arteries CT軟件重建出冠狀動脈的橫斷位、多平面重組和曲面重組圖像用于儲存和進一步分析。

CCTA圖像由3名具有冠狀動脈豐富診斷經驗的影像科醫師（2名主治醫師和1名副主任醫師）獨立分析，以管腔直徑目測法將鈣化斑塊處狹窄程度分為輕度狹窄（<50%）、中度狹窄（50%～69%）、重度狹窄（≥70%）。三者意見不一致則重新評估或者協商達成一致。

2.2 測量和計算CCO

測量冠狀動脈開口處、鈣化斑塊近端5 mm和遠端5 mm處的管腔密度值（圖1）。測量規則：①調整窗寬和窗位為1 200 HU和400 HU；②以血管的短軸位勾畫ROI并進行測量；③ROI應盡量大且避開斑塊和偽影；④每處測量3次并記錄平均值。鈣化斑塊處的CCO值計算公式：CCO=A/C-B/C。式中，A為冠狀動脈鈣化斑塊近端腔內密度（HU），B為鈣化斑塊遠端腔內密度（HU），C為冠狀動脈開口處管腔密度（HU）。

圖1 冠狀動脈斑塊處管腔密度測量和COO的計算

2.3 ICA圖像分析

由2名具有豐富ICA診斷經驗的醫師（1名主治醫師和1名副主任醫師）進行盲法分析，用目測法將鈣化斑塊處管腔狹窄程度分為輕度狹窄（<50%）、中度狹窄（50%～69%）和重度狹窄（≥70%），作為本研究的“金標準”，并據此將病變血管分為輕度、中度和重度3組。

3.統計學分析

采用SPSS22.0軟件對輕度、中度、重度狹窄組間CCO比較進行單因素方差分析，以及CCO與CCTA的二元logistic回歸分析。采用MedCalc15.2.2軟件繪制受試者操作特征（ROC）曲線，計算CCO、CCTA和CCO+CCTA診斷狹窄程度的ROC曲線下面積、靈敏度、特異度、陽性預測值和陰性預測值。以約登指數計算CCO的最佳界值點。采用組內相關系數（intraclass correlation efficient，ICC）檢驗對同一感興趣區3次測量的重復性；采用Kendall’s W檢驗比較3名醫師間對圖像評價的一致性。正態分布的計量資料以均數±標準差表示，P<0.05表示差異有統計學意義。

結 果

1.CCTA對鈣化斑塊處狹窄程度評價的符合率

對比“金標準”ICA結果（輕度組55支、中度組37支、重度組14支），CCTA目測法為輕度狹窄83支、中度狹窄17支、重度狹窄6支（表1）。CCTA對冠狀動脈鈣化斑塊處狹窄診斷的符合率為輕度組58.49%、中度組64.15%、重度組84.91%。

表1 CCTA與ICA的診斷結果單位：支

2.CCO與管腔狹窄程度關系

輕度組、中度組和重度組的CCO值（單位：HU）分 別 為0.054±0.090、0.079±0.116和0.247±0.150，CCO隨管腔狹窄程度增加呈增高趨勢。重度組與輕度、中度組間差異均有統計學意義（P<0.01），輕度組與中度組間差異無統計學意義（P=0.288）。

3.CCO、CCTA及CCO+CCTA診斷管腔狹窄的價值

以管腔狹窄≥50%為陽性事件，CCO、CCTA和CCO+CCTA的ROC曲線下面積分別為0.671、0.574和0.675（圖2）。CCO與CCTA間（P=0.129 6）和CCO與CCO+CCTA間（P=0.849 6）的差異無統計學意義，但CCTA與CCO+CCTA間差異有統計學意義（P=0.049 0）。CCO診斷的最佳界值為≥0.116（表2）。

圖2 各方法對管腔狹窄≥50%診斷價值的ROC曲線

表2 各方法對管腔狹窄≥50%的診斷價值

以管腔狹窄≥70%為陽性事件，CCO、CCTA和CCO+CCTA的ROC曲線下面積（AUC）分別為0.904、0.550和0.906（圖3）。CCO與CCO+CCTA間的差異無統計學意義（P=0.236 5），但CCTA與CCO間、CCTA與CCO+CCTA間差異有統計學意義（均P<0.000 1）。CCO診斷的最佳界值為≥0.157（表3）。

圖3 各方法對管腔狹窄≥70%診斷價值的ROC曲線

表3 各方法對管腔狹窄≥70%的診斷價值

上述結果表明，CCO可以明顯提高CCTA診斷冠狀動脈鈣化斑塊處管腔狹窄的準確度。

4.觀測者的重復性和一致性

本研究對同一感興趣區3次測量的重復性很強（ICC=0.814；95%Cl 0.765～0.848）。2名醫師評價ICA圖像的一致性極高（Kendall’s W系數為0.910，P<0.05），另3名醫師評價CCTA圖像的一致性同樣很高（Kendall’s W系數為0.852，P<0.05）。

討 論

冠心病的主要病因是冠狀動脈粥樣硬化，動脈粥樣硬化斑塊的形成過程通常伴隨著鈣化，隨著多層螺旋CT冠狀動脈成像質量不斷提高，CCTA已在評估冠狀動脈管腔狹窄及斑塊形成中獲得廣泛認可［5］，成為臨床診斷和篩查冠心病的首選檢查方法。但是，圖像偽影是影響CCTA診斷準確度的主要原因。Pugliese等［6］研究報道，85%的偽影是鈣化斑塊造成的，因此，尋找有效消除或減低鈣化偽影的方法，提高對鈣化斑塊處狹窄的診斷準確度，始終是影像科醫生的任務與挑戰。

目前已有部分研究取得了一定的進展。Renker等［7］研究發現濾波反投影（filter back projection，FBP）重建［8］及迭代重建［9］可以減輕鈣化的暈狀偽影，有助于提高診斷準確度；但Willemink等［10］認為迭代算法并沒有顯著改善鈣化的暈狀偽影，因此迭代算法的價值還需要進一步研究和驗證。2012年，Yoshioka等［11］首次提出將減影技術應用于CCTA，以消除鈣化斑塊偽影的影響。已有文獻報道通過減影可以提高CCTA評估管腔狹窄的準確度［12-13］，但是，其研究主要集中在具有嚴重鈣化（Agatston score>400分）或金屬支架植入后的患者，且減影技術存在多次掃描的高劑量和圖像失配準的問題，或者僅限于高端能譜CT，導致該方法臨床應用受限。

Chow［14］等于2011年提出CCO的概念，用于研究冠狀動脈狹窄的血流動力學，其計算公式為冠狀動脈狹窄近端管腔內密度（HU）/近端同層面主動脈管腔內密度（HU）-冠狀動脈狹窄遠端管腔內密度（HU）/遠端同層面主動脈管腔內密度（HU）。通過計算CCO來判斷冠狀動脈狹窄程度，就徹底避開了鈣化斑塊偽影的干擾，且操作簡單，這使其具有很高的臨床價值。有研究［15］以FFR為參照，證明冠狀動脈管腔內衰減梯度（transluminal attenuation gradient TAG）聯合CCO（TAG?CCO）在發現冠狀動脈功能性狹窄和非功能性狹窄間的差異有統計學意義。而將CCO引入對冠狀動脈鈣化斑塊管腔狹窄的評價鮮有報道，且上述對TAG和CCO的研究多是采用的64排CT，其探測器寬度無法一次覆蓋心臟，導致冠狀動脈管腔內密度代表的不是同一時間的對比劑濃度。

本研究采用320排容積CT，16 cm的探測器寬度具有獨特優勢，保證了所采集的冠狀動脈各節段對比劑濃度在時間上的一致性，因此計算CCO時無須與同層主動脈進行密度校正。且本研究進一步改良了CCO的測算方法，是因為考慮到：①個體差異造成的血流阻力不同、對比劑注射速率不同以及掃描時間點選擇不一致，都會造成管腔密度的差異，因此需要對密度進行標準化校正；②各支冠狀動脈的充盈程度可能有差異，因此校正點選擇在冠狀動脈自身開口處；③沿血管的短軸面勾畫ROI，而非CCTA的橫軸位，能更準確地反映該處的灌注濃度。所以本研究的優化能更真實地反映冠狀動脈靜息血流狀態，有助于更準確地評價管腔狹窄。

本研究關注冠狀動脈狹窄≥50%和≥70%的診斷價值，是因為狹窄≥50%是臨床診斷冠心病的標準，而狹窄≥70%會導致心肌灌注降低。本研究發現僅以CCTA診斷鈣化斑塊處管腔狹窄是否≥50%和≥70%的靈敏度、特異度分別為29.41%、85.45%和14.29%、95.65%，而將CCO≥0.116和≥0.157作為判斷狹窄≥50%和≥70%的界值納入診斷，則診斷效能得到了顯著提高，這也證明了CCO的臨床應用價值。

本研究的局限性：①冠狀動脈重度狹窄的慢性患者可能存在遠端側支循環，這種逆向充盈會導致CCO降低。②排除了冠狀動脈有明顯運動偽影和血管直徑<2 mm的病例，并且只對同時完成了CCTA和ICA檢查的患者進行回顧性分析，可能造成研究的選擇性偏移，因此有待前瞻性、大樣本的研究進一步證實。

綜上，CCO有助于解決冠狀動脈鈣化斑塊處管腔狹窄程度難以判斷的問題。CCO與冠狀動脈狹窄程度密切相關，且隨狹窄程度增加而增高；CCO≥0.116和≥0.157是判斷狹窄≥50%和≥70%的最佳界值；CCO聯合CCTA可以顯著提高CT診斷冠狀動脈狹窄程度的準確度。