基于動態CT心肌灌注的冠狀動脈CT血管成像技術可行性研究

熊一嘉 陸 靖 張佳胤 李躍華 鐘 葉

CT心肌灌注成像（CT myocardial perfusion imaging，CT?MPI）作為一種無創的功能性成像方式，可以有效評估具有血流動力學意義的冠狀動脈狹窄。通常來說，CT?MPI掃描方案包括藥物負荷灌注和冠狀動脈CT血管成像（coronary CT angiography，CCTA），以對冠狀動脈進行功能學和解剖學上的評估，進而提高診斷心肌缺血的準確度［1］。但該聯合掃描方案的整體輻射劑量偏高［2］。隨著雙源CT的臨床應用，實現了更高的時間分辨率和更寬的掃描范圍［3］。因此，利用動態CT?MPI的部分數據重建生成CCTA圖像（CCTACT-MPI）在技術上是可行的，本研究就此進行了相關探討。

方 法

1.臨床資料

本研究人群選自一項關于急性心肌梗死（AMI）患者的前瞻性動態CT?MPI研究［4］：在2018年1月至2018年4月期間，從我院心內科收入急診再血管化治療術后8 d內的ST段抬高急性心肌梗死（STEMI）患者。納入標準：①經心電圖和血清生物標志物證實為STEMI且成功接受急診經皮冠狀動脈介入治療（PCI）的患者；②血流動力學穩定的患者。篩除標準：①血流動力學不穩定的患者；②有磁共振檢查禁忌證的患者；③拒絕接受心肌磁共振（CMR）和/或動態CT?MPI的患者。最終共納入25例患者（納入過程詳見圖1），其中男性20例［年齡41～76歲，平均（59.25±8.88）歲］，女性5例［年齡45～75歲，平均（63.49±11.61）歲］，不同性別間年齡差異無統計學意義（P=0.387）。以入院當天急診有創性冠狀動脈血管造影（invasive coronary angiography，ICA）作為金標準，評估CCTACT-MPI診斷冠狀動脈狹窄的準確度。所有患者都閱讀并簽署書面知情同意書，研究方案由醫院倫理委員會批準。

圖1 納入患者情況

2.動態CT?MPI掃描方案

采用第三代雙源CT（SOMATOM Force，Siemens Healthineers）進行掃描，范圍要求覆蓋整個左心室和所有冠狀動脈，首先掃描獲得鈣化積分。所有患者均以團注的方式注入50 mL對比劑（碘普羅胺，含碘量370 mg/ml；拜耳公司），以6 mL/s的速率注射，隨后以40 mL生理鹽水沖洗。注射對比劑5 s后采集圖像，采集時相設定為收縮末期（所有患者均在R波后250 ms觸發），采用覆蓋范圍為10.5 cm的搖籃床模式完成整個左心室的掃描成像，在32 s的固定時間內獲得一個包含10至15個相位的序列。動態CT?MPI的采集參數：探測器準直96 mm×0.6 mm，有效管電壓80 kV，球管旋轉時間250 ms，有效電流250 mA，重建層厚0.75 mm，重建層間距0.5 mm。

3.CCTACT-MPI重建和圖像分析

動態CT?MPI數據采用平滑卷積核（BV40）和迭代重建技術（ADMIRE，level 3），選擇最佳動脈強化期重建CCTACT-MPI進一步分析。使用4分Likert量表評估圖像質量。此外，本研究還評價了多種圖像參數，包括圖像噪聲、信號噪聲比（SNR）和對比度噪聲比（CNR）。在左冠狀動脈主干開口水平（直徑2.5 cm）的主動脈根部放置一個圓形感興趣區域（ROI），以測量血管腔內CT值和圖像噪聲。在左、右冠狀動脈的近端血管節段也進行同樣的測量（ROI不包含血管壁且最大限度覆蓋整個管腔）。ROI測量3次，計算其平均值并用于進一步分析。用最大密度投影（MIP）和冠狀動脈橫斷面評價冠狀動脈狹窄程度。直徑狹窄程度（DS）定義為近、遠端血管直徑的平均值和血管短軸位圖像上最小管腔直徑之差與參考直徑的比值。當至少一個節段出現DS≥50%時，則認為存在冠狀動脈血管疾病（CAD）。

對圖像質量和狹窄程度均基于國際心血管CT學會［5］改進的18段分類法進行評估。2名心血管放射科醫生（均具有5年以上的心血管圖像讀片經驗）通過雙盲法評估所有直徑大于1.5 mm的血管節段。對于圖像質量未達到診斷水平的節段，在后續分析時將其作為陽性節段與ICA結果相對照［6］。當2名醫生的讀片結果存在分歧時，通過協商而最終達成一致意見。

4.ICA分析

ICA檢查采用標準投照體位，每支主要心外膜血管均至少采集2個或以上的投照角度進行診斷。由2名心臟介入專家（均具有18年以上臨床經驗）評估所有血管節段。將責任病變PCI術后的血管造影圖像作為與CCTACT-MPI比較的金標準。

5.統計學分析

使用SPSS 26.0版進行統計分析。采用單樣本K?S試驗檢驗正態分布假設。符合正態分布的定量變量表示為均數±標準差，正態分布數據采用t檢驗和Pearson檢驗。對于分類變量，觀察者之間的一致性用Cohen的kappa值（κ）表示。靈敏度、特異度、陽性預測值（PPV）和陰性預測值（NPV）用于評價CCTACT-MPI的診斷結果。以ICA結果為金標準進行受試者操作特征（ROC）曲線分析，計算曲線下面積（AUC）。P<0.05被認為具有統計學意義。

結 果

本研究共包括25例患者的337個血管節段。所有血管節段中，可評估節段占93.18%（314/337）。CCTACT-MPI的噪聲水平相對較高（主動脈根部為67.72±6.58），Likert評分、CNR與SNR等的相關數據詳見表1。動態CT?MPI的平均劑量長度乘積（DLP）為（227.72±78.89）mGy×cm（100.80～432.30 mGy×cm），有效輻射劑量為（3.19±1.10）mSv（1.41～6.05mSv）。

表1 CCTACT-MPI的圖像質量、輻射劑量等相關數據

CCTACT-MPI診斷出21例患者的82節段存在DS≥50%，而255個節段顯示無阻塞性狹窄（圖2）。CCTACT-MPI檢查的觀察者之間診斷阻塞性CAD結果具有良好的一致性（kappa=0.879，P=0.021）。

圖2 典型病例（男性，57歲，ST段抬高心肌梗死）影像

與ICA結果相比，CCTACT-MPI在基于患者、基于血管和基于血管節段水平診斷準確度分別達到92.00%、81.91%和85.46%。冠狀動脈狹窄評估的診斷準確度、靈敏度、特異度、PPV和NPV方面均表現良好（表2）。如CCTACT-MPI在診斷阻塞性冠狀動脈狹窄的ROC分析（圖3）所示，DS≥50%的AUC在患者水平上為0.833（95%CI 0.595～1.000），在血管水平上為0.837（95%CI 0.751～0.923），在節段水平上為0.829（95%CI 0.736～0.894）。

圖3 CCTACT-MPI對診斷阻塞性冠狀動脈狹窄的ROC分析

表2 以ICA為金標準條件下CCTACT-MPI對血管直徑狹窄≥50%的診斷表現%（n/N）

討 論

本研究有兩個主要發現：①從動態CT?MPI中提取數據并重建CCTA在技術上是可行的，且具有較好的圖像質量；②CCTACT-MPI與ICA相比，能夠準確診斷心肌梗死患者阻塞性CAD。單次掃描CCTA和動態CT?MPI的平均輻射劑量分別為5.93 mSv和9.23 mSv［7］，本研究小組進行CT?MPI掃描的整體輻射劑量是3.19 mSv，但是利用這部分的數據同時也重建得到了CCTA的解剖數據，因此本研究的新方法是可行的。以后若運用該掃描方案進行CT?MPI，則可以省略一期單獨的CCTA掃描，也就是說CT?MPI加上CCTA的整個成像劑量可降低為3.19 mSv。

重建出的CCTACT-MPI大部分冠脈血管節段的圖像質量為優良，但其噪聲水平、SNR和CNR劣于先前在同一CT機掃描的低劑量CCTA數據［8］。此外，本研究以ICA為金標準進行評估，發現CCTACT-MPI作為新方法對冠狀動脈狹窄具有較高的診斷準確度，該結果與之前低劑量CCTA的研究結果相似［9-10］。另外，由于穩定性心絞痛或非典型胸痛患者比STEMI患者能更好地完成呼氣屏氣配合，故從動態CT?MPI數據中重建CCTA用于診斷冠狀動脈狹窄具有切實可行性。

本研究尚存在一定局限性。為了減少患者的額外輻射劑量和對比劑使用，掃描并未包含單獨的CCTA圖像采集，因此無法直接與標準CCTA進行比較。此外，本研究人群是心肌梗死患者，穩定性心絞痛患者并未納入其中進行研究，而后者的患病人群基數更廣。因此仍有待開展進一步的研究來證實當前的結果。

綜上所述，基于低劑量動態CT心肌灌注的冠狀動脈CT血管成像與有創性冠狀動脈血管造影相比，就心肌梗死患者而言對阻塞性冠狀動脈血管疾病具有較好的診斷準確性和圖像質量。