冠心病計(jì)算機(jī)斷層攝影術(shù)功能成像的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景

呂濱，戴汝平

述評

冠心病計(jì)算機(jī)斷層攝影術(shù)功能成像的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景

呂濱，戴汝平

臨床醫(yī)學(xué)的進(jìn)步離不開醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的發(fā)展和應(yīng)用技術(shù)水平的提高。計(jì)算機(jī)斷層攝影術(shù)（CT）冠狀動(dòng)脈血管成像應(yīng)用短短十年，已經(jīng)成為門診篩查、排除或者確診冠心病的重要工具。近年CT心肌灌注成像（CTP）和CT血流儲備分?jǐn)?shù)（CT-FFR）等功能學(xué)CT影像技術(shù)迅速推出，并獲得重要循證醫(yī)學(xué)研究證據(jù)，臨床廣泛關(guān)注，被認(rèn)為具有改變臨床診斷和治療路徑、優(yōu)化冠心病診療策略和改善預(yù)后的作用。本文對這些新技術(shù)的現(xiàn)狀和前景做一簡要介紹，以期盡快在我國獲得臨床應(yīng)用。

評論；體層攝影術(shù)，X線計(jì)算機(jī)；心肌灌注成像；血流儲備

目前冠心病的臨床診斷技術(shù)分為“解剖”診斷和“功能”診斷兩類?！敖馄省痹\斷用于觀察冠狀動(dòng)脈粥樣硬化斑塊及其所造成的管壁及管腔改變，主要診斷技術(shù)包括有創(chuàng)的經(jīng)導(dǎo)管冠狀動(dòng)脈造影（CAG），血管內(nèi)超聲（IVUS）、光學(xué)相干斷層（OCT），以及無創(chuàng)的計(jì)算機(jī)斷層攝影術(shù)（CT）冠狀動(dòng)脈造影（CTA）、心臟磁共振成像（CMR）等，用以評價(jià)冠狀血管解剖結(jié)構(gòu)?！肮δ堋痹\斷用于評估冠狀動(dòng)脈狹窄的血流動(dòng)力學(xué)、心肌血流灌注及心臟運(yùn)動(dòng)功能，主要診斷技術(shù)包括：運(yùn)動(dòng)負(fù)荷心電圖、心肌灌注成像（MPI）、超聲心動(dòng)圖、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層攝影術(shù)（SPECT）、正電子發(fā)射斷層（PET）和CMR等及上述方法的負(fù)荷試驗(yàn)。近來，CT“功能”成像技術(shù)逐步進(jìn)入臨床應(yīng)用階段。

當(dāng)前，冠心病的診斷仍以CAG顯示的冠狀動(dòng)脈管腔狹窄≥50%為診斷金標(biāo)準(zhǔn)。但是，臨床實(shí)踐證明，除了管腔狹窄程度以外，斑塊評估及心肌血流灌注等功能評估對于治療策略制定不可或缺，甚至更為重要。當(dāng)前，在多種檢查技術(shù)中，CTA能夠同時(shí)兼顧“解剖”和“功能”檢查。誠如所知，64排或更高檔次CT設(shè)備已經(jīng)廣泛應(yīng)用于臨床，對冠狀動(dòng)脈斑塊和管腔狹窄程度等“解剖”診斷得到認(rèn)可，近幾年開發(fā)的CT“功能”成像已成為研究和臨床應(yīng)用熱點(diǎn)。本文僅對冠心病CT功能成像新技術(shù)做簡要介紹。

1　CT功能成像技術(shù)

1.1連續(xù)動(dòng)態(tài)CT心肌灌注成像（dynamic CT perfusion imaging，CTP）

該技術(shù)是通過連續(xù)掃描獲得對比劑灌注心肌的時(shí)間衰減曲線（時(shí)間密度曲線，TDC），通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算心肌血流量（MBF）值，計(jì)算原理可理解為TDC曲線的上升斜率與血流量相關(guān)，而曲線下面積與血流體積相關(guān)。目前該技術(shù)在高端CT設(shè)備上均有軟硬件支持，最大優(yōu)勢是能夠定量評估心肌內(nèi)血流和灌注量。

1.2CT血流儲備分?jǐn)?shù)（CT fractional flow reserve，CT-FFR）

冠狀動(dòng)脈FFR是指存在狹窄病變時(shí)，血管的最大血流量與假設(shè)不存在狹窄病變時(shí)所能獲得的最大血流量之比，換算成壓力，即狹窄遠(yuǎn)端壓力與狹窄近段血管的壓力之比，比值＜0.75，說明該狹窄具有血流動(dòng)力學(xué)意義。因此，F(xiàn)FR測量需要用導(dǎo)管技術(shù)完成。而CT采用CTA圖像，經(jīng)后處理軟件分析獲得FFR值，稱為CT-FFR。該圖像能夠顯示冠狀動(dòng)脈血管狹窄和斑塊信息，同時(shí)能夠提供任意血管部位的FFR值。CT-FFR技術(shù)的優(yōu)勢是，它只需要一次CT掃描，不需應(yīng)用腺苷等負(fù)荷藥物，卻能夠提供解剖和功能測量指標(biāo)。

1.3CT心臟運(yùn)動(dòng)成像

早在20世紀(jì)80～90年代，電子束CT（electron beam CT， EBCT）通過心臟“電影”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了心臟運(yùn)動(dòng)功能成像，可以評估心室整體（global）和區(qū)域（regional）運(yùn)動(dòng)功能。目前的多排螺旋CT亦可以實(shí)現(xiàn)，只是由于全心動(dòng)周期掃描，X線輻射劑量較高，而且，磁共振成像及超聲心動(dòng)圖可以很好實(shí)現(xiàn)該功能，目前在臨床不提倡常規(guī)應(yīng)用，因此本文不做介紹。

2　冠心病CT功能成像的臨床應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1連續(xù)動(dòng)態(tài)CTP的臨床應(yīng)用研究

目前已經(jīng)有較多的研究證實(shí)，CTP與核素等傳統(tǒng)MPI技術(shù)相比，具有良好診斷一致性。Kurata等首次應(yīng)用16排MDCT對12例疑似冠心病患者進(jìn)行動(dòng)態(tài)負(fù)荷CTP臨床試驗(yàn)，與SPECT比較診斷一致性可達(dá)83%。Blankstein等應(yīng)用第一代雙源CT（dual source CT，DSCT）對34例疑似冠心病患者進(jìn)行動(dòng)態(tài)心肌負(fù)荷CTP，與SPECT相比較，CTP診斷敏感性、特異性、陽性預(yù)測值（PPV）和陰性預(yù)測值（NPV）分別為84%，80%，71%，90%，從而證實(shí)CTP可以初步用于臨床對心肌缺血的診斷。隨著CT技術(shù)發(fā)展，Nasis 等開始應(yīng)用320排寬體探測器對20例患者進(jìn)行CTP檢查，同樣與臨床常用的SPECT相比，CTP診斷敏感性、特異性、PPV、NPV分別提升為94%、98%、94%和98%。

CORE320是第一項(xiàng)CTP領(lǐng)域國際多中心臨床試驗(yàn)，共入組381例穩(wěn)定性心絞痛患者。其結(jié)果證實(shí)，以CAG為參照，相比于SPECT，CT對冠心病的診斷更加準(zhǔn)確，受試者工作特征（ROC）曲線下面積分別為0.78和0.69；而在心肌缺血診斷方面，CT較SPECT檢查的優(yōu)勢是CTA（觀察解剖）與CTP（觀察功能）結(jié)合，較單獨(dú)CCTA或SPECT可獲得額外的診斷價(jià)值，ROC曲線下面積可以提升為0.87。

Cury等進(jìn)行的另一項(xiàng)多中心、多廠家CTP非劣效性臨床試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，CTP與SPECT具有良好的診斷一致性（87%），CTP診斷可逆性心肌灌注缺損的敏感性、特異性、準(zhǔn)確性分別為90%、84%和85%，而CTA以50%狹窄為標(biāo)準(zhǔn)，診斷心肌缺血的準(zhǔn)確性僅為69%，從而證實(shí)CTP診斷有意義狹窄的準(zhǔn)確性明顯優(yōu)于CTA。Bamberg等采用MBF＜75 ml/（100 g心肌重量·min）作為診斷標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)應(yīng)用CTA圖像的狹窄率診斷指標(biāo)，顯示CT診斷有血流動(dòng)力學(xué)意義冠狀動(dòng)脈血管狹窄的敏感性和特異性分別達(dá)到93%和87%。

2.2CT-FFR的臨床應(yīng)用研究

2009年新英格蘭雜志發(fā)表了著名的FAME-1研究結(jié)果，提出基于造影（解剖）和FFR（功能）指導(dǎo)的再血管化治療與單純造影指導(dǎo)相比，可以降低28%的主要心臟不良事件（MACE）。后續(xù)的隨訪顯示，對于沒有血流動(dòng)力學(xué)意義的狹窄，再血管化治療患者并不獲益。因此，F(xiàn)FR測量迅速成為臨床診斷缺血和支架介入治療適應(yīng)證的標(biāo)準(zhǔn)。CT-FFR也隨之興起。

2011年發(fā)表了CT-FFR的第一個(gè)國際多中心研究DISCOVER-FLOW，共納入103例穩(wěn)定性心絞痛患者，以經(jīng)導(dǎo)管測量的FFR＜0.80為缺血診斷標(biāo)準(zhǔn)，在血管水平CT-FFR診斷有意義缺血性狹窄的準(zhǔn)確性為84.3%，敏感性為87.9%，特異性為82.2%；而CTA診斷的準(zhǔn)確性為58.5%，敏感性為91.4%，特異性僅為39.6%，說明CTA基于狹窄的診斷，導(dǎo)致過高的假陽性。2012年發(fā)表了DeFACTO研究，該研究納入252例患者，以經(jīng)導(dǎo)管測量的FFR值為金標(biāo)準(zhǔn)，CT-FFR與CTA相比，對于存在中度狹窄（30%～70%）的患者，在不降低診斷特異性的情況下，CT-FFR診斷的敏感性從CTA的37%提高到82%。隨后的2014年，CTFFR領(lǐng)域又發(fā)表了NXT研究，該研究的試驗(yàn)方法相似，納入254例患者，以經(jīng)導(dǎo)管FFR結(jié)果為參照，再次證明了CT-FFR較CTA單純觀察管腔狹窄，可以顯著提高診斷具有血流動(dòng)力學(xué)意義狹窄病變的特異性（從34%提高到79%），減少了假陽性病例，間接說明了單純依賴管腔狹窄“解剖”診斷的限度。

2.3CTP和CT-FFR的臨床應(yīng)用限度

（1）CTP應(yīng)用限度：CTP普及應(yīng)用需要高端設(shè)備提供軟、硬件支持，掃描的輻射劑量較高、圖像偽影、以及檢查耗時(shí)等。目前僅國際高端CT設(shè)備具有CTP掃描和圖像后處理分析功能。一次CTA加上負(fù)荷CTP檢查，患者需要接受5～10毫西弗（mSv），與SPECT輻射劑量（12.7±0.4）mSv相當(dāng)。通過提高時(shí)間分辨率、改善掃描模式、低管電壓成像、管電流調(diào)制及運(yùn)用迭代重建算法等手段有助于降低輻射劑量。

CTP可以量化診斷，但是診斷標(biāo)準(zhǔn)不夠確定。以MBF＜75 ml/（100 g心肌重量·min）為診斷缺血的標(biāo)準(zhǔn)，圖像偽影常常會導(dǎo)致假陽性。通過增加探測器覆蓋范圍、控制心率，改進(jìn)校正算法等，有助于改善偽影干擾、提高圖像質(zhì)量和診斷準(zhǔn)確性。該領(lǐng)域的最新薈萃分析對一共24篇文章1 507例患者進(jìn)行總結(jié)，目前CTP各研究間存在較大變異，各研究的樣本量多數(shù)都不大，CT掃描方案也不盡相同，指出以后標(biāo)準(zhǔn)化CT操作技術(shù)是必要的。

（2）CT-FFR應(yīng)用限度：CT-FFR成像原理本身存在局限性，因?yàn)樗悄M腺苷負(fù)荷后血管的最大充血狀態(tài)，而不是真正的應(yīng)用腺苷，如有微循環(huán)障礙的患者，CT-FFR難以將其準(zhǔn)確建立模型，因而準(zhǔn)確性降低。CT-FFR對CTA原始圖像有很高的要求，如圖像的運(yùn)動(dòng)偽影、大量鈣化等，在一定程度上限制了其臨床應(yīng)用。另外CT-FFR目前全球僅美國Heart Flow一家公司有軟件可以完成此項(xiàng)工作。

3　冠心病CT功能成像的應(yīng)用前景

3.1對臨床診斷路徑的改變

冠心病的診斷即需要解剖診斷又需要功能診斷，特別是對于有意義狹窄病變的血流動(dòng)力學(xué)評估，以及供血區(qū)域心肌缺血的診斷則顯得十分重要，因?yàn)樵撗軘M行再血管化（冠狀動(dòng)脈支架和搭橋手術(shù)）治療，靶血管治療的適應(yīng)證選擇就顯得十分重要。通過將CTA與CTP或者CT-FFR的結(jié)合，可以提高冠心病診斷的特異性，精準(zhǔn)診斷缺血“肇事血管”和“肇事病變”，減少不必要的過度介入治療，使得CT成為能夠進(jìn)行冠心病解剖加功能診斷的“一站式”評估技術(shù)。

目前循證醫(yī)學(xué)研究初步證明，CTA陽性輔以CTP為患者帶來更大的獲益，即CTA和CTP均為陽性，則推薦患者行進(jìn)一步的CAG進(jìn)而選擇介入或者冠狀動(dòng)脈搭橋手術(shù)治療。但是，可能約20%以下的患者出現(xiàn)CTA陽性（＞70%以上狹窄）而CTP陰性，或者CTA＜70%狹窄（不夠介入治療指征）而CTP陽性，則需要密切結(jié)合臨床，做出最利于患者的治療決策。最近也有文獻(xiàn)證明，這樣的診斷流程較傳統(tǒng)的首選功能影像學(xué)診斷、以及首選造影診斷，經(jīng)濟(jì)效益比（cost-effective）是最合理的見流程圖1。

3.2CT功能成像具有廣泛臨床應(yīng)用前景

最近兩年，基于CTA解剖診斷的循證醫(yī)學(xué)研究已經(jīng)證明，單純的CTA，較過去基于單純功能影像診斷路徑，已經(jīng)能夠讓患者在3年隨訪中獲益更多。但是，目前尚缺乏CTA加CTP或者CTA加CTFFR，即解剖加功能一站式診斷，除了能夠進(jìn)一步提高診斷準(zhǔn)確性以外，是否能夠更加降低冠心病事件，從而讓患者更加獲益的證據(jù)。推薦上述診斷路徑，需要大型臨床試驗(yàn)來證實(shí)。目前CTP軟件硬件已具備條件在國內(nèi)5～10家醫(yī)院開展研究，而CT-FFR則需要在國內(nèi)實(shí)現(xiàn)軟件的突破。在此之前，推廣CT功能學(xué)檢查的臨床應(yīng)用，需要明確適應(yīng)證患者、規(guī)范掃描和測量技術(shù)參數(shù)、增加患者安全性，以及完成這些技術(shù)的衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)學(xué)評價(jià)。

4　總結(jié)

經(jīng)過10余年的臨床應(yīng)用，CTA評價(jià)冠狀動(dòng)脈解剖病變（狹窄和斑塊）已經(jīng)成熟而被廣泛認(rèn)可。上述基于CT的功能成像技術(shù)，主要包括連續(xù)動(dòng)態(tài)CTP和CT-FFR，一經(jīng)問世和發(fā)表，便引起極大關(guān)注。該技術(shù)屬于無創(chuàng)，不增加患者負(fù)擔(dān)，輻射劑量已經(jīng)顯著降低，安全性高，性價(jià)比高，容易普及。對冠心病的精準(zhǔn)治療，有重要意義。未來需要通過前瞻性隨機(jī)大樣本的循證醫(yī)學(xué)研究，進(jìn)一步規(guī)范成像技術(shù)、診斷標(biāo)準(zhǔn)，使CT這項(xiàng)唯一能夠?qū)崿F(xiàn)冠狀動(dòng)脈解剖和功能評價(jià)的無創(chuàng)技術(shù)，更好地應(yīng)用于臨床為患者服務(wù)。“精準(zhǔn)醫(yī)療”影像學(xué)先行。

圖1　CTA+CTP的診斷流程

2016-07-09）

（編輯：梅平）

100037 北京市，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 國家心血管病中心 阜外醫(yī)院 放射影像中心

呂濱 主任醫(yī)師 放射影像科主任 博士 主要從事心血管病影像學(xué)研究 Email： blu@vip.sina.com 通訊作者：戴汝平Email：rupingdai2013@163.com

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1000-3614（2016）09-0833-03 doi:10.3969/j.issn.1000-3614.2016.09.001