双源CTA对冠状动脉临界狭窄病变斑块判断的价值

2017-08-16吴启源袁明远许建荣殷焱周华王伟范晓军刘晓晟

中国医学计算机成像杂志 2017年3期

吴启源袁明远许建荣殷焱周华王伟范晓军刘晓晟

吴启源1,2袁明远2许建荣1殷焱1周华2王伟2范晓军2刘晓晟1

目的：以血管内超声（IVUS）为金标准，判断双源螺旋CT冠状动脉CT血管造影（DSCTA）对临界病变的斑块定量及斑块稳定性评估的价值。方法：回顾性分析经冠状动脉造影（CAG）证实的临界病变62例（83个部位），男性25人，女性37人，均于来院后先行DSCTA后1～2周内做CAG及IVUS检查。在DSCTA和IVUS图像上分别测量临界病变血管外膜内面积（EEMCSA）、最小管腔面积（MLA）、斑块面积（PA）、斑块负荷（PB）、面积狭窄率及血管重构指数（RI），并进行相关性分析；进一步以IVUS为金标准，判断DSCTA诊断易损斑块的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值及准确性。结果：以IVUS为金标准，DSCTA对冠脉临界病变的管腔狭窄率判断无明显统计学差异，EEMCSA、MLA、PA、PB及RI测量结果无明显差异，且相关性好，但DSCTA对EEMCSA、MLA、PA、PB及RI指标均有低估倾向。83个临界病变中，DSCTA诊断易损斑块的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值及准确性分别为72.92%、74.29%、79.55%、66.67%及73.49%。结论：以IVUS为金标准，DSCTA可以对冠脉临界性病变进行较准确的定量和定性诊断。

冠状动脉临界病变；双源螺旋CT；血管内超声；冠状动脉血管造影

临界病变是指冠状动脉血管造影（CAG）测定冠状动脉（简称冠脉）狭窄程度在50%～70%的病变［1］。一项临床流行病学资料显示在急性冠脉综合征的患者中，有60%～70%患者的基础病变狭窄程度在30%～70%；因此对于如何有效检出相对高危的临界病变，如何规范化地处理冠脉临界病变成为困扰心血管介入医生的难题。IVUS现在被认为是诊断冠脉病变新的金标准［2］，但是其是有创检查，并且价格昂贵，不易被患者接受。DSCT作为一种检查新手段具有很高的时间、空间分辨率，可以得到好的图像质量，能很好地显示冠脉血管狭窄及斑块性质。既往国内外研究热点主要是在DSCTA对冠脉临界病变的评估上［3］，而以DSCTA对照IVUS对斑块比较全面定量检测及斑块稳定性判断的报道不多。本研究以IVUS为金标准，评价DSCTA对冠脉临界病变斑块定量和稳定性判断的能力。

方法

1.临床资料

回顾性分析我院2014年11月—2016年10月经冠脉造影(CAG)证实的临界病变62病例，共83部位（左前降支51个、左回旋支9个、右冠状动脉18个、第一对角支3个及钝圆支2个），其中男性25例，女性37例，年龄 46～83岁，平均( 63.8±8.8) 岁。所有患者均在CAG前1～2周内行DSCT 冠状动脉成像。CAG后同时进行IVUS 检查。所有患者均签署增强检查知情同意书。病人排除标准：对比剂过敏、不能屏气患者、既往曾行冠状动脉搭桥术或支架置入术、肝肾功能衰竭、出血性疾病等病人。

2.检查方法

DSCTA检查：扫描方法采用西门子64排炫速双源螺旋CT机检查。扫描前2min患者舌下含硝酸甘油0.5mg，检查前做屏气训练，取仰卧位，扫描方法均使用前瞻性心电门控扫描。管电压120kV，管电流350mAs左右，准直器厚度0.6mm，螺距0.2～0.4。增强扫描经肘静脉双筒高压注射器注入10ml生理盐水，确保管道通畅，以5.0ml/s流率注入350mgI/ml碘海醇60～70ml，并以相同速率追加生理盐水40ml。采用Bolus Tracking自动跟踪技术监测升主动脉根部对比剂浓度，阈值设定为100HU，延时6s，自动触发扫描。扫描范围覆盖气管隆突下至膈肌下1～2cm，患者于吸气后屏气扫描，扫描时间7～11s。 30%～85%R-R间期内扫描，以5%间隔重建，间期内图像重建采用西门子后处理设备自选最佳舒张期及收缩期对冠状动脉进行重建和评估，图像不佳以手动绝对时相重建出相对较好图像。重建层厚0.75mm，重建间隔0.5mm。图像传输至西门子syngo.via后处理工作站进行多层面重建(multiplanar reformation，MPR)、曲面重建(curve planar reformation，CPR)、容积再现（volume rendering，VR）、最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)等重建。

IVUS检查：在CAG之后检查。采用Volcano S5TM超声仪，3.2F、20MHz相控阵Eagle Eye Gold VUS探头。IVUS检查前常规状动脉内注射200μg硝酸甘油，静脉予以肝素6000u，经指引导管送0.014in指引导丝抵达冠状动脉远段，IVUS导管以1.0mm/s速度匀速回撤，获得IVUS图像并自动储存，通过血管内超声虚拟组织学成像（virtual histology-intravascular ultrasound ，VH-IVUS）软件对射频信号进行自动校准，即可在回撤时得到VH-IVUS图像。

3.图像分析

3.1 DSCTA 图像分析：采用MIP、MPR、VR和CPR进行重建，在CPR短轴位图像上进行血管及斑块测量。斑块定量测量指标：管腔、斑块的测量在斑块最狭窄的部位进行，采用薄层的横断面图像手工测量［4］，分别于斑块所在的曲面重建短轴面上测量血管外膜横截面积(EEMCSA）、最小管腔面积（MLA）、病变处上下正常管腔平均面积。血管狭窄率的测量 DSCTA以IVUS为金标准作为参照，选择与IVUS面积测量方法，可更准确的反映冠脉狭窄程度［5］。面积狭窄率=斑块面积（EEMCSA -MLA）/上下正常血管平均面积。斑块定量：斑块面积(PA)=EEMCSA-MLA；斑块负荷(PB)=(EEMCSA -MLA)／EEMCSA ×100%；重构指数（RI）=靶病变EMMCSA/上下正常血管面积，RI＜0.95负性重构，RI＞1.05正性重构，0.95～1.05无重构。斑块定性测量：测量斑块不同密度区域，取平均值。

3.2 DSCTA斑块分类

(1)易损斑块[6-7]至少符合以下四项中的两项：①点状钙化：非钙化斑块中有点状钙化；②餐巾环征：低密度斑块伴有环周高密度；③正性重构；④低密度：非钙化性斑块伴CT值＜30HU。

(2)稳定斑块，除了易损斑块之外的斑块。

3.3 IVUS图像分析：血管狭窄率和斑块定量测量同CTA。

3.4 VH-IVUS斑块分类：采用INDEC Echo Plaque分析软件。深绿色区域代表纤维组织，浅绿色区域代表纤维脂肪组织，红色代表坏死核心组织，白色区域代表钙化组织。斑块分型：①易损斑块：定义为坏死核心占整体斑块面积超过10%以上而且靠近管腔的薄纤维帽粥样斑块[8]；② 稳定斑块，除了易损斑块之外的斑块，包括纤维斑块及纤维钙化斑块等。

所有IVUS及DSCTA图像均由2位影像科医师在不知道结果情况下单独测量，如诊断结果不一致，以最后讨论后的一致结果为准。

4.统计学分析

采用SPSS22.0统计软件包对数据进行统计学分析，计数资料以百分率(%)表示，计量资料以均数±标准差表示，进行正态性检验后，两组间均数差异比较采用t检验，P＜0.05为差异有统计学意义，相关系数＜0.4表示相关性差，0.4～0.75表示相关性较好，＞0.75表示相关性好。以VH-IVUS为金标准，分别计算DSCTA对临界病变易损斑块诊断的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值及准确性。

结果

1.DSCTA与IVUS对临界病变管腔狭窄率比较

临界病变管腔狭窄率在DSCTA上为62%±13%，在IVUIS上为63%±13%，两者未见明显统计学差异（t=1.94， P=0.06）（表 1），两者相关性较好。

2.DSCTA与IVUS对冠脉临界病变斑块定量的比较

两种方法所测量的EEMCSA、MLA、PA、PB及RI值差异无明显统计学意义（P＞0.05），二者相关性好。

表1 斑块的DSCTA与IVUS定量测量指标比较

表2 DSCTA与VH-IVUS在诊断临界病变斑块性质的比较（个数）

图1 男，72岁，DSCTA和IVUS均显示前降支的易损斑块。CTA示弧形偏心性低密度斑块表面环状稍高密度影为餐巾环征(A，红箭示)，斑块处血管正性重构（B，重构指数1.27），该斑块CT值约34HU。VH-IVUS示该易损斑块坏死核心为53.4%，为靠近管腔的薄纤维帽粥样斑块。

图2 女，67岁，DSCTA和IVUS均显示右冠状动脉的稳定斑块。CTA示弧形偏心性低密度斑块（A），血管无重构（B，重构指数1.02），斑块CT值约78HU，未见点状钙化及餐巾环征。VH-IVUS示坏死核心为9.5%（＜10%）且远离管腔的纤维斑块。

3.DSCTA与VH-IVUS对冠脉临界病变斑块稳定性判断的比较

在总共83个临界病变斑块中：VH-IVUS诊断48个易损斑块中，DSCTA诊断35个；VH-IVUS诊断的35个稳定斑块，DSCTA诊断26个（图1，2）。DSCTA诊断临界病变中易损斑块的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值及准确性分别为72.92%、74.29%、79.55%、66.67% 及 73.49%（表 2）。

讨论

冠心病是严重威胁人类身体健康，也是猝死重要原因之一。随着生活方式变化，其发病率也是逐年上升，并且具有年轻化趋势，其中以急性冠脉综合征最为凶险，因此对冠心病早诊断、早治疗有着重要现实意义。很多研究表明，在急性冠脉综合征中，斑块性质要比血管本身狭窄更加重要。冠状动脉易损斑块破裂导致血栓形成是促使ACS发生的最重要原因之一［9］。

CAG目前被人们认为是诊断冠心病的金标准，但是由于其是二维成像，并且只能看到管腔单纯的狭窄而不能诊断斑块性质， IVUS的出现弥补了CAG的不足，其不仅能够观察管腔狭窄，还能判断斑块性质，被认为是诊断冠心病新的金标准［2］。其中VHIVUS是一种新的血管内超声后处理技术，是利用反向散射射频信号，通过功率频谱进行比较分析，实时重建斑块分类的组织图像，可以对斑块性质进行更加准确的分辨［10］。因此，本研究我们选择IVUS为金标准。

由于心脏是一直运动着的器官，因此影响冠状动脉CTA的最主要因素就是时间分辨率，在双源CT出现之前，单源CT由于时间分辨率相对较低，图像质量较差甚至检查失败。西门子炫速双源64排CT具有很高时间分辨率（75ms），在任何心率，只需一个心动周期就可以重建出图像，并且检查时机架两个球管只需要旋转90°就可以采集成像。本次研究所有病例均使用前瞻性心电门控技术扫描，有研究认为，前瞻性心电门控扫描能明显降低冠状动脉CTA检查辐射剂量［11］。因此，它将冠状动脉CTA成像从低心率、长时间及高辐射剂量的检查转变到高心率、短时间及低辐射剂量的常规检查，图像质量也有了大幅度提高。

在本次研究中，以IVUS为金标准，二者在测量临界病变管腔狭窄率上，差异无明显统计学意义。张文瑾等［3］比较了DSCTA和IVUS对靶血管的定量测量，二者相关性略低于本研究，原因可能是本研究采用的机器是炫速双源CT，其时间分辨率更高、冠脉图像质量更好，同时软件后处理性能也更高，因此测量结果也更准确，可以看出本次研究在判断冠状动脉粥样斑块的形态方面更准确。由于RI是斑块定量的重要指标，关系到斑块稳定性的判断，因此本次研究同时分析了RI，同样得出了与IVUS较一致的结果。

许多研究显示约65%～70%的ACS是由不稳定性斑块所导致，其CAG上多数表现为临界病变。所以斑块稳定性的判断至关重要。国内以VH-IVUS为金标准来研究斑块稳定性的文章很少，本次研究83个临界病变斑块中发现，DSCTA对易损斑块的诊断敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值及准确性分别为 72.92%、74.29%、79.55%、66.67% 及73.49%。因此可以看出DSCTA对冠状动脉粥样斑块的稳定性判断方面也具有较准确。由于本次检查样本较小，所得结果有待今后大样本的验证，斑块定量及定性研究因为CTA人工测量局限性，可能结果有所差异。

总之，DSCTA在临界病变斑块定量检测上与IVUS有很高的一致性和相关性，并且在斑块稳定性方面与VH-IVUS比较，准确率也较高，所以DSCTA在临界性病变无论是斑块定量研究还是在斑块稳定性方面都具有较高指导价值，可作为冠心病危险分层及早期干预的一种相对无创检查，以达到减少急性冠状动脉事件发生概率，同时也可作为冠心病影像诊断及随访的首选检查。

[1]Tobis J , Azarbal B , Slavin L. Assessment of intermediate severity coronary lesions in the catheterization laboratory.J Am Coll Cardiol,2007, 49: 839-848.

[2]Han Y, Jing Q,Xu B,et al. Safety and Efficacy of biodegradable polymer-coated sirolimus-eluting stents in “real-world” practice: 18-month clinical and 9-month angiographic outcomes.JACC Cardiovasc Interv， 2009 ，2:303-309.

[3]张文瑾，沈比先，彭珂文，等.双源CT及IVUS对冠脉临界病变的评估及其与最小管腔面积关系的对比研究.实用放射学杂志，2011，27: 508-513.

[4]Vogl T J，Abolmaali N D，Diebold T, et al.Techniques for the detection of coronary atherosclerosis：Multi-detector-row CT coronary angiography.Radiology，2002，223: 212-220.

[5]Herzog C，Ay M，Engelmann K，et a1.Visualiation techniques in multislice CT-coronary angiography of the heart.Correhtions of axial，multiplanar，three-dimensional and virtuai endoscopic imaging with the invasive diagnosis.Rofo，2001，173: 341-349.

[6]Motoyama S, Sarai M, Harigaya H,et al.Computed tomographic angiography characteristics of atherosclerotic plaques subsequently resulting in acute coronary syndrome. J Am Coll Cardiol， 2009，54:49-57.

[7]Puchner SB, Liu T, Mayrhofer T, et al. High-risk plaque detected on coronary CT angiography predicts acute coronary syndromes independent of signi ficant stenosis in acute chest pain: results from the ROMICAT-II trial. J Am Coll Cardiol，2014，64:684-692.

[8]Rodriguze-Granillo GA，Bruining N，Mc Fadden EP，et al.In vivo intravascular ultrasound-derived thin-cap fibroathrroma detection using ultrasound radiofrequency data analysis.J Am Coll Cardiol, 2005,46:2038-2042

[9]Gossl M，Versari D，Hildebrandt H，et al.Vulnerable plaque:detection and management .Med Clin North Am，2007, 91: 573-601.

[10]Nair A, Kuban BD, Tuzcu EM,et al. Coronary plaque classi fication with intravascular ultrasound radiofrequency data analysis .Circulation, 2002, 106: 2200-2206.

[11]管延芳，范丽娟，于杰，等.单一时相前瞻性心电门控CT冠状动脉成像的临床应用.中国医学计算机成像杂志，2015，21:528-532.

The Value of Dual-source CTA in Judging the Plaque of Intermediate Stenosis Coronary Artery

WU Qi-yuan1,2, YUAN Ming-yuan2, XU Jian-rong1, YIN Yan1, ZHOU Hua2,WANG Wei2, FAN Xiao-jun2, LIU Xiao-sheng1

Purpose:To evaluate the diagnostic value of dual source computer tomography angiography (DSCTA)in judging the plaque quantity and stability in intermediate stenosis coronary artery with the intravascular ultrasound(IVUS) as the gold standard.Methods:Sixty-two cases (83 sites) of intermediate lesions were confirmed by coronary angiography (CAG). Twenty-five male and 37 female patients were undergone DSCTA one to two weeks before coronary angiography and intravascular ultrasound (IVUS) examination. The results of IVUS were taken as the gold standard. External elastic membrane cross sectional area (EEMCSA), minimal lumen area (MLA), plaque area (PA),plaque burden (PB), rate of narrow area and remodeling index (RI) were analyzed and compared. The sensitivity,specificity, positive predictive value, negative predictive value and accuracy of DSCTA in diagnosing vulnerable plaques were determined.Results:There was no significant difference of the stenosis ratio of intermediate lesions in coronary artery between DSCTA and IVUS. The values of EEMCSA, MLA, PA, PB, and RI were not with significantly differenceand the correlation was good between DSCTA with IVUS. The sensitivity, specificity, positive predictive value, negative predictive value and accuracy of DSCTA in diagnosing vulnerable plaque in 83 intermediate lesions were 72.92%、74.29%、79.55%, 66.67% and 73.49%, respectively.Conclusion:DSCTA had a high diagnostic value in both the quantification of intermediate plaques and the qualitative analysis of vulnerable plaques with the intravascular ultrasound(IVUS) as the gold standard, and can be used as the first choice for risk stratification and follow-up of coronary heart disease.

Coronary intermediate lesions; Dual-source spiral CT (DSCT); Intravascular ultrasound (IVUS);Coronary angiography (CAG)

R445.3

1006-5741（2017）-03-0217-05

2017.02.19;修回时间：2017.04.15)

中国医学计算机成像杂志，2017，23：217-221

1上海交通大学医学院附属仁济医院放射科

2上海市浦东新区周浦医院放射科

通信地址：上海市浦东新区浦建路160号，上海 200127

刘晓晟(电子邮箱：liu.mia@qq.com)

Chin Comput Med Imag，2017，23：217-221

1 Department of Radiology, Renji Hospital, School of Medicine, Shanghai Jiaotong University

2 Department of Radiology, Zhoupu Hospital, Pudong New District