冠状动脉CT血管造影联合心肌应变预测冠状动脉斑块患者发生主要不良心脏事件的价值研究*

2017-09-26尹小花王迎春

中国医学装备 2017年9期

尹小花徐荣程韬王迎春周慧*

尹小花①徐荣②程韬①王迎春①周慧①*

目的：探讨冠状动脉CT血管造影(CCTA)和四维斑点跟踪超声心动图(4D-STE)对冠状动脉斑块患者主要不良心脏事件(MACE)的预测价值。方法：选取209例接受CCTA检查发现有冠状动脉粥样硬化斑块的患者，参照“中国心血管病预防指南”进行临床危险分层。分析患者CCTA图像，定量评定冠状动脉管腔狭窄程度并分级。采集4D-STE图像，测量其应变指标，评价左心室壁活动度。随访病例MACE发生情况，建立预测MACE的三个模型：CCTA分级(model 1)、CCTA分级＋4D-STE指标(model 2)和CCTA分级＋4D-STE指标＋临床危险分层(model 3)，评估三个模型对MACE的预测效能。结果：随访结束时，46例患者(占22.0%)发生MACE。临床危险分层、CCTA分级和4D-STE指标的Cox回归模型分析显示，CCTA分级预测MACE的价值明显高于4D-STE和临床危险分级(HR=12.39)。三个模型受试者工作特性(ROC)曲线下面积(AUC)分别为0.842、0.924和0.940，联合模型model 2和model 3的AUC明显大于model 1，model 2和model 3，与model 1比较差异有统计学意义(Z=0.0975，Z=0.144；P＜0.001)，model 2与model 3的AUC比较差异无统计学意义(Z=0.0465，P＞0.05)。结论：CCTA和4D-STE联合使用可以获得更高的预测效能，为心血管病防治的规范化提供依据，可以在临床推广使用。

冠状动脉CT血管造影；四维心肌应变；危险因素；主要不良心脏事件；粥样硬化斑块

心血管疾病是致残和过早死亡的主要原因之一，且发病年龄呈年轻化趋势[1]。临床上传统的心血管疾病危险评估方法是临床评估表，如Framingham危险评分、全球急性冠状动脉事件注册(global registry of acute coronary events，GRACE)危险评分、心肌梗死溶栓(thrombolysis in myocardial infarction，TIMI)危险评分等，被广泛推荐用于冠心病危险分层的患者中[2-4]。中国缺血性心血管病综合危险度评估表是根据中国人群疾病特点制定的适合中国人群的心血管病综合危险度评估工具，具有简便、快捷的优点，能够较好地反映国人发生心血管病的综合危险[5]。各种临床评估表使用方便、快捷，但临床证实其预测的准确性不够高，对于临床症状不典型、心电图无特征性表现时常低估发病风险[6]。冠状动脉造影(coronary artery angiography，CAG)被认为是诊断冠状动脉狭窄的金标准，但不能直接显示可能导致主要不良心脏事件(major adverse cardiac events，MACE)的不稳定斑块，且有一定的创伤性及潜在危险性，不能方便地用于临床筛查[7]。

冠状动脉CT血管造影(coronary computed tomography angiography，CCTA)可以提供丰富的冠状动脉解剖信息，其显示冠状动脉管腔狭窄可以与CAG媲美[8]。四维斑点跟踪超声心动图(four dimensionalspeckle tracking echocardiography，4D-STE)是一项评价室壁运动的新技术，能客观、准确及定量评价心肌的局部收缩和舒张功能，在静息状态下即能观察到冠状动脉疾病所致的心肌缺血区域，对临床心血管疾病的诊治有很大帮助[9]。本研究应用CCTA和4D-STE对冠状动脉斑块患者分别从冠状动脉解剖和左心室功能方面进行心血管病风险评估，探讨两种影像学方法联合在MACE发病风险预测中的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2013年1月至2015年8月在上海市嘉定区中心医院接受CCTA检查的209例冠状动脉粥样硬化斑块患者，其中男性125例，女性84例；平均年龄(62.9±8.3)岁；身体质量指数(body mass index，BMI)23.6±3.7。本研究为前瞻性研究，通过了嘉定区中心医院伦理委员会审核，所有入选患者均签署CCTA检查知情同意书及临床试验知情同意书。

1.2 纳入与排除标准

(1)纳入标准：①冠状动脉粥样硬化斑块患者；②因胸痛、胸闷等疑似冠心病症状急诊或门诊就诊。

(2)排除标准：①严重心律失常，包括频发早搏、房颤等；②心肌炎患者；③冠状动脉支架植入、旁路移植手术等心脏手术史患者；④肝肾功能不全或有对比剂过敏史；⑤重度肺气肿、肺纤维化及其他换气功能不良无法屏气；⑥CCTA图像质量4分，评估受限者。

1.3 仪器与材料

(1)CCTA扫描采用Philips Brilliance 64排螺旋CT扫描仪(美国Cleveland)进行扫描；应用GE Vivid E9型彩色超声诊断仪(挪威Horten)采集4D-STE图像，采用ECHO-PAC 110.1.2版本左室定量软件进行分析。

(2)对比剂采用非离子型对比剂碘帕醇370 mgI/ml (上海博莱科信谊药业公司)，心脏容积数据重组采用Philips独立工作站提供的冠状动脉分析软件完成。

1.4 检查方法

1.4.1 临床危险因素收集

收集传统的冠心病危险因素包括年龄、性别、吸烟情况、血压、身体质量指数(body mass index，BMI)、空腹血糖和血总胆固醇数据。

1.4.2 扫描方法

CCTA图像扫描参数：管电压120～140 kV，管电流800～840 mAs，依体重而定。扫描层厚为0.9 mm，矩阵512×512，螺距0.2，视野150 mm。常规行前瞻性心电图(electrocardiogram，ECG)门控冠状动脉钙化积分扫描并确定冠状动脉成像的上、下界。增强扫描采用人工智能触发扫描系统，监测平面设定于气管隆突下1 cm层面，感兴趣区域(region of interest，ROI)设于降主动脉，触发阈值设定为120 HU，密度达到预设值时，心脏容积扫描自动触发。

对比剂应用双筒高压注射器经肘静脉注射，流速5.0 ml/s，注射总量50～80 ml。对于预扫描心率＞70次/min的患者，于检查前30 min口服倍他乐克25～50 mg，待心率降至＜70次/min时再行扫描。

1.4.3 4D-STE图像采集与图像分析

心脏容积数据重组采用Philips独立工作站提供的冠状动脉分析软件完成。按照R波后40%、45%、70%、75%时相进行重建，重建矩阵为512×512，选取血管显示最为清楚的时相进行后处理。选取R波后75%时相，必要时某些节段综合分析其他时相图像。采用Philips独立工作站提供的冠状动脉分析软件进行图像后处理。显示冠状动脉整体形态及血管垂直方向的横断面，测定冠状动脉三大主干及主要分支管腔狭窄程度。CCTA图像由2名有经验的放射科医师独立阅片，意见不一致时协商达成一致。

CCTA检查后1周内采集4D-STE图像。根据美国超声心动图学会指南规定的17分段标准，测定左室每个节段的应变值，取其平均值。

1.5 随访

所有病例每4个月随访一次，随访至2016年8月。随访方式采用门诊随访或电话回访。随访内容包括病例MACE发生情况及时间。MACE包括不稳定心绞痛、非致死性心肌梗死、心源性猝死和靶血管血运重建(溶栓、冠状动脉搭桥手术和冠状动脉支架植入手术)。通过查阅病历或联系患者的主管医生来保证事件的真实性。发生MACE的病例终止随访。

1.6 评价指标

(1)临床危险因素评估按照《中国心血管病预防指南》(2011版)MACE总体危险分层标准进行危险分层，分为低危、中危、高危和极高危4个等级[5]。

(2)CCTA分级评估采用Gensini积分系统定量评定血管狭窄程度[10]。狭窄程度分级标准：≤4分为1级，4～20分为2级，21～32分为3级，＞32分为4级。

(3)4D-STE测量指标包括：左室整体纵向应变(globallongitudinalstrain，GLS)、环周应变(globalcircumferentialstrain，GCS)、面积应变(global area strain，GAS)和径向应变(globalradial strain， GRS)。

1.7 统计学方法

采用SPSS 17.0软件包进行数据统计。连续变量记录以均值±标准差(x-±s)表示，采用配对t检验，分类变量记录为百分比(%)，应用卡方检验。不符合参数统计条件的数据及等级资料采用非参数检验方法进行分析。不同危险组别的事件发生率比较采用对数秩检验。采用ROC曲线评价不同危险分层方法预测MACE的价值。采用Cox回归模型对临床心血管病危险分层、CCTA分级及4D-STE指标进行生存曲线分析，并建立预测MACE的三个模型：CCTA分级(model 1)、CCTA分级＋4D-STE指标(model 2)和CCTA分级＋4D-STE指标＋临床危险分层(model 3)。应用受试者工作特性(receiver opera-ting characteristic，ROC)曲线下面积(area under curve，AUC)评估三个模型预测MACE的效能。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 随访情况

随访期间共46例发生MACE，至随访结束163例病例始终未出现MACE。最早出现MACE的时间为128 d，其中不稳定心绞痛5例，非致死性心肌梗死3例，心源性猝死3例，行冠状动脉支架植入术30例，冠状动脉旁路手术5例。

2.2 临床心血管病危险分层评估

(1)临床心血管病危险分层预测MACE的ROC AUC为0.779，灵敏度和特异度分别为87.0%，63.2%(截断值＞1，P=0.0001)。发生MACE患者与无MACE患者临床心血管病危险因素BMI、收缩压和总胆固醇指标比较差异有统计学意义(t=5.267，t=5.203，t=4.420；P＜0.05)，见表1。

(2)临床心血管病危险分层评估结果显示，发生MACE的患者低危、中危、高危和极高危分别有6例(占13.0%)、12例(占26.1%)、20例(占43.5%)和8例(占17.4%)；无MACE的患者低危、中危、高危和极高危分别有103例(占63.2%)、 25例(占15.3%)、30例(占18.4%)和5例(占3.1%)，两者比较差异有统计学意义(x2=36.153，x2=2.845，x2=12.392，x2=12.619；P＜0.05)。

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2.3 CCTA图像分析

CCTA分级预测MACE的ROC的AUC为0.882，灵敏度和特异度分别为89.1%，79.8%(截断值＞2，P=0.0001)。发生MACE的患者与无MACE的患者CCTA冠状动脉狭窄程度比较显示，MACE组冠状动脉狭窄程度以3级、4级为主，无MACE的患者冠状动脉狭窄程度以1级、2级为主，两者同一等级1～4级间比较差异均有统计学意义(x2=18.063，x2=22.330，x2=24.660，x2=40.560；P＜0.05)，见表2。

2.4 4D-STE图像分析

4D-STE的GLS、GCS、GAS和GRS指标预测MACE的ROC的AUC分别为：0.897、0.838、0.862及0.783。发生MACE的患者与无MACE的患者4D-STE的GLS、GCS、GAS和GRS的4项指标比较结果显示，无MACE的患者各心肌节段应变幅度明显高于发生MACE的患者，两者各应变值比较差异均有统计学意义(t=9.868，t=6.904，t=9.169，t=-6.892；P＜0.05)，见表3。

2.5 临床心血管病危险分层、CCTA分级及4D-STE指标对MACE的预测价值比较

临床心血管病危险分层、CCTA分级及4D-STE指标预测MACE的Cox回归模型分析结果显示，CCTA分级预测MACE发病风险的价值最高，HR值为12.39，见表4。

表1 临床BMI、收缩压和总胆固醇指标危险因素比较(x-±s)

表2 临床CCTA冠状动脉狭窄程度分级比较 [例(%) ]

表3 临床4D-STE的各项指标比较 (x-±s)

表4 临床心血管病危险分层、CCTA分级以及4DSTE指标的Cox回归模型分析

表5 三种模型的ROC曲线比较(%)

图1 CCTA分级预测MACE的生存曲线

2.6 三种模型对MACE预测效能比较

三种模型的ROC曲线分析显示，model 3曲线下面积最大。model 2和model 3两种联合模型预测MACE能力均明显高于model 1，model 2和model 3分别与model 1比较差异有统计学意义(Z=0.098，Z=0.144；P＜0.05)，而两种联合模型之间model 2与model 3比较差异无统计学意义(Z=0.0465，P＞0.05)，见表5。

CCTA分级联合4D-STE可以更准确预测MACE的发生，其三种模型预测MACE的ROC曲线比较如图2所示。

图2 三种模型预测MACE的ROC曲线比较

3 讨论

CCTA可以清晰显示冠状动脉的精细结构及其毗邻组织，在冠状动脉疾病的诊断中具有独特的价值[8，11]。国际多中心的CONFIRM研究肯定了CCTA中有意义狭窄病变预测未来急性冠状动脉事件的意义及无有意义狭窄排除未来事件的意义[12]。本研究结果显示，CCTA分级具有较高的灵敏度(89.1%)和阴性预测值(96.3%)，与文献报道一致[13]。CCTA分级＞2级的患者MACE发生率明显升高，需引起临床足够的重视和更加密切的随访，与Abdulla等[14]的荟萃分析研究一致。

本研究发现CCTA的阳性预测值较低(55.4%)，可能高估MACE的发病风险。究其原因，由于冠状动脉具有一定的储备功能，管腔的长期狭窄可能形成丰富的侧枝循环，从而减低患者心脏功能受损程度，一定程度上避免了心脏事件的发生。此外，冠状动脉斑块的钙化成分可能在一定程度上影响管腔狭窄程度的判断，从而高估发病风险[15-16]。国内外研究发现，CCTA检查增加左室功能参数可以提高MACE的预测效能，联合心脏功能评估可以降低假阳性率[17]。4D-STE是一项评价室壁运动的新技术，能客观、准确地评价心肌的局部收缩和舒张功能，对临床心血管疾病的诊治有很大帮助[18]。本研究显示，CCTA分级与4D-STE联合模型达到了优势互补的效果，获得更高的预测效能。CCTA分级联合4D-STE和临床危险分层模型也有较高的预测效能，但与CCTA分级联合4D-STE模型比较差异无统计学意义，相比而言，二联预测模型在临床上应用更为快捷有效，尤其对于不能行CAG检查或早中期冠心病患者，可以方便有效地预测MACE的发病风险，有助于临床医生制定恰当合理的个体化防治方案，及时改变危险因素并适时进行临床干预避免MACE的发生，从而节约医疗资源。

本研究为小样本研究，有一定的局限性，随访时间有限，要获得影像学指标在心血管病危险分层中的权重及制定影像学联合方法进行危险分层的标准，还需要进一步的大规模多中心前瞻性随机对照研究来随访观察患者的预后转归。此外，CCTA除可以提供冠状动脉狭窄信息外，还可以清晰显示斑块的范围、位置、形态及分型并进行定量或半定量分析，这些信息对心血管病危险分层有明确的意义，本研究仅考虑了冠状动脉狭窄对MACE的预测价值，在下一步研究中将纳入丰富的斑块信息以提高MACE的预测效能。同时，本研究所选病例均为有临床症状的患者，由于CCTA检查结果对患者和医生采用盲法不符合伦理要求，因此在随访过程中不排除患者采取治疗措施降低了心血管病危险因素从而低估了MACE的发病风险，故非盲产生的偏倚是不可避免的。

本研究在对CCTA和4D-STE在MACE发病风险预测中价值的初步探讨中，采用两种影像学方法联合预测模型从血管结构和心室壁运动功能状态两方面评估MACE的发病风险，打破了单一影像学方法的局限性，实现多影像技术之间的优势互补，为临床医生提供了一种无创、客观和高效的MACE风险预测方法，以便有选择性地通过一级预防改变危险因素或适时进行临床干预减少MACE的发生，有效降低致残率和病死率。

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A research on the value of CCTA combined with 4D-STE for prognosticating MACE of patients with coronary plaque/

YIN Xiao-hua, XU Rong, CHENG Tao, et al//
China Medical Equipment,2017,14(9):61-66.

Objective: To investigate the value of coronary computed tomography angiography(CCTA) combined with four-dimensional speckle tracking echocardiography (4D-STE) for prognosticating major adverse cardiac events(MACE) of patients with coronary plaque. Methods: 209 patients with atherosclerosis of coronary artery, who were diagnosed by CCTA, were implemented clinical risk stratification according to "Chinese Guidelines for Prevention of Cardiovascular Diseases". CCTA imaging was analyzed and the degree of coronary artery stenosis was quantitatively assessed and graded. 4D-STE images were collected and their dependent variables were measured, and the activity of left ventricular wall was evaluated. The occurrence of MACE was followed up. Besides, there were three models for prognosticating MACE were established: model 1(CCTA grading), model 2(CCTA grading combined with index of 4D-STE) and model 3 (CCTA grading combined with 4D-STE and clinical risk stratification). Finally, the efficiency of prognosticating for MACE of the three models were assessed as above results. Results: There were 46 patients (22.0%) had experienced the MACE at the end point of following up. The results of Cox regression model analysis for clinical risk stratification, CCTA grading and 4D-STE index indicated that the prognosticating value of CCTA grading was obviously higher than that of 4D-STE and clinical risk stratification(HR=12.39). The area under curve(AUCs) of receiver operating characteristic(ROC) among the three model groups were 0.842, 0.924, and 0.940, respectively, and the AUCs both of model 2 and model 3 were higher than that of model 1. And the differences of AUCs among the three models were significant(Z=0.0975, Z=0.144, P＜0.001), and the difference of AUCs between model 2 and model 3 was no significant(Z=0.0465, P＞0.05). Conclusion: The new modality of CCTA combined with 4D-STE can achieve higher prognosticating efficiency. It can provide a basis for the standardization of prevention of cardiovascular disease and is expected to be popularized in clinical practice.

Coronary computed tomography angiography; Four dimensional-speckle tracking echocardiography; Risk factor; Major adverse cardiac events; Atherosclerotic plaque

Department of Radiography, Shanghai Jiading District Central Hospital, Shanghai 201800, China.

1672-8270(2017)09-0061-06

R814.42

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.09.017