冠状动脉管腔内密度衰减梯度和管腔直径衰减梯度的相关性

李娇娇,张 斌,刘 迪,李传贵,陈 静(河北北方学院附属第一医院影像科,张家口 075000;通讯作者,E-mail:dr_lijiaojiao@163.com)

冠状动脉管腔内密度衰减梯度和管腔直径衰减梯度的相关性

李娇娇*,张 斌,刘 迪,李传贵,陈 静
(河北北方学院附属第一医院影像科,张家口 075000;*通讯作者,E-mail:dr_lijiaojiao@163.com)

目的 采用320排CT评估冠状动脉直径对冠状动脉管腔内密度衰减的影响,以及管腔内密度衰减梯度和管腔直径衰减梯度的相关性。 方法 采用320排CT进行CT冠状动脉造影检查。35例患者均行CT冠状动脉造影和传统X线冠状动脉造影检查。采用自动梯度软件包测量105支冠状动脉的管腔内密度衰减梯度值(transluminal attenuation gradient,TAG),同时测量105支冠状动脉的管腔直径衰减梯度值(transluminal diameter gradient,TDG)。Spearman相关分析用于评估TAG和TDG值的相关性,并采用Mann-WhitneyU检验比较阴性TAG和阳性TAG的TDG的差异。 结果 Spearman相关分析显示TAG和TDG间的相关性呈中度(r=0.525,P<0.001)。正常组TAG和TDG间的相关性为r=0.567,病变组 TAG和TDG间的相关性为r=0.532,差异均具有统计学意义。阳性TAG的TDG值均明显高于阴性TAG(P均<0.001)。正常组和病变组的TDG值具有统计学差异(P<0.05)。 结论 TAG值与TDG值间具有较好的相关性,冠状动脉直径变化是影响冠状动脉管腔内密度衰减的一种重要因素,TAG值的变化可能是TDG值变化的结果。

管腔内密度衰减梯度; 管腔直径衰减梯度; CT冠状动脉造影

美国心脏学会研究表明虽然心血管病的死亡率有明显下降趋势,但是至2020年,心血管病仍是发病率和死亡率较高的一种疾病[1, 2]。临床上疑似患有心血管病者大部分首先行CT冠状动脉造影检查。CT冠状动脉造影是一项非侵入性检查技术,它可提供冠状动脉的狭窄程度、斑块特征以及冠状动脉的解剖变异情况。但是CT冠状动脉造影对于提供狭窄冠状动脉的血流动力学情况具有一定的局限性[3]。近年来,CT灌注、CT血流储备分数(fractional flow reserve CT,FFR-CT)、管腔内密度衰减梯度、纠正管腔内密度衰减梯度等新技术被应用于提高CT冠状动脉造影的诊断性能[4-6]。由CT冠状动脉造影获得的管腔内密度衰减梯度(transluminal attenuation gradient,TAG)被定义为距冠状动脉开口每10 mm单位长度间隔的冠状动脉管腔内CT值(HU)的变化量,同时冠状动脉的管腔直径衰减梯度值(transluminal diameter gradient,TDG)为冠状动脉管腔直径衰减和距冠状动脉开口长度之间的线性回归系数,即距冠状动脉开口每10 mm单位长度间隔管腔直径值的变化量。TAG提出的理念是基于影响冠状动脉管腔内密度衰减的因素是恒定的,如左心室功能、对比剂浓度、对比剂注射速率等,因而TAG可以代表冠状动脉的静息态血流情况[7]。但是由于CT扫描本身的重建算法,管腔直径较小的冠状动脉节段的CT值会降低,故而TAG值可被冠状动脉管腔直径的变化所影响[8]。因此本研究探究TAG值和TDG值间的相关性。

1 材料和方法

1.1 病例资料

收集2016-08～2016-12在本院接受CT冠状动脉造影检查,且60 d内接受X线冠状动脉造影检查的受检者35例。35例受检者中男性20例,女性15例,平均年龄(58.7±11.3)岁。高血压12例,高血脂21例,有吸烟史10例,有心绞痛发作史15例(稳定性12例,不稳定性3例)。所有患者均顺利完成检查。

排除标准:①支架植入或行冠状动脉旁路术者;②冠状动脉弥漫性斑块者;③心率过快或心率失常者;④冠状动脉发育不良者;⑤左主干狭窄程度>50%者;⑥心肌梗死病史者。

1.2 CT冠状动脉造影检查

35例患者冠脉CTA均由320排CT(Aquilion ONE, Toshiba Medical Systems Corporation,Tochigi, Japan)完成。取仰卧位,屏气扫描。扫描范围:气管分叉下方10-15 mm至膈肌水平。对于心率高于65次/min的患者,于检查前1 h舌下给予倍他乐克25-75 mg控制心率<65次/min。采用双筒高压注射器,经肘前静脉以4.5-5.0 ml/s速度注射对比剂(优维显 270 mgI/ml,1.5 ml/kg),注射完毕后立即以相同速率注射生理盐水40 ml。采用Bolus Tracking 技术,于主动脉根部放置感兴趣区(region of interest, ROI),设定阈值为200 HU,当ROI内监测的CT值突破阈值后触发扫描,采用前瞻性扫描,R-R间期为65%-85%。扫描参数如下:准直器宽度 0.5 mm,探测器总宽度16 cm,重建层厚0.5 mm。机架旋转时间 0.275 s,DFOV为200 mm×200 mm,矩阵512×512。管电压120 kVp。

1.3 X线冠状动脉造影检查

采用心血管造影数字减影机,给予常规冠状动脉多体位造影。当冠状动脉直径狭窄程度≥50%时定义为病变组,反之则为正常组。

1.4 TAG和TDG的测量

采取AIDR3D进行图像重建,并将所有图像数据传输至工作站进行分析。分别评估冠状动脉三大主干前降支(left anterior descending, LAD)、左旋支(left circumflex, LCx)及右冠状动脉(right coronary artery, RCA),其中从左主干到前降支归为前降支,从右冠状动脉到后降支归为右冠状动脉。操作者于CPR图像上根据需要放置数个关键点(seed points)用于自动生成冠状动脉管腔中心线的检测和手动纠正的执行。进而自动梯度软件包将每隔1 mm自动生成垂直于冠状动脉管腔中心线的横轴位图像。操作者在CPR图像上,于冠状动脉近端(窦口)及远端(至管腔截面积<2 mm2)放置两个“landmarks”,软件计算两个“landmarks”之间冠状动脉管腔内密度、管腔直径衰减的变化,最后TAG、TDG值自动生成(见图1)。同样TDG为冠状动脉管腔直径衰减和距冠状动脉开口长度之间的线性回归系数,即距冠状动脉开口每10 mm单位长度间隔管腔直径值的变化量。TAG≤-20被定为TAG值阳性。当计算TAG和TDG值时,冠状动脉狭窄和钙化处的数据需要排除。

患者,女,53岁,CPR图像上确定冠状动脉的近端和远端,轴位图像上测量冠状动脉的直径和CT值图1 TAG和TDG的测量方法Figure 1 The measurement method of TAG and TDG

1.5 统计学分析

采用SPSS 22.0 统计分析软件进行数据处理,以P<0.05作为差异有统计学意义。因此数据均呈非正态分布,所以所有统计学分析均采用非参数检验。所有数值均以中位数或四分位数间距表示。采用Spearman相关分析分析TAG和TDG值间的相关性。采用非参数U检验比较阳性TAG和阴性TAG间TDG值的差异及正常组和病变组TAG值、TDG值的差异。

2 结果

2.1 TAG和TDG间的相关性

采用Spearman相关分析显示105支冠状动脉的TAG和TDG间的相关性呈中度,且具有统计学意义(r=0.525,P<0.001,见图2A)。正常组冠状动脉TAG和TDG间的相关性为r=0.567,差异具有统计学意义(P<0.001);病变组冠状动脉 TAG和TDG间的相关性为r=0.532,差异具有统计学意义(P<0.01,见图2B和2C)。

A.全部血管 B.正常组 C.病变组图2 血管TAG和TDG间的相关性分析Figure 2 The correlation analysis between TAG and TDG

2.2 TDG的差异

不论是正常组还是病变组,阳性TAG的TDG值均明显高于阴性TAG(P<0.001,见表1)。同时,U检验显示正常组和病变组的TDG值差异具有统计学意义(P<0.05),但是正常组和病变组的TAG值间差异无统计学意义(P=0.921, 见表2)。

表1阳性TAG组和阴性TAG组的TDG值的比较M(P75-P25)

Table1ComparisonofTDGvaluesbetweenTAG-positiveandTAG-negativearteriesM(P75-P25)

组别血管支数TDG阳性TAG阴性TAG阳性TAG阴性TAGP正常组3138-0 412(0．15)-0 274(0 07)<0 0001病变组1521-0 768(0 48)-0 301(0 11)<0 0001

表2正常组和病变组TAG值和TDG值的比较M(P75-P25)

Table2ComparisonofTAGandTDGvaluesbetweennormalgroupandlesiongroupM(P75-P25)

组别nTAGTDG 正常组69-16 254(8 92)-0 217(0 10) 病变组36-17 724(9 05)-0 301(0 25) P0 9210 030

3 讨论

随着冠心病发病率的逐年上升,了解冠状动脉的解剖和功能信息对于指导患者的治疗及其预后起着至关重要的作用。与传统的选择性X线冠状动脉造影相比,CT冠状动脉造影能够较为精准地评估冠状动脉有无粥样硬化斑块及狭窄。但是由于其在一定程度上不容易提供解剖病变的功能学信息,因此具有一定的局限性。近年研究表明进行CT冠状动脉造影时,对比剂通过正常和病变的冠状动脉时有动力学的差别[9, 10]。TAG作为一种新的方法,其反映了对比剂通过血管腔的下降率,因此有潜力评估冠状动脉的血流情况[11]。然而,TAG依赖于管腔CT值的衰减,其准确性受多种因素的影响、变异较大,这降低了其预测冠状动脉血流动力学异常的能力。图像质量、血管腔内CT值、扫描时间及血管内对比剂的TDC等是影响TAG的重要因素[12]。320排CT在一次心动周期内即可完成全心容积扫描成像,使得各个位置的扫描数据均处于同一时相,在一定程度上降低了对比剂浓度、对比剂注射速率及注射量等因素的影响,因此采用320排CT进行CT冠状动脉造影时获得的TAG是评估冠状动脉病变功能学意义较为理想的工具[13]。因此本研究采用320排CT研究冠状动脉管腔直径变化对TAG值的影响,以及TDG值与TAG值间的相关性。

本研究发现正常组的TAG值高于病变组,但正常组和病变组间的TAG值无统计学差异。TAG对于能否准确评估冠状动脉狭窄血流动力学意义仍然存在争议。Wong等[4]以FFR为参考标准,采用320排CT评估TAG发现其能够区分冠状动脉狭窄有无血流动力学意义。但是Yoon等[14]采用64排CT评估TAG发现其不能够很好地预测冠状动脉有无功能性狭窄。这可能是因为研究采用的扫描机型不同,64排CT需要多次心动周期才能完成整个心脏扫描,所有冠状动脉会出现阶梯状伪影,即存在测量冠状动脉近端和远端对比剂充盈状态不一致的问题,这是影响TAG的一个重要因素。众所周知FFR是评估冠状动脉功能性狭窄的“金标准”,测量FFR时需要静脉内给予三磷酸腺苷(ATP)来诱导最大充血状态,而CT冠状动脉造影获得的TAG未注射药物,这可能也是影响TAG的一个方面。此外心脏的侧支循环比较明显,这也可能是影响TAG值的一个方面[15]。

此外Spearman相关分析显示TAG和TDG间具有较好的相关性,且正常组和病变组的TDG值具有统计学差异,这表明冠状动脉直径是影响冠状动脉管腔内密度衰减的一种重要因素。有研究发现正常冠状动脉不同分支其TAG值不同,RCA的TAG值高于LAD和LCX,这可能是由于RCA较粗大,走行较平缓,而LAD和LCX走行多迂曲,管腔略细小,所以同样表明管腔直径是影响管腔内密度衰减的一个方面[16]。本研究发现阳性TAG的TDG值均明显高于阴性TAG。冠状动脉管腔越细小,CT值衰减越明显。这不同于肺内小结节受部分容积效应影响,这可能与CT本身重建算法有关,即点扩散函数(point-spread function)。点扩散函数是评估图像分辨率的一个指标,理论上CT扫描机可以产生各向同性图像体素,使得点扩散函数统一采样,但是任何偏离函数的采样将导致点扩散函数扩大,造成图像模糊。这种效应导致CT图像上小的体素(如本研究中小血管)的CT值减小。

综上,TAG值与TDG值间具有较好的相关性,TAG值的变化可能是TDG值变化的结果。

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CorrelationbetweentransluminalattenuationgradientandtransluminaldiametergradientduringCTcoronaryangiography

LI Jiaojiao*,ZHANG Bin,LIU Di,LI Chuangui,CHEN Jing
(DepartmentofMRI,FirstAffiliatedHospitalofHebeiNorthUniversity,Zhangjiakou075000,China;*Correspondingauthor,E-mail:dr_lijiaojiao@163.com)

ObjectiveTo assess the effect of coronary artery diameter on the transluminal attenuation gradient(TAG) by 320 row computed tomography(CT) coronary angiography, and to explore the correlation between TAG and transluminal diameter gradient(TDG).MethodsTotally 35 patients underwent CT coronary angiography with 320 row CT scanner and invasive coronary angiography. TAGs and TDGs of 105 coronary arteries from 35 patients were measured. The correlation between TAG and TDG was performed using Spearman correlation analysis. In addition, the Mann-WhitneyUtest was performed for the comparison of TDG between TAG-positive and TAG-negative arteries.ResultsA significant correlation was found between TAG and TDG in total arteries(r=0.525,P<0.001).There was a significant correlation between TAG and TDG in normal group(r=0.567,P<0.01) and lesion group(r=0.532,P<0.01). The TDG value of positive TAG was significantly higher than that of negative TAG(P<0.001). There was significant difference in TDG values between normal group and lesion group(P<0.05).ConclusionTAG exhibits a significant correlation with TDG. The change of coronary artery diameter is an important factor affecting the attenuation of coronary artery, implying that TAG may be a secondary result of difference in diameters.

transluminal attenuation gradient; transluminal diameter gradient; CT coronary angiography

张家口市科技攻关计划资助项目(1521094D)

李娇娇,女,1988-07生,硕士,住院医师,E-mail:dr-lijiaojiao@163.com

2017-08-06

R445

A

1007-6611(2017)12-1225-04

10.13753/j.issn.1007-6611.2017.12.005