CT冠状动脉造影与心肌灌注的研究进展

王艺静 孙艳秋

【摘要】随着高端CT机型的出现，CT对冠状动脉粥样硬化性心脏病的评估从单一的冠状动脉形态学改变过渡到联合心肌功能学评价心肌缺血和是否需要血运重建。CT对心功能的评估与MRI和单光子发射计算机断层摄影等具有较好的一致性，该文从CT冠状动脉造影和心肌灌注成像的研究現状和进展方面展开综述。

【关键词】计算机X线体层扫描；冠状动脉；心肌灌注；一站式成像

Research progress in CT coronary angiography and myocardial perfusionWang Yijing， Sun Yanqiu Department of Imaging Center， Qinghai Provincial Peoples Hospital， Xining 810000， China

Corresponding author，Sun Yanqiu，Email：syqldn@126com

【Abstract】With the emergence of highend computed tomography （CT） models， the CT assessment of coronary atherosclerotic heart disease is transitioning from coronary morphological changes alone to myocardial function to evaluate myocardial ischemia and whether revascularization is required CT scan yields high consistency with MRI and single proton emission computed tomography in the assessment of cardiac function In this article， current research progress in CT coronary angiography and myocardial perfusion imaging was reviewed

【Key words】Computed tomography； Coronary artery； Myocardial perfusion； Onestop imaging

冠状动脉粥样硬化性心脏病（冠心病）是全球最主要的致死性疾病，其病理生理基础为各种原因引起冠状动脉狭窄，冠状动脉供血减少而无法满足心肌需氧量，最终出现缺血性心肌损害。作为筛查冠心病的非侵入性首选检查方式，CT冠状动脉造影（CCTA）的安全性已得到临床实践证实[1]。CCTA在评定冠状动脉硬化、狭窄程度与斑块性质方面具有独特优势，并能在一定程度上预测心血管事件的发生风险，降低冠心病不良事件[2]。单一的冠状动脉形态学改变尚不能很好地满足临床需求，越来越多学者着手研究心肌功能改变和判断相关血管的病变[3]。CCTA和CT心肌灌注成像（CTPI）相结合在确定冠状动脉狭窄血流动力学的准确性已得到了单中心和多中心研究的证实[45]。

一、CCTA研究现状

CCTA是经静脉团注对比剂后，在冠状动脉对比剂达到峰值时进行扫描，再经过后处理获取重建后的冠状动脉图像，进而评估斑块的位置、性质和血管狭窄程度。CCTA对于梗阻性冠心病的诊断具有良好的灵敏度，提高图像质量、降低辐射剂量、分析斑块成分以及预测心血管事件发生风险是目前研究的热点[6]。

1图像质量

影响图像质量的因素主要包括患者自身因素和技术因素，前者主要指患者身高、体质量、BMI、心率、心律、呼吸运动、身体运动以及手术置入物等；后者包括探测器排数、球管数目和转速、扫描参数（管电压、管电流等）、对比剂剂量、注入方案及重建技术等[7]。采用个体化对比剂注射方案是保证图像质量的基石，既保证冠状动脉内对比剂的浓度，同时最大程度避免检查者注入过量的对比剂，通常冠状动脉内对比剂浓度须达到25～27 mgI/（kg·s）。以往快心率和心律不齐者是CCTA检查的禁忌，2017年《心脏冠状动脉CT血管成像技术规范化应用中国指南》（《指南》）中明确指出，为了保证图像质量和降低辐射剂量，应当应用64排或64排以上的设备行CCTA检查[8]。双源CT问世后快心率患者的冠状动脉伪影有所改善，但多扇区扫描心率可不一致并且可能在不同的心动周期进行扫描，这使得心率不齐的问题未得到很好解决[9]。随着256排、320排等宽体探测器CT问世，Z轴覆盖范围可达16 cm，一个心动周期即可实现全心覆盖，宽体探测器联合高时间分辨率保证了图像的优质性，即便是心房颤动患者也不例外[10]。

2辐射剂量

前瞻性心电门控技术、调整管电流与管电压均可有效降低辐射剂量，前瞻性心电门控模式不同于传统回顾性心电门控的全心周期扫描，仅在预先设定的RR间期曝光，可明显降低受检者的辐射剂量。宽体探测器的智能心电门控技术是根据不同的心率和心律推荐合适的扫描期相，汪芳等[11]应用Revolution CT智能心电门控技术对200名检查者进行研究，证实了256排宽体CT智能心电门控技术可在不控制心率的情况下一次心动周期内实现冠状动脉的扫描，且图像质量和辐射剂量均得到了改善，不同心率组的辐射剂量不尽相同，心率小于70次/秒者的辐射剂量可达到1 mSv以下。通常在智能心电门控模式下，心率小于70次/秒，采用75%的舒张期相；位于70～80次/秒之间的，既可采用40%～55%的收缩期相也可采用70%～80%的舒张期相，对于超过80次/秒的高心率者应当联合冠状动脉追踪冻结技术（SSF）[12]。《指南》中提出宽体CT设备在辐射剂量足够低时，可考虑使用前瞻性心电门控进行全期相扫描，有利于分析检查者的心功能。辐射剂量与管电压的平方和管电流呈正比，管电压主要根据受检者的BMI进行调控，正常BMI者选用100 kV的管电流相对于120 kV能降低大约30%的剂量，低BMI者可选用80 kV甚至70 kV，并不会对图像质量造成影响[13]。

3CCTA对冠状动脉斑块的研究进展

由于冠心病对健康最大的威胁在于斑块破裂并继发血栓形成，进而导致ACS，因此斑块的特征与心血管事件密切相关，目前影像学研究也愈加注重对斑块性质的评估，尤其是不稳定斑块的成分。易损斑块是导致ACS的主要原因，其病理特征是起分隔作用的纤维帽较薄、脂质核心大并伴有活动性炎症。稳定性斑块则是以钙化和纤维增殖为主，包膜较厚、脂质内核小，对冠状动脉的影响仅限于机械性占位。一般情况下，软斑（脂质斑块）CT值为42～47 HU，纤维斑块（中等密度斑块）为61～112 HU，硬化斑块（钙化斑）为126～726 HU，但脂质斑块与纤维斑块密度容易出现重叠，需要进一步区分[14]。CCTA的后处理技术可实现对斑块特性的定量分析，小点状钙化斑块（钙化<1 mm）、正性重构（血管代偿性扩展）的斑块以及大负荷斑块与心血管事件发生的潜在关系已得到证实[15]。自2009年GE公司推出宝石能谱CT以来，“平均密度值”时代已逐渐过渡到“绝对CT值”时代，能谱CT对于斑块纤维帽的厚度、脂质核的大小和斑块有无溃疡、出血等能作出更准确的判断，进而明确是否为易损斑块[16]。冠状动脉成像自迭代重建算法等技术能有效降低钙化斑块的伪影，对于冠状动脉斑块及狭窄检出的准确率高于常规CCTA，并且能精确地评定支架植入术后血管腔内的情况[17]。

二、CTPI的研究现状

心肌灌注是携带氧和营养物质的血液流经冠状动脉毛细血管网，从而实现对心肌的营养作用。与其他心脏检查不同，CTPI需要满足高强度的心肌增强、快速心脏覆盖以及在合理的辐射剂量下进行采集[18]。影像学上心肌灌注基于组织器官对比剂稀释理论，正常心肌、缺血心肌甚至梗死的心肌对碘对比剂的摄取存在差异，可通过定性、半定量或定量地分析心肌灌注是否正常，从而判断心肌活性。单光子发射计算机断层摄影（SPECT）心肌灌注被认为是判断心肌功能的金标准，能敏感地发现冠状动脉疾病引起的心肌缺血性改变，但其空间分辨率较低、辐射剂量大、可重复性差并且费用高昂。MRI在心肌功能的诊断和指导临床治疗中也起到了重要作用，其空间分辨率高，但特异性较低且对受检者自身要求较高。近年来，CT扫描时间缩短、辐射剂量减少以及后处理技术不断革新推动了CTPI的发展，研究者开始将CT提供的冠状动脉形态学改变与心肌血流灌注功能学方面的信息结合起来[19]。一项多中心研究将CCTA与CTPI结合起来，敏感度74%，阳性预测值为86%，另一项研究将CCTA与CTPI相结合与单一CCTA比较，发现敏感度由83%提高到91%，阳性预测值由66%提高到86%，阴性预测值由87%提高到93%[2021]。

1静息态CTPI

也称首过灌注，是通过分析在首过阶段分布在冠状动脉中的造影剂来判断心肌微循环灌注情况。其优势在于单次扫描、辐射剂量低、无需药物负荷、适用性广泛。目前由于设备的时间分辨率和探测器覆盖范围能达到全心灌注的要求，一站式CCTA+CTPI的研究相对较为广泛。静息态CTPI需要在造影剂峰值期进行扫描，对造影剂注射的时间依赖性较强，仅能进行定性或者半定量的评估。定性分析是基于心肌灌注图中造影剂浓度与碘对比剂的浓聚密度呈正相关这一特点，密度减低区反映其对碘对比剂的摄取能力下降，因此凭经验即可判断感兴趣区与正常心肌的灌注是否存在灌注减低或缺损，定性分析用于诊断心肌灌注缺损的敏感性和特异性存在一些缺陷。半定量分析是通过绘制感兴趣区的时间密度曲线（TAC），并通过后处理软件自动计算相应血流参数，从而对局部心肌血流灌注情况得到较为准确的评价。有研究证实结合CCTA与首过CTPI对缺血性冠状动脉疾病的诊断效能与SPECT相近[22]。

2负荷CTPI

负荷CTPI是通过连续扫描从而获得造影剂时间衰减曲线，得到以心肌血流量（MBF）、心肌血容量（MBV）等代表心肌灌注的参数值。负荷的方式有运动介导和药物介导2种方式，运动负荷可行性低，临床多采用腺苷等药物进行介导，且负荷CTPI需要行静息负荷2次灌注扫描才能实现全面评估，无论是先行静息扫描或先行负荷扫描，2次扫描之间均需保证10～20 min的间隔，以保证对比剂充分洗脱。负荷CTPI采用的评估方式是全定量分析，能绘制出全面的TAC曲线，其最大斜率即为MBF，通过计算能进一步获得MBV等动态参数。选择性地对患者进行CCTA+负荷CTPI检查能提高其诊断价值，例如用于评价冠状动脉搭桥术后心肌的存活率，血管再通后心肌的再灌注损伤程度等[23]。负荷CTPI能全面地分析心肌灌注情况，对心肌缺血诊断的敏感性较高，但实际临床工作中，由于存在冠心病患者不耐受药物负荷或运动负荷的风险，且该检查时间长、辐射剂量大，因此并未在临床大范围地实施。

三、心脏CT的不足与展望

受不同CT灌注技术、不同设备和不同的研究群体限制，CT心肌灌注发展到临床应用的进程较为缓慢，目前仍未确定出最佳的负荷态扫描方案。心脏CT现阶段面临的最大问题在于图像质量和辐射剂量，随着宽体CT问世，例如后高端CT时代的开启者——Revolution CT，球管速度为028 s/r，呼吸和血管搏动对图像质量的影响几乎忽略不计，高心率者联合SSF技术进行冠状动脉冻结，也能重建出优质图像。一站式CCTA+CTPI检查剂量通常为33～46 mSv，明显低于SPECT和传统CT的心肌灌注剂量，目前许多研究通过低管电压、管電流调制结合迭代重建技术、提高时间分辨率等方式为更低剂量扫描而不断努力。期待CT心脏检查更安全准确地提供冠状动脉和心肌功能的信息，为临床治疗决策提供更好的影像依据。

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