功能性心肌血流指数评价缺血性冠心病可行性分析

熊青峰，马小静，陈艳，吕丰甫，郭生鹏，陈浩

冠状动脉CT 血管成像（CCTA）作为一种无创性影像学检查手段，已广泛应用于临床[1-2]，但由于受到心率快、心律不齐、呼吸伪影等多种因素干扰应用受限。为了提高诊断准确性，CCTA 往往联合其他一些指标，来提高其对冠心病的诊断准确率[3-4]。研究表明，反映心肌微循环状况的指标可反映冠心病严重程度[5]。也有研究表明，由进展到一定程度的慢性阻塞性病变所引起的心肌缺血损伤，可导致心肌重构[6-7]，进而引起心肌微循环结构改变，加重心肌缺血[8]。因此，心肌血流、心肌重构与冠状动脉慢性阻塞的严重程度存在一定的对应关系，可依据心肌血流变化，推断冠心病严重程度。本研究以心肌血流储备分数为金标准，引入无创性评价心肌重构的指标-心肌血流指数（MBFI），旨在分析该指数在诊断缺血性冠心病中的临床价值。

1 资料与方法

1.1 病例选择

回顾性分析2013 年1 月至2020 年6 月我院门诊疑似冠心病患者，其超声心动图及12 导联心电图结果均正常或疑似心肌缺血且急性冠状动脉事件全球注册研究（GRACE）院内死亡风险评分为低-中危，行CCTA 检查25 890 例，收集住院后接受有创冠状动脉造影及血流储备分数（FFR）检查263 例，筛选出最佳图像质量共81 例患者，男性43 例，女性38 例，年龄（59.27±9.09）岁。收集三次安静状态下患者心率、血压数据（入院药物治疗前），取平均值，获取患者同期的身高、体重，并提取影像数据，计算左心室心肌质量，并计算MBFI。

1.2 CCTA 检查（静息心肌早期灌注成像）

使用Siemens Somatom Definition FLASH 二代双源CT 机（德国）进行常规前瞻性心电门控扫描，检查前患者训练呼吸并屏气10 s，然后行心脏平扫，扫描范围为气管分叉10 mm 以下开始扫描至心脏膈面。应用对比剂示踪法，在主肺动脉窗层面降主动脉选择感兴趣区监测CT 值，触发阈值120 HU。当兴趣区内密度达到预设值时，延迟4 s 自动启动扫描。前门控扫描方式：参数120 kV，自动毫安秒，根据体重指数调节对比剂用量，对比剂使用非离子造影剂欧乃派克经肘正中静脉穿刺注入，并根据体重指数调整流速，注射速率4.0～5.0 ml/s，用量40～60 ml，后续30 ml 生理盐水，流速3.0 ml/s。扫描结束后，多期相进行图像重组，并传入工作站，行最大密度投影、多平面重建和曲面重建成像。

1.3 辐射剂量评价

通过CT 自动计算得到容积CT 剂量指数（CTDIvol）和剂量长度乘积（dose length product，DLP），由DLP 乘以特定的转换系数k 来估计出有效剂量（effective dose，ED），转换系数k 值参考欧盟委员会关于CT 的质量标准指南[9]，k=0.014 mSv/（mGy·cm）。

1.4 冠状动脉狭窄的判断

采用美国心脏协会冠状动脉改良分段方法，由3 名高年资影像专业医师对冠状动脉15 个主要节段进行评价，意见不统一时，采用少数服从多数原则，并纳入冠状动脉显示清晰，管腔连续完整，无阶梯状伪影或不影响诊断的轻度伪影的图像。运用飞利浦公司（荷兰）冠状动脉多层螺旋CT 血管成像后处理软件进行分析，即血管狭窄程度=（狭窄段近心端正常血管直径－狭窄处直径）／狭窄段近心端正常血管直径 × 100%。

1.5 有创冠状动脉造影检查

经桡动脉穿刺，采用 Judkins 法予以检查，使用血管造影机（Philips FD10 型，荷兰），对图像予以分析。由3 名临床经验丰富的专业医师进行独立诊断，所有患者均采用数字平板造影机进行，常规多体位投照。所有患者术前服用常规剂量阿司匹林、噻氯吡啶或氯吡格雷等抗血小板药物，术中按常规剂量静脉应用肝素，维持活化凝血时间250～350 s。按常规方法行冠状动脉造影术及导管法FFR 检测。

1.6 心肌血流灌注模型

根据集总参数网络血流模型，心肌血流量主要由心肌灌注压及微血管半径决定[10]。在血液循环稳定前提下，假设心肌血流灌注为一个并联的阻抗模型[11]，心肌血流主要由心肌血流灌注压与心肌微循环阻力（心肌质量）的比值决定[12]。由于心肌血液循环呈脉冲式由动脉端向静脉端流动，且该过程大约需要5 个心动周期[13]，即经过5 个心动周期，一定容量的血液分布至整个心肌微循环。因此，该时间段内心肌血流量与心肌质量比值即为心肌血流（图1），考虑到不同患者的体重指数存在个体差异，而体重指数[14]、性别[15]、年龄[16]又与冠心病存在一定相关性，因此，引入一个评价心肌重构的指标-MBFI，由于静脉压力极低，将舒张期主动脉压认为心肌灌注压。

图1 心肌血流灌注模型

1.7 MBFI 计算[11，13，17]

记录患者平均心率、平均舒张压（DP）、身高、体重，运用荷兰飞利浦公司CCTA 后处理软件计算收缩末期左心室心肌容积，乘以心肌密度得到左心室心肌质量（mass，M），并由平均心率推算出心动周期（time，T），T=60/心率，进而得出心肌灌注时间（perfusion time，PT），即PT=5×T；由身高及体重计算出体重指数（BMI），并依据性别、年龄进行校正。MBFI=PT×DP/（M×BMI）－k×n（k 由多因素回归分析得到，权重值0.015，n 为年龄间隔数，男性、女性患者校正年龄分别≥ 60 岁、55 岁，每间隔5 岁，增加0.015。

1.8 诊断分析

以FFR 为金标准，有创冠状动脉造影依据管腔狭窄≥70%判断静息条件下心肌缺血[18]，MBFI 依据其数值≤最佳切点值判断静息条件下心肌缺血，比较MBFI 与有创冠状动脉造影两种方法诊断缺血性冠心病的ROC 曲线及诊断准确度。

1.9 统计学分析方法

采用Medcalc 18.11.3 统计学软件。计量资料用均数±标准差表示，分类变量以频率和百分比表示。采用DeLong 检验比较MBFI 和有创冠状动脉造影的曲线下面积，计数资料采用卡方检验。P<0.05 为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 有创冠状动脉造影及MBFI 最佳切点值诊断及ROC 曲线

81 例患者，CCTA 扫描平均剂量为（3.06±1.22）mSv。MBFI、ICA 最佳切点值分别为0.074、70%，25 例患者FFR ≤0.80。MBFI、ICA 两者ROC 曲线下面积分别为0.825、0.699（Z=2.024，P=0.0429），其敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值分别为88.00%、80.35%、66.67%、93.75% 和76.00%、51.79%、41.30%、82.86%，诊断准确度分别为82.72%、59.26%（χ2=10.753，P<0.01）。详见表1、图2。

表1 ICA 及MBFI 最佳切点值诊断分析

图2 ICA 及MBFI ROC 曲线

2.2 MBFI 判断疑似缺血相关冠状动脉狭窄

33 例患者（40.74%，33/81）有创冠状动脉造影狭窄程度为65%或70%，其中27 例患者（81.82%，27/33）FFR>0.80，显示心肌不缺血。以MBFI>0.074 来判断，可明确23 例患者心肌不缺血（69.70%，23/33），详见图3，其FFR>0.80，占该类病例的85.19%（23/27）。

图3 心肌血流指数评价冠状动脉临界重度病变患者的案例分析

3 讨论

根据心肌血流灌注模型，血流灌注入口压力为舒张期主动脉压，出口压力为冠状静脉压，根据集总参数网络血流模型，在血流稳定的前提下，每个心动周期内，血管的长度与半径是相对稳定的，因此，每个心动周期的血流量由灌注压决定。根据阻抗模型，心肌血流由血流量与心肌质量的比值决定，由此引出心肌血流模型。

研究表明，冠状动脉解剖与功能的结合，可明显提高诊断冠心病准确率[19]。本研究避开了传统依据冠状动脉管腔解剖狭窄程度来评价冠心病，而是从生理功能角度通过分析冠心病患者心肌血流，从而避开单纯依据心外膜下冠状动脉管腔狭窄程度分析心肌缺血状况。本研究参考了脑组织的血流灌注模型[11，17]，应用到心肌组织，将心肌循环系统假设为一个拥有动脉入口与静脉出口的密闭容器，由心肌灌注压提供动力，将心肌质量及体重指数认为阻力要素，同时依据性别、年龄进行校正，从而得到MBFI。对于冠心病而言，其冠状动脉的管腔狭窄可导致相应节段心肌缺血、损伤，而缺血、损伤心肌释放的细胞因子可通过神经、体液因素作用于整个心肌，导致心肌重构，心肌质量的增加是其主要表现形式[6-7]。由于一定时间段的心肌血流量主要由动脉舒张压与灌注时间决定[20-21]，而血流量与心肌微循环容量相匹配[22]。因此，灌注时间与舒张压乘积可代表该时间段内的心肌血流量，心肌质量与体重指数乘积可代表血流阻力，两者的比值即 MBFI。

为减少患者辐射剂量，本次研究采用前瞻性心电门控扫描方法，平均辐射剂量为（3.06±1.22 ）mSv，明显低于以往回顾性心电门控扫描方式[23]，因此，该技术应用于临床是安全的。

本研究中，以FFR 为金标准，MBFI、有创冠状动脉造影两者的ROC 曲线下面积统计学差异明显（P<0.05），MBFI 诊断缺血性冠心病的敏感度、特异度、阳性预测值及阴性预测值分别为88.00%、80.35%、66.67%、93.75%，优于有创冠状动脉造影，MBFI 除具备较高的敏感度与特异度外，还具有非常满意的阴性预测值。在对81 例疑似缺血性冠心病患者的甄别中，MBFI 与有创冠状动脉造影诊断正确率分别为82.72%、59.26%（χ2=10.753，P<0.01）MBFI 明显高于ICA。因此，MBFI 较有创冠状动脉造影对评价冠心病患者心肌是否缺血具有明显优势[24]，可用于评价冠状动脉病变患者心肌是否缺血，为临床进一步制定治疗策略提供科学依据。

研究表明，冠状动脉功能学评估在冠状动脉血运重建中的作用日趋明显[25-26]。在本研究的81 例患者中，33 例存在临界重度狭窄，狭窄程度为65%或70%，占所有病例的40.74%（33/81）。针对该类病变，临床治疗策略的制定存在一定难度[27]，往往凭借经验或依据是否存在明显的心肌缺血证据，或为了明确该类患者心肌是否缺血，往往倾向于FFR检测。本研究33 例疑似心肌缺血的临界重度狭窄的患者，27 例患者（81.82%，27/33）心肌其实并不缺血，其FFR>0.80。当以MBFI>0.074 来判断时，有23 例患者（69.70%，23/33）FFR>0.80，心肌并不缺血，占所有非缺血病例的85.19%（23/27），也就是说，MBFI 可以甄别绝大多数冠心病患者心肌是否缺血。

局限性 本次研究以主动脉舒张压与心肌有效灌注时间的乘积代表心肌血流灌注量，考虑到生理指标心率、血压本身会随机体状态变化而变化，本研究选择安静状态下一个较短时间段内的心率、血压为代表，是否可以代表24 h 内的心率、血压，需要进一步研究；其次，病例入选，没有纳入急性冠状动脉综合征患者，对该类患者，MBFI 分布情况需要进一步完善。

综上，MBFI 为功能性指标，可用于排查冠心病患者心肌是否缺血。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突