CT心肌灌注概述及临床应用进展

赵润涛 王凡 单冬凯 杨俊杰

(1.解放军医学院，北京100853；2.中国人民解放军总医院第二医学中心心血管内科 国家老年疾病临床研究中心，北京100853；3.中国人民解放军总医院第六医学中心心血管病医学部，北京100853)

随着计算机断层扫描(computed tomography，CT)和心电门控系统技术不断发展，冠状动脉CT血管造影(coronary computed tomography angiography，CCTA) 已成为筛查和诊断冠状动脉疾病(coronary artery disease，CAD)的重要手段，它具有应用广泛、检查迅速和诊断准确等优点[1]。早期随着CCTA的发展，有研究[2]发现，延迟增强的心脏CT可用于检测心肌梗死，随后CT心肌灌注成像(CT myocardial perfusion imaging，CTP)引起人们的重视并迅速发展。

传统的正电子发射断层扫描(positron emission tomography，PET)和单光子发射计算机断层成像(single photon emission computed tomography，SPECT)等成像技术是公认的评价心肌灌注的可靠方法，能准确评估心肌的活性和功能。心脏磁共振可用于心脏形态、功能和活性评估[3]，同样是评价心肌灌注的重要手段。然而前述技术不仅检查方法复杂，且难以获得冠状动脉解剖学信息。CTP技术近年发展迅速，可在CCTA检查的基础上进一步评估心肌微循环血流情况，从而实现了解剖学和功能学的一站式检查，具有广泛应用前景[4-6]。现就CTP检查方法以及临床应用进展做一综述。

1 CTP原理和检查方法概述

CTP是在对比剂流经心肌微循环时成像，通过对比不同心肌节段密度(HU)差异或计算心肌血流参数来反映心肌微循环情况。根据扫描成像方法不同可分为静态CTP和动态CTP(图1为CTP扫描时间及时间密度曲线)。检查前应用负荷药物(腺苷等)有助于扩张冠状动脉从而增加心肌微循环血流[7]。在负荷药物作用下，非阻塞性冠状动脉较阻塞性冠状动脉扩张更为明显，对应阻力更低，导致冠状动脉血流重新分布，梗阻冠状动脉供血区缺血更为显著，更有助于识别灌注缺损的心肌。因此，根据有无负荷(药物负荷为主)又分为静息CTP和负荷CTP。

图1 CTP扫描时间及时间密度曲线

静态CTP是在对比剂首次通过心肌时采集单一心动周期图像序列，通过分析不同节段CT密度差异来判断心肌缺血情况。静态双能CTP则是基于碘离子暴露于两个不同能级时(常用140～150 kV和80～100 kV两个能级)的特定衰减光谱特征，通过绘制心肌密度分布图来区分组织特征并评估心肌血供情况[8]。静态双能CTP较常规静态CTP对细微灌注缺陷的检出率更高，其诊断效能也相对更高[5]。在静态CTP单一周期序列采集过程中，需确保在缺血组织和非缺血组织灌注之间差异最大时为佳[6](图1)。因此，扫描成像时间将影响静态CTP最终成像结果。

动态CTP则在对比剂首次通过心肌过程中连续扫描并采集数据(通常为10～15个完整的三维数据序列)，根据心肌密度值随时间变化趋势可计算出时间密度曲线(图1)及剩余函数等，据此计算相应半定量(如曲线下面积、最大斜率等)和定量参数[如心肌血流量(myocardial blood flow，MBF)和心肌血容量等][9-10]。MBF代表单位时间内经过单位体积(或质量)心肌组织的血液量。通过数据分析处理，可根据不同心肌节段的血流量绘制出类似于PET灌注成像的心肌灌注分布图。根据心肌17节段法，不同心肌节段则分别对应其供血冠状动脉节段。若近端血管阻塞，则梗阻部位远端冠状动脉同样受累。因此，其缺血节段与冠状动脉供血对应，通过判断心肌节段有无缺血可推断相应供血冠状动脉是否存在阻塞性病变[11]。图2为动态负荷CTP临床应用实例。

2 CTP的临床应用和最新进展

2.1 静态CTP临床应用进展

2.1.1 静态CTP诊断支架内再狭窄

对于冠状动脉支架植入术后的患者，常规CCTA检查易受金属支架伪影影响而难以准确评估支架内情况，而CTP可用于弥补CCTA应用限制。Andreini等[12]前瞻性纳入150例冠状动脉支架植入术后的患者，均行CCTA以及静态负荷CTP诊断。结果显示，静态负荷CTP对支架内再狭窄的诊断效能显著优于CCTA[以血流储备分数(fractional flow reserve，FFR)<0.80为金标准]，而CCTA联合静态负荷CTP可进一步提高诊断效能。

2.1.2 静态CTP透壁灌注比

早期研究[13]表明，在冠状动脉血供正常情况下，心内膜下心肌灌注较心外膜下丰富，因而心内膜下心肌密度均值与心外膜下心肌密度均值之比，即心肌透壁灌注比(transmural perfusion ratio，TPR)往往>1.0。当在药物负荷条件下，血供正常心肌的TPR保持不变，而阻塞冠状动脉对应节段TPR则显著下降，且TPR与病变血管狭窄程度呈负相关，该方法或有助于静态负荷CTP的定量评估。

Pontone等[14]连续纳入88例有典型心绞痛的患者，均接受CCTA联合静态负荷CTP。结果表明，采用静态负荷CTP目测法以及TPR分别与CCTA联合，二者诊断阻塞性CAD[有创冠状动脉造影(invasive coronary angiography，ICA)管腔狭窄≥50%或FFR≤0.80为金标准]的诊断效能均显著优于CCTA，而两种方法之间诊断效能无显著性差异。尽管计算TPR为静态负荷CTP定量分析提供了思路，然而该法与常规目测法诊断效能无异，表明静态CTP的定量计算仍具有局限性。

2.2 动态CTP临床应用进展

2.2.1 动态CTP诊断阻塞性CAD

CORE320研究前瞻性纳入诊断为CAD的患者[15-17]，均接受CCTA联合动态负荷CTP检查。结果显示，动态负荷CTP对心肌缺血(ICA管腔狭窄≥90%或FFR<0.75)的诊断效能显著优于CCTA。该研究二次分析显示，动态负荷CTP对阻塞性CAD(ICA管腔狭窄≥50%)诊断效能显著优于SPECT，且CCTA联合动态负荷CTP诊断阻塞性CAD的诊断效能同样优于CCTA。

2.2.2 动态CTP心肌血流量比值法

Yang等[18]前瞻性纳入82例诊断为阻塞性CAD的患者，均行动态负荷CTP联合CCTA检查，并计算MBF比值(病变冠状动脉与非病变冠状动脉各自对应心肌节段MBF之比) 。结果显示，MBF比值与FFR具有很好的相关性(r=0.66)，且MBF比值联合CCTA诊断阻塞性CAD(FFR≤0.80)的诊断效能优于MBF。

Li等[19]前瞻性纳入62例有典型胸痛症状或具有较高CAD验前概率的患者，均行动态负荷CTP、CCTA以及有创FFR检查，并根据MBF结果计算MBF比值。结果显示，MBF和MBF比值诊断阻塞性CAD(FFR≤0.80)均具有较好的诊断效能，均显著优于静态CTP目测法。

Kuwahara等[20]前瞻性纳入29例拟行ICA的CAD患者，均行动态负荷CTP检查，并采用Voronoi分割法(以冠状动脉走行划分其供血心肌节段法)分割动态CTP图像的心肌节段[21]。结果显示，采用该分割法计算MBF比值对阻塞性CAD(FFR≤0.80)的诊断效能优于MBF。

2.3 CTP指导冠心病危险分层和诊疗

Yu等[22]前瞻性纳入250例有典型胸痛症状或具有较高CAD验前概率的患者，随机采用动态负荷CTP联合CCTA或CCTA指导诊疗。结果显示，动态负荷CTP联合CCTA较单独采用CCTA可显著降低ICA手术率。随访结果显示，两种方案远期主要不良心血管事件发生概率无显著差异。该研究表明，动态负荷CTP联合CCTA在选择临床诊疗方案和指导资源合理分配方面优于CCTA。

Lubbers等[23]前瞻性纳入268例诊断为CAD的患者(CRESCENT-Ⅱ研究)，随机采用CT方案[CCTA联合动态负荷CTP(仅当CCTA管腔狭窄≥50%采用)]或功能性检查方案(平板运动试验、SPECT或负荷超声心动图)指导诊疗。结果显示，采用CT方案判断有无ICA指征的准确性显著优于功能性检查方案。随访结果显示，两种方案指导治疗的患者生活质量改善情况无显著差异。该研究表明，采用CT方案指导临床诊疗优于功能性检查方案。

2.4 CTP预测冠心病患者预后价值

Assante等[24]前瞻性纳入既往诊断为CAD且合并2型糖尿病的患者，均接受动态负荷CTP以及CCTA检查，将CCTA管腔狭窄≥50%伴对应节段MBF显著下降作为判定心肌缺血的标准，并进行18个月的随访。结果显示，存在心肌缺血的糖尿病患者远期主要不良心血管事件发生率显著高于无心肌缺血者。该研究表明，采用动态负荷CTP联合CCTA评估心肌微循环情况对糖尿病合并CAD的患者预后具有预测价值。

Meinel等[25]回顾性纳入既往诊断为CAD且已行动态负荷CTP联合CCTA 的患者，分别以CCTA管腔狭窄≥50%和动态CTP图像目测法诊断心肌缺血，并经过18个月随访。结果显示，CCTA管腔狭窄≥50%以及动态CTP目测评价心肌缺血对患者远期主要不良心血管事件发生有更好的预测价值，且动态负荷CTP预测能力优于CCTA。

3 CTP应用局限性

静态CTP图像采集分析简便，辐射剂量小，但结果易受图像采集的时间影响，且静态CTP只描述心肌密度之间的差异，难以准确估测心肌血流情况。动态CTP可定量计算心肌灌注参数，诊断效能优于静态CTP[5]，然而其判定心肌缺血的参数临界值尚不统一，且辐射量显著高于静态CTP。此外，二者均易受伪影影响。

4 未来展望

CTP作为心肌微循环功能的评价手段，对CCTA诊断心肌缺血具有增量价值，由于单独采用CCTA诊断非阻塞性CAD(管腔狭窄<50%)具有很好预测价值[26-27]，因此，将CTP应用于CCTA管腔狭窄≥50%、重度钙化以及支架植入术后患者更具临床意义[28-29]。另外，CTP对CAD患者远期主要不良心血管事件的发生具有很好的预测价值。在未来CTP不仅可用于阻塞性CAD的诊断，同时也为CAD患者再灌注治疗后微循环功能改善情况及远期预后的判断提供思路。

尽管目前CTP研究数量相对有限，但随着CT设备的不断更新、扫描方案的优化以及计算机重建分析技术的进步，今后有望在保证图像质量的前提下进一步降低辐射剂量，并缩短重建时间，CTP应用价值将进一步凸显。随着CTP技术临床应用的不断深入，相信CTP技术在未来心血管疾病诊疗的舞台上将大放异彩。