低剂量心脏平扫与冠脉CT 血管造影在测量心外膜脂肪体积方面具有等效性

梁健华，林永开，吴洁瑶，邓立维，杨春阳，李远章

南方医科大学第五附属医院影像诊断科，广东 广州510999

心外膜脂肪组织（EAT）是位于心包内的内脏胸脂肪，具有生化和代谢活性，不仅起到存储脂质以供能量储备的作用，而且还可以释放激素和炎性细胞因子，对冠状动脉产生炎症作用。由于EAT围绕冠状动脉，因此推测它在冠状动脉疾病的发展中起关键作用［1-2］。近年来，很多学者在EAT预测冠状动脉疾病方面展开了大量研究［3-5］。

多层螺旋CT由于存在高度的空间分辨率，扫描速度快，操作可重复性，已成为心外膜脂肪体积（EATV）测量的优选手段［6］。目前，心脏CT血管造影（CTA）已被广泛用于心外膜脂肪体积测量，但辐射剂量较大及需要注射造影剂是该检查的局限性。低剂量CT检查现已成为关注重点，低剂量胸部CT检查已成胸部疾病早期筛查的重要手段［7-8］。而心脏平扫检查无需要造影剂，对心包脂肪具有较高空间分辨率。目前，对心外膜脂肪体积与冠状动脉硬化相关性的研究大多应用冠状动脉CTA检查上［3-5］，已有学者在心脏平扫上研究心包脂肪体积［9］，但未在低剂量条件进行研究；也有学者将低剂量胸部CT检查应用于心包脂肪的定量与冠状动脉硬化关系的研究，但也只在单一层面上测量局部面积的简易测量［10］。如能在低剂量下心脏平扫检查对心外膜脂肪体积进行测量，其准确性与CTA相仿的话，则低剂量及无造影剂的检查对于研究心外膜脂肪体积与冠心病相关性的研究价值更大。本研究旨在探讨低剂量心脏平扫检查与冠状动脉CTA检查定量心外膜脂肪体积的关联程度，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本研究在专科医生建议下，对2020 年6 月1 日～2021年9月30日的269例临床疑似冠心病患者进行冠脉钙化积分扫描及冠状动脉CTA检查。纳入标准：胸痛，上腹痛或呼吸短促等临床征象。排除标准：妊娠或哺乳期妇女；既往有心脏手术者：冠状动脉支架植入、冠状动脉搭桥手术或起搏器植入；有严重的心瓣膜病、心肌病、心包积液、心肌梗塞等病史；对比剂过敏患者；严重肝肾功能不全患者；严重甲状腺疾病患者；严重心律失常患者；图像质量差影像影响冠状动脉评估。208例患者最终入选研究，其中男99例，女109例，年龄28～90岁（60.26±12.45岁）。

在CTA中评估所有冠状动脉的动脉粥样硬化斑块。斑块分为软斑块（-100～30 Hu）、纤维状斑块（30～350 Hu）和钙化斑块（350～1300 Hu）［11］。如果患者在CTA上冠状动脉的任何地方有上述斑块或混合斑块，则将其纳入斑块组（n=123）；未见斑块的纳入无斑块组（n=85）。本研究已获得机构审查委员会的批准，所有患者均同意接受临床指示的CT检查。本研究对数据进行了匿名分析。

1.2 检查方法

所有患者均使用飞利浦Briliance 256层iCT扫描机进行检查。检查前患者静息心率应控制在80次/min以下，测量前60 min给予心率≥80次/min的患者美托洛尔25 mg控制心率，并于测量前5 min舌下含服硝酸甘油0.5 mg扩张冠状动脉。低剂量心脏平扫采用冠脉钙化积分扫描方案进行横轴位连续平扫，同时结合回顾性心电门控，于60～80 R-R期间收集数据。采用低剂量条件，扫描参数为管电压为100 kV，管电流为50 mA；机架旋转时间为0.35 s/360°；层厚2.5 mm，重建间隔2.5 mm。扫描范围从气管分叉下至心脏隔面，扫描时间0.7 s，矩阵512×512，视野25～28 cm。CTA采用回顾性心电门控扫描方式，管电压为120 kV，管电流为550 mA，探测器间距128 mm×0.625 mm，层厚0.90 mm，间距0.45 mm，螺距0.18，FOV 250.0 mm，矩阵512×512，iDose4第3～4级，扫描范围上至气管隆突处，下至肝左叶顶部，对比剂采用碘普罗胺注射液（370 mgI/mL），剂量为50～60 mL，注射速率为5 mL/s，由双筒高压注射器20 G静脉留置针经肘前静脉注射完对比剂后，再以同等比例注入30 mL生理盐水。选择自动跟踪扫描技术，设置升主动脉根部为观察区，触发阈值110 Hu。

1.3 心外膜脂肪体积测量

通过飞利浦工作站Volumer软件测量心外膜脂肪体积，设定脂肪阈值-190～-30 Hu为脂肪组织，测量范围从心包横窦中点左肺动脉起源处开始至左心室心尖部下缘为止，软件自动识别脂肪组织，得到心外膜脂肪三维图像并计算出其体积［9］（图1～2）。

图1 EAT心脏平扫心外膜脂肪组织分割Fig.1 Epicardial adipose tissue segmentation on cardiac plain scan.

1.4 统计学分析

采用MedCalc软件进行统计学分析。所有计量资料以均数±标准差表示，EATV心脏平扫及EATVCTA测量值的相关性使用Pearson相关系数图进行评估，比较两组计量资料之间的一致性采用Bland-Altman 作图进行评估，EATV心脏平扫及EATVCTA测量值在无斑块组与斑块组的差异比较行独立样本t检验。绘制受试者工作特征（ROC）曲线评估EATV心脏平扫及EATVCTA对冠脉斑块的预测效能及截断值，计算ROC曲线下面积（AUC），并比较EATV心脏平扫及EATVCTA两组AUC值的差异。以P＜0.05为差异有统计学意义。

图2 EAT CTA心外膜脂肪组织分割Fig.2 Epicardial adipose tissue segmentation on CTA.

2 结果

2.1 两种测量方法的相关性

208例EATV心脏平扫值为103.12±44.01 cm³，EATVCTA值为106.72±44.14 cm³，两组资料呈正相关关系（r=0.955，P＜0.001，图3）。

图3 EATV心脏平扫及EATVCTA两组相关性分析图Fig.3 Correlation analysis of EATVcardiacplainscan group and EATVCTA group.

2.2 两种测量方法的一致性

EATV心脏平扫和EATVCTA的一致性均数为-3.5。4.8%（10/208）的点落位于95%CI以外（95%CI：24.0930～29.2116，P＜0.001，图4）。

图4 EATV心脏平扫及EATVCTA两组一致性Bland-Altman图Fig.4 Consistent Bland-Altman plot of EATVcardiacplainscan group and EATVCTA group.

2.3 两种测量方法在无斑块组与斑块组的差异性比较

用EATV心脏平扫及EATVCTA两种方法测量，无斑块组与斑块组的差异均有统计学意义（P＜0.05，表1）。

表1 EATV心脏平扫及EATVCTA测量在无斑块组与斑块组的差异比较Tab.1 Differences of EATVcardiacplainscan and EATCTA measurements between the non-plaque group and the plaque group(cm3,Mean±SD)

2.4 两种测量方法的ROC曲线

EATV心脏平扫及EATVCTA测量ROC曲线显示，EATV心脏平扫的AUC值为0.601，EATVCTA的AUC值为0.605，两组差异无统计学意义（P=0.935，图5）。

图5 EATV心脏平扫及EATVCTA两组ROC曲线Fig.5 ROC curves of EATVcardiacplainscan and EATVCTA.

3 讨论

采用冠脉CTA检查图像上测量心外膜脂肪体积预测冠状动脉疾病方面近年来一直成为国内外学者研究的热点，但辐射危害和造影剂的使用是其局限性。本研究表明，低剂量EATV心脏平扫与EATVCTA具有正相关性，并具有较好的一致性，提示低剂量EATV心脏平扫与EATVCTA两种检查在测量EAT方面具有等效性；低剂量EATV心脏平扫与EATVCTA在无斑块组与斑块组的对比中均具有差异，对冠状动脉硬化的预测方面两者具有相当的价值。

在非CTA定量EAT研究方面，目前国内外开始出现少量的文献报道［9-10,12］。应用胸部低剂量扫描的条件进行心脏平扫检查，低剂量EAT心脏平扫与EATCTA具有明显的相关性（r=0.955，P＜0.001），本研究结果与既往一项117例数据的研究［9］（r=0.965，P＜0.001）及的一项40例小样本数据（r=0.974，P＜0.001）的研究［12］结果大致相同，但既往研究的心脏平扫均采用常规剂量，没有采用低剂量扫描。有学者在低剂量胸部CT检查上测量左主干和右冠状动脉起始段水平周围的心包脂肪面积，但与心外膜脂肪体积的相关性较低（左主干r=0.725，右冠状动脉起始段r=0.712）［10］。在冠脉CTA下定量心外膜脂肪体积是目前较为认可的方式。有学者认为，由于冠脉高密度的造影剂与冠状周围较低密度的脂肪影之间产生容积效应，从而使心外膜脂肪体积测量的值比实际值要低，造成实际心外膜脂肪体积被低估［9］。而采用低剂量的条件（管电压为100 kV，管电流为50 mA），不同的管电压会对冠状动脉周围的脂肪密度产生差异［13-14］。两种方法对心外膜脂肪体积的定量都存在一些低估可能。

低剂量胸部CT检查已成为胸部疾病早期筛查的重要手段［7-8］，由于其可减少辐射对受检患者的影响已成为近年来的研究趋势［15-16］。文献报道认为心外膜脂肪是冠状动脉硬化的独立危险因子［3,17］。我们的研究结果中，低剂量EAT心脏平扫与EATCTA两种方法定量的心外膜脂肪体积值在冠脉斑块组与非斑块组之间的比较均具有差异，对冠状动脉硬化的预测具有等效的预测价值，两者AUC值没有差异。尽管冠脉CTA定量EAT的研究已较为广泛及相对成熟，然而在低辐射剂量低造影剂的CT检查越来越受到关注的背景下，笔者认为低剂量心脏平扫下测量心外膜脂肪体积的方法更具有研究的前景。

本项研究存在一些局限性。第一，本研究只进行了低剂量心脏平扫与冠脉CTA定量EAT在冠脉斑块组与非斑块组差异性分析，没有加入冠状动脉硬化常见风险因素如性别、年龄、BMI等多因素的综合分析［18］，未更科学地反应出其对冠状动脉硬化预测的临床价值，将在以后的研究工作中进一步深入研究。第二，我们旨在进行低剂量心脏平扫与冠脉CTA定量心外膜脂肪体积线性关系，没有对研究对象进行常规的心脏冠脉钙化评分，未将EAT结合钙化评分一起研究，未进一步探讨冠状动脉的钙化对周围的心包脂肪产生容积效应对测量结果可能产生的影响［19］。第三，由于心包脂肪体积的测量时间较长，为了缩短测量时间，有学者采用一些简易的测量方法［10,20］，随着人工智能在医学影像领域的不断发展［21-22］，将会很好地解决人工测量的耗时、精确度的问题。

综上，低剂量心脏平扫检查与冠状动脉CTA两组检查方法在测量EAT方面具有等效性，对冠状动脉硬化的预测方面两者具有相当的价值。