基于冠状动脉计算机断层扫描血管造影的血流储备分数对冠心病的诊断价值

吴天龙，谢志鑫，王 炫，牟 静，于汇民

［1.广东省心血管病研究所心内科广东省人民医院（广东省医学科学院），广州 510080；2.广东省人民医院（广东省医学科学院）心内科，广州 510080；3.南方医科大学第二临床医学院，广州 510260；4.华南理工大学，广州 510641］

冠状动脉粥样硬化性心脏病（冠心病）是我国最常见的慢性病之一，也是心血管疾病死亡的主要原因之一，据最新的心血管报告显示，我国心血管疾病患病率呈持续上升趋势，推算冠心病现患病人数为1 100 万［1］。有创冠状动脉造影（invasive coronary angiography，ICA）是诊断冠心病的“金标准”，它可直观地反映冠状动脉的狭窄程度［2］。然而，ICA 是一项有创性检查，存在着造影剂过敏、肾毒性以及局部动脉穿刺相关并发症等风险，且有过度治疗的可能［3］。近年来，基于冠状动脉计算机断层扫描血管造影（coronary computed tomography angiography，CCTA）的血流储备分数（coronary computed tomography angiography-derived fractional flow reserve，CT-FFR）因其无需有创性检查，减少了患者及术者所受到的辐射等优势，引起了广泛的关注。作为一项无创性检查，CT-FFR或可成为ICA 的“看门人”，用作门诊初步筛查患者的工具。本研究旨在探讨CT-FFR对冠心病的诊断价值。

1 资料和方法

1.1 一般资料

回顾性纳入2019 年1 月至2021 年1 月在广东省人民医院行CCTA 及ICA 检查的患者。纳入标准：年龄18～90 岁；CCTA 在ICA 检查之前。排除标准：（1）CCTA 检查及ICA 检查间隔超过3 个月；（2）既往行冠状动脉旁路移植术；（3）CCTA 影像存在严重伪影、错位、噪声及钙化而无法进行CTFFR 分析；（4）CCTA 成像显示血管直径＜2 mm。

1.2 冠状动脉计算机断层扫描血管造影检查方法

使用德国西门子第二代双源计算机断层扫描（computed tomography，CT）扫描机（Somatom Defi⁃nition Flash）对患者进行CCTA 检查。由于双源CT时间分辨率高，CCTA 检查的适用范围非常广，不需要人为控制心率。检查前患者接受屏气训练，接入心电门控。受检者仰卧于检查床上，头先进，双手上举，心脏置于扫描中心。采用自适应前瞻性心电门控序列扫描模式，相对值扫描，扫描时间窗设置为30%～70%。扫描范围：气管分叉下1 cm至心脏隔面。扫描参数：采用自动化实时动态放射剂量调节技术（CAREDose 4D），参考管电压120 kV；参考管电流380 mAs；弹性旋转时间（根据心率自动调整）；准直器宽度128 mm×0.6 mm。重建参数：重建层厚1 mm；重建层间隔0.7 mm；重建算法SAFIRE 迭代重建，级别3。对比剂注射方案：经肘静脉以5 mL/s 的速度注射非离子型造影剂碘帕醇（Iopamiro 370）70 mL，对比剂注射后用30 mL 0.9%氯化钠溶液冲管，流速5 mL/s。采用Blous-Tracking 技术启动扫描，开始注射对比剂10 s 后启动跟踪，跟踪层面为气管分叉下1 cm 层面，感兴趣区设在升主动脉，触发阈值为100 HU，触发后6 s 开始扫描。扫描结束后常规重建自动最佳舒张期、自动最佳收缩期、手动45%及手动75%共4 组图像。所有图像均上传至工作站，由2 名有经验的影像科医师对图像进行重建分析。

1.3 冠状动脉计算机断层扫描血管造影的血流储备分数测量方法

将患者的CCTA 影像数据传输至深圳睿心智能医疗科技有限公司进行CT-FFR 测量，此操作过程于盲态下进行。采用Frangi 算法对CCTA 影像进行分割预处理，获得冠状动脉的初分割模型。设立血管中心线并调整轮廓构建出冠状动脉的三维几何模型。在三维几何模型的基础上生成非结构化网格模型，通过CCTA 影像分析血液流速，采用有限元算法求解Navier-Strokes 方程，计算出三维网格中各点的流速和压力，从而通过CT-FFR 计算公式获得CT-FFR 值。

1.4 有创冠状动脉造影检查方法

经桡动脉或股动脉行常规左、右冠状动脉造影，由2 名有经验的医师根据直径目测法测算冠状动脉狭窄程度，测算公式：血管狭窄程度=（狭窄段近心端正常血管直径－狭窄处血管直径）/狭窄段近心端正常血管直径×100%。

1.5 统计学分析

2 结果

2.1 患者的临床资料

在病历系统中筛选出2019年1月至2021年1月符合纳入标准的患者91 例。排除因CCTA 图像质量问题无法进行CT-FFR 分析的患者28 例，最后纳入63例患者，共182支血管。患者一般临床资料详见表1。

表1 患者一般临床资料［n（%），］

表1 患者一般临床资料［n（%），］

2.2 CT-FFR 诊断冠状动脉狭窄的准确性

本研究182 支血管中，总共114 支（62.7%）血管狭窄程度≥50%（包括中度及重度狭窄），85 支（46.7%）血管狭窄程度≥70%，CT-FFR≤0.8 的血管为89 支（48.9%）。以ICA 为标准，根据CT-FFR 结果绘制四格表（表2、3）。计算出CT-FFR 诊断中度以上冠状动脉狭窄的准确性为73.1%，敏感度为67.5%，特异度为82.4%，阳性预测值为86.5%，阴性预测值为60.2%。在诊断重度冠状动脉狭窄时，CT-FFR 的准确性为76.9%，敏感度为77.6%，特异度为76.3%，阳性预测值为74.2%，阴性预测值为79.6%。

表2 CT-FFR 对中度以上冠状动脉狭窄的诊断价值（支）

表3 CT-FFR 对重度冠状动脉狭窄的诊断价值（支）

2.3 受试者工作特征曲线分析结果

ROC分析结果显示，CT-FFR用于诊断中度以上及重度冠状动脉狭窄的AUC 分别为0.796（95%CI：0.728～0.863，P＜0.001；图1）、0.801（95%CI：0.737～0.865，P＜0.001；图2）。

图1 CT-FFR 诊断中度以上冠状动脉狭窄的ROC 图

图2 CT-FFR 诊断重度冠状动脉狭窄的ROC 图

3 讨论

CCTA 是目前临床上用于筛查冠心病的首选检查，与ICA 有着良好的一致性［4］。但是有研究发现，CCTA 有高估冠状动脉狭窄病变的趋势，尤其是在钙化病变中，这会导致患者进行不必要的有创检查［5］。ICA 是诊断冠心病的“金标准”，然而ICA 是一项有创性检查，有出现并发症的风险，并存在过度医疗的可能。相比ICA，CT-FFR 作为一项无创性冠状动脉功能学检查，不仅避免了并发症的发生，并大大缩短了检查时间，减少检查费用。此外，CT-FFR 合并了影像学和功能学检查，相比CCTA 更具有优势，有望成为有创冠状动脉检查的“看门人”。

首个评估CT-FFR 的DISCOVER-FLOW 研究评估了CCTA 和CT-FFR 在冠状动脉缺血性病变方面的诊断性能，结果显示CT-FFR 评价病变血管优于CCTA［6］。另一项多中心的大型临床研究DeFACTO 研究探讨了CCTA 联合CT-FFR 诊断冠状动脉功能性缺血的价值，结果显示冠状动脉CT-FFR 与单纯CCTA 诊断冠状动脉缺血性病变的准确性分别为73%和64%，灵敏度则为90%和84%，说明CT-FFR 能够有效提高诊断冠状动脉缺血的准确性［7］。而另一项NXT 研究评估了CTFFR 对稳定性冠心病患者的诊断价值，结果显示，在患者水平上，CT-FFR 诊断心肌缺血的敏感度和特异度分别达到了86%和79%［8］。国内的一项多中心临床研究发现，在血管水平上，CT-FFR 诊断缺血特异性病变的准确性、敏感度和特异度分别达到了91%、89%和91%，其敏感度和特异度都远远高于CCTA［9］。此外，相比CCTA 在钙化病变中的不足，CT-FFR 在钙化病变中也表现出了优异的诊断性能，这意味着未来在评估严重钙化的缺血性病变时，CT-FFR 能够有效弥补CCTA 的劣势［10-11］。目前，针对CT-FFR的研究多是基于CCTA与血流储备分数（fractional flow reserve，FFR）的相关性分析，而CT-FFR 评估后还需进一步行ICA 确定患者的冠状动脉病变情况。CT-FFR 是否能有效减少不必要的有创性检查，成为ICA 的“看门人”，还需评估其诊断冠状动脉狭窄的准确性。本研究出于此目的，对63 例患者的182 支血管进行了回顾性分析，结果显示CT-FFR 诊断中度以上冠状动脉狭窄的准确性为73.1%，敏感度为67.5%，特异度为82.4%，阳性预测值为86.5%，阴性预测值为60.2%，AUC 为0.796。CT-FFR 诊断重度冠状动脉狭窄的准确性为76.9%，敏感度为77.6%，特异度为76.3%，阳性预测值为74.2%，阴性预测值为79.6%，AUC 为0.801。说明CT-FFR 对冠心病具有较好的诊断价值。

需要说明的是，本研究仍存在一定的局限性：（1）作为一项回顾性研究，难以避免回顾性资料存在的偏倚；（2）尽管CT-FFR 在诊断冠心病方面具有较好的价值，但是在本研究中所入选的91 例患者中，有多达28 例患者（30.7%）的CCTA 影像无法满足CT-FFR 的要求，CCTA 影像的质量直接影响到CT-FFR 的准确性；（3）本研究为单中心、小样本研究，未来还需进一步扩大样本量以探讨该技术是否可广泛应用于临床。综上所述，CT-FFR 在诊断冠心病方面具有较好的诊断价值，经进一步验证，有望广泛应用于冠心病筛查。