第三代双源低剂量CT 心脑血管一体化成像评价斑块易损性及其早期预警价值的研究

王蓉 籍庆余 杜娇 刘晓林 穆耀强 李林涛 张永春 孙凯

1 包头市中心医院影像中心，包头 014040；2 内蒙古科技大学包头医学院第二附属医院影像中心，包头 014030；3 巴彦淖尔市医院影像科，巴彦淖尔 105000；4 包头市第四医院医学影像科，包头 014030；5 深圳市龙岗区第三人民医院影像科，深圳 518115

心脑血管疾病在我国较为常见，其因发病率高、致残率高、致死率高而广受重视[1]。研究结果表明，冠状动脉病变的程度与头颈动脉病变有着密切的关系，并且可能增加发生缺血性脑卒中的危险[1-5]，因此，心脑血管疾病与动脉粥样硬化密切相关。当血管内存在易损斑块时，随时都有可能破裂而形成血栓，导致血流迅速中断，出现心脑血管急性事件，据统计，超过70%的心脑血管急性事件由此类斑块诱发[6]。同时行冠状动脉和头颈部动脉CT 血管造影（CT angiography，CTA），即第三代双源低剂量CT 心脑血管一体化成像，在保证图像质量的同时，显著降低了辐射剂量，具有较高的学术及应用价值。传统的心脑血管疾病的危险因素包括年龄、性别、超重与肥胖、吸烟史、高血压、总胆固醇水平和糖尿病等[2]，然而约20%发生心脑血管急性事件的患者并无这些危险因素[6]，Framingham风险评分作为近期发生恶性心脑血管事件预警模型的价值受到争议[3-8]，临床上迫切需要更为准确的预警模型来预测发生心脑血管疾病的风险。

传统的多层螺旋CT 行冠状动脉、头颈部动脉一体化成像的总辐射剂量高、对比剂用量大、操作费时且局限于低心率患者。如果能突破心率限制行心脑血管联合成像，一次完成3 个部位的扫描，则可进一步降低辐射剂量和对比剂用量。随着影像技术的发展，这一问题逐渐被解决，心脑血管联合扫描一体化成像技术日益成熟，其优点显著：无创、操作简单快捷、大大降低了辐射剂量、可以迅速了解病情变化、准确性较高，其临床应用日益广泛。本研究拟通过第三代双源低剂量CT 心脑血管一体化成像早期识别易损斑块，结合临床生化指标，建立心脑血管疾病发病风险预警模型，进一步提高早期预测心脑血管疾病发病风险的能力，为临床早期干预、降低心脑血管急性事件的发生率提供依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

前瞻性选择2016 年1 月至2019 年1 月在包头市中心医院行第三代双源低剂量CT 心脑血管一体化成像的患者，连续纳入614 例。纳入标准：（1）有冠状动脉或脑血管疾病易患因素（糖尿病、高血脂、高血压、吸烟史、心脑血管疾病家族史等）的高危人群；（2）无CTA 检查禁忌证；（3）了解 CTA扫描及研究方案，并签署了知情同意书。排除标准：（1）有对比剂过敏史；（2）有严重肝、肾功能不全病史（肾小球滤过率<60 ml/min）；（3）心功能不全；（4）安装起搏器；（5）患瓣膜病或其他心脏疾病，如心肌病或先天性心脏病；（6）各种病因的肺动脉高压；（7）怀孕或育龄、哺乳期妇女；（8）相关研究数据不全。本研究获得内蒙古医科大学伦理委员会的批准，文号为YKD2015061（包头市中心医院属于内蒙古医科大学的教学医院）。

根据排除标准，共排除15 例患者。纳入研究的599 例患者中，因在随访过程中失访99 例，最终入组500 例。其中，男性245 例、女性255 例；年龄（57.8±14.2）岁，年龄范围为43～72 岁；体质指数为（25.70±3.58）kg/m2，范围为22.12～29.28 kg/m2；心率为（80.36±43.31）次/min，范围为37～124 次/min。根据CTA 特征，将500 例患者分为易损斑块组200例、稳定斑块组97 例和正常组203 例；稳定斑块组和正常组合称为非易损斑块组（300 例）。

1.2 CTA 检查

患者均采用前瞻性心电门控大螺距扫描方式进行扫描。扫描仪为德国西门子第三代双源低剂量SOMATOM Force CT 仪。探测器准直为2×192×0.6 mm，旋转时间为0.25 s，螺距为3.2，管电压采用 CARE kV 技术自动调节[9]，管电流采用CARE Dose 4D 技术自动调节。扫描前由扫描医师指导患者做呼吸训练，常规舌下给予硝酸甘油2 喷。先行冠状动脉钙化评分扫描，然后实施心脑血管一体化联合增强扫描。扫描方向为从足向头；扫描范围从膈顶至颅顶（心脏+头颈部范围）。心率≤65 次/min 时，采用舒张期成像，即R-R 间期（两次心跳之间的时间间隔）的55%；心率>65 次/min时，采用收缩期成像，即R-R 间期的30%。采用Bolus-tracking 方法注射对比剂，使用双筒高压注射器（德国Ulrich Medical 公司）以流率4.5 ml/s 肘静脉注射碘海醇（美国GE 公司的OmniPaque 350）50 ml，在升主动脉根部设置ROI（阈值为100 HU），峰值时间延迟8 s 后开始扫描。

1.3 图像处理

采用高级模拟迭代重建技术（德国西门子公司的Forchheim）进行后处理，原始数据传到工作站，采用Circulation 软件（德国西门子公司）和软组织卷积核（B36f）（德国西门子公司）进行冠状动脉血管重建，有血管壁钙化者，采用锐利组织卷积核（B46）重建图像来补偿伪像。心血管图像经最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）、曲面重建（curved planar reformation，CPR）、容积再现（volume rendering，VR）和心血管优化分析软件处理[9]。脑血管重建方法：采用数字减影血管造影系统自动去骨减影软件（德国西门子公司）行MIP 及VR，重建层厚1 mm，间隔0.9 mm，卷积核D30f。

1.4 易损斑块的判断

易损斑块的CTA 特征[10-11]：（1）低CT 衰减，CT 值较低，范围为20～60 HU；（2）血管正性重构指数≥1.1；（3）点状钙化，明确显示为密集度较高的斑块，体积较小，周围有非钙化组织，最大径多在3 mm 以下；（4）“餐巾环”征，表现为低密度斑块核心周围被高密度环环绕。稳定斑块的CTA 特征是只含有钙化斑块。由2 名副主任以上职称的从事心脑血管CT 成像诊断的医师根据CTA 特征判断其是否为易损斑块。采用Cohen's Kappa 系数分析评价图像质量评分一致性：Kappa 值>0.81 为一致性极好；Kappa 值在0.61～0.80 为一致性良好；Kappa 值在0.41～0.60 为一致性中等；Kappa 值在0.21～0.40 为一致性一般；Kappa 值<0.20 为一致性差。

1.5 随访

患者完成CTA 检查后，对其随访6 个月至2年。随访内容包括：（1）是否发生主要心脑血管不良事件（major adverse cardiovascular and cerebrovascular events，MACCE），包括心绞痛、心肌梗死、恶性心律失常、心源性猝死、脑血管意外等；（2）收集临床生化指标。

1.6 统计学方法

采用SPSS 20.0 软件进行统计学分析。符合正态分布的计量资料以±s表示，多组间比较采用方差分析；呈偏态分布的计量资料以M（Q1，Q3）表示，两组间比较采用非参数U检验，多组间比较采用非参数Kruskal-Wallis 检验。计数资料以率表示，组间比较采用卡方检验。采用多因素Logistic回归分析易损斑块与危险因素、MACCE 等的相关性。易损斑块与非易损斑块组间各指标单因素比较分析采用两样本t检验（方差齐）。P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 患者的基线资料

由表1 可知，易损斑块组患者的年龄、体质指数、血糖、同型半胱氨酸、甘油三酯、低密度脂蛋白、载脂蛋白E、脂蛋白、胱抑素C、C 反应蛋白、血沉、糖化血红蛋白c 水平均明显高于非易损斑块组，且差异均有统计学意义（均P<0.05）。易损斑块组的MACCE、高血压、糖尿病、冠心病发生率均高于非易损斑块组，且差异均有统计学意义（均P<0.05）；高密度脂蛋白、乳酸脱氢酶、肌酸激酶水平均明显低于非易损斑块组，且差异均有统计学意义（均P<0.05）。

表1 同时行冠状动脉和头颈部动脉CT 血管造影的500 例有心脑血管疾病易患因素患者的基线资料Table 1 Baseline data of 500 patients with cardiovascular and cerebrovascular disease susceptibility factors who received CT angiography of both coronary and head and neck arteries

2.2 易损斑块和非易损斑块组间各指标的单因素比较分析

由表2 可知，易损斑块组患者的年龄、体质指数、血糖、同型半胱氨酸、甘油三酯、低密度脂蛋白、载脂蛋白E、脂蛋白、胱抑素C、C 反应蛋白、血沉、糖化血红蛋白c 水平均明显高于非易损斑块组，且差异均有统计学意义（均P<0.05）。易损斑块组的MACCE、高血压、糖尿病、冠心病发生率均高于非易损斑块组，且差异均有统计学意义（均P<0.05）；易损斑块组的高密度脂蛋白、乳酸脱氢酶、肌酸激酶水平均明显低于非易损斑块组，且差异均有统计学意义（均P<0.05）。

表2 2 组有心脑血管疾病易患因素患者间各指标的单因素分析Table 2 Univariate analysis of each index between two groups of patients with cardiovascular and cerebrovascular disease susceptibility factors

2.3 易损斑块发生的危险因素分析

以是否为易损斑块为因变量、上述单因素分析有统计学意义的变量为自变量，多因素Logistic 回归分析结果见表3。年龄、高血压、糖尿病、高血糖、同型半胱氨酸、C 反应蛋白这6 个指标为易损斑块的危险因素。

表3 有心脑血管疾病易患因素患者易损斑块发生的多因素Logistic 回归分析Table 3 Multivariate Logistic regression analysis of vulnerable plaque in patients with cardiovascular and cerebrovascular disease susceptibility factors

2.4 易损斑块与MACCE 的单因素比较分析

与非易损斑块组患者相比，易损斑块组患者发生MACCE 的时间更早[（1.1±0.3）年对（0.8±0.2）年]，患者年龄更小[（59.9±13.7）岁对（54.1±8.5）岁]，且差异均有统计学意义（t=7.775，P<0.001；t=2.059，P=0.043）。

通过对易损斑块组患者分析发现，发生MACCE的患者有122 例，未发生MACCE 的患者有78 例。发生MACCE 的患者多合并多个易损斑块征象，发生与未发生MACCE 患者的易损斑块征象情况比较详见表4。

表4 发生与未发生MACCE 患者的易损斑块征象情况比较[例（%）]Table 4 Comparison of vulnerable plaque signs between patients with and without major adverse cardiovascular and cerebrovascular events (case (%))

2.5 易损斑块与MACCE 的相关性分析

由表5 可知，有易损斑块的患者发生MACCE的概率是无易损斑块患者的7.637 倍。

表5 有心脑血管疾病易患因素患者的易损斑块与MACCE 的多因素Logistic 分析Table 5 Multivariate Logistic analysis of vulnerable plaques and major adverse cardiovascular and cerebrovascular events in patients with cardiovascular and cerebrovascular disease susceptibility factors

2.6 发生MACCE 的患者易损斑块性质分析

易损斑块组发生MACCE 的122 例患者中，发生心血管不良事件的有85 例，发生脑血管意外的有37 例（表6）。发生心血管不良事件的85 例患者中稳定性心绞痛（stable angina pectoris，SAP）患者47 例、急性冠状动脉综合征（acute coronary syndrome，ACS）患者38 例。由表7 可知，点状钙化斑块在ACS 患者中出现的更频繁，大钙化斑块在SAP 患者中更常见。另外，ACS 患者斑块的平均最低密度CT 值低于SAP 患者，且差异有统计学意义（P<0.05）。

表6 2 组有心脑血管疾病易患因素患者发生MACCE 的类别统计[例（%）]Table 6 Category statistics of major adverse cardiovascular and cerebrovascular events in two groups of patients with cardiovascular and cerebrovascular disease susceptibility factors (case (%))

表7 2 组发生心血管不良事件患者的斑块成分及钙化形态特征的比较Table 7 Comparison of plaque composition and morphological characteristics of calcification between two groups of patients with cardiovascular adverse events

2.7 易损斑块CT 特征图及典型病例图

易损斑块的CTA 特征主要表现为低CT 衰减、血管正性重构指数、点状钙化、“餐巾环”征。典型CT 特征图见图1～2，典型病例图见图3～5。

图1 有心脑血管疾病易患因素患者的冠状动脉容积再现图（A）、冠状动脉重建最大密度投影图（B）与前降支曲面重建图（C、D）患者男性，62 岁，临床症状为心前区疼痛。A 示前降支近段狭窄；B 示前降支近段狭窄；C 示前降支近段有易损斑块；D 示易损斑块的CT 特征为低CT 衰减。CT 为计算机体层摄影术Figure 1 Coronary artery volume reconstruction (A), maximum intensity projection of coronary artery reconstruction (B) and curved planar reformation of anterior descending branch (C and D) of a patient with cardiovascular and cerebrovascular disease susceptibility factors

图2 有心脑血管疾病易患因素患者的冠状动脉曲面重建图 患者男性，62 岁，临床症状为心前区疼痛。A 示点状钙化的易损斑块；B 示“餐巾环”征的易损斑块；C 示血管正性重构的易损斑块（箭头所示）Figure 2 Curved planar reformation of coronary artery surface of a patient with cardiovascular and cerebrovascular disease susceptibility factors

图3 有心脑血管疾病易患因素患者的心脑血管容积再现图（A）、冠状动脉容积再现图（B）及冠状动脉重建最大密度投影图（C）患者男性，62 岁，临床症状为心前区疼痛。对比剂用量为50 ml，扫描时间0.79 s，剂量长度乘积为123.3 mGy·cm，有效辐射剂量为1.16 mSvFigure 3 Cardio-cerebrovascular volume reconstruction (A),coronary artery volume reconstruction (B), and maximum intensity projection of coronary artery reconstruction (C) of a patient with cardiovascular and cerebrovascular disease susceptibility factors

图4 有心脑血管疾病易患因素患者的脑血管容积再现图（后面观）（A）、脑血管重建最大密度投影图（后面观）（B）、左冠状动脉回旋支曲面重建图（C）及左冠状动脉前降支曲面重建图（D）患者男性，62 岁，临床症状为心前区疼痛。A、B 示右侧大脑后动脉P2 段管腔中度狭窄（箭头所示）；C、D 示易损斑块导致回旋支与前降支均狭窄（箭头所示）Figure 4 Head vascular volume reconstruction (back view) (A),maximum intensity projection of head vascular reconstruction(back view) (B), curved planar reformation of left coronary artery circumflex branch (C) and curved planar reformation of the anterior descending branch of the left coronary artery (D) of a patient with cardiovascular and cerebrovascular disease susceptibility factors

图5 有心脑血管疾病易患因素患者左冠状动脉支架置入术前（A、B、D）和术后（C）的冠状动脉造影图 患者男性，62 岁，临床症状为心前区疼痛。随访后，患者临床症状持续加重，发展为心肌梗死，入院进行前降支植入支架治疗。A、B、D 示左冠状动脉前降支与回旋支均有狭窄（箭头所示）；C 示左冠状动脉前降支置入支架后，血流恢复畅通（箭头所示），回旋支仍狭窄，但患者未做支架治疗Figure 5 Coronary angiography images of a patient with cardiovascular and cerebrovascular disease susceptibility factors before (A, B, D) and after (C) left coronary artery stent implantation

3 讨论

与有创性的冠状动脉造影检查相比，CTA 最大的实际应用价值就是能显示各种类型的斑块，并且能对斑块进行定量或半定量分析。从斑块性质方面看，我们发现心脑血管中存在易损斑块及混合斑块的患者发生MACCE 的风险明显高于钙化斑块患者。运用第三代双源低剂量CT 大螺距扫描模式实施心脑血管一体化成像，对心脑血管动脉易损斑块具有良好的诊断价值，同时也是无创的、对MACCE 有预警价值的危险分层工具。通过了解心脑血管动脉易损斑块的危险因素，可知易损斑块阳性对于MACCE 的发生具有良好的预测价值，有助于指导临床医师采取有效干预措施。

相关研究结果表明，CT 对评估斑块易损性有重要意义[9,11]。也有研究结果表明，MACCE 患者责任病灶的斑块面积及重构指数均远高于正常健康人群；就钙化形态而言，ACS 患者常表现为非钙化或伴细小斑点状钙化的斑块[12-13]。本研究对比分析了易损和非易损斑块患者随访过程中MACCE的发生率，结果表明前者的发生率更高。此外，与未发生MACCE 的患者相比，发生MACCE 的患者的低CT 衰减、血管正性重构指数等相关指标都明显升高，且差异均有统计学意义，据此也可以判断在进行MACCE 预测分析方面，点状钙化、低CT 衰减、“餐巾环”征等相关指标具有一定的预测价值。

本研究结果显示，年龄、糖尿病、高血糖、C 反应蛋白、高血压、同型半胱氨酸这6 个指标为易损斑块发生的危险因素。本研究结果还表明，ACS患者斑块最低平均密度CT 值为（78±39）HU，SAP患者为（114±55）HU。而一些学者选择了斑块CT值<50 HU 来判断易损斑块，不过在阈值较低的情况下，该标准识别易损斑块的特异性可能受到影响[14]。点状钙化预测值诊断ACS 的灵敏度一般不超过60%，最低密度CT 值<35 HU诊断ACS 的灵敏度可达到89% ，而相应的阴性预测值高于90%，而在此预测过程中，同时存在此两项特征时，阳性预测值可达到96%，遇到此种情况可判断斑块的易损性较高[14]。点状钙化与易损斑块同时存在时，易脱落导致血管栓塞，进而导致MACCE 及心电生理紊乱。

由于本研究为单中心研究，存在诸多局限与不足，应进一步深入研究脂蛋白磷脂酶A2、基质金属蛋白酶及干扰素等炎症因子和相关基因序列对心脑血管动脉易损斑块危险因素的影响。同时，本研究的随访绝大多数是通过电话完成的，不可避免患者或患者家属存在统计学回忆偏倚，但我们在随访中应用了各种方法，例如联系主管医师及翻阅病历等，尽可能保证全面收集相关信息，综合进行分析，在一定程度上减少了回忆偏倚。本研究仅对易损斑块的特征进行了统计，未充分统计CT 中的其他参数，尤其是对第三代双源CT 的数据与诊断预测价值未做进一步分析，这也是我们后续研究分析的方向。

利益冲突所有作者声明无利益冲突

作者贡献声明王蓉负责现场试验、数据的采集、论文的撰写；籍庆余负责数据的采集与分析；杜娇负责病例的筛选、数据的整理；刘晓林负责数据的分析与整理；穆耀强、李林涛、张永春负责临床随访、论文的审阅；孙凯负责研究的设计、论文的审阅