心血管CT：进展和展望

张龙江，郭翔

心血管CT 作为无创性诊断心血管疾病（尤其是冠状动脉粥样硬化性心脏病，简称冠心病）的主要影像检查手段，不仅在评价冠状动脉狭窄程度、斑块特征、冠状动脉周围脂肪组织以及血流动力学等重要病理生理学特征中发挥了重要作用，而且检查结果与病人临床结局息息相关，因此备受心脏病学和预防医学专家关注。多年来，国际上基于心血管CT 技术开展了大量大型前瞻性临床试验，不断推动临床指南的更新并影响着预防决策。本文以临床科学问题为主线，通过回顾总结近5 年心血管CT领域发表的国际大型临床试验结果，探讨心血管CT的临床应用进展和趋势，以利于今后更好地开展影像领域临床试验。

1 心血管CT 用于无症状人群的价值尚在探索

冠心病一级预防主要针对无临床心血管病史、无胸痛症状的人群，是指尚未发生冠心病之前，通过生活方式的改变以及对心血管疾病危险因素（如吸烟、高血压、糖尿病等）的防控预防未来心血管事件的发生。当前指南[1-3]指出，风险评估是冠心病一级预防的基础，根据传统风险评分模型，如欧洲的系统性冠状动脉风险评估（systemic coronary risk estimation, SCORE）、美国的汇总队列方程（pooled cohort equation,PCE）以及中国动脉粥样硬化性心血管疾病风险预测（prediction for ASCVD risk in China,China-PAR）等，可将无症状人群分为低危、中危和高危，然后施以不同程度的降脂治疗和危险因素的干预。然而，传统风险评分模型不够客观，难以评价冠状动脉真实病变，容易引起干预偏差[4-7]。

冠状动脉钙化积分（coronary artery calcium score,CACS）是反映冠状动脉粥样硬化的一项客观指标。多项回顾性研究或队列研究[1-3,6]表明，其可用于调整无症状中危人群的风险分层。近年国际上基于CACS 的前瞻性随机对照研究日趋增多。心血管病风险或收益筛查（risk or benefit in screening for cardiovascular disease, ROBINSCA）试验[8]是一项基于荷兰全国人群的大型随机对照临床试验(randomized controlled trial,RCT），历时3 年。该研究共招募25 135 名受试者（女性占48.7%；中位年龄62 岁），其中，对照组和试验组分别接受由SCORE评分（风险等级：低危＜10%、中危≥10%～20%、高危≥20%）和CACS 评分（风险等级：低危＜100、高危≥100～399、极高危≥400）指导的冠心病一级预防方案，其基线结果显示，试验组中女性和男性的预防性用药分别比对照组减少了9.9%和12.4%。Corcal 试验[9]是在美国即将开展的一项前瞻性心血管病一级预防研究，基于CACS 筛查预防主要心血管不良事件，目前该RCT 试验的预试验结果已发布。其预试验纳入了601 名无糖尿病史的无症状者并随机分为对照组和试验组，分别接受PCE 评分和CACS评分指导的冠心病一级预防。其结果显示，试验组降脂药物的推荐率明显低于对照组（35.9%和47.9%，P=0.005）；随访1 年后，试验组的药物依从性明显高于对照组（63.3%和45.6%,P=0.03）。ROBINSCA 试验尚在随访期，其5 年随访结果值得期待；尽管Corcal预试验结果令人满意，但样本量尚小，期待其正式试验的开启与长期的结局。

由于CACS 仅能评价钙化斑块，而对非钙化斑块以及冠状动脉管腔狭窄程度评价能力有限，因此近年来围绕冠状动脉CTA（coronary CTA,CCTA）能否作为冠心病一级预防的筛检手段展开了热烈讨论[5,10]。2021—2023 年分别有瑞典心肺生物影像研究（the Swedish cardiopulmonary bioimage study，SCAPIS）[11]、迈阿密心脏研究（the Miami heart study，MiHeart）[12]和哥本哈根普通人群研究（the Copenhagen general population study，CGPS）[13]的报道，这3 项研究分别是瑞典（全国30 154 名受试者）、美国（迈阿密洲2 359 名受试者）和丹麦（全国9 533 名受试者）开展的以普通人群为研究对象的大型心血管队列研究，受试者平均年龄分别为57.4、53.4 和60.2岁，亚临床冠状动脉疾病（coronary artery disease,CAD）的患病率分别为42.1%、49.0%、46.3%；前2项研究中，CCTA 确诊的亚临床CAD 病人中CACS为0 者分别占5.5%和16.2%。这3 项研究在心血管病预防领域具有非常重要的意义，不仅揭示了无症状人群中亚临床CAD 的患病率、严重程度以及CACS 分级与CCTA 的不一致性，而且证实了在普通人群中使用CCTA 作为亚临床CAD 的精准筛查手段具有可行性，也为以心血管CT 为主要工具的预防心血管影像学亚专业学科的形成奠定了重要基础。

当前，国际范围尚缺乏大型RCT 试验来证明CCTA 在普通人群中对冠心病一级预防的作用，但其相应的研究都在积极进行中。基于CCTA 预防心肌梗死（computed tomography coronary angiography for the prevention of myocardial infarction, SCOTHEART2）研究[14]是由英国心脏病学专家Newby 于2020 年发起的一项大型RCT 试验，旨在证明CCTA在降低心肌梗死发生率或冠心病死亡率方面是否优于传统的风险评分，该试验尚在招募受试者阶段。与此同时，基于CCTA 筛检进行社区人群冠心病一级预防的前瞻性随机对照研究（ role of screening with coronary computed tomography angiography in primary prevention of coronary heart disease: a community-based, prospective randomised controlled study,RESPECT）是由笔者课题组即将开展的一项大型RCT 试验，目的为证明CCTA 在无症状人群中降低首发冠心病事件的作用，目前正在预试验阶段。因此，未来几年心血管CT（CACS 和CCTA）在冠心病一级预防领域的研究成果是非常令人期待的。

2 心血管CT 在可疑或已确诊冠心病中的价值明确

冠心病二级预防的核心在于CAD 的早期诊断及治疗，CCTA 作为一种无创性诊断技术，不仅能够实现冠心病的早期诊断，还会影响冠心病的诊疗策略与病人预后。苏格兰心脏CT （the Scottish computed tomography of the heart, SCOT-HEART）研究[15-16]发现，在稳定性胸痛病人中使用CCTA，相比常规诊疗不仅能够提高冠心病性心绞痛的诊断率与时效性，还有利于冠心病的早期治疗，改善病人的远期结局，以及明显降低心肌梗死和冠心病死亡的发生率。中危CAD 风险的稳定性胸痛病人影像诊断策略（diagnostic imaging strategies for patientswith stable chest pain and intermediate risk of coronary artery disease,DISCHARGE）研究[17]是一项具有特殊意义的临床研究，该试验由德国放射科医生Deway牵头发起，是一项国际多中心RCT 试验。该研究历经7 年的招募和随访，结果显示，对于临床建议行有创性冠状动脉造影（invasive coronary angiography,ICA）的可疑中低危阻塞性冠心病病人，与首选直接ICA 的病人相比，后续诊疗中首选CCTA 者能够在不减少主要心血管不良事件（心血管源性死亡、非致死性心肌梗死和非致死性脑卒中）的情况下，明显降低ICA 的使用率并减少相关不良事件的发生。该试验的顺利开展及突出的研究成果对于放射科医生在大型临床试验中地位的提高和角色的转变意义非凡。以上2 项临床试验从不同临床场景出发，均证明了CCTA 在优化以稳定性胸痛为症状的可疑冠心病病人临床诊疗决策中的重要性。

急性胸痛是临床诊疗中的急症，以急性冠状动脉综合征（acute coronary syndrome,ACS）最为严重，如救治不及时会导致病人急性心肌缺血而死亡。欧、美指南均推荐早期实施ICA 与冠状动脉血运重建[18-19]。目前CCTA 在可疑急性ACS 病人中的应用价值尚未有定论。基于CT 筛选的早期与推迟无创性检查在急性冠状动脉综合征病人中的应用（very early versus deferred invasive evaluation using computerized tomography in patients with acute coronary syndromes,VERDICT）研究[20]是由丹麦发起的一项前瞻性RCT 试验，以可疑非ST 段抬高型心肌梗死（non-ST segment elevation myocardial infarction, NSTEMI）病人为研究对象，旨在验证早期ICA（＜12 h）能否改善常规诊疗流程（48～72 h）的远期临床结局。该研究经过4.3 年（中位时间）的随访，结果发现早期ICA并未显著降低远期心血管事件发生率。此外，VERDICT 研究内嵌了一项基于CCTA 的观察性试验[21-22]，即以ICA 为金标准，回顾性分析了该研究中的试验组（538 名）与对照组（440 名）的CCTA 数据，但该CCTA 结果并未提供给临床诊断医师，也未影响受试者的临床诊疗决策。该观察性研究[22]证实了CCTA 在诊断阻塞性冠状动脉疾病（至少一支冠状动脉狭窄≥50%）方面与ICA的诊断结果高度一致，其敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值及准确度分别为96.5%、72.4%、87.9%、90.9%和88.7%；该研究[21]还回顾性验证了CCTA 在预测可疑NSTEMI 病人远期结局中的价值，发现CCTA 在预测可疑NSTEMI 病人远期结局方面与ICA 具有同等效能。然而，该观察性研究结果尚不足以作为CCTA 在改善此类病人远期结局中作用的证据。

基于CTCA 快速评价可疑缺血性心脏病（rapid assessment of potential ischaemic heart disease with CTCA, RAPID-CTCA）研究[23]是由英国发起的一项基于CCTA 的前瞻性临床试验，该试验以可疑或确诊的ACS 病人为研究对象，主要目的是验证CCTA早期筛检能否改善常规诊疗流程下的1 年临床结局。该研究历经5 年4 个月的受试者招募与随访，共纳入了1 748 名受试者。研究发现试验组（CCTA组）与对照组（常规诊疗流程）相比，虽然显著降低了ICA 使用率（54.0%和60.8%，P=0.001），但并未减少1 年心血管不良事件发生率（5.8%和6.1%，P=0.65）。该研究是首次验证CCTA 早期筛检在可疑或已确诊ACS 病人中应用价值的大型RCT 试验，其重要性不言而喻。然而，该研究并未显示出CCTA在此类病人中具有改善预后的作用。因此，对于临床可疑ACS 的病人，CCTA 如何在改善当前的诊疗策略中发挥作用还有待进一步的探索。

3 心血管CT 在冠心病决策管理中的重要价值

CT 血流储备分数（CT fraction flow reserve，FFRCT）是近年来兴起的一项基于CCTA 影像的后处理技术，该技术是在CCTA 解剖影像的基础上，利用血流动力学的运算或人工智能算法实现冠状动脉狭窄功能评估的一种方法。基于有创性FFR 诊断缺血性狭窄（diagnosis of ischemia-causing stenoses obtained via noninvasive fractional flow reserve,DISCOVER-FLOW）研究[24]、基于CCTA 的冠状动脉血流分析（heartflow analysis of coronary blood flow using coronary CT angiography: next steps, HeartFlowNXT）研究[25]、FFRCT对病人结局与医疗资源利用率影响的前瞻性纵向试验（prospective longitudinal trial of FFRCT:outcome and resource impacts,PLATFORM）[26-27]以及评价无创性FFRCT在CAD 诊断价值中的研究（assessing diagnostic value of non-invasive FFRCTin coronary care,ADVANCE）[28]等观察性研究相继证实了FFRCT在冠状动脉狭窄功能学评价中的准确性以及可能降低医疗费用的潜力。但依靠FFRCT技术能否优化临床诊疗决策管理、改善病人预后，甚至减少医疗费用，亟需前瞻性的RCT 试验予以证实。基于此研究背景，由英国南安普顿临床试验中心主持发起了基于CCTA 的FFR 在稳定性胸痛病人中的评价与管理研究（the fractional flow reserve-derived from computed tomography coronary angiography in the assessment and management of stable chest pain,FORECAST）[29]，招募1 400 例胸痛病人，通过随机化1∶1 分组，试验组和对照组分别接受FFRCT（当冠状动脉主要分支狭窄≥40%）或常规诊疗指导的临床管理路径。主要结局为9 个月时的医疗费用，次要结局包括主要心脑血管不良事件以及ICA 使用率等。该试验历时2 年多的招募和随访，试验组中38%（254 名）受试者采用了FFRCT技术。主要结局中，试验组9 个月时的平均医疗费用（1 605 英镑）略高于对照组（1 491 英镑），差异无统计学意义（P=0.1）；次要结局中，2 组主要心脑血管不良事件发生率（10.2%和10.6%）差异没有统计学意义，但试验组的ICA 数量明显低于对照组（136 和175，P=0.014）。FORECAST 研究是第一项验证FFRCT技术在冠心病决策管理中的RCT 试验，虽然FFRCT并未降低试验组的平均医疗费用，但在降低ICA 使用率上表现出一定潜力。

基于现场工作站的FFRCT在稳定性胸痛病人诊疗决策管理中的应用研究（the effect of on-site CT-derived fractional flow reserve on the management making for the patients with stable chest pain,TARGET）[30]是由我国心内科研究者发起的一项全国多中心RCT 研究，该试验的主要目的是验证FFRCT能否降低90 d 内无效ICA 率（即ICA 显示非阻塞性CAD 或ICA 时未进行干预性操作）并改善病人预后。该试验共招募了1 216 例稳定性CAD 且CCTA 上狭窄程度在30%～90%的受试者，按1∶1 的比例分为试验组和对照组，分别接受FFRCT指导或常规诊疗流程的管理决策。结果显示FFRCT明显降低了试验组90 d 内无效ICA 使用率（28.3% 和46.2%，P＜0.001），且试验组的冠状动脉血运重建率明显高于对照组（49.7%和42.8%，P=0.02）。在次要结局方面，2 组受试者的1 年内主要心血管不良事件发生数的差异无统计学意义（587 和589，P＞0.05）。TARGET 试 验 不 仅 证 明 了 基 于CCTA 的FFRCT技术在降低无效ICA 使用率中的价值，进一步证实了CTA 作为ICA“看门人”的地位[31]；而且给予影像医生更多的启示，即影像技术主导的RCT 试验可能是通向未来更大舞台的一把“钥匙”。

4 心血管CT 新技术的研发和发展趋势

近十年来，心血管CT 设备不断发展，包括光子计数CT 等新的CT 检查设备进一步提高了心脏CT检查时的时间分辨力、空间分辨力以及软组织对比度，使得病变的显示更加精确[32]。在技术软件方面，除了已较为成熟的CT 心肌灌注技术，随着人工智能技术的进展，又孵化出一批新的后处理技术，如斑块定量分析、FFRCT、冠状动脉周围脂肪分析和影像组学等[33]。通过多种心血管CT 技术的联合应用，可在识别冠状动脉解剖病变基础上，增加心肌血流动力学、斑块易损性以及冠状动脉周围炎症等多个维度的病理生理学信息，为冠心病的精准诊疗提供客观依据。例如近期有国内研究者[34]将影像组学应用于冠状动脉斑块分析，以血管腔内超声为金标准，训练并验证了基于CCTA 与组学的斑块分析模型，其诊断效能较高（AUC 为0.77～0.81）；且该模型具有较好的预测预后能力，即当影像组学评分≥1.07 时，受试者3 年的主要心血管不良事件发生率明显升高（HR=2.01，P=0.005）。由此可见，在人工智能技术的辅助下，又赋予了传统CCTA 解剖数据新的价值。

尽管如此，以上各种心血管CT 新技术在实际临床应用时仍存在诸多制约因素，如CT 心肌灌注成像的伪影较重，辐射剂量过高；斑块定量分析耗时较长，全自动化分析技术亟待解决；以及影像组学本身的泛化性较差等问题。此外，多种无创性CT新技术的准确性仍缺乏更多大样本金标准数据的验证，其临床可及性亦缺乏基于前瞻性临床试验的高质量循证依据。因此，未来亟需改进和研发更加准确、标准化且自动化程度更高的心血管CT 新技术，并开展前瞻性临床试验加以验证，以满足临床医生和病人不断增长的冠心病精准诊疗的需求。

5 结语

随着心血管CT 技术以及人工智能算法的快速发展，心血管CT 正在不断突破传统的解剖诊断学限制，实现多维度的无创性功能学评价，在临床精准预防和诊疗中的作用愈发重要。尤其是基于心血管CT 的大型临床试验所提供的循证证据，为未来心血管CT 及影像学发展指明了清晰的方向，即以临床管理或预防心血管影像学的迫切需求为导向，大力开发影像新技术并开展前瞻性临床试验，不断推进循证影像学证据指导的疾病精准预防和诊疗，从整体上改善人群健康水平。