喬金晗，祝婷婷，萬(wàn)維佳，宋志成，夏黎明

冠狀動(dòng)脈CT血管成像(coronary computed tomography angiography，CCTA)作為臨床常用的冠脈無(wú)創(chuàng)性檢查手段，對(duì)于冠脈疾病的臨床診斷、決策及隨訪都具有重要的價(jià)值[1]。CCTA在排除無(wú)明顯冠狀動(dòng)脈狹窄方面的陰性預(yù)測(cè)值高達(dá)98%[2]，但其陽(yáng)性預(yù)測(cè)值及其準(zhǔn)確性仍有一定限度[3]。冠狀動(dòng)脈嚴(yán)重的鈣化斑塊以及金屬支架產(chǎn)生的放射狀及射線硬化束偽影，影響冠狀動(dòng)脈管腔的真實(shí)顯示，常導(dǎo)致管腔狹窄程度的高估甚至無(wú)法評(píng)估[4-5]。隨著計(jì)算機(jī)對(duì)CT采集的心臟原始容積數(shù)據(jù)的后處理能力不斷提高，Yoshioka等[6]于2012年首次提出了冠脈減影技術(shù)在320排CT上應(yīng)用，冠脈減影可消除硬化偽影的影響，減少斑塊狹窄程度的高估，從而降低常規(guī)CCTA的假陽(yáng)性率。此后，有多項(xiàng)研究證實(shí)相較于常規(guī)CCTA，減影CCTA可提高冠脈狹窄的診斷準(zhǔn)確性[7-8]。但目前尚無(wú)研究總結(jié)斑塊的哪些特性可影響減影CCTA圖像冠脈狹窄程度分級(jí)。故本研究選擇減影圖像質(zhì)量良好的斑塊，采用冠狀動(dòng)脈疾病報(bào)告和數(shù)據(jù)系統(tǒng)(coronary artery disease-reporting and data system，CAD-RADS)比較減影前后冠脈狹窄程度變化組和不變組的斑塊特性，為減影CCTA的應(yīng)用范圍提供依據(jù)。

材料與方法

1.一般資料

前瞻性收集2021年1月1日-2021年3月1日臨床懷疑心血管疾病而在華中科技大同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院行CCTA檢查的患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：①CAD-RADS>0。②心率<75次/分。排除標(biāo)準(zhǔn)：①無(wú)鈣化斑塊者(12例)；②減影圖像質(zhì)量差(4例)；③常規(guī)檢查禁忌癥，如碘對(duì)比劑過(guò)敏者或心、 腎功能不全者(血肌酐>13.6 mg/L)等。最終納入34例患者，平均年齡63±11歲，其中男24例(70.6%)。通過(guò)電子病歷查詢患者的臨床資料。該研究通過(guò)倫理審查委員會(huì)審查，所有患者均簽署知情同意書(shū)。

2.研究方法

CCTA成像方案：采用佳能320排CT機(jī)(Aquilion Vision,Canon Medical Systems,Otawara,Japan)前瞻性心電門控監(jiān)測(cè)方式進(jìn)行掃描。檢查前對(duì)每名患者進(jìn)行呼吸訓(xùn)練以減少呼吸偽影。采用雙筒高壓注射器以4.0～5.0 mL/s的流率注射非離子型碘對(duì)比劑碘代沙醇(320 mg I/mL，GE公司)30～50 mL，然后以相同流率注射30 mL生理鹽水。掃描過(guò)程包括鈣化積分平掃和冠狀動(dòng)脈CTA掃描，分別兩次屏氣完成。采用人工智能觸發(fā)掃描法，于主動(dòng)脈根部選擇感興趣區(qū)監(jiān)測(cè)CT衰減值，待CT衰減值達(dá)100 HU時(shí)延遲5 s自動(dòng)觸發(fā)掃描。掃描范圍為氣管分叉下1 cm至心尖。掃描參數(shù)：準(zhǔn)直器320×0.500 mm，球管轉(zhuǎn)速0.275 s，管電壓100 kV，智能mA控制，層厚0.5 mm。迭代算法采用AIDR 3D Enhance，軟組織重建使用心臟CTA的重建函數(shù)FC43。

冠脈減影處理：冠脈減影采用佳能自動(dòng)配準(zhǔn)減影軟件(Volumetric CT Digital Subtraction Angiography,Canon Medical Systems)，選擇對(duì)位良好的增強(qiáng)掃描和蒙片時(shí)的兩組圖像，將增強(qiáng)掃描的原始容積數(shù)據(jù)減去蒙片的原始容積數(shù)據(jù)，得到去除鈣化斑塊的冠脈減影圖像。該冠脈減影軟件會(huì)對(duì)兩組圖像進(jìn)行嚴(yán)格匹配以消除失配準(zhǔn)偽影。所有圖像均傳輸至后處理工作站進(jìn)行后續(xù)分析。

3.CCTA圖像分析

圖像質(zhì)量評(píng)估：對(duì)冠脈減影前后的圖像使用佳能工作站進(jìn)行后處理(Vitrea 6.7.2,Canon)，包括容積再現(xiàn)(volume rendering，VR)、曲面重組(curved planar reconstruction，CPR)等。由兩名3年以上診斷經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師對(duì)CCTA圖像進(jìn)行雙盲評(píng)估。在減影后的CCTA圖像上，對(duì)鈣化斑塊按照4分法進(jìn)行圖像質(zhì)量評(píng)分[9]。4分法圖像質(zhì)量評(píng)分：1分，圖像偽影嚴(yán)重，完全不能用于評(píng)估管腔；2分，圖像偽影稍差，評(píng)價(jià)管腔狹窄具有較低的診斷信心；3分，圖像偽影較輕，病變節(jié)段管腔可用于測(cè)量，評(píng)價(jià)管腔狹窄程度具有中等程度的診斷信心；4分，圖像質(zhì)量良好，無(wú)偽影干擾，具有較高的診斷信心。

圖1～5 半自動(dòng)化斑塊定量分析軟件對(duì)冠狀動(dòng)脈CT血管成像(CCTA)進(jìn)行定量分析。圖1 常規(guī)CCTA圖像觀察到的前降支近中段多發(fā)鈣化斑塊，導(dǎo)致部分管腔顯示不清(箭)。 圖2 冠脈減影CCTA圖像上相同位置的管腔狹窄程度(箭)比常規(guī)CCTA圖像(圖1)上輕。 圖3 血管重建圖上斑塊長(zhǎng)度的測(cè)量方法(箭)。 圖4 血管重建圖上斑塊寬度的測(cè)量方法(箭)。 圖5 左旋支橫截面，紅色代表脂質(zhì)成分，藍(lán)色代表纖維成分，黃色代表鈣化成分，綠色代表管腔(箭)。

斑塊特性分析：對(duì)于圖像質(zhì)量評(píng)分為3分或4分的斑塊可進(jìn)行血管狹窄程度的評(píng)估，其CAD-RADS分級(jí)為1～5級(jí)[10-11]：1-輕微狹窄：有斑塊，1%～24%狹窄；2-輕度狹窄：25%～49%狹窄；3-中度狹窄：50%～69%狹窄；4-重度狹窄：70%～99%狹窄；5-閉塞。評(píng)估冠脈減影前后的CAD-RADS分級(jí)(圖1、2)，依據(jù)減影后CAD-RADS評(píng)分是否較減影前變化，分為減影后RADS降低組、不變組和升高組。但減影后沒(méi)有CAD-RADS評(píng)分升高的斑塊，故分為RADS降低組和RADS不變組。結(jié)論不一致時(shí)，由另一名20年以上診斷經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師評(píng)估。

記錄斑塊的位置信息：根據(jù)美國(guó)心血管計(jì)算機(jī)斷層掃描學(xué)會(huì)(society of cardiovascular computed tomography，SCCT)指南，將冠狀動(dòng)脈分為18個(gè)節(jié)段[12]。記錄斑塊是否位于血管近端[13]，其中近端血管包含左主干、左前降支近段和中段、右冠狀動(dòng)脈近段和中段以及左旋支近段，其他節(jié)段則為遠(yuǎn)端血管。并記錄斑塊是否位于血管開(kāi)口處。

測(cè)量斑塊的定量特性：在平掃圖像上測(cè)量斑塊的鈣化積分(>130 HU認(rèn)為是鈣化)。在曲面重組的血管圖中將血管拉直，在血管長(zhǎng)軸面上測(cè)量斑塊沿血管走向的長(zhǎng)度和垂直于血管走向的寬度(圖3、4)。標(biāo)記斑塊的起始位置，軟件可以自動(dòng)識(shí)別管腔內(nèi)外徑，在識(shí)別錯(cuò)誤時(shí)手工予以矯正。由軟件自動(dòng)分析斑塊的重塑指數(shù)(remodeling index，RI)、斑塊負(fù)荷(plaque burden，PB)、以及斑塊的組成成分等，RI及PB算法見(jiàn)公式(1)和(2)：

(1)

(2)

斑塊組成成分分析時(shí)，認(rèn)為鈣化成分CT值為350～1300 HU，對(duì)比劑CT值為150～349 HU，纖維成分CT值為50～149 HU，脂質(zhì)成分CT值為-100～49 HU(圖5)[16]。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

結(jié) 果

1.臨床基本資料

患者的一般資料(年齡、性別、體重、吸煙史、飲酒史)及病史資料(高血壓、高血脂和糖尿病情況)見(jiàn)表1。

表1 患者基本臨床資料

納入的斑塊一共164個(gè)，其中RADS分級(jí)不變的斑塊有76個(gè)(RADS不變組)，RADS分級(jí)下降的斑塊有88個(gè)(RADS降低組)。2名醫(yī)生對(duì)于減影后斑塊的圖像質(zhì)量和CAD-RADS評(píng)分一致性均較高，Kappa值分別為0.83(95%CI：0.72～0.94，P<0.001)和0.85(95%CI：0.71～-0.99，P<0.001)。RADS降低組斑塊在常規(guī)CCTA圖像上的的CAD-RADS評(píng)分高于RADS不變組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05，表2)。

2.斑塊特性與冠脈減影質(zhì)量的相關(guān)性

2名醫(yī)生對(duì)斑塊的定量分析可重復(fù)性好， ICC為0.78～0.99(P<0.001)。RADS降低組的斑塊更長(zhǎng)、更寬，其鈣化積分、斑塊負(fù)荷、斑塊總體積和斑塊平均密度都更高(P<0.05)。但RADS降低組的斑塊在位置分布上差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。兩組間重塑指數(shù)的差異也無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表2)。

但進(jìn)一步分析斑塊的組成成分，RADS降低組斑塊的脂質(zhì)成分比例更低，而鈣化成分的體積、比例和鈣化成分的平均密度值更高(表2)。

表2 兩組斑塊管腔狹窄、位置、斑塊特征定量指標(biāo)比較

3.斑塊特性指標(biāo)對(duì)預(yù)測(cè)冠脈減影質(zhì)量的價(jià)值

在各項(xiàng)斑塊特性的定量指標(biāo)中，斑塊的鈣化積分、寬度、平均CT值、鈣化成分的平均CT值、斑塊長(zhǎng)度、斑塊負(fù)荷的AUC更大，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05，表3)。

表3 各指標(biāo)對(duì)于減影后CAD-RADS評(píng)分降低的診斷價(jià)值

其中，鈣化積分的閾值為28，長(zhǎng)軸截面上斑塊寬度的閾值為2.1 mm，斑塊平均CT值的閾值為200 HU，斑塊中鈣化成分的平均CT值的閾值為422 HU，長(zhǎng)軸截面上斑塊長(zhǎng)度的閾值為3.6 mm，斑塊負(fù)荷的閾值為53%。

討 論

本研究以斑塊為研究對(duì)象，分析了斑塊自身特性對(duì)減影質(zhì)量的影響。結(jié)果顯示，斑塊位于血管近端還是遠(yuǎn)端、是否位于血管開(kāi)口處以及斑塊的重塑指數(shù)對(duì)于減影質(zhì)量無(wú)明顯影響，鈣化積分更高、直徑更寬和平均密度更高的斑塊更易在減影后出現(xiàn)CAD-RADS評(píng)分的降低。斑塊成分分析時(shí)顯示，鈣化成分的平均CT值更高、鈣化、纖維和脂質(zhì)成分的體積更大時(shí)更易出現(xiàn)CAD-RADS分級(jí)的降低。由ROC曲線分析可知，對(duì)于鈣化積分>28、寬度>2.1 mm、平均CT值>200 HU的斑塊可考慮結(jié)合減影CCTA評(píng)估其狹窄程度。

CAD-RADS評(píng)分是評(píng)估冠脈管腔狹窄程度的指標(biāo)，相較于鈣化積分，它對(duì)穩(wěn)定性心絞痛患者的預(yù)后有著更高的價(jià)值[17]，RADS分級(jí)在3級(jí)及以上的患者行有創(chuàng)性冠脈造影——數(shù)字減影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)檢查的比率明顯高于1和2級(jí)的患者[18]，因此準(zhǔn)確評(píng)估斑塊的RADS分級(jí)對(duì)患者的臨床決策和預(yù)后有著重要意義。但CAD-RADS分級(jí)常常受鈣化的部分容積效應(yīng)和硬化偽影的影響而出現(xiàn)高估，冠脈減影技術(shù)是基于常規(guī)CCTA基礎(chǔ)上的一種后處理方法，無(wú)創(chuàng)且無(wú)需額外費(fèi)用，這種方法可消除硬化偽影[19]，減輕冠脈狹窄程度的高估，所以冠脈減影之后可出現(xiàn)RADS分級(jí)的降低[13,20]。

有研究報(bào)道遠(yuǎn)端血管減影后圖像質(zhì)量較差，減影成功率較低[21]，這可能是因?yàn)檫h(yuǎn)端血管的運(yùn)動(dòng)幅度更大，更易出現(xiàn)增強(qiáng)前后對(duì)位不良，故減影成功率較低，而本研究中遠(yuǎn)端血管和近端血管的圖像質(zhì)量差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這可能是因?yàn)楸狙芯總?cè)重于探究減影前后CAD-RADS分級(jí)與斑塊特性的關(guān)系，因此人為地排除了不能用于評(píng)估狹窄程度的斑塊，僅納入了圖像質(zhì)量良好的斑塊，故兩組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。此外，該研究發(fā)現(xiàn)斑塊位置對(duì)減影前后CAD-RADS分級(jí)的判斷無(wú)影響，這可能是因?yàn)殡m然遠(yuǎn)端血管直徑較小[22]，但鈣化斑塊體積也常常較小，所產(chǎn)生的硬化偽影對(duì)狹窄程度評(píng)估的影響也較輕，這可能與近端血管中的大斑塊所產(chǎn)生的明顯硬化偽影在狹窄程度評(píng)估上的影響相似，這尚需進(jìn)一步的研究證實(shí)。此外，本研究中，重塑指數(shù)在兩組之間的差異也無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這可能是因?yàn)檩^大的重塑指數(shù)在病理上反應(yīng)為較大的脂質(zhì)池和壞死核心，而硬化偽影主要是由鈣化成分引起，因此反應(yīng)脂質(zhì)壞死成分的重塑指數(shù)在兩組之間無(wú)顯著差異[23]。

根據(jù)ROC曲線分析結(jié)果，鈣化積分在預(yù)測(cè)減影后CAD-RADS是否降低的效能最大，可能是因?yàn)殁}化積分(Agatston積分)的計(jì)算同時(shí)考慮到鈣化密度和面積[24]。它是先根據(jù)病變的CT值進(jìn)行賦分，130～199為1分、200～299為2分、300～399為3分、400以上為4分，然后乘以鈣化面積而得。鈣化積分越高的斑塊，其硬化偽影和部分容積效應(yīng)越重，因此鈣化積分越高的斑塊在使用減影技術(shù)后越易消除因?yàn)閭斡霸斐傻莫M窄程度的高估[13]。斑塊成分分析可知鈣化密度以及各成分體積對(duì)狹窄程度的影響較大。其中，脂質(zhì)體積增加也可引起CAD-RADS分級(jí)的下降，結(jié)合重塑指數(shù)在兩組之間的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，考慮可能是因?yàn)楸狙芯恐屑{入的研究對(duì)象均為鈣化斑塊，一般脂質(zhì)體積大，其斑塊的總體積、鈣化體積、鈣化密度等一般也較高，故易出現(xiàn)減影后CAD-RADS分級(jí)的下降。

在本研究中，認(rèn)為對(duì)于鈣化積分>28、長(zhǎng)軸截面上寬度>2.1 mm、平均CT值>200 HU的斑塊可考慮結(jié)合減影CCTA評(píng)估其狹窄程度。這些斑塊特征大致相當(dāng)于本研究中CAD-RADS分級(jí)為3級(jí)的斑塊的平均水平，故在實(shí)際中對(duì)于嚴(yán)重鈣化的斑塊應(yīng)考慮結(jié)合減影技術(shù)判斷狹窄程度[7]。

本研究還存在一些不足。首先，本研究側(cè)重的是斑塊特性對(duì)減影前后狹窄程度的影響，未分析DSA結(jié)果，結(jié)合以往文獻(xiàn)，認(rèn)為減影CCTA可消除斑塊的硬化偽影，提高診斷敏感度和特異度[8,13]，有關(guān)減影后狹窄程度的準(zhǔn)確性有待進(jìn)一步研究。其次，本研究中納入的斑塊其CAD-RADS評(píng)分在3級(jí)及以上的較少，本研究中斑塊CAD-RADS評(píng)分在3分及以上的有40個(gè)，占總斑塊數(shù)量的24.4%，在未來(lái)的研究中應(yīng)納入更多CAD-RADS分級(jí)在3分及以上的斑塊，以探究這部分斑塊的特性對(duì)于冠脈減影后CAD-RADS分級(jí)的影響。

本研究發(fā)現(xiàn)鈣化斑塊的位置和重塑指數(shù)對(duì)于冠脈減影前后的狹窄程度評(píng)估沒(méi)有影響。而鈣化斑塊的長(zhǎng)度、寬度、體積、鈣化積分、平均CT值以及鈣化成分的比例可造成常規(guī)CCTA圖像上斑塊狹窄程度的高估。對(duì)于鈣化積分>28、長(zhǎng)軸截面上寬度>2.1 mm、長(zhǎng)度>3.6 mm、平均CT值>200 HU的鈣化斑塊可考慮結(jié)合減影CCTA評(píng)估其狹窄程度。