CT在冠心病诊断中的应用
Application of CT in diagnosis of coronary artery disease
王妍焱 周诚
作者单位：100730 北京医院放射科 国家老年医学中心
通讯作者：周诚，电子信箱：[email protected]
冠状动脉粥样硬化性心脏病(coronary artery disease，CAD)通常是指冠状动脉血管发生粥样硬化病变引起血管腔狭窄或阻塞，造成心肌缺血、缺氧或坏死而导致的心脏病，常被简称为"冠心病"，但冠心病的范围可能更广泛，还包括了炎症、栓塞等导致管腔狭窄或闭塞。冠心病是严重危害人类健康的重要疾病，既往影像学的检查主要是冠状动脉造影(conventional coronary angiography，CCA)，并一直被认为是冠心病诊断的金标准，但因其属有创性检查，费用较高、技术复杂且有一定并发症风险，部分患者不易接受。随着CT扫描速度加快、探测器增宽、固有分辨率提高和图像后处理技术的进步，CT对心脏的检查应用越来越广泛，特别是冠状动脉CT成像(coronary CT angiography，CCTA)作为安全和准确的无创影像学技术，对冠心病具有重要的诊断价值，获得临床广泛共识并推广应用。
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CT对心脏疾病的检查技术
目前CT对心脏的检查比较全面，特别是64排及以上CT，除了可以做定性诊断，还能在很多方面做到定量和功能的评价。检查技术包括冠状动脉斑块的钙化积分测定、CCTA、心肌灌注检查和心肌梗死评估、应用电影动态技术显示心室壁的形态结构和运动状态、心脏射血功能的测定等。这些检查都可以应用于冠心病的诊断和评价，其中CCTA无疑是应用最广泛、临床价值最重要的检查技术。
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CCTA对冠心病的诊断应用
1CCTA检查技术的发展历程
1998年底，多排螺旋CT的问世开启了心脏CT的探索，但限于扫描覆盖范围小，扫描时间长，CCTA的临床应用受到限制。直到2004年，64排螺旋CT采用大功率球管，探测器增宽至4 cm，转速更快(≤0.35 s/转)，时间分辨率显著提高(<50 ms)，亚毫米层厚的CCTA扫描时间仅需5 s左右，标志着CT能够常规用于冠心病临床诊断的开始。
2007年后，多排螺旋CT的研发出现了不同方向，2010年的北美放射学会(RSNA)年会上，以提高探测器灵敏度为代表的新"宝石能谱CT"、以提高时间分辨率为代表的二代双源CT和以加大探测器覆盖范围为代表的320排CT设备问世，显著提高了CCTA的成像质量，至今仍然在各自的技术领域保持领先，其临床应用更加成熟。
2CCTA显示冠状动脉狭窄的临床应用
CCTA以其高分辨率图像能够清晰显示冠状动脉主要分支的管腔狭窄程度。64排CT应用以后，在CCTA和CCA的对比研究中，一组由9个国家参加的多中心研究入选了316例40岁以上疑诊或已知冠心病的患者，平均年龄59岁，其中291例同时完成了CCTA和CCA检查。对直径>1.5 mm血管进行分析，99%冠状动脉节段的CT图像质量能满足诊断要求，诊断冠心病的敏感度和特异度分别为85%和90%，两种检查有很高的一致性[1]。
另一个多中心前瞻性研究入选了245例患者，平均年龄57岁，其中230例患者同时完成CCTA和CCA，获得了与上述相似的结果[2]。结合我们前期所做的对照研究，诊断冠状动脉≥50%狭窄的敏感度和特异度分别为88%和97%，≥75%狭窄的敏感度和特异度分别为94%和76%，阳性预测值约80%左右，而阴性预测值可达99%。研究表明，CCTA显示冠状动脉狭窄的准确性较高。
3CCTA检测冠状动脉粥样硬化斑块的价值
大约1/3的心肌梗死患者直接源于有临床意义的冠状动脉重度狭窄，而狭窄程度<75%的粥样硬化斑块导致了近80%的致命性心肌梗死。因此，在冠心病的发生、发展和转归过程中，冠状动脉斑块的性质较其导致的管腔狭窄程度更有决定意义。冠状动脉不稳定斑块破裂并诱发血栓形成是发生急性冠状动脉综合征的关键机制，也是导致冠心病患者死亡的主要原因。CCTA对于冠状动脉主干及其主要分支血管近段的粥样硬化斑块检出及其形态学评价具有一定的临床应用价值。
CCTA能够较好地显示冠状动脉非钙化斑块及其分布，在诊断非钙化斑块导致的管腔狭窄程度上有较高的准确性。有学者对340例患者以血管内超声(intravascular ultrasound，IVUS)结果为参照标准，CCTA诊断各种斑块的敏感度可达90%以上。根据斑块密度的CT值可基本判断斑块的类型(包括脂性软斑块、纤维斑块、钙化斑块和混合斑块)，可以较准确区分富含脂质的斑块与富含纤维的斑块，对斑块稳定性的评价有一定帮助。CCTA有可能检出有破裂倾向的软斑块，以便及早给予治疗，预防冠心病事件的发生。
4CCTA在冠心病手术治疗后随访中的应用
经皮冠状动脉介入术(percutaneous coronary intervention，PCI)和冠状动脉旁路移植术(coronary artery bypass grafting，CABG)是冠心病治疗的两种主要手术方法，特别是前者，由于微创和相对易操作，在临床上更为常用。术后对于血管通畅的随访复查，CCTA以安全、有效、无创成为大多数患者首选的检查方法。
PCI术后部分患者的冠状动脉支架可出现再狭窄，主要原因是血管壁受损后内膜的过度增生及血栓形成，另外支架两端的血管发生狭窄也较常见。CCTA可以清楚地显示支架位置，较好地评价支架内血流通畅和两端的血管狭窄情况。随着近年来设备的分辨率不断提高以及支架材料的改进，CCTA对于管径在3 mm以上的支架有比较好的显示和评估作用。文献分析显示对于可评估支架，CCTA诊断再狭窄(≥50%狭窄)的敏感度和特异度分别为90%和91%，其临床应用价值越来越受到重视[3]。
CABG所采用的桥血管通常为内乳动脉、大隐静脉或桡动脉等，术后桥血管包括吻合口都可发生狭窄和闭塞。由于静脉桥的管腔闭塞率较高，近年来，CABG多倾向于使用动脉桥。CCTA的评估应包括桥血管的通畅性、有无狭窄、两侧吻合口情况、吻合口以远固有冠状动脉情况，以及未搭桥固有冠状动脉的情况。文献显示，CCTA诊断桥血管闭塞的敏感度和特异度分别为97%和100%，诊断狭窄的敏感度、特异度分别为98%和97%；但CABG后CCTA图像质量下降，诊断固有冠状动脉狭窄的敏感度和特异度分别为86%和76%。
5CCTA在显示先天性冠脉发育异常中的价值
先天性冠状动脉发育异常较少见，却也是突发心肌梗死或者猝死的一个重要病因。CCTA可清晰显示冠状动脉的走行、起源和终止的异常，以及与心室腔的关系。根据冠状动脉被心肌包埋的程度可将心肌桥分为不完全型(部分包埋)、浅表型(包埋≤1 mm)和深包埋型(包埋≥1 mm)，分别重建收缩期和舒张期图像可观察评估肌桥的狭窄程度，通常狭窄与肌桥的深度和左心室收缩期室壁的厚度相关。对于起源和终止异常的显示，有助于指导介入和手术。
6目前CCTA临床应用的限度
首先，心脏作为持续运动状态的器官，CCTA成像质量易受患者心率、心律、心功能及呼吸等因素影响，清晰和准确程度不如CCA，有时会出现"错层"现象；冠状动脉的细小分支不能充分显示，对冠状动脉血流的动态观察不如CCA。其次，X射线在遇到钙化或金属时会被大量吸收和反射，产生伪影，从而使钙化病变或金属支架管腔内结构不能很好显示，影响判断的准确性；特别对于细小血管支架的评估受限，甚至无法评估。另外，由于CCTA需要注射碘对比剂，碘过敏者不能做此检查，患有严重心肺功能异常和严重肾功能异常的患者也需要做具体评估。
目前情况下，一般应使用64排以上CT；对于心率快(≥75次/min)、心律不齐或心房颤动而又必须做CCTA的患者，推荐选择宽探测器CT、双源CT；只要有条件，应控制心率在65～70次/min以下，使图像质量更有保证，扫描剂量会更低；对于钙化较重或PCI支架置入术后的患者，应用能谱CT有助于减少或消除伪影，提高图像的清晰度。
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CT其他检查技术对冠心病的诊断应用
1冠状动脉钙化积分测定
钙化是动脉粥样硬化进展的一种表现形式，发生在动脉壁粥样硬化斑块的基础上。CT平扫即可显示冠状动脉钙化，常提示管壁局部斑块，对钙化进行测量并积分可了解斑块大小和钙化程度，但这不表明管腔的狭窄。通常斑块大小和管腔的狭窄程度有关，然而二者并不同步，且由于钙化伪影的干扰影响了对管腔狭窄的准确判断。因此，冠状动脉钙化积分测定对临床诊断冠心病和病变程度价值有限，目前多仅用于对碘对比剂过敏而无法做CCTA的患者。一般认为冠状动脉钙化出现在年轻人的预警价值更大。
2心肌灌注和心肌梗死诊断
心肌的延迟强化通常被认为是心肌的纤维化或梗死后瘢痕组织标志，同时也是评价心肌完全梗死或尚具有活性的重要特征。尽管CT可以做这种评价，但由于来自胸壁或钙化的硬化伪影干扰、局部的对比/噪声比低以及多期扫描的辐射剂量增加，使得临床应用受到一定限制。在有条件时做磁共振成像的延迟心肌强化被认为是更为有效和实用的[4]。
3心脏射血功能测定
这是CT在做心脏形态学检查时同时可以完成的功能学检查。通过软件分别计算出左、右心室在舒张末期和收缩末期的最大容积，从而可以得到心脏搏出量和射血分数。
4电影动态显示
通过电影动态放映，可以分别做断面和全心容积的动态显示，观察心脏、室壁和瓣膜的运动情况，有助于显示瓣膜关闭不全和室壁瘤。
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CT在冠心病诊断应用上的研究发展热点
1快速扫描和缩短成像时间
心脏作为一个持续运动状态的器官，CT的实际成像时间对冻结运动状态、提高图像分辨率至关重要。目前CT球管旋转一周扫描的最短时间是250～270 ms，由于球管机架的重量等原因，进一步大幅提高旋转速度已经非常困难。双源CT显著提高了成像的时间分辨率，为多源CT的研发开辟了一条新路；宽探测器以完全覆盖心脏的轴扫实现在一个心动周期完成扫描，保证了全心成像的时相同步；另外，通过多扇区分割、大螺距扫描的数据补差等多种图像后处理软件技术，都在不断提高实际成像的时间分辨率。
2降低冠状动脉CT成像的射线剂量
64排以后的多排螺旋CT使心脏CCTA成为被临床接受、能与CCA相媲、无创伤性、可用于筛查的检查项目。但是，多排探测器单位层薄影响其接受的光子效应、宽探测器的螺旋效能也减小，使CCTA的小螺距精细扫描一度成为CT单器官检查中射线剂量最大的项目。因此，降低CCTA的射线剂量成为CT心脏检查的关键问题[5]。近年来诸多新技术的应用，包括提高探测器材质的灵敏度、将智能毫安和散射线自动遮挡等成为常规，同时也进行了多方面的努力探索，特别是根据患者的体质指数大幅降低电压、训练患者配合以提高前门控轴扫的成功率，均显著降低了射线剂量，目前已基本达到与胸部常规扫描相似，最低可<1 mSv。
3多能量成像技术
多能量成像技术包括双能量和能谱，是近几年最受关注的新发展[6]，它通过碘图、虚拟平扫、有效原子序数、单能量图像等在很多方面全部或部分克服了传统CT的不足。在血管成像方面，低能量的单能图像显著提高了血管的对比，有助于选择低浓度对比剂或减少对比剂用量；而高能量的单能图像可降低或消除硬化及金属伪影，有助于减少钙化斑块对管腔狭窄的误判，提高支架内的清晰度。在心肌灌注方面，碘图可提高发现灌注缺损的敏感性，单能图像则通过降低伪影提高了灌注缺损的特异性。对于肺栓塞的检测，碘图无论对于急性或慢性栓塞都能显著提高检测的敏感性。虚拟平扫图像可直接从增强扫描中得到，从而减少扫描的射线剂量。潜在的应用还有望从造影或铁定量图像中进行钙化测定。
4对急性"胸痛三联征"的一站式检查
急性心肌梗死、主动脉夹层形成、急性肺栓塞是临床上最常见以胸痛、憋气为主要症状来就诊的疾病，常统称为"胸痛三联征"。由于发病急、症状重、治疗原则和方法不同，尽快准确诊断是临床进一步处理的关键。CT以扫描快、范围大、图像清晰成为"胸痛三联征"的检查首选，近年来得到临床认可并且广泛推广应用。
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小结
随着CT设备和技术的不断发展，CT在冠心病诊断中的应用越来越受到重视，特别是CCTA迅速普及和广泛应用于临床实践，获得了大量的循证医学证据。2015年发表在《新英格兰杂志》的PROMISE研究结果[7]证实CCTA通过直接观察冠状动脉病变的解剖变化，与传统的功能检查技术(包括平板运动负荷试验、负荷超声心动图、负荷核医学心肌灌注成像)相比，可作为常规的冠心病评估手段，在冠状动脉粥样硬化斑块的显示、冠心病排查、急诊胸痛患者的鉴别诊断，以及冠状动脉支架和旁路移植术后随访等方面具有较高的应用价值。加上其他诸多应用，相信CT在冠心病的诊断中将会发挥更多重要作用。
参考文献
[1] Miller JM, Rochitte CE, Dewey M, et al. Diagnostic performance of coronary angiography by 64-row CT [J]. N Engl J Med, 2008, 359(22): 2324-2336.
[2] Budoff MJ, Dowe D, Jollis JG, et al. Diagnostic performance of 64-multidetector row coronary computed tomographic angiography for evaluation of coronary artery stenosis in individuals without known coronary artery disease: results from the prospective multicenter ACCURACY trial [J]. J Am Coll Cardiol, 2008, 52: 1724-1732.
[3] Sun Z, Almutairi AM. Diagnostic accuracy of 64 multislice CT angiography in the assessment of coronary in-stent restenosis: a meta-analysis [J]. Eur J Radiol, 2010, 73(2): 266-273.
[4] Meinel FG, Cecco CN, Schoepf UJ, et al. First-arterial-pass dual-energy CT for assessment of myocardial blood supply: do we need rest, stress, and delayed acquisition? Comparison with SPECT [J]. Radiololgy, 2014, 270(3): 708-716.
[5] 吴国庚, 王妍焱, 周诚, 等. 64层螺旋CT超低剂量前门控轴面扫描在冠状动脉血管成像的应用[J]. 中华放射学杂志, 2009, 43(12): 1255-1259.
[6] Kalisz K, Halliburton S, Abbara S, et al. Update on cardiovascular applications of multienergy CT [J]. Radiographics, 2017, 37(7): 1955-1974.
[7] Douglas PS, Hoffmann U, Patel MR, et al. Outcomes of anatomical versus functional testing for coronary artery disease [J]. N Engl J Med, 2015, 372(14): 1291-1300.
本文来源：王妍焱, 周诚. CT在冠心病诊断中的应用 [J]. 中国心血管杂志, 2018, 23(1): 7-10.
