积极推进CT心脏功能学成像的临床应用

中华老年心脑血管病杂志2019年10月第21卷第10期Chin J Geriatr Heart Brain Vessel Dis,Oct2019,Vol21,No.10・1009・

•述评.

积极推进CT心脏功能学成像的临床应用

吕滨

关键词：心肌缺血；冠状动脉疾病；体层摄彩术，发射型计算机，单光子；体层摄影术，X线计算机

2018年欧洲心脏病学会和欧洲心胸外科学会联合发表指南，对于冠状动脉中等程度狭窄的病变，推荐在进行PCI术前需要对其进行心肌缺血的评估(I/A类推荐)，即血流储备分数(FFR)和瞬时无波比率技术的评估；对冠状动脉多支病变行PCI术前，应该实施以FFR指导的诊疗策略(H A/B类推荐)⑴。指南中的推荐，有强大的循证医学证据支撑，对患者实施支架等介入治疗时，需要有解剖学(狭窄程度)和功能学(有无缺血)的双重证据，从而使患者更加获益。然而，FFR和瞬时无波比率检查均是经导管有创的操作技术，不利于在各级医院中的普及应用。因此，无创、便于普及和相对廉价，基于CT的CT-FFR技术应运而生，并且逐步获得临床应用。另外，临床评价心肌灌注和缺血的单光子发射计算机断层摄影(SPECT)技术，以及能够评价心肌细胞代谢活性的正电子发射断层显像(PET)技术，均属于核医学技术领域。这2项无创影像学技术，虽然能够很好地在术前评价心肌缺血情况，以指导靶血管选择和进行精准治疗，但在我国这些技术设备不够普及，且同位素显像剂较为昂贵、难以储存和运输.限制了这些技术在我国的临床普及应用。

近年来，冠状动脉CT血管成像(CTA)逐渐成为筛查和诊断冠心病最重要的无创检查技术。2011年,CT-FFR的临床试验结果成功公布，引起行业内的广泛关注⑵。心肌CT灌注成像(CTP)技术也是新兴的CT功能学成像技术，与CT-FFR技术一起，相辅相成、共同助力无创CT心脏功能学成像在临床的应用，最终服务于冠心病患者⑶。

1CT心脏功能学成像技术的主要特点和工作原理

1.1CT-FFR技术基于CT原始横断图像，获取3支冠状动脉及其主要分支的血管树，纳入冠状动脉

DOI：10.3969/j.issn.1009-0126.2019.10.001

基金项目：国家重点研发计划(2016YFC1300400)!中国医学科学院医学与健康科技创新工程(2O16-I2M-1-O11)

作者单位:100037北京，中国医学科学院阜外医院放射影像科粥样硬化斑块、血管狭窄和所供应心肌的所有特征，建立起主动脉、冠状动脉和心肌供血的计算流体力学(CFD)模型，模拟冠状动脉在最大充血状态下的血流情况，实现冠状动脉血流和压力的模拟，提供完全无创的FFR,FFRW0.8定义为有意义的血管狭窄(导致心肌缺血)。目前，在大数据时代背景下，人工智能技术也被应用于CT-FFR的计算，它是应用深度学习技术，对上述基于CFD模型的病变进行模拟获得FFR的方法。它的应用使得计算时间由CFD方法的平均30min,缩短为10s内⑷。

CT-FFR技术的主要特点是无创、省时和节省费用，它不需要再次的冠状动脉CTA扫描.也无需使用腺昔等扩张血管药物，且一次性提供所有冠状动脉血管及任意部位的FFR。其限制性是对CT图像质量的要求很高，对不能分割血管树的各种情况，如严重钙化、血管运动伪影等，常难以成功或者导致数据不准确。

1.2心肌CTP技术CTP分为静态CTP和动态CTP。前者是注射造影剂后，在心肌灌注最高峰(平均自外周静脉注射造影剂后20s)进行单次心肌CT 扫描，它通过心肌密度CT值反映心肌灌注的情况，又称为静态心肌血池成像，类似于观察冠状动脉CTA图像的心肌密度。动态CTP是造影剂进入心肌前、进入心肌和排出心肌后进行连续图像采集，根据不同时间点获得心肌内造影剂浓度的变化值，即时间密度曲线，计算反映心肌灌注的定量参数来评价心肌灌注的差异。由于静态CTP实质是观察心肌强化的不同程度，这与冠状动脉CTA相似，不做重点介绍。本研究所指CTP,主要是指连续动态CTP,即可以定量分析心肌不同部位血流灌注量化指标的技术，如心肌灌注血流量。CTP的主要特点是无创和成像相对简单，它不需要特殊的造影剂，检查时间在20min内完成，且辐射剂量能够控制在5 mSv内。其限制性是心肌灌注值诊断标准不够确定，目前尚难以准确反映心肌缺血和损伤程度，另外图像易受心腔内血液或心外膜下血管伪影的干扰。

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2CT心脏功能学成像的研究和临床应用现状

2.1主要研究成果和诊断准确性DeFACTO、DISCOVER-FLOW,NXT3项大型多中心临床试验均证实,CT-FFR对于冠状动脉缺血性病变的诊断效能显著高于CTA,诊断准确性从CTA的59%提高到CT-FFR的84%,特别是诊断特异性提高2倍，显著降低CTA单纯观察狭窄程度导致过高的“假阳性”问题“•中。但是，上述研究对于严重钙化病变、弥漫性病变的诊断经验不足，有待进一步深入研究验证。

CTP起步阶段的研究方法，主要是与临床认可度相对较高的SPECT检查进行“头对头”对照研究。CORE320是国际首个多中心临床试验，是以经导管冠状动脉造影诊断的狭窄率为标准，比较CTP与SPECT对于有意义狭窄050%）的诊断效能发现，CTP诊断效能甚至优于SPECT"」。与静息和负荷SPECT联合检查结果对照，负荷CTP的诊断敏感性和特异性分别为90%和84%

2.2心脏功能学成像临床应用现状在CT-FFR 得到临床认可以后,CT-FFR的相关研究更多地向疾病的风险分层、指导治疗和预后评估等方向发展。例如，SYNTAX积分是临床对冠状动脉分支狭窄严重程度、分布范围等的综合评分系统，用以对选择介入治疗抑或外科旁路移植术患者进行的分层。SYNTAX积分是基于解剖学的积分，加上CT-FFR 就变成了解剖学+功能学的积分系统，基于这种模型更加全面的评估能力，Curzen等⑼研究发现，77%中度狭窄（51%〜70%）患者和46%重度狭窄（71%〜90%）患者其实并不存在心肌缺血，进而改变了既往的治疗决策。PLATFORM研究证实，CT-FFR降低61%患者不必要的冠状动脉造影，明显降低有创检查阴性率，患者辐射剂量及医疗费用降低〔词o CT-FFR也被用于在PCI术前的“虚拟支架设计”，预测支架置入术后病变处FFR的改善，这就有可能实现在术前针对靶病变制定详细而个体化的支架治疗方案。

CTP用于临床，可以填补不具备开展SPECT/ PET检查条件的医院在心脏功能学评估方面的空白，甚至可以部分替代不易推广的核医学检查。CTP不仅用于评价冠状动脉狭窄性病变是否导致心肌缺血，其对心肌血流量、心肌血容量等参数的定量评估能力，在心肌微循环病变的检测、诊断方面也具有重要意义。CTP对于冠心病患者不良心血管事件的发生也具有一定预测价值。3积极推进CT心脏功能学成像的技术普及和临床应用

CT-FFR是美国HEART-FLOW公司独创的技术，并于2015年通过美国食品与药品管理局鉴定，获得临床应用。在我国CT FFR还处在积极研发阶段，并没有成熟的产品上市，相信在不久的将来会实现技术突破。而CTP则仅仅依赖CT设备和后处理分析软件，目前已经有几款CT设备能够实现CTP检查，但只是在少数大型医院有所开展。

CT-FFR和CTP两项技术反映不同的病理生理问题,CT-FFR反映的是冠状动脉主干病变是否有血流减低，CTP反映心肌是否有缺血或者微循环病变。两者联合应用也并没有冲突，因为CT-FFR 是在CTA图像基础上后处理获得的数据，不需要另行检查；CTP是独立的扫描模式，但是在冠状动脉充盈峰值时，也可以观察类似于CTA图像，也就是说，两者均可以从不同方向实现冠状动脉解剖学和功能学的诊断。

另外,CT-FFR图像受血管斑块钙化或运动伪影的影响，CTP则不受其影响；CT-FFR无需进行负荷检查，又较CTP相对有优势。因此，两者技术互补性很强，CTA不能诊断、狭窄程度不够明确，以及怀疑微循环病变患者可首选CTP检查；反之，对于CTA图像良好、狭窄程度在30%〜90%的患者则可首选CT-FFR检查。有研究显示.CTA+CTP 和CTA+CT-FFR的诊断效能非常相近。更重要的是，两者联合应用使CT-FFR对灰色地带病变的诊断准确率由55%提高至77%"

4存在问题及未来展望

CT-FFR和CTP技术均有各自的诸多问题尚未解决。例如,CT-FFR在灰色区域的诊断准确性明显下降，因此其指导治疗的可靠性不足；在冠状动脉图像伪影、大量钙化斑块、弥漫性病变、分叉病变等情况下，有关CT-FFR诊断效能的研究数据较少。CTP同样如此，虽然对灰色区域的诊断效能较好，但是CTP定量参数在正常心肌及病变心肌的最佳诊断阈值尚不明确；另外CTP检查导致患者接受辐射剂量增加。由于目前国际上尚缺乏大型多中心研究队列的随访证据,CT-FFR和CTP技术在改变既往诊治流程后，是否能够提高患者预后结果等方面，尚未获得强有力的循证医学证据，这就是未来的研究方向。

总之,CT-FFR和CTP这2项技术实现了CT