心脏CT研究新进展（2021）

心脏CT科研热点

Cardiac CT

（图为2019年至2022年4月，约500篇sci文章热点统计）

「心脏成像」是冠状动脉疾病诊断和风险分层的核心。具体来说，心脏CT是一种高度准确的扫描方法，用于检测冠状动脉粥样硬化的存在，提供心肌缺血的客观证据并精确定量冠状动脉斑块负荷。在过去的十年中，随着心脏CT技术趋近成熟，大型临床试验结果陆续发布，我们对心脏成像的认识慢慢从形态学走向功能学，也逐渐尝试把科研成果应用在临床治疗中。

01

CACS「钙化积分」

冠状动脉疾病的心脏成像最初代表冠状动脉钙化。30年前，Agaston等人发表了现在著名的量化冠状动脉积分（CACS）。许多研究表明冠状动脉钙化与将来冠状动脉事件风险之间的关系。极低的钙化积分代表了低心血管风险，随着年龄和其他危险因素的驱动(Mortensen et al. 2021)，心血管高危人群、中年和老年患者的CACS升高。但是CACS在个体患者中的预测能力是有限的，风险的变化不一定会反映在个体患者的CACS的变化中。近年来较为重要的研究比如他汀类药物治疗增加了CACS，其大大降低了心血管风险，这也支持了斑块的钙化可能反映斑块稳定性这一观点，而非钙化斑块是心血管事件的基础，决定了个体的心血管风险。

02

CCTA「冠脉成像」

2.1

ICA 局限性

CCTA无法仅使用管腔狭窄程度来准确判断血流动力学意义，作为诊断冠状动脉疾病的金标准 ，ICA其实有很大的局限性 (Maron et al. 2020)。首先，二维成像无法评估狭窄的血流动力学情况，其次，ICA不能对血管壁疾病进行成像。如果使用IVUS或OCT的血管内成像，可以发现冠状动脉的血管造影严重低估了冠状动脉斑块的存在、性质和范围。

2.2

CCTA 临床试验

■ PROMISE试验(Hoffmann et al. 2017)

CCTA被证实在识别患有严重CAD患者和预测不良心血管事件时比缺血测试更有效，也减少了不需要做ICA的患者数量。

■ SCOT-HEART试验 (Singh et al. 2020)

尽管心电图运动负荷（ExECG）是冠状动脉是否需要血运重建和心血管风险预测的强力因素，CCTA对心血管死亡和非致命性心肌梗死（MI）的预测能力更强。其早期试验 (Newby et al. 2018)也表明了无论检测到的缺血情况如何，在患有严重CAD患者中进行靶向优化药物治疗会显著降低未来心血管事件的发生率。

■ ISCHEMIA试验 (Maron et al. 2020)

CCTA在预测不良心脏事件时优于缺血测试。

■ Reynolds et al. (2021)调整了CCTA的CAD范围，缺血的严重程度和非致命性MI之间的关联消失了，故缺血的严重程度并不能预测死亡率。

结论是缺血测试在评估临床症状和冠脉狭窄的关系中更有价值，而非预测心血管风险。

03

Plaque「斑块分析」

CT冠状动脉造影可以用高分辨率检测冠状动脉斑块，估计血管狭窄程度和表征斑块的范围、分布和特征。国外大型临床试验聚焦在高危斑块特征（HRP）和预测不良心血管事件的相关性上。例如，PROMISE试验 (Ferencik et al. 2018)和SCOT-HEART试验 (Williams et al. 2019)，不过探究其研究结果可以发现在15%有HRP的患者中，只有24个后续发生非致命性心肌梗死（MI）。SCOT-HEART试验中的不良事件发生风险从1.4%（非HRP患者）增长至4.1%（HRP患者），增长幅度也是比较小的，且有约1/3的事件发生在非HRP受试者中。此外，研究表明HRP中具体可预测不良事件的征象为低衰减的非钙化斑块特征 (Williams et al. 2020)。

（斑块分析）

04

PCAT「冠周脂肪」

冠状动脉特征不能完全反映冠状动脉疾病的风险，如炎症、狭窄严重程度、心肌缺血等。新的心脏CT技术可以通过对血管周围脂肪进行成像来评估冠状动脉炎症，“感知”冠状动脉壁中炎症的存在，这也是识别斑块或缺血成像未检测到的“残余风险”的一个重要步骤。

进一步延伸，将CCTA中的冠状动脉PVAT炎症和HRP斑块征象相结合，可以对心血管风险进行预测，帮助我们了解CAD的发病机制。比如未来可以研究在没有HRP特征的个体，即“低风险”个体中，检测低FAI值的重要性。反之，从被CCTA标记为“低风险”的人群中，再次将异常的FAI定义为“高风险”，有助于提高个性化的预防管理。

（PCAT/FAI分析）

05

TAVI/TAVR

心脏CT是TAVI/TAVR成像的首选成像方式，可以比二维的超声心动图更精准的测量主动脉瓣环，从而优化假体的选择，帮助确定最佳血管通路。

（TAVI/TAVR分析）

06

CT-FFR

除了管腔狭窄和动脉壁斑块特征的评估之外，CCTA还生成了重要的附加信息，如狭窄可以用计算机流体力学（Flowchart）或者机器学习（Siemens）的方法来计算CT-FFR值。

Fairbairn et al.(2018)和Norgaard et al.(2018) 研究显示ICA和冠状动脉压力导丝的研究需求逐渐减少。2022年ESC指南中指出，如果CCTA图像质量好，可考虑使用CT-FFR来评估中度阻塞性病变。

（CT-FFR分析）

07

CTP「心肌灌注」

7.1

心肌灌注的引入

CCTA已经成为诊断非侵入性CAD患者的既定诊断技术，尽管CCTA在排除CAD上表现良好，但一些研究证明其在检测心肌缺血时特异性较低 (Gaur et al. 2016)。

对狭窄程度进行视觉评估时，可能因为伪影干扰导致对病变严重程度的高估（Shah et al. 2017），结合其他心肌缺血的影响因素，则会导致狭窄百分比和心肌灌注受损之间的不匹配。为克服CCTA检测心肌缺血的限制，心肌灌注（CTP）成像被引入 (Baggiano et al. 2020)，现在可通过有“穿梭”模式的双源系统 (Rossi et al. 2017) 或宽探测器扫描检测。

7.2

心肌灌注参数的测量

静态CTP可以通过视觉或半定量方式评估心肌的衰减图，动态CTP则允许通过多次采集心肌数据，使用数学模型测量时间衰减曲线达到量化心肌血流（MBF）等功能学参数的目的。2022年ESC指南指出，CTP可替代其他压力测试评估心肌缺血。

需要指出的是，尽管FFR被认为是心肌缺血的临床参考标准，但是MBF和FFR是不可互换的，因为它们测量了冠状动脉生理学的两个不同方面：FFR是心外膜冠状动脉的充血压力梯度，而MBF是心肌灌注的直接指标 (Johnson et al. 2012)。

（心肌灌注成像分析）

据估计，到2025年，全球进行的所有CT扫描中「15%～20%将是CCTA」。2019年欧洲心血管病学会指南将CCTA的证据水平升级为最高（1级）的检查手段，2021年美国指南也反映CCTA使用效能的增加，尤其在年轻人身上。对于「CTP、CT-FFR、PCAT、ECV、CFD」等新测量值/新技术，我们发现近年来的研究还在不断优化测量各种方法的诊断准确性，诊断性能的评估只是科研方向的一个小问题，但是对于新兴成像方式的批判性研究中它是必不可少的一个环节。

在不久的将在，下一代临床试验可能会提取更多有用的临床数据。

将形态、功能学参数结合基于放射组学或AI模型提取的CT特征，心脏CT的临床应用无疑会得到更大的扩展。

本文作者吴佳星，为西门子医疗青年科学家。

主要参考文献

1. CHANNON, K. M., NEWBY, D. E., NICOL, E. D. & DEANFIELD, J. 2022. Cardiovascular computed tomography imaging for coronary artery disease risk: plaque, flow and fat. Heart.

2. PONTONE, G. & ROSSI, A. 2022. Paving the Way for Clinical Implementation of Dynamic CT Perfusion. JACC Cardiovasc Imaging, 15, 88-90.

3. PONTONE, G., ROSSI, A., GUGLIELMO, M., DWECK, M. R., GAEMPERLI, O., NIEMAN, K., PUGLIESE, F., MAUROVICH-HORVAT, P., GIMELLI, A., COSYNS, B. & ACHENBACH, S. 2022a. Clinical applications of cardiac computed tomography: a consensus paper of the European Association of Cardiovascular Imaging-part I. Eur Heart J Cardiovasc Imaging, 23, 299-314.

4. PONTONE, G., ROSSI, A., GUGLIELMO, M., DWECK, M. R., GAEMPERLI, O., NIEMAN, K., PUGLIESE, F., MAUROVICH-HORVAT, P., GIMELLI, A., COSYNS, B. & ACHENBACH, S. 2022b. Clinical applications of cardiac computed tomography: a consensus paper of the European Association of Cardiovascular Imaging-part II. Eur Heart J Cardiovasc Imaging.

5. TARKOWSKI, P. & CZEKAJSKA-CHEHAB, E. 2021. Dual-Energy Heart CT: Beyond Better Angiography-Review. J Clin Med, 10.

2022年4月22日