无创心脏CT功能成像

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上世纪九 十年代，冠状动脉计算机断层扫描（CCTA）作为诊断冠状动脉疾病（CAD） 的无创成像工具崭露头角，二十年后，它已成为诊断和决策的一线检查手段。

FFRCT

需要有诊 断策略来准确排除不需要进一步检查的患者，以抵消 CCTA 作为一线诊断检查后可能较高的 ICA 使用率。因此，如果 CCTA 提示功能意义不确定的 CAD，指南建议进行二线功能检查。 前瞻性 PACIFIC试验包括 208 名疑似 CCS 患者，结果显示，"具有 CCTA 足够图像质量 "的 FFR CT 在每血管比较中具有最大的曲线下面积（AUC；0. 94），相比正电子发射断层扫描（PET；0.87）和单光子发射计算机断层扫描（SPECT；0.70）更高。在 CCTA 基础上增加 SPECT 或 PET 提高了特异性，但敏感性却大幅下降（每血管：分别从 72% 降至 35% 和 64%）。 Dan-NICAD 2试验的结果在 2022 年 ESC 大会上公布。在 1732 名症状提示有 CAD 的患者中，26% 的患者在 CCTA 检查中发现血管狭窄≥50%，并被转诊接受3T CMR 或铷 (Rb) -PET 检查。在 CCTA 显示血管狭窄≥50%的患者中，41.1% 的患者的有创 FFR 鉴定出了功能意义（≤0.80）。结果显示，先进的心肌灌注成像（MPI）和有创 FFR 之间存在差异，3T CMR 和 Rb-PET 的敏感性分别为 59% 和 64%（P=0.21），而特异性分别为 84% 和 89%（P=0.08），以有创 FFR ≤ 0.80 为参考标准。 与 SPECT/PET 的 MPI 不同，FFRCT基于标准的 CCTA 图像，并从中得出患者特异的三维（3D）解剖和生理模型，无需额外的检测、药物或辐射。应用计算流体动力学原理可计算出三维压力图，提供冠状动脉树各点的 CAD 生理评估，而 SPECT/PET 的 MPI 有助于识别生理异常的血管，但不提供压力计算、压降定位或生理表型特征。 在2019年ESC指南中，具有非侵入性功能成像的CCTA被列为I级证据B级推荐，作为诊断有症状患者CAD的初始检查，这些患者的阻塞性CAD不能单独通过临床评估排除。在最近的ACC/AHA胸痛指南中，CCTA 被列为 2a 级推荐项目，用于“确定动脉粥样硬化斑块负荷和进展为阻塞性CAD，并指导治疗决策”。建议将FFRCT（2a级）降至40%的狭窄水平，以“诊断血管特异性缺血并指导ICA的使用决策”。CCTA即将作为“一站式服务”进行临床应用，包括解剖和生理评估，以诊断新发胸痛患者，预计也将作为决策工具。

传统的胸痛诊断工作流程和“一站式”CCTA方法。

（A）在NCDR CathPCI登记研究中，38%接受选择性侵入性冠状动脉造影（ICA）的患者接受了临时PCI，而62%的患者在ICA后没有进行血运重建。

（B）筛查、诊断、决策和治疗计划仅依赖CCTA。

BB：β-阻断剂；EPA：二十碳五烯酸；MRI：磁共振成像；PCSK9：前蛋白转化酶枯草杆菌蛋白酶/科辛 9 型；SPECT：单光子发射计算机断层扫描。 FORECAST试验表明，在9个月的随访中，在成本和临床结果方面，CCTA和选择性FFRCT在稳定型心绞痛患者中的策略与标准临床护理途径相当，同时减少了ICA的使用，但对降低冠状动脉血运重建没有影响。ADVANCE注册中心报告了现实世界实践中的1年临床结果，并提供了延迟进行侵入性评估的FFRCT阴性患者的安全性数据。结果显示，与FF R CT ≤0.80的患者相比，FFR CT ＞0.80的患者心血管死亡或MI的发生率显著较低（0.20%vs 0.80%；相对风险[RR]4.22，95%CI:1.28-13.95；p=0.01），血运重建较少（5.60% vs 38.40%；RR6.87，95%CI:5.59-8.45；p<0.001）。最近一项包括五项研究的荟萃分析进一步强化了上述发现。NXT试验的5年随访表明，在稳定型CAD患者中，FFR CT阳 性（≤0.80）是长期MACE（心脏死亡、非致命性MI或计划外血运重建）的预测因素（HR 5.5；p=0.006），并且优于CCTA上的解剖学显著狭窄（≥50%）。 最近，人们对可进行现场分析、要求较低的替代计算方法越来越感兴趣。下图比较了全阶（full-order）和现场 （on-site）CT 导出 FFR 的生理模型、计算时间和诊断性能。

全阶和现场 CT 导出 FFR 的比较。3D：三维；cFFR：计算血流储备分数：CT：计算机断层扫描；FFR：血流储备分数 ；FFRCT： 由冠状动脉计算机断层扫描血管造影得出的血流储备分数；ML：机器学习；QFR：定量血流比

CT 灌注

FFRCT 的优 势在于可直接从 CCTA 采集结果中进行分析，无需额外的扫描和药物负荷；但其对既往有心肌梗死、支架或搭桥患者的诊断价值仍有待确定。包括 CTP 在内的 MPI 仍是一种有价值的替代方法，尽管在目前的临床实践中，CTP 并未被用作常规诊断工具。 一项包含 54 篇文章和 5330 名患者的荟萃分析表明，与单独使用 CCTA 相比，CTP 及其与 CCTA 的联合使用具有更高的诊断性能（敏感性分别为 83% 和 89%；特异性分别为 79% 和 81%），以有创 FFR ≤0.80 作为标准参考。 两种主要的采集方法是静态 CTP 和动态 CTP，静态 CCTA 扫描后进行药物负荷，或顺序相反。 静态 CTP 在造影剂第一次通过心肌时和药物负荷时获取单组图像，提供定性评估--它们是心肌碘分布和灌注缺损的快照。根据基线心肌增强对灌注缺损进行评估，以确定其可逆性，从而确定心肌缺血，而不可逆性缺损则表明心肌梗死组织（如瘢痕组织）。 动态 CTP 需要使用第二代/第三代双源或宽探测器 CT 系统，才能在一次或两次采集中完全覆盖心肌，其辐射量高于静态灌注成像。动态 CTP 可通过时间-衰减曲线 (TAC) 计算出绝对心肌血流 (MBF)，时间-衰减曲线在注射造影剂后连续测量心肌衰减值得出。

使用双源 CT 和 TAC 进行动态心肌灌注成像。通过动态 CTP，可以根据时间-衰减曲线（TAC）计算出绝对心肌血流（MBF）。动态 CTP 在（A）短轴和（B）长轴视图中均显示 LAD 区域的 MBF 减少（C,D），CT 延迟增强显示 MBF 减少区域内的前壁存在心内膜下梗死（红色箭头）。E）CCTA 显示 LAD 在支架近端有一处高度狭窄（红色箭头）。F）ICA 显示狭窄程度大于 90%（红色箭头）。CT：计算机断层扫描；CCTA：冠状动脉计算机断层扫描血管造影；CTP：计算机断层扫描灌注；ICA：侵入性冠状动脉造影；LAD：左前降支动脉

静态负荷 CTP

虽然 CTP 和 FF R CT 两 种技术都基于 CT 成像，可在一种模式下进行解剖和功能（灌注或生理）评估，但 CTP 评估的是心外膜和微血管扰动的影响，这与 FF R CT 是不同层次的缺血级联。在 PERFECTION研究中，基于血管的 CCTA、CCTA+FFR CT 和 CCTA+静态负荷-CTP 检测血流限制性狭窄的 AUC 分别为 0.89、0.93 和 0.92。在基于血管的模型中，CCTA+FFR CT 和 CCTA+ 静态负荷-CTP 与单独CCTA 相比分别有显著的附加值（p＜0.001），但CCTA+FFR CT 与CCTA+静态负荷-CTP之间没有差异。 Core320研究比较了无创成像解剖/功能联合评估与传统方法的预后价值，结果显示，与 ICA-SPECT 相比，联合 CCTA-CTP 结果正常的患者的 5 年无 MACE（心源性死亡、心肌梗死、因胸痛或充血性心力衰竭住院以及晚期血管重建）生存率更高：85% vs 80%（95% CI 差异：0. 1-11.3)。

动态 CTP

AMPLIFiED（通过双源 CT 探索与梗死和纤维化相关的心肌灌注评估）研究显示，在 CCTA 中加入动态 CTP 可显著提高 AUC，从 0.65（95% CI：0.57-0.72）提高到 0.74（95% CI：0.66-0.81；p=0. 011），敏感性降低（93% vs 72%; p<0.001），特异性提高（36% vs 75%；p<0.001），当血流动力学显著狭窄被定义为ICA41期间血流储备分数<0.8或>90%狭窄时，准确率提高（64% vs 74%；p<0.001）。值得注意的是，在2血管疾病（VD）中，在CCTA中添加动态CTP显著增加了AUC，从0.80增加到0.84（p=0.041），在3VD中从0.65增加到0.73（p=0.022），在1VD中从0.84增加到0.87（p=0.0265）。 国际 SPECIFIC研究在 CCTA 的基础上通过第三代双源 CT 对动态负荷 CTP 的诊断性能进行了调查，结果显示，在 CCTA 上按狭窄分级的情况下，狭窄程度在 50-69% 之间的血管增加 CTP 后，诊断准确率从 44% (95% CI: 33-55%) 提高到 71% (95% CI: 61-81%)。这表明，在疾病发病率较低的人群中，常规进行 CTP 是不合理的，但在 CCTA 显示阻塞性疾病后可能会受益。CRESCENT 2试验显示，与标准功能测试（95% 的功能测试为运动心电图[ECG]）相比，在 CCTA 显示阻塞性疾病的患者中选择性地进行 CTP，可提高后续 ICA 的诊断率（88% vs 50%；P=0.017），且不增加 ICA 的发生率。 无论采用哪种 CTP 采集模式，SCCT 共识文件都强调了患者选择的重要性，并建议在阻塞性 CAD 的动脉粥样硬化高风险患者（包括既往接受过冠状动脉介入治疗或有明显钙化者）或存在功能意义不确定的狭窄时，在 CCTA 中增加 CTP。此外，还需要重新评估CTP及其相关辐射负荷（除CCTA外）是否仍然是必要的，因为UHR-CT的使用将在实践中更加普遍，假阳性结果将显著减少。可以考虑使用负荷超声心动图或负荷CMR灌注成像等替代方法。

NOCAD 和微血管功能障碍

目前对缺血伴非阻塞性冠状动脉疾病 （Ischemia and No Obstructive Coronary Artery Disease，INOCA）的解释主要是 CMD 或血管痉挛性心绞痛，与此相反，最近的美国指南则主张排除弥漫性动脉粥样硬化的功能性意义。INOCA 的另一个独立解释是它与冠状动脉腔容积与心肌质量比（V/M）有关，该比值可通过 CCTA 无创测量得出。V/M 可综合衡量体内心肌供血能力和需求之间的平衡。在对 NXT 试验（包括 202 名 QCA 狭窄度≤50% 患者的 365 条血管）进行的一项事后分析中，多变量逻辑回归分析（包括狭窄百分比和定量斑块测量）显示，V/M 是 FFR ≤0.80 的独立预测因子，因为 V/M 测量的是整个冠状动脉树中的同一现象，而 FFR CT 记录的是心外膜现象。有人试图在 V/M、FFR 和 FFR CT 之间 建立联系，但这并不是对微血管功能的测量。事实上，PACIFIC 试验的一项子研究调查了 152 名患者的 431 根血管，发现在 ICA 上有 NOCAD 的血管（361 根血管）中，V/M 与血管特异性高血流量 MBF 或冠状动脉血流储备（CFR）之间没有关联。 临床血管造影师 "观察到的心外膜动脉仅占冠状动脉树体积的 5%，而前动脉、动脉小管和毛细血管占剩余冠状动脉体积的 95%。心外膜动脉（>400μm）是导管血管，可能会通过血流储备分数、瞬时无波比（iFR）和其他非充血性压力比率进行审查。前小动脉（100-400μm）和小动脉（40-100μm）参与流量分布的调节和代谢控制，毛细血管（<10μm）是交换血管。

生理指标和调查的冠状动脉领域。冠状动脉宏观和微循环的正常结构和功能及相应领域的生理评估技术。Ach：乙酰胆碱；CFR：冠状动脉血流储备；HMR：充血性微血管阻力；iFR：瞬时无波率；IHDVPS：瞬时充血性舒张速度-压力斜率；IMR：微血管阻力指数；NHPR：无充血压比；Pzf：零流量压力；WIA：波浪强度分析将无创生理评估从心外膜冠状动脉扩展到微循环的一种方法是，根据从 CCTA 数据到微血管的分支规律生成合成树。最近，有人开发了一种算法，用于从分割的心外膜血管向下至动脉血管生成患者特异性心脏血管网络，该算法有望推动冠状动脉血流、微血管功能和心肌灌注的无创 CCTA 建模。Papamanolis 等人描述了一个模拟心肌灌注的计算模型，即从心外膜冠状动脉解剖端（400 μm）到毛细血管水平（10 μm）的血流。在这篇概念验证论文中，模拟 MBF 与五名 NOCAD 患者和一名严重阻塞性疾病患者在静息和高血容量条件下的[15O]H2O PET 数据进行了比较，结果显示两者都很好。 这些创新方法需要在更大的患者群体中进行评估，以确 定基于 CCTA 解剖数据的血流建模技术是否能深入了解 MBF，并为 FFR 的无创评估提供证明。如果成功，那么 CCTA 就有可能深入了解心外膜和微血管疾病。                                       

模拟心肌灌注和冠状动脉腔容积与心肌质量比。A) 将无创生理评估从心外膜冠状动脉扩展到微循环的方法。B）冠状动脉管腔容积与心肌质量比（V/M）。

CCTA：冠状动脉计算机断层扫描血管造影；FFRCT：冠状动脉计算机断层扫描血管造影得出的分数血流储备；PET：正电子发射断层扫描

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参考文献：

Serruys PW, Kotoku N, Nørgaard BL, Garg S, Nieman K, Dweck MR, Bax JJ, Knuuti J, Narula J, Perera D, Taylor CA, Leipsic JA, Nicol ED, Piazza N, Schultz CJ, Kitagawa K, Bruyne B, Collet C, Tanaka K, Mushtaq S, Belmonte M, Dudek D, Zlahoda-Huzior A, Tu S, Wijns W, Sharif F, Budoff MJ, Mey J, Andreini D, Onuma Y. Computed tomographic angiography in coronary artery disease. EuroIntervention. 2023 Apr 3;18(16):e1307-e1327. doi: 10.4244/EIJ-D-22-00776.

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2023年9月25日

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