256层螺旋CT测量冠状动脉校正性对比剂浓度与冠心病患者冠状动脉狭窄、斑块负荷及患者临床预后之间的相关分析

颜立群,康建丽,汪国石,王文燕,穆晓丹,董倩波

(河北医科大学第二医院东院区影像科,河北 石家庄 050035)

[摘要] 目的研究CT冠状动脉造影(CT coronary angiography,CTCA)校正性对比剂浓度(corrected coronary opacification,CCO)在冠心病患者血管狭窄、冠状动脉斑块负荷及患者临床预后中的价值。方法选择205例左前降支狭窄的冠心病患者,患者临床均已行TIMI评分,通过256层螺旋CT行冠状动脉CT成像检查,经CT图形工作站分别测量患者冠状动脉狭窄段前后管腔内的CCO值及其狭窄段前后的CCO差值,患者均检测三酰甘油、总胆固醇、总胆红素、尿酸、糖化血红蛋白、高密度脂蛋白胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇、载脂蛋白B、脂蛋白a、γ-谷氨酰转移酶、同型半胱氨酸、载脂蛋白A,患者行冠状动脉造影(coronary arteriongraphy,CAG)及血管内超声(intravenous ultrasound,IVUS)检查,采用多元线性回归分析法分析CCO差值与CAG冠状动脉狭窄率、IVUS狭窄率、IVUS测量的斑块负荷及TIMI评分的相关性。结果CCO差值与CAG测量的冠状动脉狭窄率、IVUS狭窄率、IVUS测量的斑块负荷及TIMI评分的相关系数分别为0.646,0.464,0.656及0.722,多元线性回归分析法测量CAG冠状动脉狭窄率、IVUS狭窄率、IVUS测量的斑块负荷及TIMI评分与CCO差值的决定系数为0.537。结论CCO差值与冠心病患者冠状动脉血管狭窄、冠状动脉斑块负荷及冠状动脉管腔内血流动力学的变化有很好的相关性,它可能成为一种新的快速、无创及方便的冠心病的评价指标。

[关键词] 冠心病;冠状动脉狭窄;斑块负荷;预后 doi:10.3969/j.issn.1007-3205.2019.02.017

近年来,功能性的冠状动脉狭窄及冠心病影像学评价指标越来越多,螺旋CT对冠状动脉管腔内CT测量值也受到了越来越多的关注,通过CT冠状动脉造影(CT coronary angiography,CTCA)测量冠状动脉血管管腔内的CT值代表了局部冠状动脉管腔内造影剂的浓度,将此值与相同层面的降主动脉管腔内的CT值进行比较,即得到螺旋CT测量的冠状动脉血管腔内的校正性对比剂浓度(corrected coronary opacification,CCO),通过测量不同区域的冠状动脉管腔内CCO的数值即可了解冠状动脉管腔内的血流动力学变化。冠状动脉狭窄段前后CCO的差值代表着冠状动脉局部狭窄性病变对冠状动脉管腔内血流的影响。国内外学者研究表明,冠状动脉狭窄段前后CCO差值与冠状动脉血流变化及此冠状动脉提供血流的相关范围心肌功能息息相关[1]。本研究回顾性分析了冠状动脉硬化患者的冠状动脉造影(coronary arteriongraphy,CAG)、螺旋CT测量数据、临床生化指标及血管内超声(intravenous ultrasound,IVUS)等指标,分析螺旋CT测量的CCO与上述指标的相关性,进而进一步分析和评价CCO对于冠状动脉疾病的诊断价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2017年1月—2018年5 月我院确诊冠状动脉前降支近段狭窄病变的冠心病患者205例,均行数字减影血管造影及IVUS检查,排除各种急慢性肝肾疾病、各种感染、慢性系统性疾病、恶性肿瘤及自身免疫性疾病等。其中男性133例,女性72例,年龄57~82岁,平均(62.93±5.09)岁。

1.2 生化检测 患者均清晨空腹状态下采集静脉血,检测总胆红素(total bilirubin,TBIL)、三酰甘油(threeacyl glycerol,TG)、γ-谷氨酰转移酶(gamma glutamyl transferase,GGT)、糖 化 血 红 蛋 白 (glycosylated hemoglobin,HbA1c)、总胆固醇(total cholesterol,TC)、高密度脂 蛋白胆固 醇 (high density lipoprotein cholesterol,HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoprotein cholesterol,LDL-C)、尿 酸 (uric acid,UA)、载脂蛋白 A(apolipoprotein A,APOA)、同型半胱氨酸(homocysteine,Hcy)、载脂蛋白B(apolipoprotein B,APOB)、脂蛋白a[apolipoprotein a,Lp(a)]。

1.3 CAG及IVUS检查 应用PHILIPS FD20平板式全数字化血管造影机,患者常规准备,经桡动脉或股动脉穿刺插管,置入6F冠状动脉造影导管,实施选择性冠状动脉造影,使用非离子型碘造影剂碘普罗胺(370 mgI/mL)。左冠状动脉造影采用标准体位投照,参考冠状动脉狭窄段近端正常血管管径,对冠状动脉狭窄程度(管腔内径减少百分比)进行定量评价。应用美国波士顿科学iLAB血管内超声成像仪,导管为Opticrosss机械旋转型,探头频率为40 MHz,景深半径为9 mm,CAG检查结束后,动脉鞘内肝素化,经导引导管置入血管内超声探头行IVUS检查,从病变远端以0.5 mm/s速度开始回撤,测量管腔截面积。

1.4 TIMI危险评分 对所有患者进行TIMI危险评分[2]:①年龄≥65岁;②>3个冠心病危险因素;③7 d 内使用阿司匹林;④CAG造影显示阻塞≥50%;⑤静息状态24 h内发作心绞痛次数≥2次;⑥心电图ST段变化;⑦心肌损伤标记物水平增高。以上情况每一项分值为1分,最终评分为患者累计得分。

1.5 冠状动脉CT成像、后处理及CCO测量 患者均用PHILIPS Brilliance iCT扫描机进行检查,使用Stellant双筒高压注射器(Medrad公司)高压注射对比剂,患者连接心电导联平卧检查床,连接心电门控,监测心律及心率,常规进行呼吸及屏气训练,肘前静脉18 G留置针置入,采取Bolus tracking技术经以4.0~5.0 mL/s的流速高压注射碘海醇(350 mgI/mL)50~70 mL及30 mL盐水,触发兴趣区放置于升主动脉,CT扫描机机架转速0.35 s/r,CT球管电压100~120 kV,FOV 250 mm×250 mm,矩阵512×512,准直器宽度40 mm(64 mm×0.625 mm),以75%时相为中心,扫描范围自胸廓入口致左膈下5 cm,标准算法进行图像重建。将原始数据按照5%间隔在75%~78%时相上进行轴位重建,传输至PHILIPS EBW工作站并由EBW工作站后处理。由2名有经验的影像科医生进行包括容积再现成像、最大密度投影、多平面重组及曲面重组等多种后处理,由EBW工作站测量左前降支狭窄段血管的狭窄率。选取舒张期轴位薄层原始图像,将感兴趣区(region of interest,ROI)放置到左前降支动脉血管的中心区域及相应层面的降主动脉腔内中心区域,测量每一层面ROI中的CCO。ROI选取面积应尽可能大,测量并记录该区域的平均CT值(Hu),注意不能将血管管腔外组织选入ROI,对于选定血管的狭窄近段正常管腔内放置2个ROI,狭窄远端血管管腔>1.5 mm处放置2个ROI,其间距≤5 mm;ROI直径均小于被测血管管径的2/3(可减少容积效应),采用复制的方式保证连续的2个ROI面积相同。下列情况不纳入本研究病例:伴冠状动脉左主干狭窄的动脉狭窄、冠状动脉管腔连续狭窄、血管管径<1.5 mm或冠状动脉伴显著伪影(如心脏搏动、射线硬化伪影)。每一层面的CCO=ROI内冠状动脉CT值/同一层面主动脉ROI内的CT值;局部冠状动脉狭窄段前后CCO差值=狭窄近端正常管腔内最小CCO-狭窄远端冠状动脉腔内最小的CCO。

1.6 统计学方法 应用SPSS 21.0统计软件进行分析数据。各变量间的相关性采用Pearson相关分析;影响CCO差值的因素采用多元线性回归分析。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 Pearson相关分析结果 CCO差值与CAG测量的狭窄率、IVUS测量的狭窄率、IVUS斑块负荷及TIMI评分为正相关(r=0.646,0.564,0.656,0.696,P=0.000),与HDL-C呈负相关(r=-0.461,P=0.000),见表1。

表1 CCO差值与CAG狭窄率IVUS狭窄率IVUS斑块负荷TIMI评分及HDL-C的相关性
Table 1 CCO differenceCAG stenosis rate,IVUS stenosis rate,IVUS plaque load,TIMI score and HDL-C correlation

变量CCO差值r值P值CAG测量的管腔狭窄率0.6460.000IVUS测量的管腔狭窄率0.4640.000IVUS测量的斑块负荷0.6560.000TIMI评分0.6960.000HDL-C-0.4610.000

2.2 多元线性回归分析 以CCO差值为因变量(Y),以IVUS测量的斑块负荷(%)X1、HDL-C(mmol/L)X2、TIMI评分(分)X3、IVUS测量的管腔狭窄率(%)X4为自变量,进行多元线性回归分析,回归分析方程为Y=0.179+0.004X1-0.089X2+0.047X3-0.004X4,其他指标对CCO差值的决定系数为0.537,结果显示随着IVUS测量斑块负荷的加重以及TIMI评分和IVUS测量管腔狭窄率的增加,CCO差值也会越来越大,而随着HDL-C的减少,CCO差值也会越来越大,差异均有统计学意义(P<0.05),见表2。

表2 CCO差值CAG狭窄率IVUS狭窄率IVUS斑块负荷HDL-C及TIMI评分的多元线性回归分析
Table 2 Multiple linear regression analysis of CCO difference,CAG stenosis rate,IVUS stenosis rate, IVUS plaque load,HDL-C and TIMI scores

变量偏回归系数标准偏回归系数回归系数的标准误t值P值常数0.1790.0772.3180.022IVUS测量的斑块负荷0.0040.0010.5295.7610.000HDL-C-0.0890.029-0.218-3.0660.003TIMI评分0.0470.0120.4653.9420.000IVUS测量的管腔狭窄率-0.0040.001-0.370-2.9810.004

3 讨 论

过去,对于冠状动脉狭窄性疾病的评估仅仅局限于研究血管管腔的狭窄程度,将CAG作为金标准,但CAG为有创检查,另外其对冠状动脉血管壁,包括心脏心肌和周围结构的显示远不如冠状动脉CT成像。冠状动脉螺旋CT成像是一种简单、快捷、无创的冠状动脉成像方法,能够清晰地显示冠状动脉的管腔及管腔周围情况,但普通的CT成像难以评估冠状动脉狭窄性病变。另外,如果不采取特殊方法,无法评估冠状动脉狭窄段前后冠状动脉管腔内的血流压力。已有多项研究表明,单纯测量和关注冠状动脉血管管腔的狭窄程度对于冠心病的意义要远低于对冠状动脉血管功能的分析,而CCO即是这样一个可以反映冠状动脉血管病变造成功能影响的指标[2-3]。Chow等[4-7]将冠状动脉管腔内对比剂浓度与相同CT扫描层面的主动脉管腔内对比剂浓度相比较,得出了更加稳定、准确地反映冠状动脉管腔内CT值改变的且代表冠状动脉管腔内血流特点的新指标——CCO差值,并对CCO差值反映冠状动脉内血流和对于供血心肌的功能影响进行了初步的探讨,得到了CCO差值与心肌灌注的相关性数据,这些研究使得CCO差值成为一个新的无创性的观察冠状动脉狭窄性病变的影像学指标,它的最大优势就是能够评价用常规CT成像无法评估的冠状动脉狭窄性疾病对血管腔内血流动力学的影响,并且在评估冠状动脉药物应激性方面具有很好的前景。

有研究表明,冠状动脉的斑块负荷与冠状动脉血管的狭窄率、最小管腔面积、冠状动脉血流储备分数和心肌灌注具有显著的相关性,冠心病中冠状动脉斑块的形成与患者血脂的关系密切[8]。本研究结果与其基本一致。多项研究表明,斑块负荷与糖尿病、HDL-C和男性等因素有关,且与病变冠状动脉重构、急性冠状动脉事件发生率、冠心病的预后息息相关[9-12]。另外,在脑部动脉血管斑块负荷的研究中,发现供血动脉的斑块负荷还与供血区脑梗死的发生率密切相关[13]。本研究结果显示CCO差值与由IVUS测量所得斑块负荷的相关性非常密切,而且CCO差值与患者TIMI评分、CAG测量所得冠状动脉狭窄率、生化指标中的HDL-C均有密切的相关性。与本研究前期研究结论相一致[14]。上述研究进一步证实了冠心病患者冠状动脉狭窄段前后CCO差值代表的管腔内血流动力学变化与患者诸多冠状动脉影像学指标及生化指标之间的关系,这与国外学者初步证实的CCO差值与冠心病患者心脏供血变化和心脏心肌功能之间的关系相一致。

目前国内、外对CCO差值的研究还不多,相关文献数量有限,且大多数研究样本数量有限,故对于CCO差值的确切价值尚有待于大样本、多中心的持续研究。螺旋CT测量CCO差值过程中,可能存在如下影响其精确性的因素,如患者的影像资料采集及CCO测量的稳定性与标准化,任何对检查产生的不利影响均会影响到冠状动脉CT成像,进而影响到CCO的测量。本研究尽量采用了标准化的检查流程与CCO测量方法,以减少其对于CCO测量数据的影响;另外,螺旋CT设备的时间分辨率、空间分辨率、患者使用的对比剂种类及其产品的稳定性,以及冠状动脉本身如钙化斑块伪影的影响等因素均会对冠状动脉血管管腔内CCO的测量产生影响,通过利用冠状动脉管腔内造影剂CT值与同层面降主动脉管腔内CT值进行校准这一方法[1],基本消除了不同种类对比剂给血管管腔内CT值测量带来的误差。本研究所选择的管腔动脉管腔内兴趣区均尽量避开了明显的冠状动脉管壁钙化区,这虽然可以增加冠状动脉管腔内CCO测量值的精确性与稳定性,但是从另一个角度看,CCO欲成为能够在临床上推广的冠状动脉病变的功能指标,还有很多工作需要完成。

综上所述,CCO作为一种能够评价冠状动脉管腔内血流动力学变化的影像学指标,具有可观的前景,方便、快捷、无创的特点可以使其成为一个简单快捷的冠心病评价指标,但其距离临床应用还有待更多大样本、多中心研究的支持。

[参考文献]

[1] Chow BJ,Kass M,Gagné O,et al. Can differences in corrected coronary opacification measured with computed tomography predict resting coronary artery flow?[J]. J Am Coll Cardiol,2011,57(11):1280-1288.

[2] Agasthi P,Kanmanthareddy A,Khalil C,et al. Comparison of computed tomography derived fractional flow reserve to invasive fractional flow reserve in diagnosis of functional coronary stenosis:a meta-analysis[J]. Sci Rep,2018,8(1):11535.

[3] Schuijf JD,Wijns W,Jukema JW,et al. Relationship between noninvasive coronary angiography with multi-slice computed tomography and myocardial perfusion imaging[J]. J Am Coll Cardiol,2006,48(12):2508-2514.

[4] Chow BJ,Small G,Yam Y,et al. Incremental prognostic value of cardiac computed tomography in coronary artery disease using confirm:coronary computed tomography angiography evaluation for clinical outcomes:an international multicenter registry[J]. Circ Cardiovasc Imaging,2011,4(5):463-472.

[5] Peng K,Xu N,Zhang L,et al. Transluminal attenuation gradient and corrected models in coronary CT angiography for determining stenosis severity:a primary study using dual-source CT[J]. Clin Radiol,2017,72(6):508-516.

[6] Stuijfzand WJ,Danad I,Raijmakers PG,et al. Additional value of transluminal attenuation gradient in CT angiography to predict hemodynamic significance of coronary artery stenosis[J]. JACC Cardiovasc Imaging,2014,7(4):374-386.

[7] 颜立群,王文燕,汪国石,等.冠状动脉CT血管造影形态与功能成像临床应用的新进展[J].临床荟萃,2017,32(8):729-732.

[8] Driessen RS,Stuijfzand WJ,Raijmakers PG,et al. Effect of Plaque burden and morphology on myocardial blood flow and franctional flow reserve[J]. J Am Coll Cardiol,2018,71(5):499-509.

[9] Kahlon JP,Torey J,Nordstrom CK,et al. The impact of coronary artery disease risk factors on intravascular ultrasound-derived morphologic indices of human coronaries[J]. Echocardiography,2006,23(4):308-311.

[10] Bian L,Xia L,Wang Y,et al. Risk factors of subclinical atherosclerosis and plaque burden in high risk individuals:results from a community-based study [J]. Front physiol,2018,9:739.

[11] Vishnu A,Choo J,Kadota A,et al. Comparison of carotid plaque burden among healthy middle-aged men living in the US,Japan,and South Korea[J]. Int J Cardiol,2018,266:245-249.

[12] Imahori Y,Mathiesen EB,Leon DA,et al. The contribution of obesity to carotid therosclerotic plaque burden in a general population sample in Norway:The Troms Study[J]. Atherosclerosis,2018,273:15-20.

[13] Li F,Chen QX,Chen ZB,et al. Magnetic Resonance Imaging of Plaque Burden in Vascular Walls of the Middle Cerebral Artery Correlates with Cerebral Infarction[J]. Curr Neurovasc Res,2016,13(4):263-270.

[14] 颜立群,张景坤,汪国石,等.螺旋CT冠状动脉校正性对比剂浓度差值在冠心病患者冠状动脉狭窄诊断中的价值[J].临床误诊误治,2018,31(4):71-76.

The correlation between corrected coronary opacification measurement with 256-slice spiral CT and coronary artery stenosis, plaque load and clinical prognosis in patients with coronary heart disease

YAN Li-qun, KANG Jian-li, WANG Guo-shi, WANG Wen-yan, MU Xiao-dan, DONG Qian-bo

(Depertment of Medical Imaging, East Branch of Second Hospital of Hebei Medical University, Shijiazhuang 050035, China)

[Abstract] Objective To study the value of coronary artery corrected contrast medium concentration(CCO) in evaluating coronary stenosis, coronary plaque load and clinical prognosis in patients with coronary heart disease by spiral CT. Methods Two hundred and five patients with coronary artery disease with stenosis of left anterior descending artery were enrolled in this study. All of them had TIMI score and underwent coronary CT imaging with 256-slice spiral CT. The CCO values in the anterior and posterior lumen of coronary artery stenosis and the CCO differences before and after the stenosis were measured by CT imaging workstation. Three acyl glycerol, total bilirubin, gamma glutamyl transferase, total cholesterol, high density lipoprotein cholesterol, uric acid, glycosylated hemoglobin, low density lipoprotein cholesterol, apolipoprotein A, apolipoprotein B, apolipoprotein a, coronary arteriongraphy, homocysteine were detected in all patients. Patients underwent coronary angiography and intravascular ultrasound. Multivariate regression analysis was used to analyze the correlation between CCO difference, coronary arteriongraphy(CAG) coronary stenosis rate, intravenous ultrasound(IVUS) stenosis rate, plaque burden measured by IVUS and TIMI score. Results The correlation coefficients between CCO difference, CAG-measured coronary stenosis rate, IVUS stenosis rate, IVUS-measured plaque load and TIMI score were 0.646, 0.464, 0.656 and 0.722 respectively. The determination coefficients of CAG-measured coronary stenosis rate, IVUS stenosis rate, IVUS-measured plaque load and TIMI score and CCO difference were 0.537 by multivariate linear regression analysis. Conclusion CCO difference has a good correlation with coronary artery stenosis, plaque load and coronary artery intraluminal hemodynamics in patients with coronary heart disease. It may become a new rapid, non-invasive and convenient evaluation index of coronary heart disease.

[Key words] coronary disease; coronary stenosis; plaque burden; prognosis

[中图分类号]R541.4

[文献标志码]A

[文章编号]1007-3205(2019)02-0188-05

[收稿日期]2018-10-12;

[修回日期]2018-12-11

[基金项目]河北省医学科学研究重点课题(20130179)

[作者简介]颜立群(1972-),男,河北石家庄人,河北医科大学第二医院东院区副主任医师,医学硕士,从事医学影像诊断研究。

(本文编辑:许卓文)