作者：代旭，張佳胤，上海交通大學附屬第六人民醫院放射科
單光子發射計算機斷層成像術（single-photon emission computed tomography，SPECT）和磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）是目前心肌功能成像的重要方法，利用SPECT或MRI可對心肌灌注狀況進行定性評估，為臨床治療決策的制訂提供依據。然而，SPECT的空間解析度有限，無法提供詳細的冠狀動脈解剖信息，並且存在輻射劑量較高的不足；MRI雖然對於顯示心肌血流灌注和心肌瘢痕/纖維化方面有獨特優勢，但掃描時間較長、同樣存在無法評價冠狀動脈解剖的限制。
相比SPECT和MRI，冠狀動脈CT血管成像（coronary computed tomography angiography，CCTA）能對冠狀動脈解剖情況進行評價，CT心肌灌注成像（myocardial perfusion imaging，MPI）能對心肌灌注程度進行評估，故CT可同時從解剖和功能兩方面對冠狀動脈進行綜合評估。
多中心臨床試驗CORE320結果表明，CCTA結合CT-MPI能夠準確診斷具有血流動力學意義的冠狀動脈病變。此外，定性向定量評估的轉化使CT-MPI診斷性能得到提高；與SPECT相比，CT-MPI的輻射劑量有所減少。因此，CT解剖和功能一站式成像有望成為冠心病診斷評價中的重要手段之一。現就CT-MPI的研究進展予以綜述。
1.圖像採集方案
目前心肌灌注掃描方案通常分為三個階段，即CCTA掃描，藥物負荷心肌灌注掃描，延遲強化掃描。藥物負荷心肌灌注掃描階段常用的藥物是腺苷，在腺苷作用下正常冠狀動脈分支擴張、血流量增加，當存在冠狀動脈狹窄時，病變冠狀動脈在用藥前為保證心肌血流供應，遠端血管已出現代償性擴張，用藥後擴張程度不明顯，血流量增加程度低於正常冠狀動脈，這種差異導致了相應心肌節段出現灌注差異，表現出心肌缺血的症狀，在圖像上也表現為病變血管供血區心肌低密度影。
目前就是否先進行藥物負荷掃描的問題存在爭議。先行藥物負荷心肌灌注掃描，在藥物的作用下，更容易檢出心肌缺血；若先進行CCTA掃描，在心肌缺血部位對比劑停留時間長於正常心肌，會使藥物負荷灌注掃描階段缺血心肌與正常心肌CT值差別降低，降低缺血心肌的檢出率。但先行CCTA掃描也有一定優勢：先進行CCTA掃描，隨後根據CCTA掃描結果，即有無冠狀動脈分支狹窄，再決定是否進行藥物負荷心肌灌注掃描，判斷是否存在心肌缺血，這樣可以減少檢查輻射劑量和患者檢查成本。
目前，CCTA掃描結合藥物負荷顯像方案的有效輻射劑量在4～6mSv，結合多種掃描方案（低電壓、前瞻性心電門控方案），更有效地減少了有效輻射劑量，第三代雙源CT的有效輻射劑量小於第二代雙源CT。但兩種方案都存在導致診斷準確度降低的因素。可通過增加掃描間期、提高CT的時間解析度來減少上述因素的影響。有學者認為，根據實際臨床目的來選擇掃描方案更有效。
試驗結果發現，首先進行CCTA掃描，可最大限度地從CCTA評估結果中獲益：對於中低風險患者來說，先進行CCTA掃描評估，可以排除阻塞性冠心病；對於高風險患者或者有心血管疾病史的患者來說，嚴重鈣化灶或置入支架會導致CCTA評估困難，推薦首先進行藥物負荷掃描評估心肌血流灌注。有研究在嚴重鈣化和支架置入後人群中採用藥物負荷掃描結合CT血管造影，證明了該方案的臨床價值。
2.靜態CT-MPI
靜態CT-MPI是根據單次掃描圖像中心肌CT值大小反映心肌血流灌注程度的方法，對比劑首次通過心肌時，其彌散量與圖像中CT值呈正相關，故一般選擇在注射對比劑後採用追蹤技術或者自動觸發技術，在主動脈或左心室CT值上升期或達峰值時一次獲取心臟CT圖像。利用靜態CT成像，可以定性評估心肌灌注缺損程度，由於對比劑進入缺血心肌的時間長於正常心肌，所以圖像中缺血心肌的CT值低於正常心肌；根據不同掃描階段心肌CT值的變化，將心肌分成可逆性心肌缺血和不可逆性心肌缺血：在藥物負荷灌注掃描階段出現心肌缺血，而在CCTA掃描階段表現正常則為可逆性心肌缺血，若未恢復則為不可逆性心肌缺血，後者常提示心肌梗死或心肌冬眠。
當存在心肌梗死時，對比劑進入和離開心肌的時間均有延遲，所以與正常心肌節段相比密度更低，並在延遲強化掃描圖像中，對比劑瀦留使梗死心肌CT值高於正常心肌，故可利用以上原理判斷是否存在心肌梗死。由於這種定性的方法需要與正常心肌CT值對照，如果出現全心肌缺損，則會出現漏診可能。除了定性評估心肌灌注外，也有研究利用半定量評估方法對心肌灌注程度進行評估。
一般將低CT值的區域與正常心肌節段相比，根據每一節段灌注缺損嚴重程度進行分級或者根據左心室CT值進行標準化比較；還可以計算單位心肌厚度CT值的變化，來評估心內外膜下心肌之間灌注的差異，其結果與核素成像半定量評估結果相關性較好。靜態CT-MPI只能獲取一個樣本數據，錯過對比劑的峰值會導致組織對比度降低，出現假陰性的結果。同時靜態CT-MPI受到硬化線束偽影的影響，在左心室下壁基底部常出現低密度影，影響心肌灌注評估的準確性。
3.動態CT-MPI
動態CT-MPI是指獲得對比劑注射後一段時間內的多個連續圖像的方法，可根據不同時間點心肌內對比劑濃度的動態變化繪製出時間-密度曲線，利用相應模型計算出參數來定量評估心肌灌注狀況。目前定量評估心肌灌注量的方法主要基於雙房室模型，利用去卷積或者Patlakplot分析方法，根據時間-密度曲線數據推導出心肌血流動力學參數。評估心肌血流動力學的參數［平均通過時間、心肌血容量、心肌血流量（myocardial blood flow，MBF）］中，MBF可較好地反映心肌灌注情況。
一系列臨床研究表明，MBF值不僅能較準確地評估心肌灌注情況，大致區分缺血心肌和梗死心肌，還可早期識別出糖尿病患者和高血壓患者異常心肌血流分布。在一項以心臟MRI為金標準的臨床研究中，重度心肌缺血和心內膜下梗死的MBF值差異無統計學意義。因此，在臨床實踐中，單獨使用CT-MBF來區分心肌缺血和心肌梗死的價值有限。研究證實，MBF結合CT計算的血流儲備分數（fractional flow reserve，FFR）能進一步提高存在血流動力學意義的狹窄病變的診斷準確性，結果顯示，MBF結合CT-FFR的診斷準確度達到79%。
相對於靜態CT-MPI，動態CT-MPI更容易發現平衡性心肌缺血以及微血管功能障礙。多項研究表明，異常MBF值患者群體中存在心血管疾病不良預後，說明了定量MBF圖像的診斷預後價值。不同研究間MBF截斷值變異性較大。在無阻塞性冠心病患者中，MBF值變化範圍較大，表明微血管的生理性變化也可導致心肌血流量的變化。MBF值受各種因素的影響，故需要正常人群大樣本數據來確定MBF的正常範圍。故在一些研究中使用MBF指數、相對MBF值或者全心肌範圍內MBF值對心肌灌注程度進行評估，結果表明全心肌範圍內MBF值診斷準確性更高。
計算心內膜下密度值和心外膜平均密度值之比還能得到心肌的透壁灌注指數（transmural perfusion ratio，TPR）。研究結果表明，靜態CT-MPI能夠評估心肌跨壁灌注量的差異，且具有良好的診斷性能。Coenen等的研究證實，TPR能夠預測存在血流動力學狹窄的病變，聯合MBF可以提高診斷準確度，受試者工作特徵曲線（receiver operating characteristic curve，ROC曲線）曲線下面積為0.78。然而，心肌運動偽影會對TPR值產生影響。總之，動態CT-MPI技術的發展提高了絕對定量評估準確性，減少了平衡性心肌缺血和微循環阻塞對診斷的影響。
4.圖像偽影
心肌灌注程度的評估中，受到設備技術和圖像處理方法的限制，常導致圖像偽影出現，常見的有運動偽影、硬化線束偽影、重建偽影等。圖像採集過程中，心臟運動和呼吸時胸壁運動常導致運動偽影的產生，在圖像上常表現為與冠狀動脈病變血流供應範圍不一致的低密度影，只存在於部分心動周期中。較高的心率和設備的低時間解析度增加運動偽影產生的概率；此前應用較廣泛的64排CT，縱向掃描範圍為4 cm，掃描整個心臟需5～8個心動周期；隨後320排螺旋CT使縱向掃描範圍增加到16 cm，在1個心動周期內就能完成對整個心臟的掃描；而雙源CT的發展也使設備時間解析度得到提高：第二代和第三代雙源CT的時間解析度通常能達到66～75ms，設備技術更新降低了運動偽影產生的概率，提高了診斷準確度。
在對比劑增強的CT成像中，主動脈和左心室內高濃度對比劑吸收低能量光子，使剩餘高能量射線衰減係數增加，在高密度主動脈和左心室結構周圍產生低密度區域，此為硬化線束偽影，該類偽影常出現在下壁基底部，由於與心肌灌注缺損表現相似，所以常導致假陽性的結果。通常調整算法後，硬化射線偽影出現的概率會降低。有動物實驗結果發現，前瞻性心電門控觸發的快速管電壓切換技術中，低能級圖像中硬化線束偽影程度較高能級圖像低。未來需要更多研究探索設備改進和圖像後處理方法來減少硬化線束偽影。
5.臨床應用現狀
5.1診斷
多項單中心臨床研究證實，利用CT-MPI診斷心肌缺血的可行性，一項納入12項研究CCTA和CT-MPI在低風險冠心病患者中陰性預測值差別的薈萃分析表明，CT-MPI診斷低風險患者的準確度與CCTA相比，差異無統計學意義。臨床研究進一步發現，定性和定量CT-MPI評估能較為準確地診斷冠心病，尤其在血管狹窄具有血流動力學意義時，定性評估的ROC曲線下面積可達0.82，定量評估的準確度可達92.5；當CCTA聯合CT-MPI評估診斷冠心病時，準確性更高：多項單中心臨床研究證實了CCTA/CT-MPI聯合診斷冠心病的可行性，隨後多中心臨床試驗CORE320結果表明，CCTA聯合CT-MPI可以正確識別冠狀動脈血管造影中狹窄程度＞50%以及SPECT中存在灌注缺損的患者，其ROC曲線下面積為0.87。
在冠狀動脈嚴重鈣化和支架置入術後患者中，CCTA/CT-MPI結合診斷冠心病的準確度高於單獨利用CCTA；兩者聯合診斷的靈敏度、特異度、陰性預測值、陽性預測值分別為93%、100%、100%、71%，ROC曲線下面積為0.97。與其他研究相比，該方案放射劑量以及對比劑注射量都有所減少。臨床上，若患者鈣評分＞400或患者已行支架置入，建議使用CCTA聯合CT-MPI進行評估，為治療決策提供依據。此外，現正在進行的多中心臨床試驗PERFUSEtrial（NCT02208388，Clinical-Trials.gov）旨在研究比較根據FFR和根據CT-MPI結果來指導冠心病進一步治療（進行經皮冠狀動脈介入治療或藥物保守治療）的結果、預後、生存質量、治療費用等之間的差別，此研究預計2019年完成第一階段結果分析。
5.2評估預後
有研究表明，單獨利用CCTA能夠評估冠狀動脈解剖情況，進而預測未來主要不良心血管事件（major adverse cardiovascular events，MACE）發生率；Meinel等的多中心臨床試驗表明，陽性的CT-MPI評估結果與未來MACE發生相關，且病變數量與危險比呈正相關，在調整年齡、性別等相關心血管危險因素後，血管狹窄和缺血區域數量仍與MACE發生風險相關，且風險比可達4.76（P=0.0026），故可將病變數量指標納入風險程度分級。Cantoni等的一項納入了21項研究的薈萃分析表明，利用CT-MPI和CCTA來預測MACE的發生率差異無統計學意義。
此外，大型多中心臨床試驗CORE320的2年隨訪研究結果表明，利用CCTA聯合CT-MPI預測短期（行血管再通術30d後）和長期（行血管再通術182d後）MACE發生風險的能力與SPECT聯合ICA預測結果相似，前者ROC曲線下面積分別為0.68和0.71，後者分別為0.69和0.71，尤其對有血流動力學狹窄病變的患者，CCTA/CT-MPI表現出更高的預測價值（P=0.0470）。研究不僅證實了CT-MPI在冠心病預後評估中的作用，還明確了CCTA聯合CT-MPI對冠心病進行「一站式」診斷、病情評估、預後評價的作用，在無創性心血管影像診斷領域中具有較高的臨床價值。
6.展望
既往的臨床研究證實了CT-MPI在冠心病診斷中的價值，在CCTA結合CT-MPI時，冠心病診斷準確度可進一步提高；同時也證實了CCTA結合CT-MPI對冠心病預後的預測價值。隨後的研究進一步探索了CCTA結合CT-MPI掃描的最佳方案和MPI在不同患者群體中的應用價值，同時尋找減少輻射劑量和圖形偽影的新方法，優化臨床治療路徑，減少檢查、治療費用，提高CCTA和CT-MPI臨床診斷價值。隨著人工智慧在疾病診斷和預後中的應用，未來還可以利用機器學習來分析CT-MPI評估數據，結合臨床檢測結果更加準確診斷疾病，並為臨床決策提供依據。
來源：代旭,張佳胤.CT心肌灌注成像的研究進展[J].醫學綜述,2018,24(17):3472-3476.
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