原創 趙喜同學 XI區
大家好，歡迎大家訪問XI區！
冠狀動脈疾病（CAD）對心肌的血流動力學影響可以通過幾種不同的方法來進行。其中一種方法是心肌灌注成像（MPI）。傳統上，MPI是由正電子發射斷層掃描（PET）或單光子發射計算機斷層掃描（SPECT）或最近三維MRI研究。這些方法目前無法對冠狀動脈進行解剖評估。結合解剖和功能評估使用計算機斷層掃描（CT）是理想的方法，因為它提供了使用一種模式進行完整的CAD評估的可能性。由於最近的技術發展，心肌CT灌注成像（CT-MPI）在功能評估方面具有潛力。有兩種主要的CT方法來顯示和量化心肌灌注，靜態和動態CT-MPI。
如果不採取幹預措施，心肌灌注損傷將不可避免地導致心肌損傷。灌注成像主要集中於發現缺血和梗死，而延遲強化成像則特別關注梗死的檢測。延遲強化成像主要應用於MRI，這是目前評價心肌梗死（MI）的參考標準。然而，最近的研究表明，使用碘造影劑的CT也可以評估心肌的存活率。
來自荷蘭和德國的學者最近發文，回顧心肌缺血和梗死的功能性心臟CT分析的不同選擇（參見：），並對現有的技術進行綜述。
心肌存活顯像
使用MRI或CT的生存顯像是基於MRI和CT造影劑（釓和碘）在壞死心肌細胞的細胞內積聚的原理。晚期碘增強CT（LIE-CT）與晚期釓增強MRI（LGE-MRI）有許多相似之處，後者是目前心肌梗死（MI）檢測和生存能力評估的臨床金標準。在心肌梗死的急性期，由於壞死心肌細胞膜破裂，造影劑體積增加。在較老的梗死灶中，壞死細胞被纖維化的、富含膠原的組織組成的瘢痕組織所取代，這也導致造影劑的體積增加。這可以通過延遲圖像採集上的超增強區域來實現。LIE-CT高增強不是心肌梗死的特異性，而是顯示心肌組織細胞外基質擴張，其中心肌梗死可能是最常見的。其他引起過度強化的原因是非缺血性心肌病、澱粉樣變和結節病。
技術信息和要求
LIE-CT可以使用兩種不同的方法進行，SECT或DECT。DECT提供了材料分解的可能性，允許重建多級keV圖像和定量碘圖。從理論上講，這將通過利用低keV圖像或碘圖提高碘含量來提高LIE-CT的使用率。
DECT評估對金屬植入物盛行的患者群體特別有意義，因為這組患者不適合進行MRI評估。
輻射劑量
據報導，輻射劑量在2到5mSv之間，主要使用低劑量採集協議，利用較低的管電壓。降低管電流並不如降低管電壓有效。雖然管電流的降低降低了輻射劑量，但其代價是圖像質量的不可接受的降低，從而顯著降低了MI檢測的準確性。
另一種減少輻射劑量的策略是使用前瞻性心電（ECG）門控。前瞻性觸發的使用已經顯示出能夠顯著降低輻射劑量，同時與LGE-MRI保持良好的一致性。此外，掃描協議可以設置為大螺距模式（在第二和第三代雙源CT系統上可用）。與LGE-MRI相比，這種大螺距模式有可能降低LIE-CT採集的輻射劑量，使輻射劑量低於1 mSv，同時達到90%左右的精確度。
圖像協議
造影劑給藥
LIE-CT成像協議中的一個主要變量是造影劑給藥方案之間的差異。目前，LIE-CT主要採用兩種方案，即所謂的單次給藥方案和連續給藥方案。在更常用的bolus方案中，除了先前CCTA採集所用的造影劑外，沒有額外的造影劑注入。在連續給藥方案中，在CCTA和LIE-CT採集之間持續注入額外的對比劑（30-90毫升，0.1-0.3毫升/秒）。持續輸注被認為可以保持持續高的血管內濃度梯度，使造影劑緩慢地進入梗死組織，從而增加梗死心肌和健康心肌之間的衰減差。儘管目前還沒有關於哪種造影劑給藥方案更優的共識，但大多數關於LIE-CT的文獻使用單一的給藥方案。
一項研究表明，與單次推注方案相比，推注連續輸注方案產生了更好的圖像質量。這種圖像質量的提高是由梗死心肌和健康心肌的衰減差增加引起的，與單次推注技術相比，與MRI的相關性稍高。連續給藥方案的主要缺點是左室血池衰減增加，可能掩蓋了小的心內膜下梗死。因此，建議在對比劑給藥和掃描採集之間增加大約5分鐘的等待時間。
採集時機
另一個重要參數是關於造影劑給藥的LIE-CT採集時間。LIE-CT研究報告的時間間隔為5-15分鐘。
一些研究發現，使用5-10分鐘延遲的方案沒有差異，而其他研究表明，單次推注法的最佳延遲介於3-5分鐘之間，而連續推注法的最佳延遲介於10-15分鐘之間。為了優化LIE-CT工作流程，必須確定儘可能早的時間點，以便在考慮對比劑管理協議的情況下進行準確診斷。
圖像分析
定性分析
與LGE-MRI一樣，LIE-CT圖像可通過高增強識別梗死心肌。延遲強化模式是潛在疾病最可靠的決定因素。與非梗死區的鑑別是很重要的。DECT採集為LIE-CT採集的視覺分析提供了一些額外的優勢。VMI圖像或碘濃度圖可以幫助增強特定的圖像特徵。研究表明，低keV圖像或碘圖更適合於LIE-CT分析，見圖7。
圖7 左側圖像顯示了從低到高的不同級別的keV LIE-CT圖像，藍色框中的圖像代表傳統的軸位LIE-CT採集。右圖代表碘圖。紅色箭頭表示心肌梗死區的過度強化。
梗死面積和強化模式
一些梗死的特徵對於預測有重要意義。研究表明，較大的心肌梗死與心肌功能不全密切相關，並增加將來發生主要心血管不良事件（MACE）的風險。因此，在分析LIE-CT圖像時報告梗死面積是很重要的。
另一個重要特徵是增強模式。梗死心肌的特點是高增強局限於特定的血管區域，因為它通常是由冠狀動脈狹窄直接引起的。除此之外，心肌梗死通常始於心肌的心內膜下部分，並根據嚴重程度進行跨膜擴張。高強化與低強化相結合顯示出與室壁變薄、射血分數、微血管阻塞和左室重構的相關性比單純的高強化更為密切，並預示著未來的MACE。在PCI術後的研究中，LIE-CT圖像上的低密度區域對MACE的預測具有更高的預測性能。
半定量分析
跨壁範圍
心肌透性程度的半定量評估有助於心肌梗死患者的預後，因此應予以報導。在每個AHA-17節段的LIE-CT圖像上，心肌梗死的心肌壁百分比（≤25%，26–50%，51–75%，和≥76%）可以報告。與心內膜下心肌梗死患者相比，跨壁梗死患者在6個月的隨訪中表現出更差的左室功能恢復，並且因心力衰竭住院的頻率更高。儘管在灌注圖像上測得的梗死穿透性與隨訪心肌功能不全的相關性比跨壁LIE-CT增強更好，但與心內膜下異常相比，跨壁梗死與預後的相關性更高。
診斷準確性
與LGE-MRI相比，LIE-CT在鑑別高增強梗死區和梗死面積方面表現出了極好的一致性。敏感性和特異性分別為98%和94%。然而，關於這一主題的研究很少，而且缺乏數據。由於目前低解析度的LIE-CT增強是一種不可行的選擇。
比較技術
表1概述了上述每種技術的規格。
未來展望
這篇文章就目前心肌組織定性的所有CT技術進行綜述，這些技術接近臨床應用或已成為以病人為中心的研究課題。然而，有一些最近發展的技術顯示了有希望的初步結果。
光子計數CT是一個很有前途的硬體發展方向。光子計數CT使用了一種新的能量分辨x射線探測器，它能夠計算入射光子的數量，測量光子能量，並提供能量解析信號。光子計數CT有潛力提供光譜信息作為每一次掃描的一個組成部分，改進了對比增強掃描的CNR，並提高了空間解析度。這將為評估冠狀動脈斑塊或支架內再狹窄或同時評估不同目的的多種造影劑帶來新的可能性。
最有前途的軟體開發之一是利用大數據和計算能力來分析這些數據。其中一個早期的發展是使用紋理分析（TA），它是指一個客觀和定量的指標集量化圖像的紋理。TA提供了量化特定疾病組織特徵的潛力，可用於檢測肉眼無法檢測到的異常。
因此，TA有可能在心臟CT圖像中檢測心肌梗死，而這些圖像可能被忽視，特別是當梗死面積很小，閱片醫生經驗有限，或者讀閱片醫生對心肌沒有足夠的關注時。TA已經被用於其他的檢查方法，比如MRI，最近的一些研究表明TA有可能成為CT分析工具。
需要密切相關的一個主題是放射組學，它被定義為從圖像中提取大量的定量特徵，以創建大數據集，其中每個異常都由數百個參數描述。從這些大數據集中，可以建立參數和臨床表現之間的相關性。一些研究表明了放射組學在CT圖像中的潛力。放射組學可以用來從CT圖像中檢測出能夠區分多個心肌的模式。通常，機器學習算法被用來分析這些大量的數據，並找到通常複雜的潛在關係，從而使我們進入下一個重要的發展階段。
隨著計算機技術的發展，人工智慧（AI）已經能夠處理大量、實時、高解析度的數據集。考慮到心臟CT成像的複雜性，AI提供了通過自動化測量、減少可變性和優化心臟CT評估效率來縮短評估時間的可能性。心臟CT研究中發展階段AI算法的數量正在迅速增加。目前，大多數人工智慧應用仍然集中在相對簡單但勞動密集的程序上，如鈣評分、冠狀動脈斑塊分析和心臟脂肪定量。然而，新的研究正在合併使用大型資料庫進行風險評估和預測。一些研究表明人工智慧有助於MPI分析。
全文編譯自：van Assen, Marly & Vonder, Marleen & Pelgrim, Gert Jan & Doeberitz, P. & Vliegenthart, Rozemarijn. (2020). Computed tomography for myocardial characterization in ischemic heart disease: a state-of-the-art review. European Radiology Experimental. 4. 10.1186/s41747-020-00158-1. 僅供專業人士參考，不用於商業用途。
2020年8月14日
原標題：《缺血性心臟病心肌特徵的CT掃描研究進展：心肌存活顯像》
閱讀原文