周晨煒， 舒政

冠狀動(dòng)脈CT血管成像(coronary artery computed tomography angiography，CCTA)自問世以來，已成為診斷冠狀動(dòng)脈疾病最為有效的無創(chuàng)性成像方式[1,2]。CTA檢測(cè)顯著狹窄的冠脈(狹窄率≥50%)具有很高的敏感度和陰性預(yù)測(cè)值(≥95%)[3]。雖然CTA能夠準(zhǔn)確地評(píng)估冠狀動(dòng)脈斑塊負(fù)荷、狹窄程度以及心室功能，但由于缺乏狹窄程度的功能學(xué)信息，CTA在評(píng)估CAD血流動(dòng)力學(xué)上是有限的。這是一個(gè)不能忽略的局限性，因?yàn)樵絹碓蕉嗟淖C據(jù)表明，基于血流動(dòng)力學(xué)的評(píng)估方法在治療穩(wěn)定型心絞痛患者時(shí)優(yōu)于冠狀動(dòng)脈狹窄的解剖學(xué)評(píng)估。事實(shí)上，F(xiàn)AME(fractional flow reserve versus angiography in multivessel evaluation)和FAME-2實(shí)驗(yàn)指出由血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)指導(dǎo)下行經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療(percutaneous coronary intervention，PCI)是優(yōu)于由傳統(tǒng)冠狀動(dòng)脈造影(invasive coronary angiography，ICA)指導(dǎo)下的介入治療策略[4,5]。此外，一項(xiàng)大型隨機(jī)對(duì)照COURAGE試驗(yàn)已經(jīng)證明，僅基于解剖學(xué)評(píng)估進(jìn)而進(jìn)行PCI，在降低死亡率、心肌梗死或其它主要心血管事件方面并沒有優(yōu)于常規(guī)藥物治療[6]。與此同時(shí)，冠狀動(dòng)脈的功能學(xué)研究仍然是2017年RSNA大會(huì)的熱門研究內(nèi)容[7]。由此可見，單純的形態(tài)學(xué)信息并不能很好地預(yù)測(cè)疾病的預(yù)后。管腔內(nèi)密度衰減梯度(transluminal attenuation gradient，TAG)作為一種新型的后處理方法，可以在不額外增加輻射劑量、不改變常規(guī)掃描方式及不需要特殊處理軟件的情況下，提供更多的血流動(dòng)力學(xué)信息。本文就TAG研究進(jìn)展予以綜述。

TAG的演變及定義

起初，Lackner等[8]運(yùn)用體外試管模型模擬不同狹窄程度的冠狀動(dòng)脈(直徑3 mm)及主動(dòng)脈(直徑20 mm)，向其灌注對(duì)比劑，再通過CT檢測(cè)獲得時(shí)間密度曲線后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)密度增加斜率>0.79時(shí)，可以排除≥80%狹窄程度的試管；當(dāng)密度增加斜率>0.52時(shí)，可以排除≥90%狹窄程度的試管，且管腔內(nèi)密度衰減率與試管狹窄程度呈負(fù)相關(guān)，在此基礎(chǔ)上得出CT可以定量評(píng)估狹窄管腔中血流的變化。隨后，Choi等[9]引入了TAG這一概念，定義為血管腔內(nèi)密度衰減和動(dòng)脈開口至末端長度之間的線性回歸系數(shù)，單位為HU/10 mm，反映了對(duì)比劑通過管腔的下降率。在370支冠狀動(dòng)脈中，相較于CTA及ICA，測(cè)量的TAG值隨著管腔狹窄程度的增加而減少。這一趨勢(shì)在隨后的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模型與對(duì)比劑色散相結(jié)合的仿真模擬實(shí)驗(yàn)中得到證實(shí)，實(shí)驗(yàn)表明TAG與流量平方的倒數(shù)高度相關(guān)(r=0.99)[10]。與此同時(shí)，后續(xù)的研究又提出了校正的管腔內(nèi)密度衰減梯度(TAG with corrected contrast opacification，TAG-CCO)及排除過度鈣化動(dòng)脈節(jié)段的TAG(TAG with exclusion of calcified segments，TAG-ExC)這兩個(gè)校正參數(shù)。前者在TAG測(cè)算的基礎(chǔ)上將每個(gè)冠脈測(cè)算點(diǎn)的平均CT值除以同層面主動(dòng)脈的平均CT值，再將這些數(shù)值與距離的線性回歸系數(shù)作為TAG-CCO的值，以此消除因時(shí)相不均一性導(dǎo)致的冠脈遠(yuǎn)近端對(duì)比劑充盈不一致問題[11]。后者將動(dòng)脈嚴(yán)重鈣化層面的CT值去除，以保障衰減梯度的線性[12]。

TAG的研究進(jìn)展

1.TAG在冠脈功能性狹窄中的應(yīng)用

無論是單獨(dú)或是聯(lián)合應(yīng)用TAG、TAG-CCO及TAG-ExC在檢測(cè)功能性狹窄的準(zhǔn)確性方面存在較大差異。如表1所示。5項(xiàng)研究表明，與ICA和FFR相比，TAG的敏感度和特異度分別為37%～95%和76%～97%，而陽性預(yù)測(cè)值和陰性預(yù)測(cè)值分別為67%～98%和54%～93%。但在鈣化病變中，TAG有潛力改善冠脈CTA狹窄嚴(yán)重程度的分類[11]，這是因?yàn)殁}化導(dǎo)致的偽影使得鈣化斑塊明顯增大，并且由于部分容積效應(yīng)而出現(xiàn)假陽性結(jié)果，導(dǎo)致對(duì)狹窄嚴(yán)重程度的高估，從而妨礙了后續(xù)治療[13]。論文指出與ICA評(píng)估的管腔狹窄等級(jí)相比，TAG-CCO降低了部分存在鈣化的嚴(yán)重狹窄血管的評(píng)估等級(jí)，其重分類改善指數(shù)(net reclassification improvement，NRI)為-9.3%，同樣地在CTA中聯(lián)合TAG能提高鈣化血管狹窄程度的診斷準(zhǔn)確性。Yoon等[14]在比較TAG與FFR-CT時(shí)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)FR-CT在診斷缺血性病變方面優(yōu)于TAG。Wong等[15]使用320排螺旋CT發(fā)現(xiàn)，與單獨(dú)應(yīng)用CTA相比，TAG聯(lián)合CTA對(duì)冠脈功能性狹窄檢測(cè)具有增量預(yù)測(cè)價(jià)值。相比之下，在一項(xiàng)85例患者的報(bào)告中[12]，與FFR相比，TAG和TAG-ExC對(duì)有或無明顯血流動(dòng)力學(xué)改變的血管沒有區(qū)別。只有TAG-CCO在靜息血流受損的血管中顯著降低，同時(shí)TAG無法區(qū)分重度狹窄和輕度狹窄。作者Stuijfzand等[12]在討論中試著解釋了這一現(xiàn)象，可能的原因在于FFR的檢測(cè)是在運(yùn)用腺苷等血管擴(kuò)張劑激發(fā)微循環(huán)最大程度充血的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，而TAG的測(cè)定是在相對(duì)靜息的狀態(tài)下進(jìn)行的。另外，在一項(xiàng)TAG聯(lián)合CTA及CT灌注聯(lián)合CTA的研究中[16]，發(fā)現(xiàn)這兩種聯(lián)合應(yīng)用的方法在冠脈狹窄的功能學(xué)評(píng)估上有著相似的準(zhǔn)確性，三者聯(lián)合應(yīng)用有著更為出色的診斷效能，ROC曲線下面積分別為0.844、0.845和0.910。

表1 TAG在評(píng)估冠狀動(dòng)脈功能性狹窄的5項(xiàng)研究數(shù)據(jù)

2.TAG在冠狀動(dòng)脈瘤中的應(yīng)用

由川崎病(Kawasaki Disease，KD)引起的冠狀動(dòng)脈瘤(coronary artery aneurysms，CAAs)患者有血栓形成和心肌梗死的危險(xiǎn)。有創(chuàng)方法如多普勒血流導(dǎo)絲測(cè)量和KD患者特異性血流模擬實(shí)驗(yàn)報(bào)道了CAA血流動(dòng)力學(xué)的異常，表明血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)是評(píng)價(jià)CAA的一種有效的方法，特別是在識(shí)別具有較高血栓風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)脈瘤區(qū)域。與此同時(shí)，動(dòng)脈瘤形狀在KD患者中差異很大，從囊狀到梭狀，并表現(xiàn)出不同程度的彎曲，因此單從解剖測(cè)量評(píng)估冠狀動(dòng)脈瘤血栓風(fēng)險(xiǎn)的臨床效用并不是十分確切[19]。一項(xiàng)23例KD患者的研究指出[20]，TAG的差異提示動(dòng)脈瘤引起的異常血流對(duì)血管的對(duì)比劑梯度有影響。結(jié)果與在冠脈功能性狹窄中的應(yīng)用相似，與正常冠脈的TAG值相比，有動(dòng)脈瘤的冠脈TAG值更小，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(-10.5±9.0 vs. -23.5±10.7，P=0.00002)。并且TAG與動(dòng)脈瘤直徑、動(dòng)脈瘤形狀指數(shù)與球形指數(shù)的相關(guān)性較弱(r2=0.01,P=0.60；r2=0.15,P=0.06;r2=0.16,P=0.04)， TAG與CAA幾何結(jié)構(gòu)之間缺乏相關(guān)性，提示TAG可能提供解剖學(xué)上無法獲得的血流動(dòng)力學(xué)信息。

3.TAG在冠脈心肌橋中的應(yīng)用

心肌橋(myocardial bridge，MB)是一種常見的先天性異常，是指穿過心肌的一段冠狀動(dòng)脈。通過ICA和尸檢報(bào)告得出，這種解剖變異幾乎只在左前降支中觀察到。盡管大多數(shù)MB被認(rèn)為是良性的，然而，它可能與各種臨床癥狀有關(guān)，如心肌缺血、急性冠脈綜合征、冠脈痙攣、心律失常和猝死。由于MB長度或深度在評(píng)估MB嚴(yán)重程度的研究中顯示出不同的診斷性能，在CTA中將這種形態(tài)學(xué)作為診斷標(biāo)準(zhǔn)尚存在爭議[21,22]。近兩年的文獻(xiàn)表明，以ICA評(píng)估的收縮期狹窄程度為標(biāo)準(zhǔn)，TAG在診斷心肌橋動(dòng)態(tài)壓縮的準(zhǔn)確性好于傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)[23-25]。有學(xué)者在302例MB患者的研究中發(fā)現(xiàn)，TAG與收縮期狹窄程度呈負(fù)相關(guān)(r=-0.52，P<0.001)，MB深度及長度與收縮期狹窄程度弱相關(guān)(r=-0.10，P=0.085；r=0.06，P=0.276)[23]，進(jìn)一步解釋了血管功能學(xué)評(píng)估優(yōu)于形態(tài)學(xué)的原因。有文獻(xiàn)指出TAG在冠脈心肌橋中的變化趨勢(shì)與冠脈功能性狹窄相一致，并且正常血管、收縮期狹窄<50%的血管及收縮期狹窄>50%的血管平均TAG值分別為-9.6±6.2、-14.0±4.8及-19.9±8.7[25]，組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這一現(xiàn)象有學(xué)者從兩方面做出解釋：首先，是MB舒張充盈功能障礙，先前的研究顯示MB的收縮期狹窄維持到舒張中期至晚期，在收縮期和舒張期都會(huì)引起血流動(dòng)力學(xué)紊亂和充盈功能障礙；其次，由于心肌壓迫導(dǎo)致的血管收縮使狹窄遠(yuǎn)端的血流受限[25]。

4.TAG在冠脈側(cè)枝血管評(píng)估中的應(yīng)用

冠狀動(dòng)脈側(cè)枝血管可作為冠脈完全閉塞患者心肌灌注的替代來源。側(cè)支血流的臨床評(píng)估由于需要有創(chuàng)測(cè)定而受到限制。Choi等[26]將TAG細(xì)分為常規(guī)TAGall(測(cè)定整條冠脈的TAG值)及TAGdistal(測(cè)定冠脈狹窄處至末端的TAG值)，分別反映整條血管及遠(yuǎn)端血管內(nèi)的血流。作者以冠狀動(dòng)脈造影為金標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用半定量方式側(cè)枝血管連接等級(jí)(collateral connection grade，0=無側(cè)枝循環(huán)；1=連續(xù)的細(xì)長側(cè)枝血管；2=連續(xù)的分支樣側(cè)枝血管)以及Rentrop等級(jí)(0=無側(cè)支循環(huán)；1=側(cè)支血管緩慢充盈，隱約顯像；2=介于1級(jí)與3級(jí)之間；3=側(cè)支血管迅速顯影，側(cè)支血管顯影清楚)將發(fā)育良好的側(cè)枝血管定義為Collateral Connection grade=2以及Rentrop grade=3[27,28]。TAGall隨著側(cè)枝血管半定量等級(jí)的提高而增大，并且截?cái)嘀翟?7.6HU/10 mm時(shí)，評(píng)估側(cè)枝血管等級(jí)的敏感度、特異度、陽性預(yù)測(cè)值及陰性預(yù)測(cè)值分別為65.1%、72.5%、52.3%及81.7%。無論狹窄遠(yuǎn)端的血流是順行還是逆行，側(cè)枝血管等級(jí)較高的TAGdistal的絕對(duì)值小于側(cè)枝血管等級(jí)較低的TAGdistal的絕對(duì)值，并且兩者之間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)合TAGall及TAGdistal可以一定程度反應(yīng)狹窄冠脈是否存在良好的側(cè)枝循環(huán)代償。雖然該研究首次將TAG應(yīng)用至評(píng)估側(cè)枝血管等級(jí)，但半定量的側(cè)枝血管評(píng)估方式使得TAG的診斷效能需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

TAG的影響因素

多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，統(tǒng)一CT掃描參數(shù)、對(duì)比劑濃度及注射流率是TAG測(cè)定的關(guān)鍵因素。然而，以下個(gè)別因素需特別注意。血管本身的差異，有學(xué)者[29]指出TAG 值與管腔直徑梯度(transluminal diameter gradient，TDG)有相關(guān)性，TDG的絕對(duì)值越大TAG的絕對(duì)值也越大，也有學(xué)者認(rèn)為左冠狀動(dòng)脈循環(huán)分支的增加可能影響血流動(dòng)力學(xué)[20]。這也部分解釋了同一個(gè)體左前降支、左回旋支及右冠狀動(dòng)脈的TAG之間存在差別。狹窄段的長度同樣影響TAG值，Zheng等[13]指出，不同狹窄長度比(lesion length ratio，LLR)之間的TAG存在差異，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。與此同時(shí)，ROI大小的選擇也是影響TAG的因素之一。Choi等[26]的研究中建議，ROI的選擇可以以血管直徑不同而不同，以不接觸管壁減少部分容積效應(yīng)為宜。依據(jù)仿真模擬數(shù)據(jù)中狹窄段血流復(fù)雜且不均勻地分布在管腔橫斷面，同時(shí)存在相對(duì)停滯和再循環(huán)的血流變化[19,30]，Grande等[20]認(rèn)為使用較小的ROI測(cè)量管腔內(nèi)平均CT值不具有代表性，而更接近于腔內(nèi)大小的ROI更能代表某一橫斷位的總體平均值。但大多數(shù)的學(xué)者以固定值1～3mm2作為測(cè)定TAG值的ROI。

總結(jié)與展望

大多數(shù)學(xué)者的研究對(duì)TAG的診斷價(jià)值持肯定態(tài)度。以上TAG涉及的應(yīng)用，無一例外是與獲取血管的血流動(dòng)力學(xué)為關(guān)鍵診斷信息的疾病有關(guān)，TAG較好地完成了這一使命，并且不僅僅是在無創(chuàng)的基礎(chǔ)之上，還沒有額外的輻射及運(yùn)算量。但是，目前幾乎所有的研究局限于冠狀動(dòng)脈，就TAG的原理而言，理應(yīng)可以適用于其他血管。周晨煒等[31]將TAG應(yīng)用至下肢動(dòng)脈硬化閉塞癥(arteriosclerosis obliterans，ASO)患者的股淺動(dòng)脈研究表明，其價(jià)值同冠狀動(dòng)脈相似，不同狹窄程度的股淺動(dòng)脈TAG值之間有差異且有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(H=48.28，P<0.001)，并且與收縮期峰值血流速度(peak systolic velocity，PSV)有相關(guān)性(r=0.5223，P<0.0001)。但研究仍需進(jìn)一步擴(kuò)大樣本例數(shù)以及設(shè)立診斷金標(biāo)準(zhǔn)作為參照。此外，Lee等[32]運(yùn)用“三點(diǎn)法”鑒別下肢動(dòng)脈慢性完全閉塞和次全閉塞，與TAG的測(cè)定有著異曲同工之處。擴(kuò)大TAG的應(yīng)用范圍以及進(jìn)一步驗(yàn)證其診斷效能定能造福更多的患者。