周立娟 方向明*

冠狀動(dòng)脈 CT 血管成像（coronary computed tomography angiography,CCTA）作為一種成熟且無(wú)創(chuàng)的成像方式，憑借其較高的敏感性及陰性預(yù)測(cè)值，已廣泛應(yīng)用于冠心病篩查、初診及治療后隨訪復(fù)查。然而，冠狀動(dòng)脈鈣化極大地影響冠狀動(dòng)脈管腔的顯示，干擾狹窄程度的判斷，導(dǎo)致冠狀動(dòng)脈狹窄率高估及假陽(yáng)性率顯著升高，特別是對(duì)于高鈣化積分的老年病人。相關(guān)研究表明，當(dāng)400＜鈣化積分≤1 000 時(shí)，CCTA 診斷冠狀動(dòng)脈狹窄＞50%的假陽(yáng)性率為58.3%；當(dāng)鈣化積分＞1 000 時(shí)，假陽(yáng)性率高達(dá)90.9%[1]。關(guān)于鈣化斑塊如何對(duì)CCTA 診斷準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響，以及如何采用不同的方法改善鈣化所致CCTA 冠狀動(dòng)脈狹窄高估等方面，已有許多研究報(bào)道，本文就此進(jìn)行綜述。

1 鈣化斑塊對(duì)CCTA 診斷的影響

除運(yùn)動(dòng)偽影外，鈣化導(dǎo)致的偽影是影響管腔狹窄診斷準(zhǔn)確性的主要原因[2]。在嚴(yán)重鈣化的冠狀動(dòng)脈節(jié)段，當(dāng)X 射線穿過(guò)高密度鈣化斑塊時(shí)，高能量射線較易穿過(guò)，而低能量射線被迅速吸收，使射線在傳播過(guò)程中平均能量升高，射線逐漸變硬，最終導(dǎo)致組織CT 值失真，產(chǎn)生射線硬化偽影。另外，由于部分容積效應(yīng)及空間分辨力不足會(huì)導(dǎo)致鈣化區(qū)域出現(xiàn)暈狀偽影或開(kāi)花偽影。每個(gè)像素的CT 值與相應(yīng)體素中的平均線性吸收系數(shù)（μ）成正比，當(dāng)體素中包括有高密度鈣化斑塊、軟組織等不同類型組織時(shí)，μ 則不能代表其中任何一種組織的特性，取而代之的是不同μ 值的加權(quán)平均，這就使得高μ 值鈣化斑塊占主導(dǎo)地位而相鄰軟組織影像細(xì)節(jié)丟失，夸大鈣化斑塊，即形成“開(kāi)花”偽影。這會(huì)顯著影響冠狀動(dòng)脈管腔的顯示及斑塊成分的分析，并導(dǎo)致嚴(yán)重高估管腔狹窄程度。

有研究[3]將病理學(xué)檢測(cè)結(jié)果作為參考標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)常規(guī)CCTA 對(duì)鈣化斑塊面積的高估達(dá)400%；同時(shí)，鈣化斑塊面積越大，高估程度也會(huì)越嚴(yán)重。Voros等[4]研究發(fā)現(xiàn)CCTA 對(duì)存在開(kāi)花偽影的鈣化斑塊面積的評(píng)估，比血管內(nèi)超聲（intravascular ultrasound,IVUS）高估了約88%。由于鈣化斑塊的存在，冠狀動(dòng)脈狹窄程度被高估，從而使得CCTA 檢查的特異性降低、假陽(yáng)性率增高，還會(huì)導(dǎo)致病人過(guò)度檢查。

2 與準(zhǔn)確評(píng)估嚴(yán)重鈣化的冠狀動(dòng)脈狹窄相關(guān)的技術(shù)進(jìn)展

CCTA 評(píng)估冠狀動(dòng)脈狹窄的能力受到鈣化的嚴(yán)重影響。針對(duì)鈣化嚴(yán)重及由此導(dǎo)致影像質(zhì)量不佳的問(wèn)題，目前有多種技術(shù)、方法可用來(lái)改善CCTA 對(duì)冠狀動(dòng)脈管腔器質(zhì)性及功能性狹窄的診斷效能。

2.1 圖像采集與重建技術(shù)

2.1.1 減影技術(shù) CCTA 減影技術(shù)通過(guò)2 次掃描可得到原始容積數(shù)據(jù)和增強(qiáng)后的容積數(shù)據(jù)，將2 組數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)匹配并相減，從而獲得剔除鈣化斑塊的純血管影像。目前，對(duì)于CCTA 減影技術(shù)的研究主要集中在嚴(yán)重鈣化（鈣化積分≥400）或金屬支架置入術(shù)后的病人。Tanaka 等[5]研究指出，CCTA 減影技術(shù)能夠顯著改善影像質(zhì)量，且相比常規(guī)CCTA 具有更高的診斷準(zhǔn)確度。Amauma 等[6]研究指出，在評(píng)估冠狀動(dòng)脈支架內(nèi)再狹窄時(shí)，常規(guī)CCTA 的診斷敏感度和特異度僅為62.75%、90.3%，而減影CCTA 的診斷敏感度及特異度則高達(dá)89.5%、94.3%。這表明CCTA 減影技術(shù)能夠有效改善嚴(yán)重鈣化或金屬支架置入術(shù)后病人的冠狀動(dòng)脈狹窄評(píng)估的準(zhǔn)確性。

有研究[7]表明，單次屏氣減影CCTA 技術(shù)較常規(guī)CCTA 的診斷準(zhǔn)確性、特異性和陽(yáng)性預(yù)測(cè)值要好，但須2 次掃描才能實(shí)現(xiàn)減影，而這會(huì)增加掃描的輻射劑量[8]。

目前，CCTA 減影技術(shù)可以有效降低因冠狀動(dòng)脈鈣化斑塊開(kāi)花偽影而高估病變的發(fā)生率，但仍會(huì)發(fā)生假陽(yáng)性病變。主要原因是原始容積數(shù)據(jù)與增強(qiáng)容積數(shù)據(jù)配準(zhǔn)不當(dāng)，失配準(zhǔn)偽影會(huì)導(dǎo)致影像質(zhì)量下降。同時(shí)，失配準(zhǔn)偽影后處理時(shí)間較長(zhǎng)且對(duì)計(jì)算機(jī)配置要求較高，故尚未能廣泛應(yīng)用[9-11]。

2.1.2 能譜CT 能譜CT 是利用物質(zhì)在不同能量下吸收不同的原理，通過(guò)一次能譜掃描即能獲得2組能量數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)分析重建出多組單能量（keV）CT 影像，從中選擇最佳信噪比的單能量影像來(lái)有效減少鈣化偽影。在觀察嚴(yán)重冠狀動(dòng)脈鈣化節(jié)段時(shí)，通常采用高keV 來(lái)消除鈣化斑塊射線硬化的影像偽影，從而提高冠狀動(dòng)脈狹窄診斷準(zhǔn)確性[12]。

此外，能譜CT 通過(guò)基物質(zhì)配對(duì)的方法進(jìn)行水/碘物質(zhì)分離，從而獲得虛擬平掃影像。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步處理得到的碘-鈣影像能夠有效減少鈣化斑塊偽影，并使周圍軟組織結(jié)構(gòu)顯示更加清晰，更為準(zhǔn)確地評(píng)估血管狹窄情況。

能譜CT 還可與減影技術(shù)相結(jié)合。有研究者[13]發(fā)現(xiàn)結(jié)合能譜CT 和減影技術(shù)所得到的減影影像診斷特異度高達(dá)94.4%，且可以減少失配準(zhǔn)偽影以及消除支架金屬硬化偽影，表明2 項(xiàng)技術(shù)相結(jié)合是提高支架內(nèi)腔可視化和直徑測(cè)量準(zhǔn)確性的有效方法之一。

2.1.3 銳利卷積核和迭代重建（iterative reconstruction，IR）技術(shù) 銳利卷積核能夠提高影像空間分辨率，減少鈣化斑塊開(kāi)花偽影的干擾，使得鈣化斑塊邊緣顯示更為銳利，更有利于觀察細(xì)微結(jié)構(gòu)。在臨床診療過(guò)程中多采用銳利卷積核來(lái)觀察冠狀動(dòng)脈支架或高密度鈣化斑塊[14]。呂等[15]研究發(fā)現(xiàn)，使用銳利卷積核（I46f）重建影像的主觀評(píng)分明顯高于平滑卷積核（I26f）重建影像；在診斷中度（≥50%）和重度狹窄（≥70%）時(shí)，I46f 重建影像的曲線下面積（AUC）和特異度分別為 0.946、95.0%和 0.927、79.1%，而I26f 重建影像的僅為 0.935、90%和 0.924、74.4%。這表明銳利卷積核重建影像在顯示鈣化斑塊及診斷中重度冠狀動(dòng)脈管腔鈣化性狹窄時(shí)表現(xiàn)更優(yōu)。需要注意的是，銳利卷積核在提高空間分辨率的同時(shí)會(huì)降低信噪比，增加影像噪聲，所以需要聯(lián)合應(yīng)用IR技術(shù)來(lái)減少影像噪聲的影響。

IR 技術(shù)將原始數(shù)據(jù)作為圖像重建基礎(chǔ)，應(yīng)用模擬光子統(tǒng)計(jì)學(xué)和電子噪聲建立系統(tǒng)噪聲模型，利用迭代技術(shù)對(duì)噪聲加以抑制，從而能夠在短時(shí)間內(nèi)獲得低噪聲、少偽影和高對(duì)比度的影像。IR 技術(shù)能夠選擇性提高影像空間分辨率，減少鈣化斑塊暈狀偽影，有助于準(zhǔn)確評(píng)價(jià)嚴(yán)重鈣化節(jié)段的管腔狹窄程度。Pontone 等[16]分別采用IR 和濾過(guò)反投影（filtered back projection,FBP）技術(shù)重建影像評(píng)估鈣化血管，結(jié)果表明IR 技術(shù)比FBP 更明顯地減少鈣化斑塊暈狀偽影，顯著提高了診斷準(zhǔn)確性。Renker 等[17]研究發(fā)現(xiàn)，IR 診斷冠狀動(dòng)脈管腔狹窄＞50%的準(zhǔn)確性、特異性和陽(yáng)性預(yù)測(cè)值均高于FBP。

2.1.4 后處理算法 由于鈣化斑塊偽影產(chǎn)生的根本原因是CT 成像算法無(wú)法從受偽影干擾的投影數(shù)據(jù)中重建出真實(shí)的影像數(shù)據(jù)，所以可通過(guò)后處理算法對(duì)投影數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，進(jìn)而消除偽影。Sun 等[18]比較了15 種不同的CT 影像后處理算法，結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用Image J 銳化函數(shù)測(cè)得的管腔內(nèi)徑最接近有創(chuàng)性冠狀動(dòng)脈血管造影（invasive coronary angiography，ICA），說(shuō)明該銳化函數(shù)可以有效減少開(kāi)花偽影，改善冠狀動(dòng)脈管壁的可視化，即便在嚴(yán)重鈣化的情況下也能精確地顯示并測(cè)量冠狀動(dòng)脈管腔內(nèi)徑。

Li 等[19]研究了一種主要針對(duì)部分容積效應(yīng)及CT 有限空間分辨力的De-blooming（去開(kāi)花）算法。進(jìn)一步研究[20]證實(shí)，使用De-blooming 算法重建的CCTA 在診斷冠狀動(dòng)脈管腔狹窄＞50%的特異度顯著高于常規(guī)CCTA。

2.1.5 窗寬和窗位 窗寬是指CT 影像中包含的CT 值范圍，主要影響影像的對(duì)比度；窗位是指窗寬上下限的平均值，主要與影像的亮度有關(guān)。合適的窗寬窗位有助于識(shí)別強(qiáng)化的血管管腔和高密度鈣化斑塊。2014 年美國(guó)心血管計(jì)算機(jī)斷層掃描學(xué)會(huì)（Society of Cardiovascular Computed Tomography，SCCT）發(fā)布的 CCTA 報(bào)告指南[21]推薦設(shè)置窗寬800 HU，窗位300 HU，同時(shí)要根據(jù)鈣化程度和組織對(duì)比度進(jìn)行調(diào)整。適當(dāng)加大窗寬、調(diào)高窗位，可以在嚴(yán)重鈣化的情況下使冠狀動(dòng)脈管壁顯示更清晰，斑塊邊緣更銳利，斑塊體積顯示相對(duì)縮小。有研究[22]指出當(dāng)窗寬從1 000 HU 增寬到1 500 HU 時(shí)，CCTA在識(shí)別管腔狹窄（≥50%）的總體陽(yáng)性預(yù)測(cè)值和準(zhǔn)確度分別從40%、65%提高到61%、83%。對(duì)于支架置入術(shù)后的病人，窗寬/窗位設(shè)置為1 500 HU/300 HU時(shí)的CT 影像較1 000 HU/200 HU 能更清晰地顯示支架內(nèi)腔，更有利于評(píng)估支架再狹窄。與ICA 相比，在嚴(yán)重鈣化的冠狀動(dòng)脈節(jié)段，增加窗寬可以提高CCTA 對(duì)管腔狹窄度量化的準(zhǔn)確性。隨著窗寬的增加，CCTA 和定量冠狀動(dòng)脈成像（quantitative coronary angiography，QCA）對(duì)狹窄程度的評(píng)價(jià)一致性較好。

2.2 鈣化斑塊形態(tài)特性 冠狀動(dòng)脈鈣化斑塊與冠狀動(dòng)脈管腔狹窄發(fā)生率存在密切的關(guān)系，其中冠狀動(dòng)脈鈣化斑塊形態(tài)是一個(gè)重要影響因素，也是評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈鈣化的一個(gè)新概念[23]。鈣化斑塊形態(tài)特征與管腔狹窄之間存在一定的相關(guān)性，可根據(jù)斑塊形態(tài)特征初步評(píng)估管腔狹窄程度。不同斑塊形態(tài)造成的管腔狹窄程度和類型不同，生物力學(xué)模型研究[24]表明，冠狀動(dòng)脈鈣化斑塊的形狀可能與周圍組織的機(jī)械應(yīng)力有關(guān)，冠狀動(dòng)脈鈣化斑塊尖銳的邊緣和不規(guī)則的形狀可能會(huì)降低粥樣硬化斑塊帽的穩(wěn)定性。有研究[25]表明球形鈣化(即更小的機(jī)械應(yīng)力)與更少的心血管事件相關(guān)[風(fēng)險(xiǎn)比（HR）=0.55]；心包側(cè)鈣化的發(fā)生率低于心肌側(cè)病變，且心血管事件發(fā)生率較?。℉R＝0．66）。另一項(xiàng)研究[26]指出點(diǎn)狀鈣化斑塊更易造成偏心性管腔狹窄，多不會(huì)引起嚴(yán)重管腔狹窄；而殼狀和彌漫性鈣化更易造成向心性管腔狹窄，且管腔狹窄顯著。

此外，鈣化重構(gòu)指數(shù)（remodeling index, RI）是一種新的評(píng)價(jià)鈣化冠狀動(dòng)脈管腔狹窄程度的指標(biāo)。Yu 等[27]研究發(fā)現(xiàn)中、重度鈣化冠狀動(dòng)脈病變的鈣化RI 與ICA 測(cè)定的管腔狹窄程度呈顯著負(fù)相關(guān)，最佳臨界值為0.94，是冠狀動(dòng)脈顯著狹窄（≥70%）的最強(qiáng)獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。原因可能是由于顯著負(fù)性重構(gòu)的鈣化斑塊主要位于血管內(nèi)膜，較易向腔內(nèi)突出導(dǎo)致嚴(yán)重的管腔狹窄。

2.3 冠狀動(dòng)脈功能學(xué)檢測(cè) 由于傳統(tǒng)CCTA 特異性和陽(yáng)性預(yù)測(cè)值偏低，同時(shí)為避免后續(xù)額外的有創(chuàng)性檢查，可以通過(guò)一些血流動(dòng)力學(xué)方法來(lái)進(jìn)一步評(píng)估管腔的功能性狹窄。

2.3.1 管腔內(nèi)衰減梯度（transluminal attenuation gradient，TAG） 冠狀動(dòng)脈TAG 為距冠狀動(dòng)脈開(kāi)口每10 mm 單位長(zhǎng)度間隔CT 值（HU）的變化量，可作為檢測(cè)冠狀動(dòng)脈顯著狹窄的定量參數(shù)，用于評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈功能性狹窄程度。當(dāng)TAG 影像斜率呈下降趨勢(shì)，表明管腔內(nèi)的對(duì)比劑衰減值下降明顯，提示該處血管存在功能性狹窄。

盡管TAG 是一種在常規(guī)冠狀動(dòng)脈CT 采集范圍內(nèi)分析管腔功能性狹窄的最簡(jiǎn)便且迅速的方法，可是理論上TAG 僅能反映靜息態(tài)的冠狀動(dòng)脈血流量[28]，這對(duì)于可以持續(xù)維持穩(wěn)定冠狀動(dòng)脈靜息血流量的中度管腔狹窄并沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的診斷價(jià)值。因此，與常規(guī)CCTA 相比，TAG 有增加AUC 的趨勢(shì)，但診斷效能并無(wú)顯著增加[29]。同時(shí)，相關(guān)研究表明，TAG 與CCTA 結(jié)合對(duì)評(píng)估冠狀動(dòng)脈功能性狹窄，尤其是嚴(yán)重鈣化病變的診斷價(jià)值有所提高，其特異性、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值、陰性預(yù)測(cè)值及準(zhǔn)確性均高于單純常規(guī)CCTA[30]。

2.3.2 CT 血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)（CT fractional flow reserve，F(xiàn)FRCT） 血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)（fractional flow reserve，F(xiàn)FR）是臨床上評(píng)估冠狀動(dòng)脈血供的“金標(biāo)準(zhǔn)”，已被廣泛應(yīng)用于介入性冠狀動(dòng)脈造影中的缺血性病變定位以及改善血管重建術(shù)后病人的預(yù)后；但由于該方法屬于有創(chuàng)性檢查且費(fèi)用昂貴，不適合早期診斷，限制了其在臨床上的應(yīng)用[31]。近年來(lái)，F(xiàn)FRCT作為一種無(wú)創(chuàng)性評(píng)估冠狀動(dòng)脈功能性狹窄的技術(shù)，在評(píng)估心肌缺血、指導(dǎo)治療策略以及提供預(yù)后信息方面具有重要的潛力，且與FFR 的相關(guān)性較好[32]。一項(xiàng)HeartFlow-NXT 試驗(yàn)的子研究結(jié)果表明[33]，隨著鈣化積分增加，F(xiàn)FRCT的診斷準(zhǔn)確性和特異性呈現(xiàn)下降，但是FFRCT的診斷準(zhǔn)確性及特異性仍顯著高于常規(guī)CCTA。

2.3.3 CT 心肌灌注成像（CT myocardial perfusion imaging，CT MPI） CT MPI 是一種基于 CT 的檢測(cè)缺血心肌的功能成像方法，能夠精確反映心肌血流動(dòng)力學(xué)變化，可用于診斷穩(wěn)定型冠狀動(dòng)脈疾病病人的冠狀動(dòng)脈血運(yùn)重建及病人預(yù)后情況，還可評(píng)價(jià)心肌灌注分布，評(píng)估心肌缺血程度。一項(xiàng)對(duì)CT MPI 和CCTA 在預(yù)測(cè)冠心病低危病人中陰性結(jié)果差別的薈萃分析[34]表明，CT MPI 和CCTA 在識(shí)別疑似冠心病的低風(fēng)險(xiǎn)病人方面具有相似的能力。進(jìn)一步研究[35]表明，在CCTA 的基礎(chǔ)上聯(lián)合CT MPI 可在一次檢查中同時(shí)從解剖和功能兩方面對(duì)心臟及冠狀動(dòng)脈進(jìn)行綜合評(píng)估，提高診斷準(zhǔn)確性。Pontone 等[36]研究指出，CCTA 聯(lián)合CT MPI 的AUC 和特異性均高于CCTA。

Li 等[37]基于血管節(jié)段分析的研究表明，動(dòng)態(tài)CT MPI 診斷阻塞性冠狀動(dòng)脈病變的準(zhǔn)確性和特異性均顯著優(yōu)于FFRCT，在識(shí)別缺血病變方面的表現(xiàn)也優(yōu)于FFRCT，且動(dòng)態(tài)CT MPI 的診斷性能不會(huì)受總鈣化負(fù)荷影響。

3 總結(jié)與展望

鈣化對(duì)CCTA 冠狀動(dòng)脈狹窄評(píng)估影響很大。對(duì)于鈣化嚴(yán)重及其導(dǎo)致影像質(zhì)量不理想者，目前有多種方法可以改善CCTA 對(duì)管腔器質(zhì)性及功能性狹窄的診斷效能，但是改善的程度尚不夠理想，穩(wěn)定性也不佳。目前仍沒(méi)有一個(gè)可以從根本上徹底解決鈣化偽影的方法，鈣化斑塊仍是CCTA 面臨的巨大挑戰(zhàn)。在眾多已有方法中，最有可能解決鈣化偽影問(wèn)題的是雙能量成像或能譜成像，但是能量成像掃描時(shí)需要損失一半的XY 平面時(shí)間分辨率，故目前尚不適用于高心率及心律失常病人。同時(shí)，圖像算法尚不能在能量CT 影像上達(dá)到完全去鈣化的效果，因此隨著未來(lái)CT 設(shè)備進(jìn)一步發(fā)展，時(shí)間分辨率及算法的不斷提高及改進(jìn)，這一問(wèn)題才有可能徹底解決。