校正的管腔内对比度衰减梯度对冠状动脉功能性狭窄诊断价值的初步研究

王玉科，侯阳，马跃

（中国医科大学附属盛京医院放射科，辽宁沈阳110004）

校正的管腔内对比度衰减梯度对冠状动脉功能性狭窄诊断价值的初步研究

王玉科，侯阳，马跃

（中国医科大学附属盛京医院放射科，辽宁沈阳110004）

目的：以血流储备分数（FFR）为“金标准”，比较校正的管腔内对比度衰减梯度（TAG with corrected contrast opacification，TAG-CCO）与管腔内对比度衰减梯度（Transluminal contrast attenuation gradient，TAG）在诊断冠状动脉功能性狭窄上的差异。探讨TAG联合冠状动脉CTA（CCTA）及TAG-CCO联合CCTA诊断功能性狭窄的应用价值。方法：回顾性分析冠状动脉狭窄患者18例，26支血管。各患者均做CCTA、冠状动脉造影检查及FFR测定，测量TAG及TAG-CCO值。以血管为单位，将FFR≤0.80作为诊断功能性狭窄的标准，分为功能性狭窄组和无功能性狭窄组，比较组间TAG及TAG-CCO值有无差异。计算TAG、TAG-CCO的敏感度、特异度及准确率，探讨TAG-CCO联合CCTA能否增加判定功能性狭窄的敏感度及特异度。结果：功能性狭窄组与无功能性狭窄组TAG及TAG-CCO无统计学差异（P=0.893 vs P=0.683）。TAG、TAG-CCO的敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值及准确率分别为77.8%、41.2%、41.2%、77.8%和53.9%；77.8%、29.4%、36.8%、71.4%和46.2%。CCTA、TAG联合CCTA、TAG-CCO联合CCTA的ROC曲线下面积分别为0.657、0.693、0.670，三者间无显著差异（P＞0.05）。结论：基于CCTA的TAG及TAG-CCO尚不能较好预测功能性狭窄。TAG或TAG-CCO联合CCTA不能明显改善功能性狭窄的判定。

冠状动脉狭窄；体层摄影术，X线计算机

COURAGE研究[1]显示，在重度以上狭窄（直径减少（DS）≥70%）中仅有32%患者有显著的心肌缺血，因此单纯基于解剖学狭窄的冠状动脉血运重建可能造成不必要的医疗资源浪费及增加再狭窄的风险。冠状动脉CTA（CCTA），是目前无创诊断冠状动脉狭窄的有效方法，尽管其能很好的显示冠状动脉形态学上的狭窄[2-4]，但并不能准确反映狭窄段是否引起心肌缺血。血流储备分数（Fractional flow reserve，FFR）是目前临床诊断功能性狭窄的“金标准”，但是由于有创、操作复杂、患者耐受性及费用等因素，应用受限。近年来，采用CCTA图像探讨功能性狭窄的方法崭露头角，其中包括冠状动脉CT血流储备分数（CT-derived fractional flow reserve，FFRCT）、管腔内对比度衰减梯度（Transluminal contrast attenuation gradient，TAG）、校正的冠状动脉管腔内密度（Corrected coronary opacification，CCO）等。TAG是指基于CCTA图像计算管腔内某点的对比度（HU）与从冠状动脉开口处到该点的距离之间的线性回归系数[5-6]，从而判断功能性狭窄的方法。理论上，当血管出现功能性显著狭窄时，TAG值会明显减低，该结论在320层CT上得到了验证[7]。然而，在64层或256层CT上的TAG结果并不一致[5-6，8]，考虑可能是由于这些多层螺旋CT（MSCT）的探测器宽度不能满足在一次心跳内完成对整个心脏的扫描，因而存在测量冠状动脉近端与远端对比剂充盈状态不一致的问题，即时相的不均一性。时相的不均一性可以通过测量同层面主动脉CT值对冠状动脉管腔CT值进行校正来消除，即TAG-CCO[9]。因此，本研究的目的是以FFR为“金标准”，比较TAG-CCO与TAG在诊断冠状动脉功能性狭窄上的差异，并探讨TAG联合CCTA及TAG-CCO联合CCTA诊断功能性狭窄的应用价值。

1 资料与方法

1.1 病例资料

收集2013年10月—2015年1月行CCTA检查、冠状动脉造影检查并测定FFR的患者18例，血管26支。18例患者中男17例，女1例，平均年龄（58.2±10.2）岁。高血压7例，高脂血症3例，有吸烟史9例，有心绞痛发作史15例（稳定型11例，不稳定型4例）。所有患者均顺利完成检查。

纳入标准：拟诊或确诊冠心病患者，并接受CCTA，冠状动脉造影及FFR检查，三种检查时间间隔在2周内。排除标准：心肌梗死病史，冠状动脉旁路术、经皮冠状动脉介入治疗及支架术后、复杂先心病、安装人工起搏器、人工心脏瓣膜植入及体质量指数（BMI）＞35者。

1.2 CCTA检查

所有CCTA扫描方案均按照SCCT（Society of Cardiovascular CT）推荐的指南进行[10-11]。扫描机型均为64层或更高层数的CT设备（Brilliance iCT 256，Philips Healthcare，Surrey，United Kingdom；SomatomDefinitionFlash，Siemens，Forchheim，Germany；AquilionOne，Toshiba，Otawara，Japan；Optima CT660，DiscoveryCT750HD，LightSpeedVCT，GE Healthcare，Milwaukee，Wisconsin）。本实验中，1名患者使用64排CT，4名患者使用128排CT，12名患者使用256排CT，1名患者使用320排CT。对于心率＞90次/分的患者给予口服β-受体阻滞剂，所有患者CT检查前均未服用硝酸甘油。扫描过程中经静脉注射60～80 mL的对比剂（Omnipaque，350 mgI/mL，GEHealthcare；iVisipaque，320 mg/dL，GEHealth care；Opromide，370mgI/mL，Bayer），流速4.5～5.5mL/s，之后用20～30 mL盐水冲管。采用回顾性心电门控螺旋扫描或前瞻性心电触发轴扫。扫描参数包括：准直器宽度为（2×64）/128/320×0.5/0.625 mm；管电压100或120 kV；有效管电流400～700 mA。根据BMI和心率制定心电门控管电流调节和降低管电压以尽可能地降低辐射剂量。有效辐射剂量范围是1.2～10.8 mSv。

CCTA图像由有经验的评价者以血管为单位，对图像质量及血管狭窄进行盲法分析，意见不统一时，协商解决达成一致。将管腔DS≥70%作为诊断阻塞性冠心病的标准。

1.3 TAG及TAG-CCO测量

TAG是指管腔内某点的对比度（HU）与从冠状动脉开口处到该点的距离之间的线性回归系数[5-6]。使用ExtendedBrillianceTMWorkspace（version 4.5.2.40007，Philips），确定血管中心线，从开口至远端血管截面积＜2 mm2处，每间隔5 mm在血管断面上以血管中心画感兴趣区，记录感兴趣区内平均CT值，计算线性回归系数，即TAG。TAG以HU×10 mm-1为单位[5-6]。TAG-CCO则基于TAG原理，每间隔5 mm测算该点平均CT值和同层主动脉平均CT值的比值，进一步计算与距离的线性回归系数[9]。见图1。

1.4 冠状动脉造影及FFR测定

采用心血管造影数字减影机Axiom Aritis DTA（Siemens，德国），先予常规冠状动脉多体位造影。目测法评定狭窄直径的百分比。当患者重度狭窄（70%～99%）或中度狭窄（50%～69%）但临床症状显著时，进行FFR测量。FFR测量采用Volcano S54 FFR测量机。测量之前先给予硝酸甘油，之后将压力监测导丝送达狭窄处远端，再通过静脉内给予三磷酸腺苷（ATP）注射剂（20 mg/支，上海禾丰制药有限公司）（速率为每分钟140 μg/kg）来诱导最大充血状态。当冠状动脉达到最大充血状态时，测量狭窄病变远端平均压力与主动脉根部平均压力的比值，即FFR值[12]，选取FFR≤0.80作为诊断功能性狭窄的金标准。

1.5 统计分析

采用SPSS 17.0及MedCalc软件进行统计分析。所有计量资料采用均值±标准差表示。以血管为单位，将FFR≤0.80作为诊断功能性狭窄的标准，分为功能性狭窄组和无功能性狭窄组，采用Mann-Whitney U检验比较上述两组间TAG及TAG-CCO值有无差异。以FFR为金标准，计算TAG、TAGCCO的敏感度、特异度，并确定TAG、TAG-CCO的界值点。采用Logistic回归模型及ROC曲线计算CCTA（DS≥70%）、TAG联合CCTA及TAG-CCO联合CCTA的曲线下面积，探讨TAG-CCO联合CCTA（DS≥70%）能否增加判定功能性狭窄的敏感度及特异度。P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 冠状动脉造影及FFR结果

冠状动脉造影发现DS≥50%的病变血管26支，单支病变患者11例，双支病变患者6例，三支病变患者1例。其中，FFR≤0.80的病变9处，FFR＞0.80的病变17处，功能性狭窄的比例为34.6%。

2.2 CCTA结果

18例患者扫描时平均心率（63±7.0）次/分，所有CCTA图像均符合诊断要求。病变分布如下：前降支近、中段17处；左旋支中远段8处；右冠状动脉近段1处。轻度及以下狭窄（DS≤49%）4处，中度狭窄（50%～69%）10处，重度狭窄（70%～99%）12处，闭塞（100%）0处。钙化斑块致狭窄6处，部分钙化斑块致狭窄10处，非钙化斑块致狭窄10处。

所有CCTA显示的形态学狭窄中，经FFR确认为功能性狭窄的病变共9处。12处重度狭窄中，6处为功能性狭窄病变，占50.0%；10处中度狭窄中，3处为功能性狭窄病变，占30.0%；4处轻度狭窄中，无功能性狭窄病变。

2.3 功能性狭窄组及无功能性狭窄组TAG及TAG-CCO的比较及与FFR的相关性

功能性狭窄组与无功能性狭窄组TAG及TAG-CCO值均未见显著性差异，见表1和图1。

表1 功能性狭窄组与无功能性狭窄组TAG及TAG-CCO比较

Figure 1.Example of TAG and TAG-CCO analysis of a LAD with a hemodynamically-significant stenosis.Figure 1a,1b:Coronary CTA.Figure 1c:Invasive coronary angiography with FFR.Figure 1d:Cross-sectional image of the descending aorta in the same axial plane.Figure 1e,1f:TAG and TAG-CCO analyses.The values of TAG and TAG-CCO were higher than the optimal cutoff value(-10.02 and-0.035), which is not compatible with the detection of hemodynamically-significant coronary artery disease as indicated by FFR(FFR≤0.80).

TAG与FFR无显著相关性（r=0.043，P=0.833）。TAG-CCO与FFR亦无显著相关性（r=0.021，P= 0.920）。见图2。

TAG判定功能性狭窄病变的界值点为-10.02，曲线下面积为0.516，95%CI：0.314～0.715。TAGCCO判定功能性狭窄病变的界值点为-0.035，曲线下面积为0.451，95%CI：0.257～0.657。二者诊断功能性狭窄病变的能力未见显著差异（P＞0.05）。

2.4 不同方法诊断功能性狭窄价值的比较

单纯CCTA、TAG、TAG-CCO、TAG联合CCTA及TAG-CCO联合CCTA对功能性狭窄的诊断价值见表2。单纯CCTA诊断功能性狭窄的ROC曲线下面积为0.657（95%CI：0.432～0.882），TAG+CCTA的ROC曲线下面积为0.693（95%CI：0.461～0.924）；TAG-CCO+CCTA的ROC曲线下面积为0.67（95% CI：0.455～0.885）。进一步的DeLong分析3种方法两两比较，曲线下面积均无显著差异（P＞0.05）。见图3。可见TAG联合CCTA和TAG-CCO联合CCTA时，可轻度改善单纯CCTA诊断冠状动脉功能性狭窄病变的能力，但诊断能力的提升并无显著的统计学意义。

图2 TAG及TAG-CCO与FFR均无显著相关性。Figure 2.The correlation of TAG and FFR was not highly significant,as well as TAG-CCO and FFR.

表2 不同检查方法对冠状动脉功能性狭窄诊断价值的比较（95%可信区间（CI））

图3 单纯CCTA、TAG+CCTA和TAG-CCO+CCTA的比较。Figure 3.Diagnostic performance of coronary CTA alone and with TAG,TAG-CCO.

3 讨论

本研究显示TAG-CCO及TAG与功能性狭窄的“金标准”FFR之间无显著的线性相关，二者对功能性狭窄的诊断价值是有限的。TAG-CCO联合CCTA未能明显改善对功能性狭窄的判定。

目前临床常用冠状动脉DS≥70%作为经皮冠状动脉介入治疗的标准，但是解剖学狭窄与心肌缺血并无直接相关[1]。本研究显示，重度狭窄中FFR阳性者仅占50%，而轻中度狭窄中FFR阳性者占21.4%，此结果与COURAGE研究[1]相近，进一步说明在冠状动脉形态学评估的同时进行心肌血供状态的评估是必要的。

近年来，已有少数关于TAG预测功能性缺血价值的研究，然而各研究结果存在差异。TAG界值点从64排CT[6]测得的-6.54 HU×10 mm-1，到256排CT[8]测得的-7.51 HU×10 mm-1，再到320排CT[7]测得的-15.1HU×10mm-1。本实验TAG界值点为-10.02HU× 10 mm-1，介于各研究界值点之间，这与Nakanishi等[13]的TAG界值点相近，考虑是由于本实验及Nakanishi的研究所采用的扫描设备均包含多种MSCT机型，而非之前的研究仅采用一种扫描设备。本实验中，1名患者使用64排CT（5.5%），4名患者使用128排CT（22.2%），12名患者使用256排CT（66.7%），1名患者使用320排CT（5.5%）。本实验TAG-CCO的界值点为-0.035×10-1mm，这与Stuijfzand等[9]的结果一致，Stuijfzand等[9]的研究采用的是256排CT，而本实验256排CT的使用占66.7%，虽然两个研究的结果均未证明TAG-CCO改善了TAG的诊断价值，但两个实验扫描设备的差异对界值点的选取并未产生影响，说明了TAG-CCO在一定程度上校正了由于各种扫描设备扫描宽度的不同所产生的TAG差异。

本实验显示单纯采用TAG和TAG-CCO判定功能性狭窄时，仅轻度提升了敏感度约11.1%（77.8%vs 66.7%），同时特异度，阳性预测值、阴性预测值及准确率均降低，TAG+CCTA及TAG-CCO+ CCTA联合诊断不能显著改善CCTA单独应用的诊断效能，且TAG和TAG-CCO在功能性狭窄组与无功能性狭窄组之间无显著性差异，与FFR仅为弱相关（r＜0.3）。考虑与以下几方面因素有关：①金标准FFR是在冠状动脉最大充血状态下测量的，反映了真实的负荷心肌血供，而基于CCTA图像的TAG是在静息状态下测得的，这从本质上影响了TAG和TAG-CCO判定功能性狭窄的价值。这也解释了TAG或TAG-CCO联合CCTA不能显著提高预测功能性狭窄的能力。②各实验入选样本的血流分级（TIMI）的差异可能影响实验结果。Choi等[5]发现TAG值随着血管狭窄严重程度的增加而减低，可以改善CCTA对功能性缺血的诊断价值。其实验中TIMI＜3级病例占43.8%，说明在静息条件下已有心肌缺血存在，而本实验中TIMI分级均为3级，病例的静息心肌血供是正常的。此前多个研究[14-15]证实，跨越狭窄段后对比剂密度的降低主要反映静息态血流的损害，而静息态血流甚至在次全闭塞时仍可以是稳定的。因此，TAG和TAG-CCO可能更适用于静息血流明显减低的病例，对于药物负荷状态下血流受限而静息状态下血流不受限的病例则不适用。③TAG和TAG-CCO测量的准确性受到多重因素影响。可重复性、时相均一性、图像噪声、图像重建时相、伪影、管腔细小等均影响了管腔内密度的测量，从而造成不同实验的研究结果存在较大差异，亦可能导致功能性狭窄组与无功能性狭窄组间TAG数值有较大重叠。

本研究的局限性：样本量较小，统计值有可能存在抽样误差，尚待进一步扩大样本量；回顾性实验，各种扫描条件不完全一致，个别图像噪声偏大，对测量值可能产生潜在影响。

综上，基于CCTA的TAG及TAG-CCO尚不能较好预测功能性狭窄，TAG或TAG-CCO联合CCTA不能改善对冠状动脉功能性狭窄的判定。

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Diagnostic value of corrected transluminal contrast attenuation gradient in coronary computed tomography angiography for the evaluation of physiologically significant coronary artery stenosis

WANG Yu-ke,HOU Yang,MA Yue
(Department of Radiology,Shengjing Hospital of China Medical University,Shenyang 110004,China)

Objective:To compare the difference of transluminal contrast attenuation gradient(TAG),TAG with corrected contrast opacification(TAG-CCO)using fractional flow reserve(FFR)as the gold standard,to evaluate the application value of TAG combined with coronary CTA(CCTA)and TAG-CCO combined with CCTA in the diagnosis of functional stenosis of coronary artery.Methods:We measured TAG and TAG-CCO of 26 major epicardial coronary arteries from 18 patients who underwent CCTA and followed by invasive coronary angiography and FFR.Diagnostic performance of TAG and TAG-CCO was assessed using FFR≤0.80 as the reference standard.Results:TAG and TAG-CCO were not statistically significant between functional stenosis group and non functional stenosis group(P=0.893 vs P=0.683).The sensitivity,specificity,positive,negative predictive values and accuracy of TAG and TAG-CCO for FFR≤0.80 were 77.8%vs 77.8%,41.2%vs 29.4%,41.2%vs 36.8%,77.8%vs 71.4%and 53.9%vs 46.2%,respectively.The area under the ROC curve of CCTA,TAG combined with CCTA and TAG-CCO combined with CCTA were 0.657,0.693 and 0.670,and there was no significant difference among the three(P＞0.05).Conclusion:The value of TAG or TAG-CCO in evaluating hemodynamically significant stenosis by CCTA seems to be limited.TAG or TAG-CCO combined with CCTA can not improve the diagnosis of ischemia-causing coronary stenosis.

Coronary stenosis;Tomography,X-ray computed

R543.3；R814.42

A

1008-1062（2016）10-0713-05

2016-01-30

王玉科（1987-），男，辽宁沈阳人，医师。E-mail：812337525@qq.com

侯阳，中国医科大学附属盛京医院放射科，110004。E-mail：houyang1973@163.com

国家自然科学基金（81301221）；2014年辽宁省高等学校创新团队（LT2014017）。