李 平 徐 磊 范占明

冠心病的主要病因是冠狀動(dòng)脈粥樣硬化，動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成是動(dòng)態(tài)和復(fù)雜的，其形成過程通常伴隨著鈣化,而鈣化灶與壞死核心及周圍的纖維組織最終形成纖維鈣化斑塊[1]。長(zhǎng)期以來動(dòng)脈粥樣硬化中的鈣化被認(rèn)為是一個(gè)與年齡相關(guān)的被動(dòng)過程[2]。但現(xiàn)代觀點(diǎn)則認(rèn)為動(dòng)脈粥樣硬化鈣化是許多高度可控的生物學(xué)過程的共同結(jié)局，反映共同的炎性表型的表達(dá)，可能存在有價(jià)值的靶向治療靶點(diǎn)，而治療靶點(diǎn)可改變冠脈的粥樣硬化進(jìn)程[3]。因此檢測(cè)冠狀動(dòng)脈鈣化及其程度對(duì)冠心病的診斷及防治十分重要。

目前關(guān)于冠狀動(dòng)脈鈣化病變的檢測(cè)方法有多種，包括有創(chuàng)的檢查方法如冠狀動(dòng)脈造影、血管內(nèi)超聲、光學(xué)相干斷層成像，而無創(chuàng)的檢查方法冠狀動(dòng)脈CT也已廣泛應(yīng)用于臨床。CT在冠狀動(dòng)脈粥樣硬化病變?cè)u(píng)價(jià)中發(fā)揮著越來越重要作用。

1.冠狀動(dòng)脈CT應(yīng)用狀況

冠狀動(dòng)脈鈣化積分掃描應(yīng)用較早，早在1990年，Agatston和Janowitz就引進(jìn)了Agatston積分[4]?，F(xiàn)在仍然是量化冠狀動(dòng)脈鈣化的標(biāo)準(zhǔn)方法。除此之外，用于臨床的鈣化積分還有體積積分和質(zhì)量積分。目前已經(jīng)證實(shí)鈣化積分提高了冠脈粥樣硬化亞臨床風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性[5]。與冠狀動(dòng)脈鈣化積分為0的患難者相比，鈣化積分從101升到300的情況下，嚴(yán)重心臟事件的發(fā)生率增加7.73倍(P<0.001),積分300以上的增加9.67倍(P<0.001)[6]。研究顯示鈣化積分可以可靠預(yù)測(cè)心肌梗死及冠心病的全因死亡率[9-10]。鈣化積分可以評(píng)估冠狀動(dòng)脈粥樣硬化病變總體負(fù)荷、心血管病死亡率和全因死亡率[7]。但冠狀動(dòng)脈鈣化積分掃描不能評(píng)價(jià)管腔，近年來冠狀動(dòng)脈CT血管造影(cororary CT argionraply,CCTA)，作為一種無創(chuàng)性檢查方法在冠狀動(dòng)脈粥樣硬化病變?cè)u(píng)價(jià)中具有重要價(jià)值,相較于其它非侵入性檢查，CCTA診斷冠心病的敏感性較高(敏感性可達(dá)90 %以上)[8]。研究也顯示其陰性預(yù)測(cè)價(jià)值高達(dá)97%～99%[8]，能可靠排除冠心病，擔(dān)當(dāng)者有創(chuàng)冠狀動(dòng)脈造影“看門人”的角色。但是，CCTA的特異性及陽(yáng)性預(yù)測(cè)值偏低，其主要原因是由于鈣化病變過高估計(jì)了管腔狹窄程度所致。

2.鈣化是影響冠狀動(dòng)脈CT血道影診斷準(zhǔn)確性的主要原因

CCTA診斷冠脈顯著狹窄的假陽(yáng)性率較高，原因是檢查中會(huì)出現(xiàn)各種偽影。圖像偽影是影響冠狀動(dòng)脈狹窄判斷準(zhǔn)確性的主要原因。Pugliese等研究報(bào)道，85%的偽影是鈣化斑塊造成的[9]。Brodoefel等[10]研究了心率與CCTA診斷準(zhǔn)確性的關(guān)系,指出雖然心律、心率變異及鈣化都會(huì)影響圖像質(zhì)量，但CCTA的診斷準(zhǔn)確性的降低大多數(shù)是由鈣化導(dǎo)致的，鈣化病變通常意味著對(duì)管腔狹窄程度的錯(cuò)誤診斷[10]。

Kuettner等[11]的研究同樣表明，50%的病變由于存在鈣化錯(cuò)誤估計(jì)了狹窄程度。左前降支的圖像受運(yùn)動(dòng)偽影影響最小，其70%誤診是因?yàn)殁}化；而左旋支及右冠狀動(dòng)脈因?yàn)殁}化誤診的部分分別占50%及44%。Vavere等在另外一項(xiàng)與冠狀動(dòng)脈造影對(duì)照的研究中證實(shí)，85%的假陽(yáng)性結(jié)果是因?yàn)楣跔顒?dòng)脈鈣化造成的(28%輕度鈣化，29%中度鈣化，27%重度鈣化)[12]。

CCTA圖像中鈣化斑塊可以導(dǎo)致兩種偽影，第一種為暈狀偽影(blooming artifact)，這與單一體素不同密度產(chǎn)生的部分容積效應(yīng)及空間分辨率不足有關(guān)。高密度鈣質(zhì)超過其他組織體素及相鄰體素的密度，這就夸大了鈣化的體積[19]。因而不能準(zhǔn)確評(píng)估冠狀動(dòng)脈管腔，導(dǎo)致過高估計(jì)冠狀動(dòng)脈狹窄程度。這種現(xiàn)象就導(dǎo)致了假陽(yáng)性結(jié)果的產(chǎn)生，降低了特異性，并導(dǎo)致了不必要的有創(chuàng)造影檢查[13]。此外，Sarwar等[14]研究發(fā)現(xiàn)，多層CT檢查評(píng)估鈣化面積比病理檢查結(jié)果高400%。而Voros等[15]采用CCTA與血管內(nèi)超聲對(duì)比來研究斑塊體積的Meta分析中指出，由于暈狀偽影的存在，CCTA顯示的鈣化斑塊的體積一般要比超聲過高估計(jì)100%以內(nèi)。

鈣化斑塊導(dǎo)致的第二種偽影是線束硬化偽影(beam hardening artifact)。其產(chǎn)生是由于多能X線在通過高密度鈣質(zhì)時(shí)其中的低能成分被吸收，這雖然可以提高平均X線束的能量和穿透性，但結(jié)果卻使X線通過鈣質(zhì)的組織的衰減減少。這種現(xiàn)象會(huì)使臨近鈣質(zhì)的周邊密度變低，從而誤認(rèn)為非鈣化斑塊[14]。

3.提高鈣化斑塊狹窄評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性的方法

(1)依據(jù)鈣化弧度與面積估計(jì):在鈣化斑塊造成冠狀動(dòng)脈狹窄的圖像分析中發(fā)現(xiàn)，鈣化斑塊越大，造成冠脈狹窄的可能性越大。橫斷面顯示偏心鈣化斑塊及所占面積<50%時(shí),造成管腔狹窄的可能性比較小[16]。對(duì)于橫斷面>50%但卻沒有充滿整個(gè)管腔的鈣化斑塊，則很可能實(shí)際狹窄<50%。如果鈣化斑塊充滿整個(gè)管腔的中心部分，則造成管腔狹窄>50%的可能性較大。

Cerci等[17]用弧度及占據(jù)截面積象限的方法對(duì)斑塊鈣化進(jìn)行分類顯示：如果鈣化斑塊的角度>180°，且可以看到殘余管腔，有80.3%無顯著狹窄。如果大的鈣化斑塊，角度>270度，看不到殘余管腔，則76.9%存在顯著(>50%)狹窄。Park等研究發(fā)現(xiàn)單純鈣化斑塊，尤其是偏心性的純鈣化斑塊導(dǎo)致有意義狹窄的可能性不大[18]。

對(duì)于偏心性鈣化斑塊即使超過了截面積的50%，也很有可能無顯著狹窄。如果鈣化斑塊占據(jù)了截面積的100%，看不到殘余管腔，或者由于正性重構(gòu)鈣化斑塊的截面積超過管腔截面積，存在顯著狹窄的可能性會(huì)非常高，應(yīng)推薦患者進(jìn)一步做有創(chuàng)冠狀動(dòng)脈造影(invasive coronary arteriogaphy，ICA)檢查。

(2)根據(jù)鈣化形態(tài)、種類及大小估計(jì)：Kajinami等[19]根據(jù)斑塊的長(zhǎng)度與寬度在管腔直徑所占的比例，將鈣化斑塊分為點(diǎn)狀鈣化、長(zhǎng)條鈣化、寬鈣化及彌漫鈣化。點(diǎn)狀鈣化一般不會(huì)造成有意義狹窄。寬鈣化是指鈣化寬度≥2/3冠狀動(dòng)脈直徑，而其長(zhǎng)度<同層冠脈直徑1.5倍的鈣化，長(zhǎng)鈣化是寬度<2/3冠狀動(dòng)脈直徑，長(zhǎng)度≥同層冠狀動(dòng)脈直徑1.5倍的鈣化，寬鈣化比長(zhǎng)條鈣化更容易引起冠狀動(dòng)脈有意義狹窄。3個(gè)以上的長(zhǎng)條鈣化或?qū)掆}化即為彌漫鈣化，彌漫鈣化與顯著狹窄關(guān)系密切。Thilo等[20]評(píng)估鈣化形態(tài)與狹窄關(guān)系的研究中也有類似的結(jié)論，即節(jié)段性及彌漫性鈣化及非鈣化斑塊比點(diǎn)狀鈣化更易引起冠狀動(dòng)脈狹窄。

但遺憾的是，無論將鈣化斑塊如何分類，都只是根據(jù)鈣化斑塊的形態(tài)大小來估計(jì)是否引起管腔狹窄，都存在較高的誤診率，管腔狹窄準(zhǔn)確評(píng)價(jià)還存在局限性。

(3)降低鈣化偽影的技術(shù) 1)采用合適的窗寬窗位：根據(jù)2014 年SCCT指南，CCTA評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈的窗寬窗位一般采用800/300Hu[21]。當(dāng)存在鈣化斑塊時(shí)，CCTA圖像的窗寬窗位需要適當(dāng)調(diào)節(jié)，其窗寬需要適當(dāng)增寬。對(duì)于一般的鈣化斑塊，合適的窗寬窗位是1 500/300Hu。窗寬增加后，鈣化斑塊的體積會(huì)顯示縮小。對(duì)于嚴(yán)重鈣化，可以使用窗寬窗位2 700/900Hu，而觀察橫斷面通常采用1 500/300Hu[22]。

Shmilovich等[23]研究顯示，如果用傳統(tǒng)的窗寬窗位顯示嚴(yán)重鈣化斑塊，其管壁模糊，采用鈣化窗寬窗位則邊緣相對(duì)清晰，管腔狹窄程度評(píng)判能夠符合診斷需要。對(duì)嚴(yán)重鈣化節(jié)段，采用窗寬窗位1 500/300Hu或者是用針對(duì)鈣化的窗寬窗位2 700/900Hu都顯著提高了冠狀動(dòng)脈狹窄的診斷準(zhǔn)確性[23]。1 500/300Hu及2 700/900Hu兩種窗寬窗位間診斷冠脈狹窄≥50%的準(zhǔn)確性差異并無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2)提高空間分辨率：CT的空間分辨率通常用體素來表示，是由X、Y、Z軸三個(gè)方向上的分辨率決定的。X軸及Y軸方向上的分辨率叫做平面分辨率，平面分辨率取決于探測(cè)器孔徑的大小、焦點(diǎn)尺寸、旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)、卷積濾波器的形式等。使用飛焦點(diǎn)或雙層重建算法可提高平面分辨率。Z軸空間分辨率是縱軸方向上的長(zhǎng)度，受限于探測(cè)器寬度及焦點(diǎn)尺寸。而用50%間隔重建則可提高Z軸分辨率[24]。

然而，在實(shí)際臨床應(yīng)用中，CT的空間分辨率基本取決于圖像采集時(shí)的層厚。層厚越薄，空間分辨率越高。自64排CT掃描儀問世以來，最新一代CT掃描儀的探測(cè)器寬度或?qū)雍癫]有太大改善，基本在0.5～0.625mm間。薄層平板探測(cè)器CT的層厚為0.2mm，但該探測(cè)器還沒有應(yīng)用于臨床[25]。

高分辨率主要是通過改良探測(cè)器以增大旋轉(zhuǎn)周期采集的信息量及提高對(duì)高旋轉(zhuǎn)探測(cè)器動(dòng)態(tài)焦點(diǎn)的變化速度實(shí)現(xiàn)，探測(cè)器寬度對(duì)分辨率的影響并不十分顯著。然而，提高空間分辨率會(huì)使得的圖像噪聲更高[36]。Pontone等比較了高空間分辨率(0.23mm)與標(biāo)準(zhǔn)空間分辨率(0.625mm)CT圖像發(fā)現(xiàn)，高空間分辨率圖像可以提高冠狀動(dòng)脈鈣化病變狹窄評(píng)判的準(zhǔn)確性，降低了由暈狀偽影所致的假陽(yáng)性[26]。

3)高卷積重建算法：研究證實(shí)運(yùn)用高卷積核算法能夠提高圖像質(zhì)量[27]。這是因?yàn)楦呖臻g頻率和邊緣保存重建算法能夠改善圖像質(zhì)量，提高鈣化邊緣的銳利度,所以嚴(yán)重鈣化的病人也應(yīng)該常規(guī)應(yīng)用高卷積過濾器。Ulrich等通過使用不同卷積及后處理過濾器評(píng)估對(duì)支架管腔的觀察研究發(fā)現(xiàn)，后處理濾波過濾器降低圖像噪聲, B46f卷積核對(duì)支架內(nèi)再狹窄的評(píng)估具有優(yōu)勢(shì)，敏感性及特異性分別為67%和94%[28]。然而，還未見針對(duì)鈣化斑塊方面的相關(guān)研究。

4)改變kV值：增加kV值，從120kVp增加到130kVp甚至140kVp，會(huì)使患者受到更高的輻射劑量。高kV對(duì)于評(píng)估支架內(nèi)再狹窄沒有意義，雖然提高了圖像質(zhì)量，卻沒有提高支架內(nèi)腔的評(píng)價(jià)[29]。提高kV值并沒有提高空間分辨率，所以暈狀偽影也沒有明顯改善[29]。因?yàn)楣跔顒?dòng)脈支架和嚴(yán)重鈣化同樣具有高密度，所以具有嚴(yán)重鈣化的病人使用更高kV對(duì)管腔評(píng)價(jià)可能沒有明顯改善。但目前尚無相關(guān)研究證據(jù)。

5)迭代重建算法：CCTA圖像后處理時(shí)可以用原始數(shù)據(jù)或采集到的圖像信息進(jìn)行迭代重建[25]。迭代技術(shù)可以減少圖像的噪聲及患者的輻射劑量，因?yàn)閽呙钑r(shí)可以用比平常更低的管電壓或管電流。有研究分別采用迭代重建和濾波反投影(filter back projection,FBP)重建評(píng)估鈣化血管，迭代重建較FBP重建提高了診斷準(zhǔn)確性，這是由于迭代重建減輕了鈣化的暈狀偽影[30]。作者認(rèn)為迭代重建提高了CCTA的陽(yáng)性預(yù)測(cè)值，降低了假陽(yáng)性率，同時(shí)減少了可疑冠心病患者的進(jìn)一步檢查。

但目前對(duì)于迭代算法研究結(jié)果還存在矛盾:Willemink認(rèn)為迭代算法并沒有顯著改善鈣化的暈狀偽影[31],Renker等則認(rèn)為有改善[30]。因此還需要進(jìn)一步研究和驗(yàn)證。

6)鈣化剪影技術(shù)：雙能CT成像在過去幾年已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。有研究指出用成分分析的原理，雙能CT成像可以自動(dòng)去除鈣化斑塊中的鈣質(zhì)成分，這一技術(shù)的準(zhǔn)確性基本達(dá)到了數(shù)字減影血管造影的準(zhǔn)確性，Korn等研究的敏感性是100%，特異性是92%[32]，可以適用于頸動(dòng)脈斑塊形態(tài)分析及量化管腔狹窄[33]。自動(dòng)化的鈣化減影提高了視覺上頸動(dòng)脈管腔的可評(píng)估性，使其免受臨近鈣化斑塊的影響，提高了診斷準(zhǔn)確性[34]。遺憾的是尚無相關(guān)技術(shù)應(yīng)用于冠狀動(dòng)脈鈣化斑塊上。

另外一個(gè)鈣化剪影的新技術(shù)是采用320排CT增強(qiáng)前后掃描，用既定的算法得到剪影圖像。該技術(shù)要求掃描參數(shù)一致。對(duì)使用對(duì)比劑前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行剪影處理可以減掉鈣化斑塊。與ICA對(duì)照研究結(jié)果顯示，CCTA經(jīng)過剪影后ROC曲線下面積從0.741增加到0.905，評(píng)估CCTA管腔狹窄>50%的準(zhǔn)確性有了顯著提高[35]。

4.總結(jié)與展望

CCTA已廣泛應(yīng)用于臨床，在評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈斑塊和管腔狹窄中發(fā)揮著越來越重要作用。但是對(duì)于鈣化斑塊管腔狹窄的評(píng)價(jià)仍是CCTA面臨的重要挑戰(zhàn)。鈣化可以引起暈狀偽影，造成管腔狹窄的過高評(píng)價(jià)，導(dǎo)致診斷的假陽(yáng)性。盡管有多種減輕鈣化暈狀偽影的措施應(yīng)用，提高了CCTA狹窄評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性，但都沒有在根本上徹底解決由暈狀偽影帶來的不利影響，還需要研發(fā)更有效的暈狀偽影校正技術(shù)。隨著雙能成像、剪影技術(shù)及更新重建算法的發(fā)展，相信未來CCTA對(duì)來鈣化斑塊評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性會(huì)不斷提高。