作者：王一婧，杜恒鑫，侯阳，中国医科大学附属盛放射科
经皮冠状动脉内介入治疗（PCI）是目前冠心病患者的主要治疗方法之一。尽管药物洗脱支架（drug-eluting stent，DES）的广泛应用已将支架内再狭窄（in stent restenosis，ISR）的发生率降低至10%以下，但ISR仍然是这项手术的主要并发症，因此术后随访和评价尤为重要。冠状动脉CT血管造影（coronary CT angiography，CCTA）作为一项无创性影像学检查，其时间分辨率和空间分辨率已得到很大提高，是无创冠脉支架术后评价的重要方法之一。近年来随着CT设备的飞速发展、新的重建算法的不断提升及功能学指标的引入，大幅提高了支架的显示率及诊断准确性，并降低了患者所受辐射剂量。本文就CCTA在冠状动脉支架评估中的应用进展作以综述。
1.新型CT设备在支架评估中的应用
近年来，CT设备在Z轴覆盖范围、扫描速度、探测器精度等方面取得较大进展，进一步提升了时间分辨率、空间分辨率，并降低了辐射剂量，从而使支架的显示取得长足进步。
1.1宽体探测器CT
宽体探测器CT目前包括256层CT和640层CT（320排CT），CT探测器宽度（排数）的增加可以将采集时间控制在一两个心动周期内，因此扫描时间短，心脏运动伪影较少。256层CT不仅能显示冠脉支架内引起血流动力学变化的ISR，还可显示只引起轻度狭窄但无显著血流动力学变化的支架内膜增生。梁等采用256层CT对支架术后患者进行诊断，并与CAG的诊断结果进行对比，显示CTA诊断ISR的灵敏度94.7%，特异度100%，阳性预测值100%，阴性预测值98.8%，诊断准确性为98.9%。
新一代320排螺旋CT将探测器增宽至160mm，首次实现单一心动周期的宽覆盖容积扫描成像，缩短患者屏气时间，并降低了造影剂的用量。此外，通过消除螺旋扫描带来的阶梯伪影可以减少患者的辐射暴露。近年来多个研究表明，东芝320排CT（Aquilion One，Toshiba）诊断ISR的灵敏度为89.65%~100%、特异度为81%~98.13%、阳性预测值为54%~92.06%及阴性预测值为97.43%~100%；尽管时间和空间分辨率逐渐提高，但仍有一部分支架无法诊断（5.5%~8%），主要原因包括支架壁严重钙化、支架套叠或分叉、支架内径小或壁厚、心率≧65次/min、心脏运动伪影以及金属支架引起的高密度伪影。
1.2宝石CT（高清CT）
不同于传统的稀土陶瓷探测器，高清CT（HDCT）中的宝石（Gemstone）探测器通透性好、纯度高、初始响应速度可加快150倍，且清空速度可加速10倍，从而提高图像质量、降低辐射剂量。宝石CT为冠脉支架成像提供了一种高清扫描模式（HD Detail），其采用自适应统计迭代重建算法，加上特有的宝石探测器，可以明显提高冠脉支架的空间分辨率（0.23mm×0.23mm）以及减少部分容积效应。Fuchs等发现相比标清CT（standard definition CT，SDCT），HDCT可以在降低辐射剂量（1.7±0.7mSv）的基础上提高图像质量（主观评分1.7±0.5vs.2.7±0.7；P＜0.05）。
1.3双源CT
双源CT具有两套球管/探测器系统，极大地提高了时间分辨率，可以满足高心率患者的诊断需求，Wang等在双源CT评估支架的研究中，通过与CAG结果的比较，发现双源CT在ISR的评估上具有较高的阴性预测值（95.7%），有替代冠脉造影（Coronary angiography，CAG）评估大内径（≥3mm）支架通畅性的潜力；同时双源CT的大螺距扫描，可以有效减低辐射剂量。Yang等发现采用大螺距模式的双源CT在提供了良好的支架通畅性诊断性能的前提下，有效剂量（1.4±0.5mSv）明显低于冠状动脉造影[4.0±0.8mSv（P＜0.01）]。上述CT设备虽然在支架显示上得到了很大提升，但其仍受限于支架直径，当直径小于3mm时，线束硬化以及部分容积效应导致的晕状伪影严重降低了CCTA评估支架腔的能力。
1.4能谱CT
能谱CT可计算出不同光子能级的单能谱图像，高能级图像有助于减少金属硬化伪影，因此理论上有助于支架内腔的显示。目前，能谱CT对支架的研究大多集中在离体支架模型，其结果显示双能CT在小直径支架（≤3mm）的显示上具有一定的优势，Hickethier等进行了能谱CT（IQon，Philips Healthcare，Best，The Netherlands）的体模研究，分析单能及60、70、80、90、100、150keV的支架图像，结果显示：相比于单能CT图像，虽然能级越高图像噪声越大，但不同能级的图像噪声均低于单能图像，60keV水平的图像噪声最低，可以降低13.34%；能级越高支架可视直径越大，150keV水平的支架可视直径最大，提高了33.85%。但目前能谱CT在体支架的研究尚鲜有报道。
2.新算法及新技术在支架评估中的应用
近年来，迭代重建算法、卷积核技术、支架剪影技术的应用在降低图像噪声、减少晕状伪影，提升支架可视率及降低辐射剂量方面发挥重要作用。
2.1迭代重建算法
不同于传统的滤波反投影法（filtered back projection，FBP），迭代重建算法（iterativere construction，IR）将探测器实际采集的数据与投影方向上的估计值进行比较，不断进行反馈迭代，直至结果无限接近真正的X线光子分布。按照迭代重建算法所利用的不同空间，可将当前的IR技术分为3类：①在原始数据空间及影像空间重建，如西门子的原始数据域迭代重建（sinogram affirmed iterative reconstruction，SAFIRE）、GE的自适应统计迭代重建（adaptive statistical iterativere construction，ASIR）、东芝的低剂量自适应迭代重建（adaptive iterative dose reduction，AIDR）和飞利浦的iDose；②只在原始数据空间重建，如飞利浦的全模型迭代重建（iterative model reconstruction，IMR）、GE的基于模型的迭代重建（model－based iterative reconstruction，MBIR）；③只在影像数据空间重建，如西门子的图像空间迭代重建（iterative reconstructionin image space，IRIS）。
迭代重建算法在降低图像噪声，提高图像质量方面作用显著，双源CT结合SAFIRE的相关研究表明，相比于FBP，其图像噪声最大可以降低45%，320排CT结合MBIR的图像噪声相比于AIDR可降低约5%；在降低辐射剂量方面：双源CT结合SAFIRE的有效辐射剂量降低至0.32mSv，宝石CT结合ASIR的有效辐射剂量可降低至（1.7±0.6）mSv；在提高ISR诊断准确性上：256层CT结合i-Dose诊断2.5~3.5mm直径支架ISR的敏感度、特异度、阴性和阳性预测值分别为：100、54.5、100和40%，双源CT结合SAFIRE诊断2.5~4.0mm直径支架ISR的敏感度、特异度、阴性和阳性预测值分别为：100、76、100和44%。此外，迭代重建算法中选择不同的迭代级别参数，决定了噪声降低的程度，Wuest等认为较高的IR级别（I3~I5）可以显著提高主观和客观图像质量，但不会影响诊断准确性。
2.2卷积核技术
采用锐利卷积核技术可以锐化高衰减结构的边缘，如支架壁，能够更加有利于支架本身以及ISR的显示，但减少晕状伪影的同时也会增加图像噪声，而迭代重建技术正可以降低图像噪声。因此迭代重建联合锐利卷积核算法被强烈建议用于评估支架管腔，而无支架冠状动脉节段建议用标准心脏卷积核重建。Zhou等的研究表明，相比于光滑内核，IRIS结合锐利内核可将支架腔内噪声降低27%，提高支架图像质量。
2.3支架剪影技术
剪影CCTA是由Yoshioka等提出的，利用东芝320排CT，将靶血管的平扫和增强扫描相减，获取三维数据，其中冠状动脉钙化和支架被去除，管腔中只留下造影剂增强的血液，以此来有效降低硬化伪影，使得不可评价的图像成为可评价的图像。目前金属支架的应用也已经被报道，与传统的CCTA相比，剪影CCTA诊断ISR的阴性预测值（85%）没有改变，特异度（86%vs.65%；P<0.01）和阳性预测值（71%vs.51%；P=0.03）得到改善。
3.基于CTA的功能学成像
CCTA对ISR的评价是基于解剖层面的，无法显示更多的关于ISR功能意义的血流动力学信息，这肯定会影响临床决策，目前CCTA的最新功能学技术如校正冠状动脉管腔内密度（Corrected coronary opacifcation，CCO）、反向衰减梯度（Reverse attenuation gradient，RAG）、心肌CT灌注成像（Myocardial computed tomography perfusion，CTP）及CT血流储备分数（Fractional flow reserve，FFRCT），在ISR的评估中显示出了不同的临床价值。
3.1CCO在ISR中的应用
CCO最初用于预测异常静息冠脉血流，其是指狭窄病变近端管腔内密度和同层面主动脉密度的比值与狭窄病变远端管腔内密度和同层面主动脉密度的比值之差，从而帮助诊断狭窄闭塞。基于这些观察，CCO也可用于支架患者，帮助确定ISR程度。Dowsley等发现，相比于常规CCTA，CCO差异能更好地预测异常静息冠脉血流（AUC=0.867，P=0.002）及ISR（AUC=0.767，P=0.021）。
Gao等的研究以CAG作为参考标准，发现在直径小于3mm的支架中，正常支架和<50%ISR支架的CCO差异明显低于≧50%ISR和闭塞支架（P<0.01），即冠状动脉支架的CCO差异与ISR的严重程度相关。
3.2RAG在ISR中的应用
RAG被定义为远端血管到闭塞病变的反向腔内衰减梯度。正常冠脉的近端血管腔具有更高CT值，且沿血管逐渐下降，而RAG提示远端血管CT值更高，代表远端有反向侧支血流，从而区分完全闭塞和次全闭塞。因此，有理由认为RAG可以用于支架闭塞中。Li等证实了RAG对支架闭塞有较好的诊断性能（其特异性及阳性预测值均提高至100%）。
3.3CTP在ISR中的应用
CTP可以评价心肌灌注情况，有助于获得冠脉支架术后的血运重建信息，从而给临床提供了形态和代谢信息。Rief等发现相比于单独CCTA，联合CCTA和心肌CTP可以提高支架内再狭窄的诊断能力，其敏感度、特异度、阳性预测值及阴性预测值分别为78%、90%、40%及98%，诊断准确性提高至87%（单独CCTA为71%）。
3.4FFRCT在ISR中的应用
FFRCT应用流体力学原理，以CCTA图像为基础，采用软件模拟冠脉血流及压力情况，计算FFRCT值，为无创评估冠脉功能提供了新思路。Kim等的研究以有创FFR为金标准，提示支架术前FFRCT预测缺血的诊断准确性为77%，术后为96%，因此认为FFRCT可以用以预测支架置入术后的血流功能信息。
4.小结与展望
随着CT设备与重建算法的不断更新改进，冠脉支架CT的图像质量及ISR诊断准确性逐步提高，辐射剂量逐步降低，结合功能学成像技术后还可以获得心肌缺血、梗死等血流动力学信息，CCTA已逐渐演变成为冠脉支架术后随访的可靠工具。如何进一步提高小直径支架显示率以及提高ISR诊断水平是未来CCTA支架成像的发展方向，有待进一步研究。
来源：王一婧,杜恒鑫,侯阳.冠脉CTA在冠脉支架评估中的应用进展[J].中国临床医学影像杂志,2018(09):664-667.
联系客服
