多排螺旋CT对冠状动脉钙化的检测

鲁锦国 综述 吕 滨 审校

    【摘要】 冠状动脉钙化是冠状动脉粥样硬化病变标志之一，反映了粥样硬化斑块，特别是钙化斑块的存在和分布。在过去10余年里，大量电子束CT研究围绕冠状动脉钙化的临床价值、检测方法和可重复性以及冠状动脉钙化演变等热点课题而展开。随着多排螺旋CT的不断发展和普及。它在冠状动脉钙化检测方面的价值也在进行研究，该文就多排螺旋CT在这些方面研究现状作一综述。

    【关键词】冠状动脉钙化；多排螺旋计算机体层扫描；冠心病；无创检测

    冠状动脉钙化（CAC）是冠状动脉粥样硬化病变存在的标志，反映了粥样硬化斑块，特别是钙化斑块的存在和分布。电子束CT（EBCT）和多排螺旋CT（MDCT）是目前定性、定量研究CAC最佳的无创方法。在过去10余年里，大量EBCT研究围绕CAC的临床价值、检测方法和可重复性以及CAC演变等热点问题而展开。随着MDCT的不断发展和普及，它在CAC检测方面的价值也在成为热点，本文就这些方面对MDCT的国外研究现状作一综述。

    1、CAC的流行病学影响

    CAC发生和进展的因素很多：年龄、性别、种族、高血压、体重指数、糖尿病、血糖等，但有些因素只影响CAC的发生，如低胆固醇、高胆固醇和肌氨酐酸^[1]。Goodman等^[2]发现慢性肾功能衰竭的患者有异常高的CAC发生率及快速的钙化进展。另有报道糖尿病与CAC的进展关系中，黑人的相关性最强，白人和华裔人种其次，西班牙裔人种最弱^[1]。

    Shemesh等^[3]用双排螺旋CT对382例稳定型冠心病患者进行了长达4年的随访，其平均CAC积分（CACS）增加1.5～6倍，发现冠心病患者即使没有发生任何冠心病事件，CAC仍在快速持续进展。男、女性增长速度类似，进展最快是第2～4年。没有服用降脂药或仍在吸烟的患者有着更高的新钙化灶发生率。

    2、CAC的临床价值

    2.1 CAC预测冠心病事件的价值

    Arad等^[4]首先报道以CACS 100分、160分和680分为阈值，其预测冠心病事件敏感度分别是89%、89%、50% ，特异度分别是77%、82%、95%。Detrano等^[5]发现患者CACS高于平均CACS时，患急性心肌梗死或猝死的概率为正常人群的6倍，在无症状人群中，CACS与冠心病临床事件也存在着很强的相关性^[6]。无CAC者预示未来2～5年冠心病事件可能性小^[4,7]。

    Taylor等^[8]发现40～50岁健康人中22.4 的男性和7.9 的女性有CAC。有CAC的男性发生突发事件的风险比无CAC提高了11.8倍（P<0.0001）。他们认为对年轻无症状的男性，CAC的检测是预测未来冠心病突发事件重要、有效和独立的因素。

    2.2 CAC预测冠心病的价值与其他危险因子的比较

    每年心脏猝死的患者中大约有1／3采用弗明汉（Framingham）危险因素分析并不能预测重大心脏病事件^[9]。Shaw等^[10]认为，与传统弗明汉危险因素相比，CACS可更好地预测冠心病死亡率，与传统危险因素联合评价能提高诊断价值。最新的PREDICT研究[11]显示对于无症状的2型糖尿病患者，不同CACS预测心血管病事件的风险比分别为：11～ 100分为5.4；101～400分为10.5；401～1000分为11.9；>1000分为19.8。

    Greenland等^[12]研究发现CACS与弗明汉危险积分（FRS）联合使用，对FRS>10 者预测风险价值显著提高（P<0.001），他们认为对中等风险因素、最不容易作出处理决策的人群，高CACS能够明显提高心血管病事件的预测能力。最新的研究也显示CACS能对亚临床动脉粥样硬化患者，特别是FRS为中等的患者提供有用的信息^[13]。另外，最新的美国动脉粥样硬化多种族研究（multi-ethnic study of atherosclerosis，MESA）发现，CACS预测冠心病事件要好于颈动脉内膜中层厚度（intima media thickness，IMT），ROC曲线下面积分别为0.81和0.78^[14]。

    2.3 CAC诊断冠状动脉狭窄性病变

    CAC诊断冠状动脉狭窄性病变，EBCT方面文献多见，MDCT方面文献不多。Lau等^[15]采用4排螺旋CT对50例患者行CACS扫描及冠状动脉增强扫描，研究发现CACS诊断狭窄>50%的冠状动脉的ROC下面积为0.88。CACS诊断冠状动脉狭窄的特异性和敏感性随CACS临界值（cutoff）变化而变化，将临界值设为150分时，其特异性为95%，敏感性为29%（CT 冠状动脉增强的特异性为95%，敏感性为79%）。最近报道CACS与冠状动脉狭窄程度成中等程度的正相关，患者和分支水平冠状动脉狭窄的相关系数分别为0.517，0.521（P<0.001），他们认为以CACS为零不能排除冠心病^[16]。

    3、MDCT检测CAC的方法

    3.1 扫描参数的设定

    目前MDCT采用亚秒级心电触发、容积扫描，采用心电门控（前瞻性或回顾性）自心底至心尖一次屏气完成扫描。关于MDCT钙化扫描，采用比较一致的球管电压，为120 KV。球管电流的报道不一，“标准”的管电流为150 mAs^[17]。一般采用的管电流为55～210 mAs^[17-23]。Sabour 等^[22]采用的球管电流随体重变动，患者体重<70 kg，管电流为40 mAs，体重70～90 kg，管电流为55 mAs，体重>90kg，管电流为70 mAs。Muhlenbruch等^[17]报道采用密度值为基础的球管电流调制法（attenuation-based tube current adaptation）行CACS扫描，球管电流变化范围为70～200 mAs。

    3.2 CACS的算法

    CACS算法有三种，Agatston积分（Agatston score），体积积分（volume score）和质量积分（mass score）。

    Agatston积分于1990年由Agatston 提出，由CT值高于130HU 的所有像素的面积乘以基于钙化灶最大CT值的因子，其因子为：（1）钙化CT值130～199 HU；（2）钙化CT值200～299 Hu；（3）钙化CT值300～399 HU；（4）钙化CT值>400 HU。因为部分容积效应，使得小钙化灶的积分容易变化，而大的钙化灶积分变化不大。

    体积积分是Callister等^[25]针对Agatston的缺点，利用高于130 HU钙化灶的体积，直接表示为CACS，因此单位是“mm³’。它解决了层厚及部分容积效应的影响，有更好的可重复性。但是，因为部分容积，体积积分容易对钙化高估。同时，因为体积积分也是建立在高于阈值的基础上，它并不是真正的物理测量。

    质量积分为钙化体积乘以该处钙化的比重（采用CT值再乘以校准因子计算，校准因子为已知钙化的密度CT值除以已知钙化的CT值减去水的平均CT值）。质量积分综合了Agatston积分和体积积分的优点，为真正的物理测量，单位为“mg”。在三种量化钙化的方法中，质量积分最准确、变异最小、重复性最高^{[17,21,26-28]}。

    4 CT定量检测CAC的可重复性

    4.1 CAC变异与图像重建时相的关系

    CACS的测量受到心率的影响。Groen等^[29]用64排螺旋CT对心脏模具进行钙化扫描，研究发现CACS变异（variability）在心率为60次／分为<5%，心率为110次／分为18%～ 25%。Schlosser等^[30]发现Agatston积分和体积积分均高度依赖于重建时相（变异≤63.1%），他们认为要精确计算CACS，提高CACS的可重复性，需要对多时相图像进行分析。最新报道，采用64排螺旋CT行CACS扫描，对于心率<70次／分的患者，70 RR间期重建的CACS变异最小，对于心率≥70次／分的患者，40 RR间期重建的CACS变异最小^[19]。

    4.2 CAC变异与重建图像层厚的关系

    Muhlenbruch等 采用16排螺旋CT对6个胸部模具和38例患者进行钙化检测扫描，分别采用1 mm 和3 mm层厚进行重建。研究显示1 mm重建图像获得的Agatston积分、体积积分、质量积分的平均变异分别为4.7 %（1.1%～13.4%）、2.8%（1.3%～5.6%）、2.8 %（0.8%～5.9%）。3 mm重建图像获得3个积分平均变异分别为6.8%（3.1%～ 16.1%）、3.4 %（1.6%～ 8.6%）、4.5%（1.4%～11.5%），薄的层厚获得的CACS变异小。在对患者钙化检测时，因为1 mm 重建噪声较大的原因，其获得的3种CACS均大于3 mm 重建的CACS（P< 0.001）。

    4.3 CAC变异与量化方法的关系

    Hong等 对心脏模具进行CAC扫描发现，以不同的CT 值为定义钙化灶的分界值（80～230 HU，阈值的间隔为10 HU）计算体积积分和质量积分。研究发现，体积积分和质量积分变异与分界值呈负相关（r=-0.50，P<0.01和r=-0.46，P<0.01）。体积积分和质量积分变异与钙化密度密切相关，质量积分变化幅度小。在对29例患者行连续两次钙化扫描，发现采用90 HU作阈值，Agatston积分、体积积分、质量积分变异均高于以130HU作阈值所获得的CACS（P<0.01）。两次钙化扫描对照，以130 HU作为阈值，Agatston积分变异最大（20.4%），其次为体积积分（13.9%），质量积分变异最小（9.3%）^[21]。

    4.4 CAC变异与扫描变化的关系

    Hoffmann等^[26]用同一8排螺旋CT对162例患者进行两次CAC检测，得到Agatston积分、体积积分、质量积分变异分别为（41±28）%、（34±25）%、（26±19）%。Sabour等^[22]采用16排螺旋CT对76名健康女性进行CAC检测，发现两次CACS的相关性>0.98。

    Rutten等^[31]对228例女性进行重复CAC扫描，采用不同扫描起始位置，扫描起始位置的变动也明显影响CAC的检测，体积积分和质量积分所受的影响要小于Agatston积分（P<0.05）。

    Greuter等^[32]利用EBCT作为金标准，采用两个厂家的64排螺旋CT扫描心脏模具，比较轴位和螺旋扫描方式采集的CACS的一致性和变异。研究发现，两种不同扫描方式采集的CACS存在很高的相关系数（0.90～0.98），而采集的CACS均明显不同（P<0.05），同一厂家测量的钙化Agatston积分和体积积分的差异无显著性（P>0.05）。MDCT采集的CACS明显低于EBCT的CACS（低2%～10%）。

    5、MDCT检测CACS的x线剂量研究

    多排螺旋CT钙化扫描的有效X线剂量为，男性1.5～5.2 mSv、女性1.0～6.2 mSv^[17,33,34]。最新报道采用前瞻性心电门控扫描，其有效X线剂量可降至（0.9±0.2）mSv^[35]。

    Hong等^[28]采用MDCT对心脏模具进行CAC扫描，研究发现图像噪声随球管电流的增加而下降（P< 0.001），但CACS没有显著性变异（P>0.05）。Shemesh等^[20]对51例患者行CAC扫描，管电流分别为165 mAs和55 mAs，两者所测质量积分分别为（23±43）mg和（24±44）mg（P=0.24），X线剂量由12 mGy降为4 mGy。

    另有报道采用体重调制球管电流、显影密度球管电流调制法、采用胸部铋遮挡器等方法能降低X线剂量，但图像噪声改变不明显^[17,18,34]。

    6、展望

    随着CT设备的进一步发展更新，必定会进一步减少CAC检测的X线剂量，提高CACS的可重复性和准确性。Clouse等 对文献总结认为：（1）CACS应与FRS联合，用于指导治疗，比如改变生活习惯、调整饮食、减肥和锻炼等。（2）通过CAC随访检查，评估冠心病的进展、消退或稳定性，以对治疗（如降脂治疗）效果进行评估。（3）与平板运动试验联合筛查冠心病患者，以减少有创检查，降低检查费用。（4）与FRS比较，评估CAC的重要性。随着人们对CAC研究的深入，CACS有望成为指导临床冠心病诊治的广泛应用工具。

    《国际心血管病杂志》2010年1月第37卷第1期