中国中西医结合影像学杂志   2023, Vol. 21 Issue (5): 503-507
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引用本文
朱楠, 刘亚, 蒋双燕, 齐吴娟, 吴红艳, 蒲荣荣, 陈丽, 邵云蔚, 李梦雅, 周婷婷, 袁昊. 第2代追踪冻结技术下冠状动脉钙化积分、CAD-RADS评分及CT血流储备分数的相关性分析[J]. 中国中西医结合影像学杂志, 2023, 21(5): 503-507. DOI: 10.3969/j.issn.1672-0512.2023.05.006
ZHU Nan, LIU Ya, JIANG Shuangyan, QI Wujuan, WU Hongyan, PU Rongrong, CHEN Li, SHAO Yunwei, LI Mengya, ZHOU Tingting, YUAN Hao. Correlation analysis of calcium score, CAD-RADS score, CT fractional flow reserve (CT-FFR) under CT second-generation snapshot freeze (SSF2)[J]. Chinese Imaging Journal of Integrated Traditional and Western Medicine, 2023, 21(5): 503-507. DOI: 10.3969/j.issn.1672-0512.2023.05.006
第2代追踪冻结技术下冠状动脉钙化积分、CAD-RADS评分及CT血流储备分数的相关性分析[PDF全文]
朱楠1 , 刘亚2 , 蒋双燕1 , 齐吴娟1 , 吴红艳1 , 蒲荣荣1 , 陈丽1 , 邵云蔚1 , 李梦雅1 , 周婷婷1 , 袁昊1
1. 安徽省蚌埠市中医医院影像科, 安徽 蚌埠 233000;
2. 安徽省合肥市第三人民医院放射科, 安徽 合肥 230041
收稿日期: 2023-01-17
基金项目: 蚌埠市中医医院院级立项课题(BBZYYY2023001)
通信作者: 朱楠, Email: 1057710133@qq.com.
摘要：目的: 探讨512层螺旋CT第2代追踪冻结技术(SSF2)下冠状动脉钙化积分(CACS)、CT血流储备分数(CT-FFR)与冠状动脉疾病报告和数据系统(CAD-RADS评分)的相关性。方法: 以行冠状动脉CT血管成像(CCTA)检查的42例疑似冠状动脉粥样硬化性心脏病(冠心病)患者为研究对象，检查数据行SSF2算法校正重建与标准重建，比较不同重建方式下图像质量评分、密度、噪声及SNR差异。通过SSF2分析患者的左前降支、左旋支、右冠状动脉CT-FFR值、CACS及狭窄程度，分析CT-FFR、CACS与冠状动脉狭窄程度的相关性。结果: SSF2重建与标准重建比较，图像质量评分更高、噪声更低、SNR更好(均P < 0.05)。2名医师对SSF2重建图像质量评判的一致性较好(K=0.848，P < 0.001)。左前降支中段、左旋支近段及右冠状动脉远段中度以上狭窄占比均较高。左前降支、左旋支及右冠状动脉均以混合斑块占比较高。左前降支重度钙化、左旋支无钙化及右冠状动脉轻度钙化占比均较高。左前降支、左旋支、右冠状动脉的CAD-RADS评分与CACS均呈中度正相关(r=0.519，0.554，0.555；均P < 0.05)，CACS与CT-FFR均呈中度负相关(r=-0.515，-0.550，-0.549；均P < 0.05)，CAD-RADS评分均与CT-FFR均呈高度负相关(r=-0.792，-0.750，-0.831；均P < 0.05)。结论: SSF2技术可显著提升CCTA的图像质量，基于SSF2技术的CT-FFR和CACS可评估冠心病患者的血流储备情况，并与CAD-RADS评分具有较好的相关性。
关键词：体层摄影术，X线计算机    第二代追踪冻结技术    冠状动脉    冠状动脉钙化积分    血流储备分数    
Correlation analysis of calcium score, CAD-RADS score, CT fractional flow reserve (CT-FFR) under CT second-generation snapshot freeze (SSF2)
ZHU Nan , LIU Ya , JIANG Shuangyan , QI Wujuan , WU Hongyan , PU Rongrong , CHEN Li , SHAO Yunwei , LI Mengya , ZHOU Tingting , YUAN Hao
Department of Imaging, Bengbu Traditional Chinese Medicine Hospital, Bengbu 233000, China
Abstract: Objective: To investigate the correlation between coronary artery calcium score (CACS), CT fractional flow reserve (CT-FFR) and coronary anatomical stenosis under 512-slice spiral CT second-generation snapshot freeze (SSF2). Methods: Forty-two patients with suspected coronary heart disease who underwent coronary artery CTA (CCTA) examination were selected as the research subjects. Differences of image quality score, density, noise and SNR between corrective reconstruction by SSF2 algorithm and standard reconstruction were compared. The CT-FFR value, CACS and stenosis degree in the left anterior descending artery, left circumflex artery and right coronary artery were analyzed by SSF2 technology, and the correlation between CT-FFR, CACS and stenosis degree was analyzed. Results: Compared with the standard reconstruction, the SSF2 reconstruction had a higher image quality score, lower noise and better SNR (all P < 0.05). The consistency of the observers' evaluation of SSF2 image quality was good (K=0.848, P < 0.001). The middle section of the left anterior descending artery (LAD), the proximal segment of left circumflex artery (LCX) and the diatal segment of right coronary artery (RCA) had the higher proportion of moderate or higher stenosis. The plaque properties of LAD, LCX, and RCA all had a high proportion of mixed plaques. The LAD had a higher proportion of severe calcification, the LCX had a higher proportion of no calcification, and the RCA had a higher proportion of mild calcification. The score of coronary artery disease-reporting and data system (CAD-RADS) of LAD, LCX, and RCA were moderately positively correlated with CACS (r=0.519, 0.554, 0.555, all P < 0.05), and the CACSs were moderately negatively correlated with CT-FFR (r=-0.515, -0.550, -0.549, all P < 0.05), and CAD-RADS scores were highly negatively correlated with CT-FFR (r=-0.792, -0.750, -0.831, all P < 0.05). Conclusions: SSF2 technology can significantly improve the image quality of CCTA. CT-FFR and CACS based on SSF2 technology can evaluate the blood flow reserve of patients with coronary heart disease and have a good correlation with the CAD-RADS score.
Key words: Tomography, X-ray computed    Snap Shot Freeze 2    Coronary artery    Coronary artery Calcification score    Fractional flow reserve    

心脏运动伪影是影响冠状动脉CT血管成像(coro-nary CT angiography，CCTA)图像质量的重要因素[1]。追踪冻结技术(snapshot freeze，SSF)是基于运动校正算法的重建技术，使用来自单个心动周期内相邻心脏相位的信息来表征血管运动路径和速度，已被证实可有效减少冠状动脉(冠脉)运动并改善图像[2]。目前，第2代追踪冻结技术(snapshot freeze 2，SSF2)将运动校正扩展至整个心脏，能更准确地校正搏动伪影[3]。基于SSF2获得的CT血流储备分数(CT-fractional flow reserve，CT-FFR)可无创评估心肌缺血，与有创FFR具有较高的一致性[4]。冠状动脉钙化积分(coronary artery calcium scores，CACS)被冠脉风险评估指南推荐用于心血管事件的风险评估。CACS被认为与冠脉狭窄有相关性[5]，然而，目前基于SSF2的冠状动脉疾病报告和数据系统(coronary artery disease-reporting and data system，CAD-RADS)评分、CACS及CT-FFR三者相关性分析的报道较少。因此，本研究旨在探讨CCTA检查中SSF2结合人工智能重建在自由心率情况下校正左前降支、左旋支、右冠脉搏动伪影并提高图像质量的应用价值，分析冠脉狭窄与CACS、CT-FFR的相关性。

1 资料与方法 1.1 一般资料

收集2022年9月1日至2023年1月10日在我院行CCTA检查的疑似冠状动脉粥样硬化性心脏病(冠心病)患者42例。其中，男26例，女16例；年龄34~84岁，平均(65.7±13.8)岁；心率45~133次/min，平均(77.8±17.2)次/min；BMI平均(25.2±3.2)kg/m2。

纳入标准：①胸痛、胸闷等疑似冠心病患者；②无对比剂禁忌证；③患者及家属均知情同意。排除标准：①甲状腺功能亢进；②肾功能不全；③严重心率失常；④妊娠；⑤碘对比剂过敏，β受体阻滞剂或硝酸甘油禁忌证；⑥不愿配合CCTA检查者。

1.2 仪器与方法

采用GE Revolution 512层宽体探测器CT扫描仪。患者行吸气后屏气训练，舌下含服硝酸甘油0.6 mg，取仰卧位，手上举，脚先进，身体位于扫描野中心，暴露胸部，采用心电门控自由心率扫描完成CCTA检查。扫描参数[6]：100 kV，自动管电流调制(300~710 mA)，球管旋转速度0.28 s/周，准直器宽度256×0.625 mm，重建图像层厚0.625 mm，层距0.625 mm。对比剂采用碘海醇(碘含量350 mg/mL)，20 G静脉套管针经右肘前静脉，高压注射生理盐水20 mL，流率5 mL/s；后以相同流率注射对比剂60 mL，注射后立即用生理盐水30 mL冲管。扫描范围从气管分叉至膈肌下覆盖心脏，选取气管分叉层面降主动脉为监测点，CT值自动触发阈值为80 HU。注射对比剂后8 s开始自动追踪监测点内CT值变化，达阈值后延迟8.9 s自动扫描。前瞻性行一次R-R间期为30%~80%的多期相采集。

1.3 图像重建及评价

将原始轴位薄层图像发送至GE ADW4.7后处理工作站行标准算法重建。将原始轴位薄层图像经SSF2算法校正后，形成SSF2 42%与SSF2 75% 2组冠脉图像，再发送至CCTA图像血管狭窄分析软件(数坤科技V510)，进行SSF2算法+人工智能重建，人工选择最佳期相进入图像重建环节。CCTA数据均采用上述方式重建后行VR、CPR和MIP。

图像质量评价包括对冠脉图像质量的主观、客观评分及SNR评价。以美国心脏学会定义的15段法为基本评价单位，采用Likert 1~5分质量表评估冠脉图像质量[7-8]。由2名观察者A与B具有5年以上工作经验的影像科主治医师分别评价。图像SNR评价：选取每例患者重建后的2组右冠脉CPR图像，将DICOM图像导入Image J图像分析软件。在相同层面的冠脉图像上选取较平直的一段冠脉勾画选区，勾画时避开管壁及钙化灶。使用Histogram工具，测量选区内的密度与读出噪声，计算图像SNR。

1.4 冠脉后处理参数评价

使用冠脉SSF2血管显示较好的1组期相进行追踪冻结算法重建，分别将追踪冻结重建图像上传至数坤科技冠脉人工智能辅助诊断系统(Coronary Doc)分析CACS及CT-FFR。在狭窄远端20~30 mm处读取无创CT-FFR值[9]。血管狭窄程度分级：无狭窄，狭窄程度为0；轻微狭窄，狭窄程度≤25%；轻度狭窄，25%＜狭窄程度≤50%；中度狭窄，50%＜狭窄程度≤75%；重度狭窄，狭窄程度 > 75%。根据《CACS危险分级指南》对冠脉钙化进行分级[10]：无钙化，CACS=0分；极少钙化，CACS≤10分；轻度钙化，10分＜CACS≤100分；中度钙化，100分＜CACS≤400分；重度钙化，CACS > 400分。采用CAD-RADS评分评估冠脉狭窄风险[11]。斑块类型分为：无斑块、非钙化斑块(CT值＜350 HU)、钙化斑块(CT值≥350 HU)和混合斑块(兼具钙化斑块与非钙化斑块)。

1.5 统计学处理

使用SPSS 20.0统计学软件进行数据分析。图像质量评分、CAD-RADS评分等计量资料经Shapiro-Wilk检验符合正态分布，以x±s表示，组间比较行独立t检验；计数资料采用例(%)表示，组间比较行χ2检验。各指标间相关性行Spearman法分析。采用Kappa检验评价观察者间一致性。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 2种重建方法的图像质量评价

SSF2重建的图像质量评分、SNR较标准重建组更高，噪声较标准重建更低，差异均有统计学意义(均P＜0.05)(表 1)。Kappa检验显示，2位观察者对图像质量的分析结果一致性较好(K=0.848，P＜0.001)。

表 1 SSF2重建与标准重建2种重建方法的图像质量评分、密度、噪声、SNR比较(x±s)

2.2 基于SSF2的冠脉参数

左前降支、左旋支及右冠脉混合斑块占比均较高(表 2)。左前降支重度钙化、左旋支无钙化及右冠脉轻度钙化占比均较高(表 3)。左前降支、左旋支及右冠脉CAD-RADS评分分别为(2.42±1.23)分、(1.45±1.42)分、(1.83±1.36)分，CT-FFR分别为0.80±0.15、0.88±0.13、0.83±0.13。

表 2 42例冠心病患者的冠状动脉狭窄程度、斑块性质情况 

表 3 42例冠心病患者的冠状动脉钙化积分危险分级 

2.3 基于SSF2的冠脉参数相关性分析

左前降支、左旋支、右冠脉的CAD-RADS评分与CACS呈中度正相关(r=0.519，0.554，0.555；均P＜0.05)，CACS与CT-FFR均呈中度负相关(r=-0.515，-0.550，-0.549；均P＜0.05)，CAD-RADS评分与CT-FFR均呈高度负相关(r=-0.792，-0.750，-0.831；均P＜0.05)。典型病例见图 1。

注：患者，男，62岁，冠状动脉粥样硬化性心脏病CT血流储备分数(CT-FFR)可视化图像(图 1a)及CT-FFR曲线(图 1b)。LAD为左前降支，LCX为左旋支，RCA为右冠状动脉，OM为钝缘支，R-PLB为右后外侧支，R-PDA为右后降支 图 1 第2代追踪冻结技术(SSF2)重建后处理图像

3 讨论

冠脉粥样硬化导致管腔狭窄或闭塞，进而造成冠脉供血和心脏的耗氧平衡失调。冠脉病变金标准是冠脉DSA，但其有创性导致部分患者不能耐受。CCTA是冠脉疾病常见的无创检查方法，但其易受医师主观判断影响[10]。运动伪影是影响CCTA图像质量的一个主要因素。临床常使用β受体阻滞剂，通过降低心率来减少心脏运动伪影，但仍有患者无法达到目标心率。运动校正算法通过利用单个心动周期中相邻心脏相位的冠脉路径和速度进一步校正运动伪影。本研究中SSF2重建的图像质量评分、SNR较标准重建更高，噪声较标准重建更低，差异均有统计学意义(均P＜0.05)。Kappa检验显示，2名医师对SSF2重建图像质量的分析结果一致性较好，适合临床推广。相较于第1代运动校正算法，SSF2扩展了运动校正技术，除了对冠脉运动优化外，还可校正心室、瓣膜、心肌的运动[12]。SSF2通过对整个心脏三维运动的校正，达到最优化的冠脉图像冻结效果，实现自由心率扫描，提高冠脉的可诊断率[13]。

FFR是冠脉疾病血流动力学评估的金标准，但其具有侵入性、费用较高及并发症严重等风险。基于SSF2的CT-FFR是一种有效的非侵入性替代方法，可用于识别心肌缺血[14]。计算CT-FFR的关键是从CCTA构建冠脉的精确解剖模型，然而由于硬化伪影和部分体积效应，CT-FFR可能受冠脉钙化斑块的影响[15]。CACS是冠心病的可靠诊断工具，CACS升高提示心血管事件相对风险增加。CACS可在MSCT上检测并量化，且不受年龄、种族或性别影响[16]。其还可用于患者的风险分类和临床决策。CAD-RADS评分基于冠脉解剖狭窄、斑块负荷及CT-FFR进行冠脉风险评估。CAD-RADS评分基于冠脉斑块性质和狭窄的位置、程度，以及冠脉缺血的具体信息，为患者提供管理建议[11]。本研究采用CAD-RADS评分，分析其与CACS、CT-FFR的相关性，探讨基于SSF2的CACS、CAD-RADS评分及CT-FFR对冠脉血流动力学的评估价值。本研究发现，病变冠脉CAD-RADS评分与CACS呈正相关(P＜0.05)，与CT-FFR呈负相关(P＜0.05)，分析原因为冠脉粥样硬化后CACS升高，斑块负荷增加导致血管顺应性下降，管腔狭窄程度更高，CAD-RADS评分风险增加，进而影响冠脉血流储备功能，导致CT-FFR下降。Lehker等[17]发现，CACS升高会影响冠脉血管重塑，增加血管阻力，降低血管顺应性，从而限制心肌供血，是冠心病预后不良的危险因素。

另外，本研究发现，CACS与狭窄程度、CT-FFR呈中度相关，表明钙化程度与狭窄程度及血流储备之间并非高度一致，这与韦佳等[18]的研究相似。分析原因：①部分管腔狭窄由非钙化斑块所致，该类斑块的CACS较低；②部分冠脉粥样硬化斑块表现为管腔正性重构，即斑块处管腔代偿性扩张，表现为无狭窄或轻微狭窄，此时钙化斑块与狭窄程度不一致。本研究中，CAD-RADS评分与CT-FFR呈高度负相关，提示基于综合评价冠脉斑块性质和狭窄位置、程度的CAD-RADS评分与冠脉缺血的关联更高，临床工作中不能仅依赖CACS判断冠脉疾病风险，因为钙化斑块相对稳定，一般不易脱落移位，而非钙化斑块或混合斑块中的脂质成分是易损斑块的重要组成，其可发生脂质变性，激发氧化应激和炎症反应，导致血管收缩或斑块移位，进而影响冠脉的血流储备[19-20]。王端乐等[19]认为，冠脉斑块脂质及纤维斑块体积等参数是血流动力学的重要影响因素。

本研究的局限性：①主要探讨基于SSF2的CACS、CAD-RADS评分及CT-FFR三者的相关性，未纳入有创FFR作为对照，在今后的研究中须完善；②为单中心研究，且样本量偏小，结果可能存在偏倚。未来拟开展多中心、大样本研究，或可得出证据级别更高的结果。

综上所述，SSF2在自由心率下对冠脉重建质量较好，观察者间具有较高的一致性。基于SSF2技术的CT-FFR和CACS可评估冠心病患者的血流储备情况，并与CAD-RADS评分有较好的相关性。

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