电子束计算机断层摄影术对冠心病的诊断价值
作者：张少雄 戴汝平
单位：
关键词：电子束,计算机断层摄影术；冠心病
中国循环杂志990242 摘要 电子束计算机断层摄影术(EBCT)是当今世界最先进的医学影像学设备,其扫描速度极快,可达50毫秒,消除了移动伪影,不仅可清楚地显示心脏血管的解剖,而且可评价心脏的运动功能及心肌血流灌注,在冠心病的早期诊断、无创心功能评价、冠状动脉旁路移植术(CABG)及经皮冠状动脉腔内成形术(PTCA)术后随访等方面有重要临床价值。本文对此进行综述。
冠心病的发病率近年呈上升趋势,已成为西方国家临床首要死因。许多患者在相当长的一段时间内无自觉症状,处于亚临床状态,随着病变的演变、加重,出现典型心绞痛,严重心律失常,心肌梗塞甚至心源性休克时才被确诊。因此,早期、及时诊断具有重要意义。常规计算机断层摄影术(CT)因扫描速度慢,移动伪影多,对冠心病的诊断有较大限度。电子束CT(EBCT)的发明,将扫描速度提高数十倍,消除了移动伪影,可清晰显示心脏及冠状动脉解剖,又可定量评价心功能及心肌血流灌注,对冠心病的诊断具有重要价值。
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1 电子束计算机断层摄影术检出冠状动脉钙化对预测及早期诊断冠心病的价值
冠状动脉钙化是冠状动脉粥样硬化的标志,已为病理学家所证实,因此,检出冠状动脉钙化即意味着冠状动脉粥样硬化的存在。EBCT不仅可检出已引起明显狭窄的大量钙化,又可发现尚未形成明确狭窄的少量钙化,并对冠状动脉钙化做定量分析,是其突出的优点。Mautner等[1]将50具尸检心的冠状动脉划分4 298个节段进行EBCT与病理检查对照,结果发现,冠状动脉狭窄76%～100%时,有93%的标本被检出冠状动脉钙化,狭窄<50%时,有20%的冠状动脉可见冠状动脉钙化,而狭窄<25%时,仅4%有钙的沉积。EBCT的冠状动脉钙化定量与病理所见的冠状动脉钙化的面积高度相关,且冠状动脉钙化定量与冠状动脉狭窄的程度相关。
诸多冠状动脉钙化与病理对照及与冠状动脉造影的对比研究均表明,冠状动脉钙化诊断冠心病的敏感性、特异性较高[2]。
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Mautner等[3]对50具尸检心冠状动脉进行EBCT及病理解剖对照研究,将结果按血管对应一一对照,冠状动脉钙化诊断的敏感性为94%,特异性为76%。Breen进行100例EBCT及冠状动脉造影的对比研究,结果冠状动脉钙化预测冠心病的敏感性为94%,特异性为72%。
对于无症状患者,EBCT检出冠状动脉钙化可尽早发现冠状动脉病变。Agatston等[4]的研究表明,EBCT检出冠状动脉钙化对于无症状人群的诊断价值优于透视、运动试验及核素显像等方法。据该研究,冠状动脉钙化积分低者虽临床不够诊断冠心病的标准,但检出少许钙化亦有意义,因为,发现冠状动脉钙化即表明冠状动脉粥样硬化的存在。
冠状动脉钙化与危险因素相关已经证实[5]。尚有报道其与性别相关,冠状动脉钙化在50岁以下年龄组男性较女性发病率高,但在50岁以上年龄组则性别差异消失。冠状动脉钙化的发生受年龄因素影响,老年组较年轻组多见,但因此认为冠状动脉钙化是退行性变乃属误解,前者发病率高是因为老年人动脉粥样硬化的发病率高、范围较广所致。
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Stanford等[6]、张少雄等[7]认为目前EBCT检出冠状动脉钙化在以下3个方面有重要意义。①对于40岁左右的人群,有危险因素者虽无症状亦应早期发现其冠状动脉钙化。②通过冠状动脉钙化定量,评价冠状动脉钙化的进展或可能发生的消退,监测冠状动脉钙化的任何变化。③EBCT检查证实无冠状动脉钙化有助临床排除冠心病,因为无冠状动脉钙化的人群中仅5%～6%的患者罹患冠心病。
2 电子束计算机断层摄影术对心功能、心肌缺血、心肌梗塞的评价
EBCT电影扫描方式可准确评价心功能。该序列每秒可采像17帧,对于左心室收缩末期容积、舒张末期容积、心搏出量、射血分数、心输出量、心脏指数甚至心肌重量,均可做精确定量[8]。与其它检查方法相比,对右心室心功能相应指标亦能做精确评价是其一大优点,这对于右冠状动脉病变导致右心室心肌缺血、梗塞的诊断无疑是重要的。运动负荷EBCT则可发现运动诱发的心肌缺血,与核素运动心肌显像相比,其敏感性相似而特异性较高。EBCT尚可分析节段射血分数、心肌厚度及收缩期增厚率以进一步明确心肌缺血的精确定位。
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至于心肌梗塞,增强扫描时与正常心肌组织相比受累心肌呈低密度,心肌梗塞部位可见心肌变薄,因而在EBCT上易于辨认。动态显示时梗塞部位心肌运动减弱或消失,局部心肌增厚率下降,射血分数降低。EBCT对于心肌梗塞面积大小的确定,尚待进一步研究。Grenadier等[9]对一组有手术对照的研究表明,EBCT可显示心室壁变薄及矛盾运动,因而易于发现心室壁瘤,亦易检出心室壁瘤附壁血栓及其钙化。其敏感性高于超声心动图。
动物实验表明,EBCT可对心肌血流灌注做定量研究。经静脉团注造影剂后,用血流序列扫描方式,该机软件可绘出兴趣区的时间密度曲线,据此可计算出兴趣区内心肌的血流量。Wolfkiel等[10]报道其与放射性微球定量法的相关系数为0.63。Weiss等[11]对8只犬采用主动脉根部注药方式,所得心肌血流灌注结果与放射性微球定量法对比,两者的相关性显著提高(r＝0.97)。然而后者之有创性为其限度。目前EBCT心肌血流灌注的临床研究报告甚少,随着研究的进一步深入,计算机系统的进一步完善,可望逐步用于临床。
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3 冠状动脉旁路移植术后随访
冠状动脉造影可准确地判断旁路移植血管开通与否,由于其为有创检查,且价格昂贵,术后患者多不愿接受,因此,学者们寻求以无创或少创检查方式解决这一问题。
自1986年Bateman首次报道EBCT评价旁路移植血管的方法以来,其临床价值已逐步得到肯定,EBCT由于其采像速度快,没有移动伪影,空间分辨率高,可直接显示旁路移植血管,与其它无创方法相比,有着较高的特异性及敏感性,具有广阔的临床应用前景。Bateman等[12]对一组68例大隐静脉及12例乳内动脉旁路血管的EBCT检查与冠状动脉造影的对照研究报告,其敏感性、特异性及准确性分别为96%、97%及96%。Stanford等[13]对一组多中心研究报告表明,EBCT判断旁路移植血管开通的敏感性为93.4%,判断其梗阻的特异性为88.9%,诊断准确率为92.1%。
, http://www.100md.com 4 电子束计算机断层摄影术冠状动脉造影及三维重建
无创或少创检查血管成像近年有较大发展。计算机三维重建技术的开发,使之日臻完善。EBCT的大血管造影及重建已有取代常规血管造影之势,但对于中小血管特别是冠状动脉的造影及三维重建则尚处研究阶段[14]。冠状动脉成像的困难在于心脏舒缩运动及其管腔较小、走行迂曲。EBCT由于有很高的时间分辨率及较高的空间分辨率,因而适于分析冠状动脉。常用的三维重建方法有最大密度投影法(MIP)、表面阴影显示法(SSD)及曲面重组法(CPR)。
Moshage等[15]对27例患者进行了EBCT冠状动脉的三维重建并与冠状动脉造影进行对照研究。结果,11支高度狭窄前降支中的9支及所有近段梗阻的5支前降支均被清楚显示,5支高度狭窄的右冠状动脉中的3支亦能清晰显示。对于回旋支的狭窄则不能辨认。5例经皮冠状动脉腔内成形术后均示冠状动脉管腔较术前增大。12支冠状动脉旁路移植血管均显示良好,与常规冠状动脉造影完全符合。
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5 展望
EBCT在冠心病诊断方面有着极大的潜力。除了在冠心病的预测、早期诊断及心肌缺血、心肌梗塞方面将进一步发挥其优势外,随着研究的不断深入,血流序列将可用于临床观察冠心病患者用药后心肌灌注改善与否,从而评定药物疗效,尚可用于随访经皮冠状动脉腔内成形术后冠状动脉血流及心肌灌注的状况[16]。三维重建技术的日益成熟,使之得到清晰可靠的冠状动脉及其旁路移植血管的三维立体影像成为现实[17],结合血流序列检查,可用于评价冠状动脉及旁路移植血管有无狭窄、梗阻,EBCT可望成为冠心病介入性治疗及冠状动脉旁路移植术后随访的重要方法。
参考文献
1 Mautner GC,Mautner SL,Froehlich J,et al.Coronary artery calcification:assessment with electron beam CT and histomorphometric correlation.Radiol,1994,192:619—623.
, 百拇医药
2 张少雄,戴汝平,吕滨,等.冠状动脉的超高速CT检查及与冠状动脉造影的对比研究.中华放射学杂志,1997,31:388—391.
3 Mautner SL,Mautner GC,Froehlich J,et al.Coronary artery disease:prediction with in vitro electron beam CT.Radiol,1994,192:625—630.
4 Agatston AS,Janowitz WR,Hildner FJ,et al.Quantification of coronary artery calcium using ultrafast computed tomography.J Am Coll Cardiol,1990,15:827—832.
5 Goel M,Wong ND,Eisenberg H,et al.Risk factor correlates of coronary calcium as evaluated by ultrafast computed tomography.Am J Cardiol,1992,70:977—980.
, 百拇医药
6 Stanford W,Thompson BH,Wiess RM.Coronary artery calcification:Clinical significance and current methods of detection.AJR,1993,161:1139—1146.
7 张少雄,戴汝平,刘秀杰,等.电子束CT检出冠状动脉钙化及其与心肌灌注显像的对比研究.中华放射学杂志,1998,32:100—104.
8 Roig E,Georgiou D,Chomka EV,et al.Reproducibility of left ventricular myocardial volume and mass measurements by UFCT.J Am Coll Cardioll,1991,18:990—996.
9 Grenadier E,Weiss RM,Lemmer JH,et al.Surgical resectable left ventricular aneurysm:Specific characteristics by UFCT(abstrct).J Am Coll Cardiol,1989,13:47A.
, 百拇医药
10 Wolfkiel CJ,Ferguson JL,Chomka EV,et al.Measurement of myocardial blood flow by UFCT.Circulation,1987,76:1262—1273.
11 Weiss RM,Otoadese EA,Noel MP,et al.Quantification of absolute regional myocardial perfusion using cine CT.J Am Coll Cardiol,1994,23:1186—1193.
12 Bateman TM,Gray RJ,Whiting JS,et al.Prospective evaluation of ultrafast cardiac computed tomography for determination of coronary bypass graft patency.Circulation,1987,75:1018.
, http://www.100md.com
13 Stanford W,Brundage BH,MacMillsn R,et al.Sensitivity and specificity of assessing coronary bypass graft patency with UFCT:Results of a multicenter study.J Am Coll Cardiol,1988,12:1—7.
14 张少雄,戴汝平.超高速CT在冠心病诊断中的应用.见:刘伊丽,刘秀杰主编.现代冠心病影像诊断学.第1版.北京:人民军医出版社,1998.233—267.
15 Moshage EL,Achenbach S,Seese B,et al.Coronary artery stenosese:Three-dimensional imaging with electrocardiographically triggered,contrast agent-enhanced,EBCT.Radiol,1995,196:707—714.
16 Thomas PJ,McCollough CH,Ritman EL,et al.An EBCT approach for transvenous coronary coronary arteriography.J Comput Assist Tomogr,1995,19:383—389.
17 戴汝平,吕滨,张少雄,等.电子束CT血管造影及三维重建在冠状动脉搭桥术后的临床应用.中华放射学杂志,1998,32:90—94.
(收稿:1998-07-08 修回:1998-12-14), http://www.100md.com
单位：
关键词：电子束,计算机断层摄影术；冠心病
中国循环杂志990242 摘要 电子束计算机断层摄影术(EBCT)是当今世界最先进的医学影像学设备,其扫描速度极快,可达50毫秒,消除了移动伪影,不仅可清楚地显示心脏血管的解剖,而且可评价心脏的运动功能及心肌血流灌注,在冠心病的早期诊断、无创心功能评价、冠状动脉旁路移植术(CABG)及经皮冠状动脉腔内成形术(PTCA)术后随访等方面有重要临床价值。本文对此进行综述。
冠心病的发病率近年呈上升趋势,已成为西方国家临床首要死因。许多患者在相当长的一段时间内无自觉症状,处于亚临床状态,随着病变的演变、加重,出现典型心绞痛,严重心律失常,心肌梗塞甚至心源性休克时才被确诊。因此,早期、及时诊断具有重要意义。常规计算机断层摄影术(CT)因扫描速度慢,移动伪影多,对冠心病的诊断有较大限度。电子束CT(EBCT)的发明,将扫描速度提高数十倍,消除了移动伪影,可清晰显示心脏及冠状动脉解剖,又可定量评价心功能及心肌血流灌注,对冠心病的诊断具有重要价值。
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1 电子束计算机断层摄影术检出冠状动脉钙化对预测及早期诊断冠心病的价值
冠状动脉钙化是冠状动脉粥样硬化的标志,已为病理学家所证实,因此,检出冠状动脉钙化即意味着冠状动脉粥样硬化的存在。EBCT不仅可检出已引起明显狭窄的大量钙化,又可发现尚未形成明确狭窄的少量钙化,并对冠状动脉钙化做定量分析,是其突出的优点。Mautner等[1]将50具尸检心的冠状动脉划分4 298个节段进行EBCT与病理检查对照,结果发现,冠状动脉狭窄76%～100%时,有93%的标本被检出冠状动脉钙化,狭窄<50%时,有20%的冠状动脉可见冠状动脉钙化,而狭窄<25%时,仅4%有钙的沉积。EBCT的冠状动脉钙化定量与病理所见的冠状动脉钙化的面积高度相关,且冠状动脉钙化定量与冠状动脉狭窄的程度相关。
诸多冠状动脉钙化与病理对照及与冠状动脉造影的对比研究均表明,冠状动脉钙化诊断冠心病的敏感性、特异性较高[2]。
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Mautner等[3]对50具尸检心冠状动脉进行EBCT及病理解剖对照研究,将结果按血管对应一一对照,冠状动脉钙化诊断的敏感性为94%,特异性为76%。Breen进行100例EBCT及冠状动脉造影的对比研究,结果冠状动脉钙化预测冠心病的敏感性为94%,特异性为72%。
对于无症状患者,EBCT检出冠状动脉钙化可尽早发现冠状动脉病变。Agatston等[4]的研究表明,EBCT检出冠状动脉钙化对于无症状人群的诊断价值优于透视、运动试验及核素显像等方法。据该研究,冠状动脉钙化积分低者虽临床不够诊断冠心病的标准,但检出少许钙化亦有意义,因为,发现冠状动脉钙化即表明冠状动脉粥样硬化的存在。
冠状动脉钙化与危险因素相关已经证实[5]。尚有报道其与性别相关,冠状动脉钙化在50岁以下年龄组男性较女性发病率高,但在50岁以上年龄组则性别差异消失。冠状动脉钙化的发生受年龄因素影响,老年组较年轻组多见,但因此认为冠状动脉钙化是退行性变乃属误解,前者发病率高是因为老年人动脉粥样硬化的发病率高、范围较广所致。
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Stanford等[6]、张少雄等[7]认为目前EBCT检出冠状动脉钙化在以下3个方面有重要意义。①对于40岁左右的人群,有危险因素者虽无症状亦应早期发现其冠状动脉钙化。②通过冠状动脉钙化定量,评价冠状动脉钙化的进展或可能发生的消退,监测冠状动脉钙化的任何变化。③EBCT检查证实无冠状动脉钙化有助临床排除冠心病,因为无冠状动脉钙化的人群中仅5%～6%的患者罹患冠心病。
2 电子束计算机断层摄影术对心功能、心肌缺血、心肌梗塞的评价
EBCT电影扫描方式可准确评价心功能。该序列每秒可采像17帧,对于左心室收缩末期容积、舒张末期容积、心搏出量、射血分数、心输出量、心脏指数甚至心肌重量,均可做精确定量[8]。与其它检查方法相比,对右心室心功能相应指标亦能做精确评价是其一大优点,这对于右冠状动脉病变导致右心室心肌缺血、梗塞的诊断无疑是重要的。运动负荷EBCT则可发现运动诱发的心肌缺血,与核素运动心肌显像相比,其敏感性相似而特异性较高。EBCT尚可分析节段射血分数、心肌厚度及收缩期增厚率以进一步明确心肌缺血的精确定位。
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至于心肌梗塞,增强扫描时与正常心肌组织相比受累心肌呈低密度,心肌梗塞部位可见心肌变薄,因而在EBCT上易于辨认。动态显示时梗塞部位心肌运动减弱或消失,局部心肌增厚率下降,射血分数降低。EBCT对于心肌梗塞面积大小的确定,尚待进一步研究。Grenadier等[9]对一组有手术对照的研究表明,EBCT可显示心室壁变薄及矛盾运动,因而易于发现心室壁瘤,亦易检出心室壁瘤附壁血栓及其钙化。其敏感性高于超声心动图。
动物实验表明,EBCT可对心肌血流灌注做定量研究。经静脉团注造影剂后,用血流序列扫描方式,该机软件可绘出兴趣区的时间密度曲线,据此可计算出兴趣区内心肌的血流量。Wolfkiel等[10]报道其与放射性微球定量法的相关系数为0.63。Weiss等[11]对8只犬采用主动脉根部注药方式,所得心肌血流灌注结果与放射性微球定量法对比,两者的相关性显著提高(r＝0.97)。然而后者之有创性为其限度。目前EBCT心肌血流灌注的临床研究报告甚少,随着研究的进一步深入,计算机系统的进一步完善,可望逐步用于临床。
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3 冠状动脉旁路移植术后随访
冠状动脉造影可准确地判断旁路移植血管开通与否,由于其为有创检查,且价格昂贵,术后患者多不愿接受,因此,学者们寻求以无创或少创检查方式解决这一问题。
自1986年Bateman首次报道EBCT评价旁路移植血管的方法以来,其临床价值已逐步得到肯定,EBCT由于其采像速度快,没有移动伪影,空间分辨率高,可直接显示旁路移植血管,与其它无创方法相比,有着较高的特异性及敏感性,具有广阔的临床应用前景。Bateman等[12]对一组68例大隐静脉及12例乳内动脉旁路血管的EBCT检查与冠状动脉造影的对照研究报告,其敏感性、特异性及准确性分别为96%、97%及96%。Stanford等[13]对一组多中心研究报告表明,EBCT判断旁路移植血管开通的敏感性为93.4%,判断其梗阻的特异性为88.9%,诊断准确率为92.1%。
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无创或少创检查血管成像近年有较大发展。计算机三维重建技术的开发,使之日臻完善。EBCT的大血管造影及重建已有取代常规血管造影之势,但对于中小血管特别是冠状动脉的造影及三维重建则尚处研究阶段[14]。冠状动脉成像的困难在于心脏舒缩运动及其管腔较小、走行迂曲。EBCT由于有很高的时间分辨率及较高的空间分辨率,因而适于分析冠状动脉。常用的三维重建方法有最大密度投影法(MIP)、表面阴影显示法(SSD)及曲面重组法(CPR)。
Moshage等[15]对27例患者进行了EBCT冠状动脉的三维重建并与冠状动脉造影进行对照研究。结果,11支高度狭窄前降支中的9支及所有近段梗阻的5支前降支均被清楚显示,5支高度狭窄的右冠状动脉中的3支亦能清晰显示。对于回旋支的狭窄则不能辨认。5例经皮冠状动脉腔内成形术后均示冠状动脉管腔较术前增大。12支冠状动脉旁路移植血管均显示良好,与常规冠状动脉造影完全符合。
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EBCT在冠心病诊断方面有着极大的潜力。除了在冠心病的预测、早期诊断及心肌缺血、心肌梗塞方面将进一步发挥其优势外,随着研究的不断深入,血流序列将可用于临床观察冠心病患者用药后心肌灌注改善与否,从而评定药物疗效,尚可用于随访经皮冠状动脉腔内成形术后冠状动脉血流及心肌灌注的状况[16]。三维重建技术的日益成熟,使之得到清晰可靠的冠状动脉及其旁路移植血管的三维立体影像成为现实[17],结合血流序列检查,可用于评价冠状动脉及旁路移植血管有无狭窄、梗阻,EBCT可望成为冠心病介入性治疗及冠状动脉旁路移植术后随访的重要方法。
参考文献
1 Mautner GC,Mautner SL,Froehlich J,et al.Coronary artery calcification:assessment with electron beam CT and histomorphometric correlation.Radiol,1994,192:619—623.
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2 张少雄,戴汝平,吕滨,等.冠状动脉的超高速CT检查及与冠状动脉造影的对比研究.中华放射学杂志,1997,31:388—391.
3 Mautner SL,Mautner GC,Froehlich J,et al.Coronary artery disease:prediction with in vitro electron beam CT.Radiol,1994,192:625—630.
4 Agatston AS,Janowitz WR,Hildner FJ,et al.Quantification of coronary artery calcium using ultrafast computed tomography.J Am Coll Cardiol,1990,15:827—832.
5 Goel M,Wong ND,Eisenberg H,et al.Risk factor correlates of coronary calcium as evaluated by ultrafast computed tomography.Am J Cardiol,1992,70:977—980.
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7 张少雄,戴汝平,刘秀杰,等.电子束CT检出冠状动脉钙化及其与心肌灌注显像的对比研究.中华放射学杂志,1998,32:100—104.
8 Roig E,Georgiou D,Chomka EV,et al.Reproducibility of left ventricular myocardial volume and mass measurements by UFCT.J Am Coll Cardioll,1991,18:990—996.
9 Grenadier E,Weiss RM,Lemmer JH,et al.Surgical resectable left ventricular aneurysm:Specific characteristics by UFCT(abstrct).J Am Coll Cardiol,1989,13:47A.
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11 Weiss RM,Otoadese EA,Noel MP,et al.Quantification of absolute regional myocardial perfusion using cine CT.J Am Coll Cardiol,1994,23:1186—1193.
12 Bateman TM,Gray RJ,Whiting JS,et al.Prospective evaluation of ultrafast cardiac computed tomography for determination of coronary bypass graft patency.Circulation,1987,75:1018.
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13 Stanford W,Brundage BH,MacMillsn R,et al.Sensitivity and specificity of assessing coronary bypass graft patency with UFCT:Results of a multicenter study.J Am Coll Cardiol,1988,12:1—7.
14 张少雄,戴汝平.超高速CT在冠心病诊断中的应用.见:刘伊丽,刘秀杰主编.现代冠心病影像诊断学.第1版.北京:人民军医出版社,1998.233—267.
15 Moshage EL,Achenbach S,Seese B,et al.Coronary artery stenosese:Three-dimensional imaging with electrocardiographically triggered,contrast agent-enhanced,EBCT.Radiol,1995,196:707—714.
16 Thomas PJ,McCollough CH,Ritman EL,et al.An EBCT approach for transvenous coronary coronary arteriography.J Comput Assist Tomogr,1995,19:383—389.
17 戴汝平,吕滨,张少雄,等.电子束CT血管造影及三维重建在冠状动脉搭桥术后的临床应用.中华放射学杂志,1998,32:90—94.
(收稿:1998-07-08 修回:1998-12-14), http://www.100md.com