基于双源CT下人工智能CT血流储备分数联合冠状动脉周围脂肪衰减指数对高海拔地区冠状动脉粥样硬化心脏病的评估及预测

罗 焕，曹成瑛，高律萍，杨陵武，朱友义

青海省心脑血管病专科医院放射科，青海 西宁810012

冠状动脉粥样硬化心脏病（简称冠心病）是因冠脉硬化导致其管腔堵塞或狭窄而出现的心脏病［1］。近年来随着经济发展与生活水平提高，高海拔地区的冠心病发病率也呈上升趋势［2］。冠心病具有较多发病影响因素，但高原地区人民因特殊环境与饮食习惯，冠心病危险因素不同于平原地区［3］。冠脉功能评估为冠心病诊疗有效方式，冠脉CT血管造影为冠心病诊断重要方式［4］，但该技术对功能异常评估效果不佳。基于冠状动脉CT血管造影（CCTA）的血流储备分数（CT-FFR）为新型冠脉血流动力学的无创检查方法，可弥补CCTA的不足，更好指导临床诊断［5］。有研究证明CT-FFR对冠脉缺血诊断效能较高［6］，但CT-FFR需基于CCTA图像以识别管腔边界，受到冠脉钙化影响。近年研究发现，在CCTA图像上测量的冠脉周围脂肪衰减指数（FAI）可作为血管炎症影像新标志物［7］。冠脉周围FAI、总斑块体积和直径狭窄率联合能准确预测冠脉缺血［8］，冠脉周围脂肪分布在冠脉外膜外，对钙化容积效应无显著影响，FAI 在病变特征评估上对冠脉钙化诊断具有重要意义。由于目前临床有关冠脉周围FAI的研究较少，且尚无基于CT-FFR与冠脉周围FAI联合诊断冠心病的研究，本研究探讨在CT-FFR基础上联合冠脉周围FAI对高海拔地区冠心病的诊断价值，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2021年10～12月于我院行CCTA检查的的63例疑似冠心病患者，其中男39例，女24例；年龄为45～78（61.69±5.57）岁。纳入标准：患者长期生活在青海高海拔地区；造影检查后接受CT-FFR与冠脉周围FAI检查。排除标准：冠脉畸形、动脉夹层患者；影像显示质量差者；经皮冠脉介入术史者；精神疾病史者。以冠脉CTA结果，将患者分为血管狭窄率≥50%组与血管狭窄率＜50%组［9］。本研究受检者均知情同意，通过了医院医学伦理委员会批准。

1.2 方法

1.2.1 CT扫描方法 所有研究对象均采用二代双源CT（来源于西门子公司）扫描检查，包括CT平扫与增强扫描。扫描中监测患者心电图，当心率超过70次/min静注50～100 mg艾司洛尔；扫描前嘱咐患者屏气防止出现呼吸伪影，舌下含服硝酸甘油扩张血管；平扫结束后测量其冠脉钙化积分，定位心脏扫描范围。增强扫描中，于肘前静脉静注非离子型造影剂（拜耳公司），参数设置：探测器准直为2 mm×128 mm×0.6 mm，管电流为290～560 mA，管电压为80～120 kV。

1.2.2 图像处理 扫描图传至专用后处理工作站，选择2名具有丰富工作经验且对患者病情不了解心内科医师进行评估。根据美国心脏协会［10］分类，冠脉被划分17段，直径超过2 mm血管节段纳入分析。钙化为3个相邻像素超过130 Hu；标记每支冠脉中钙化病变，采用Agatston计算血管水平的冠脉钙化积分。

1.2.3 CT-FFR计算 对实施FFR检查者对应冠脉检测CT-FFR，经人工智能软件计算获得数据；该软件通过原始CCTA成像测量模拟FFR值。

1.2.4 冠脉周围FAI 于专用工作站对行FFR检测的冠脉血管测量冠脉周围FAI，采用文献［11］方法测量冠脉周围脂肪组织与FAI。冠脉周围脂肪组织为距血管壁外周和血管直径径向距离相等的脂肪组织，测量范围由冠脉开口10 mm至后40 mm，脂肪组织CT值为-190～-30 Hu。

图1 FAI测量方式Fig.1 FAI measurement.

1.3 统计学分析

用SPSS20.0软件分析数据，计量资料以均数±标准差表示，组间差异的比较行t检验；计数资料以n(%)表示，组间差异的比较行χ2检验；采用ROC曲线评估诊断效能。以P＜0.05有统计学意义。

2 结果

2.1 不同FFR组冠脉血管影像学特征比较

本研究63例患者中共检查79支冠脉血管，血管狭窄率≥50%的共24 支血管，血管狭窄率＜50%的有55支。血管狭窄率≥50%组与血管狭窄率＜50%组的病变长度差异无统计学意义（P＞0.05），单支血管冠脉狭窄率比较具有统计学意义（P＜0.05）。血管狭窄率≥50%组CT-FFR低于血管狭窄率＜50%组，冠脉周围FAI高于血管狭窄率＜50%组（P＜0.05，表1）。

表1 不同FFR组冠脉血管影像学特征Tab.1 Imaging features of coronary vessels in different FFR groups(Mean±SD)

2.2 冠脉钙化不同程度血管影像学特征比较

63例患者中冠脉血管轻中度钙化47例，重度钙化16例。轻中度钙化组中血管狭窄率≥50%组冠脉狭窄率高于血管狭窄率＜50%组，CT-FFR 低于血管狭窄率＜50%组，两组冠脉周围FAI 差异无统计学意义（P＞0.05）。重度钙化组中血管狭窄率≥50%组CT-FFR低于血管狭窄率＜50%组，冠脉周围FAI高于血管狭窄率＜50%组（P＜0.05，表2）。

表2 冠脉钙化不同程度血管影像学特征Tab.2 Angiographic features of different degrees of coronary calcification(Mean±SD)

2.3 CT-FFR与冠脉周围FAI诊断效能

ROC曲线显示，CT-FFR+冠脉周围FAI对血管钙化的诊断效能相对于两者单独检查有显著提升（P＜0.05，表3、图2）。

图2 ROC曲线Fig.2 ROC curve.

表3 CT-FFR与冠脉周围FAI诊断效能Tab.3 Diagnostic efficacy of CT-FFR and pericoronary FAI

3 讨论

随着生活方式变化，冠心病发病率呈上升趋势。不同于平原地区，高海拔地区的冠心病发病与死亡率相对较低［12］。冠心病是多因素引发的慢性心血管疾病，临床多项研究指出高血压、高血脂、吸烟史等为冠心病独立危险因素，但因不同地区饮食环境存在差异，使得不同地区危险因素有一定差异［13］。高原地区，尤其高海拔地区的低氧环境增加了当地居民血脂紊乱与高血压等疾病的发生率，且高寒环境居民的饮食习惯不同于平原地区［14］。研究显示，高海拔地区冠心病患者发病年龄比平原地区更低，患者合并高血压和高血脂比例高于平原地区［15］。本研究分析CT-FFR技术对冠脉血流异常诊断，探讨CT-FFR与冠脉周围FAI联合对冠心病诊断结果。相对于轻中度钙化，CT-FFR在重度钙化中对冠脉异常诊断较低，与冠脉周围FAI联合检查，显著提高了诊断效能。CT-FFR于血流异常冠心病诊断的价值在既往研究中得到证明［16］，但因其技术测量是基于CCTA的处理图像，故严重钙化可影响检查结果。

人工智能下的CT-FFR为冠脉检测新方式，已有研究通过该技术对冠脉异常评估并对临床实践进行指导［17］。当冠脉钙化积分超过400分，CT-FFR诊断效能相对下降，提示CT-FFR受重度钙化影响，可能是因相同技术无法避免图像手动处理的原因。冠脉周围FAI是与冠心病、心脏风险有关的影像学新型标志物。冠脉周围脂肪可释放炎性因子于循环系统中，对冠脉有一定影响，使脂质转为水相，提高其CT值。相对于整体心外膜脂肪，冠脉周围脂肪作用于冠脉病变更直接［18］，冠脉周围脂肪受到血管炎症影像。本研究中，63例患者中共检查79支冠脉血管血管狭窄率≥50%共24支血管，血管狭窄率＜50%有55支；血管狭窄率≥50%组CT-FFR低于血管狭窄率＜50%组，冠脉周围FAI高于血管狭窄率＜50%组。该结果说明不同血管狭窄者血管特征不同，其CTFFR值不同，与既往研究［19］结果不同，可能是由于平扫冠脉与周围组织缺少对比，无法在重建过程中自动识别，故依附于冠脉周围脂肪无法被自动识别而分析。本研究中增强扫描后的周围脂肪FAI值高于增强前，原因可能为部分容积效应与碘化CT对比剂导致出现射束硬化。增强后冠脉周围脂肪组织中微血管强化也是引发该现象的一个原因。重度钙化组中血管狭窄率≥50%组CT-FFR低于血管狭窄率＜50%组，冠脉周围FAI高于血管狭窄率＜50%组，该结果提示重度钙化血管不仅需行CT-FFR 检测，还需评估冠脉周围FAI 综合分析，CTFFR与冠脉周围FAI在重度钙化患者中诊断血管狭窄具有一定价值。ROC曲线显示，CT-FFR+冠脉周围FAI对血管钙化的诊断效能显著提升。以上结果均说明CT-FFR联合冠脉周围FAI检查，重度钙化CT-FFR效能显著提升，提示该指标对冠脉病变的血流变化能提供有效信息。冠脉脂肪与冠心病有关，且与低FFR值有关［20］。其原因为：相对于心外膜脂肪，冠脉脂肪对病变作用更直接；相比于其体积，前降支脂肪体积对心肌缺血预测更准确，原因为冠脉脂肪接受炎性因子，对脂肪细胞有影响。血管炎症为内皮功能出现障碍的主要原因之一，当冠脉斑块病变可损伤狭窄段舒张功能，FFR结果呈阳性［21-22］。当FFR呈阳性，其冠脉周围FAI值上升。冠脉周围FAI与直径狭窄率联合对血流异常冠心病诊断准确率更高，提示冠脉周围FAI可诊疗、评估冠心病预后。

综上所述，冠脉周围FAI能提供血流异常信息，相对于CT-FFR单独检查，CT-FFR与冠脉周围FAI联合诊断对血流异常的冠心病评估具有更好的预测价值。