心脏CT中的影像生物标记物都有啥？
心脏CT中的影像生物标记物都有啥？
心脏计算机断层扫描（CCTA）是排除阻塞性冠状动脉疾病（CAD）的一线检查方法。此外，在CCTA成像上还开发了多种成像生物标志物，用于评估整体CAD严重程度和动脉粥样硬化负担，包括冠状动脉钙化评分、节段受累评分、节段狭窄评分和利曼评分。心肌灌注成像可以诊断心肌缺血和微血管损伤，基于CT的血流储备分数定量可以无创评估冠状动脉狭窄对血流动力学的影响。心外膜和血管周围脂肪组织的质地和密度、低密度斑块负担、冠状动脉斑块的放射组学表型或脂肪放射组学轮廓是新出现的CT成像特征，可作为炎症和斑块不稳定性的生物标志物，从而实施风险分层策略。通过细胞外容积分数和放射组学特征进行心肌组织特征描述的能力似乎有望预测心律失常风险和心血管事件。新的成像生物标志物扩大了心脏CT的潜力，可用于对CAD受累的个体特征进行表型，并为更加个性化的医疗实践开辟了新的领域。
钙化评分（Agatston评分、钙化体积和质量评分）
心电门控的平扫，无需注射造影剂。使用软件测量冠状动脉壁的钙化量。
用于：
- 估计CAD负担；
- 改善心肌梗死或其他MACE的风险分层（包括无症状患者）。
优点：
- 辐射剂量低；
- 无需使用造影剂；
- 便于后期处理。
局限性：
- 无法从CCTA图像中标准化提取钙化评分值；
- 无法区分局灶性和弥漫性钙化斑块；
- 无法检测非钙化斑块。
钙化评分示例：CT平扫图像显示近端LAD和CX上的冠状动脉钙化（a），随后是彩色编码的轴位图像，突出显示近端LAD、CX（b）和RCA（c）上的中度钙化。计算Agatston评分以量化冠状动脉钙化的程度（d）。
节段受累评分 (SIS)
需要使用心电门控增强扫描，动脉期采集。评估有动脉粥样硬化斑块的冠状动脉节段总数。
节段狭窄评分 (SSS)
所有16个单独节段狭窄程度评分的总和。
得分计算公式为
- 0 = 无斑块；
- 1 = <50%；
- 2 = 50-69%；
- 3 = >70%
利曼评分（CT-adapted Leaman score）
根据冠状动脉斑块的3个加权因素进行评分：(1)定位；(2)斑块类型；(3)每个节段的狭窄程度。使用18节段冠状动脉模型：斑块的定位，考虑冠状动脉的优势；斑块的类型，钙化斑块的乘数因子为1，非钙化和混合斑块的乘数因子为1.5；狭窄程度，非梗阻性（<50%）病变的乘数因子为0.615，梗阻性（≥50%）病变的乘数因子为1。总分是每个节段部分得分的总和。
莱登评分（Leiden CCTA risk score）
评分依据：斑块位置（0-6分）；狭窄严重程度（1-1.4分）和冠状动脉斑块的组成（1-1.3分）。总分代表每个区段得分的总和，由这三个因素相乘得出。
优点：
- 半定量评估；
- 考虑钙化和非钙化斑块；
- CAD早期阶段的指标。
局限性：
- 分析耗时；
- 难以区分是否存在血流受限性狭窄和/或需要血管重建的患者。
节段受累评分（SIS）和节段狭窄评分（SSS）示例：曲面重建图像显示，SIS总分为5分，SSS总分为7分。RCA近端和中段均为轻度狭窄（SIS和SSS各得1分；a LAD近端为轻度狭窄（SIS和SSS各得1分）；b LAD中段为重度狭窄（SIS得1分，SSS得3分）；c CX近端为轻度狭窄（SIS和SSS各得1分）
CAD-RADS 2.0
需要使用心电门控增强扫描，动脉期采集。评分主要基于最严重的狭窄程度。更新后的分类包括：斑块负荷；缺血评估（整合CT-FFR或CTP）；冠状动脉支架、高危斑块特征、缺血检测结果等修饰因素；以及基于CAC、SIS和Visual 评分的斑块严重程度。可以为患者的临床管理提供实用建议。
优点：
- 它结合了狭窄程度、动脉粥样硬化负荷和斑块特征等信息。
局限性：
- 简单的评分系统；
- 耗时；
- 特别受主要狭窄程度的制约；
- 高风险斑块特征的再现性低。
血流储备分数(FFR-CT)
需要使用心电门控增强扫描，动脉期采集。使用CT解剖三维模型，基于计算流体力学估算受冠状动脉狭窄影响的血管中的血流量。用于估计冠状动脉流量。
优点：
- 有价值的有创FFR替代方案；
- 高阴性预测值；
- 更好地选择适用于ICA的患者。
局限性：
- 不能评估微循环障碍引起的心肌缺血；
- 由于采用按服务付费的方法，因此可获得性有限；
- 获准用于临床的单一提供商。
51岁男性，CAD风险较高，因反复发作非典型胸痛接受CCTA检查。LAD的曲面重建图像显示中段有中度狭窄（红色箭头）。FFR-CT分析（Deep Vessel Image）显示，狭窄后血流明显减少（FFR=0.71）（红色箭头）。
冠状动脉周围脂肪组织（FAI；FRP）
需要心电门控（平扫和增强）扫描。
- FAI：冠状动脉周围含脂肪组织体素的平均加权CT值；
- FRP：根据各种形态、衰减和纹理相关特征绘制冠状动脉周围空间的放射成像图。
用于
- 改善心肌梗死或其他心肌梗死的风险分层；
- PCAT代谢活动信息（脂肪褐变）。
优点：
- 有助于评估与明显狭窄无关的易损斑块；
- 可应用放射组学工具。
局限性：
- 分析耗时；
- 可用的专用软件很少；
- 急性冠状动脉炎症对FAI的影响。
左冠状动脉曲面重建（CPR）图像显示近端和中段的钙化斑块（a）。彩色编码CPR图像（b）突出显示了冠状动脉周围脂肪组织（PCAT）衰减梯度，这是衡量血管炎症的指标，表明动脉粥样硬化斑块已经稳定。
静息态心肌灌注
心电门控增强扫描。在动脉早期单个特定时间点采集的心肌碘分布。用于检测冠状动脉病变特异性缺血。
优点：
- 在单个图像数据集中结合CT灌注和CCTA；
- 检查时间短（与其他心脏功能检查相比）；
- 分析快速；
- 辐射剂量低。
局限性：
- 定性/定量分析（专用软件）；
- 高度依赖采集时间；
- 碘分布图评估无标准。
动态心肌灌注(MBF和MBV）
连续心电门控动态扫描。通过连续的容积扫描获得心肌碘分布情况。用于检测冠状动脉病变特异性缺血。
优点：
- 在整个定量分析过程中直接测量心肌灌注情况；
- 采集时间影响较小；
- 检查时间短（与其他心脏功能测试相比）。
局限性：
- 辐射和造影剂剂量增加；
- 屏气时间较长；
- 分析耗时（专用软件）；
- 使用负荷药物。
碘延迟强化
心电门控延迟扫描，通常在注射后5-12分钟。与远端心肌相比，心肌区域的灶性衰减增加。用于检测心肌纤维化。
优点：
- 对有CMR禁忌症（植入装置、幽闭恐惧症）的患者也可行；
- 适用于急诊情况（如肌钙蛋白升高的急性胸痛患者）；
- 与CMR相比，检查时间更短。
局限性：
- 对比度与噪声比低于CMR；
- 与单独的CCTA相比，辐射暴露增加
四腔心层面的碘延迟增强CT图像（a）和心脏-MR期间在相应平面上获得的延迟钆增强（LGE）图像（b），患者为左旋支动脉区域急性心肌梗死。在这两幅图像中，梗死的心肌（白色和黑色箭头）和附着在两个心室心尖的血栓（白色箭头）都明显呈增强。
细胞外容积分数(ECVCT)
心电门控平扫+延迟扫描，通常在注射后5-12分钟。利用平衡期的碘分布绘制细胞外基质容积分数图。用于细胞外基质扩张的量化。
优点：
- 对有CMR禁忌症（植入装置、幽闭恐惧症）的患者也可行；
- 与CMR相比，检查时间更短；
- 如果使用双能量成像，只需进行延迟期扫描。
局限性：
- 最好使用最新一代扫描仪进行剂量控制和成像优化；
- 错配伪影；
- 与单独的CCTA相比，辐射暴露增加；
- 需要专用软件。
CT导出的细胞外容积分数（ECVCT）图，在一名43岁女性的左心室短轴位上获得，该女性有室性心动过速病史并曾植入ICD。该图显示侧壁ECV弥漫性增高（白色箭头），伴有心外膜下薄层ECV局灶性增高，与瘢痕纤维化相符。患者被诊断为慢性心肌炎。
心外膜脂肪体积/密度
心电门控扫描，平扫和增强均可。量化心外膜脂肪组织的体积和密度。
用于
- 改善心肌梗死或其他MACE的风险分层；
- 提供有关EAT代谢活动（脂肪褐变）的信息。
优点：
- 提供有关代谢和炎症状态的信息。
局限性：
- 分析耗时。
轴向CT（a）和相应的彩色编码图（b）显示不同的心包（黄色）和心外膜（绿色）脂肪组织区域
未来展望
将放射组学引入医学领域，是通过提取肉眼无法感知的多种图像特征来探索定量数据的机会。在心脏CT成像中使用放射组学分析的初步经验表明，这项技术可能有助于识别易损斑块，改善心脏风险分层，并为个性化心血管医学开辟新的领域。另一方面，对人工智能在诊断成像中的潜在应用的研究在过去十年中获得了越来越多的关注。随着商用或开源AI算法的兴起，CCTA成像数据集的后处理分析和解读工作流程正在发生巨大变化。AI工具保证了程序的优化和加速，扩大了CCTA在风险分层以及患者治疗计划和管理方面的作用。
未来几年，新的CT成像生物标记物的逐步验证将扩大心脏CT的作用，从简单的狭窄评估扩展到风险分层和组织病变的定性。从心脏CT成像数据集中自动提取各种定量参数将开启一个新时代，届时将提供多种易损性特征、功能参数和组织变化标志物，从而对疾病进行更深入的表型分析，并解决个性化治疗方法的问题。
编译整理自：CundariG, Marchitelli L, Pambianchi G, Catapano F, Conia L, Stancanelli G, Catalano C, Galea N. Imaging biomarkers in cardiac CT: moving beyond simple coronary anatomical assessment. Radiol Med. 2024 Mar;129(3):380-400. doi: 10.1007/s11547-024-01771-5. 仅供专业人士交流目的，不用于商业用途。