UHR-PCCT在冠状动脉斑块定量评估中的价值
UHR-PCCT在冠状动脉斑块定量评估中的价值
冠状动脉CT血管造影（CCTA）在冠状动脉疾病评估中占据重要地位，不仅能评估管腔狭窄情况，还可对动脉粥样硬化斑块进行可视化和定量分析。研究表明，斑块负荷是心血管事件和死亡风险的主要预测指标（并非是狭窄程度），因此精确的斑块定量评估意义重大。低衰减斑块（LAP）是急性和慢性冠状动脉综合征患者不良冠状动脉事件的最强预测因子，对所有斑块成分进行非侵入性监测，也越来越多地用于评估新型抗动脉粥样硬化药物的疗效。
近年来，临床双源光子计数探测器（PCD）CT的出现，使得心电门控超高空间分辨率（UHR）CCTA成为可能。PCD CT在转换检测到的X射线光子时，优化了几何剂量效率，具有更高的空间分辨率。此前研究显示，UHR可提高尸体实验中钙定量的准确性，模型研究也表明其能提高CCTA斑块定量的准确性和可重复性。然而，仍需与能量积分探测器（EID）CT进行个体内比较，以大规模验证这些结果，并评估重复测量的可重复性和不同阅片者之间的一致性。
近日，来自美国南卡罗来纳医科大学、匈牙利塞梅维什大学、意大利罗马萨皮恩扎大学、IRCCS 圣拉斐尔科学研究所、德国慕尼黑大学医院、波恩大学医院、美因茨约翰内斯・古滕贝格大学医学中心的学者在Radiology上发表最新研究成果。在这项研究中，研究人员旨在评估UHR PCD CT相较于传统EID CT，在冠状动脉斑块定量和基于直方图的特征分析方面的效果，并评估总冠状动脉斑块体积和斑块成分分割的阅片者内和阅片者间的可重复性。
研究人员前瞻性招募了2023年4月1日至2024年1月31日期间，因稳定型胸痛或在经导管主动脉瓣置换术（TAVR）术前检查，而行EID CT下CCTA检查的连续患者，这些患者在30天内接受研究性UHR PCD CT CCTA检查。研究的纳入标准为年龄大于18岁且接受EID CT标准护理CCTA检查的参与者；排除标准包括对碘化造影剂严重不良反应、肾功能降低、EID CT检查无冠状动脉钙化、妊娠或哺乳期以及无法提供知情同意等。
EID CT扫描按照临床方案，在双源EID CT（SOMATOM Force；西门子医疗）上进行，扫描参数为旋转时间0.25秒，准直192×0.6mm ，管电压（90 - 130 kVp）和管电流（150 - 600 mA）由CT系统根据定位图自动确定。对于稳定型胸痛且无禁忌症的患者，扫描前给予舌下硝酸甘油（0.4mg） ，而TAVR候选者不给予硝酸甘油。PCD CT检查则使用临床双源PCD CT系统（NAEOTOM Alpha，软件版本VA50；西门子医疗），在UHR QuantumPlus模式下进行，扫描参数为机架旋转时间0.25秒，准直120×0.2mm ，管电压设置为120 kVp，并调整图像质量水平，使两次检查的CT剂量指数相近。
图像重建分别使用离线平台对EID CT和PCD CT数据进行。EID CT图像重建参数为层厚0.6mm，增量0.5mm ，使用中等锐利血管卷积核（Bv40）和迭代重建水平3（ADMIRE，西门子医疗）；PCD CT数据集使用迭代重建水平4（QIR；西门子医疗）进行重建，层厚0.2mm，增量0.1mm ，并根据体重指数选择不同卷积核（Bv64，体重指数<30；Bv60，体重指数30 - 40；Bv56，体重指数>40）。
在定量斑块评估方面，研究人员排除了支架段和搭桥血管，对直径大于1.5mm的冠状动脉进行自动中心线提取后，由一名有5年心血管成像经验的阅片者，使用商业软件（冠状动脉斑块分析，软件版本VA50，syngo.via；西门子医疗）手动定义连续动脉粥样硬化斑块的近端和远端。软件根据CT值的空间分布自动识别外壁和内壁，随后进行手动调整。最后，根据预设的亨氏单位（HU）范围评估斑块成分。
小提琴图展示了总斑块（紫色）、钙化斑块（黄色）、纤维化斑块（蓝色）和低衰减斑块（红色）定量测量的结果。中位数用水平虚线表示，四分位数间距用点线表示。使用Wilcoxon符号秩检验比较EID CT和PCD CT获得的斑块体积。PCD CT测得的总斑块体积和钙化斑块体积低于EID CT，但钙化斑块和低衰减斑块的体积差异无统计学意义。
研究结果显示，最初有320名患者考虑纳入研究，最终48名参与者纳入最终分析，平均年龄68.7岁，其中9名女性，39名男性。共识别并分析了164个斑块，PCD CT下总斑块体积显著低于EID CT（723.5mm⊃3; [IQR，500.6 - 1184.5mm⊃3;] vs 1084.7mm⊃3; [IQR，710.7 - 1609.8mm⊃3;]，P <.001） ，纤维化斑块体积更低（325.4mm⊃3; [IQR，151.7 - 519.2mm⊃3;] vs 627.7mm⊃3; [IQR，385.8 - 795.1mm⊃3;]，P <.001） ，LAP体积更高（72.1mm⊃3; [IQR，38.6 - 161.9mm⊃3;] vs 58.1mm⊃3; [IQR，23.4 - 102.3mm⊃3;]，P =.004） 。钙化斑块体积在两种CT间无显著差异，但对于主要为钙化的斑块，PCD CT测量的钙化体积显著低于EID CT。
对在左旋冠状动脉近端检测并分割出的部分钙化斑块的定量特征分析。PCD CT减少了钙化成分导致的部分容积平均效应伪影，但由于EID CT上的纤维化区域在PCD CT上被重新归类为钙化，两种扫描仪测得的总钙化斑块体积仍相当。
热图展示了斑块体积的阅片者内和阅片者间重现性的组内相关系数。对于PCD CT和EID CT而言，总斑块、钙化斑块和纤维化斑块体积在重复测量之间以及不同阅片者之间均显示出极好的一致性。虽然PCD CT对低衰减斑块体积的测量具有很强的一致性，但EID CT在低衰减斑块体积测量上，阅片者内和阅片者间仅能达到中等和较差的一致性。
在测量的可重复性方面，PCD CT对总斑块、钙化斑块和纤维化斑块体积的测量，在阅片者内和阅片者间均具有出色的一致性（所有组内相关系数ICC >0.90） ，对LAP体积的测量一致性较强（ICC分别为0.84和0.89） ；而EID CT对LAP体积测量的阅片者内一致性为中等（ICC，0.62） ，阅片者间一致性较差（ICC，0.47）。此外，PCD CT扫描的斑块中位数衰减值显著高于EID CT，且衰减值的方差和动态范围更大。
该代表性示例展示了对一名75岁男性参与者左前降支（LAD）动脉进行的分割情况。该参与者先接受了临床指示的EID CT冠状动脉CT血管造影检查，随后又接受了PCD CT检查。尽管不同阅片者对所有斑块成分的测量结果相似，但两位研究者都注意到，在超高空间分辨率扫描中，总斑块体积明显更低。中间的三维体积图像显示了分割的位置。
直方图展示了EID CT和PCD CT测量的斑块衰减值汇总情况。基于PCD CT成像信息得到的衰减值具有更大的方差和动态范围。
该研究表明，与EID CT相比，UHR PCD CT可使冠状动脉斑块体积减少约三分之一，在纤维化成分上差异最为明显。PCD CT的斑块定量评估提高了阅片者内和阅片者间的可重复性，尤其是对低衰减斑块。不过，研究也存在一些局限性，如样本量有限、参与者以白人为主、可能存在选择偏倚、未对测量差异进行侵入性验证以及缺乏长期预后数据等。未来需要进一步的研究，特别是针对UHR系列定义斑块成分阈值的侵入性验证研究，以更深入地了解PCD CT在冠状动脉斑块评估中的应用价值。
文献原文：Vecsey-Nagy M, Tremamunno G, Schoepf UJ, Gnasso C, Zsarnóczay E, Fink N, Kravchenko D, Halfmann MC, O'Doherty J, Szilveszter B, Maurovich-Horvat P, Kabakus IM, Suranyi PS, Emrich T, Varga-Szemes A. Coronary Plaque Quantification with Ultrahigh-Spatial-Resolution Photon-counting Detector CT: Intraindividual Comparison with Energy-integrating Detector CT. Radiology. 2025 Mar;314(3):e241479. doi: 10.1148/radiol.241479.
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