双能量冠脉CTA评价急性心肌梗死的动物实验研究

李媛媛 潘存雪 刘文亚 李 霞

急性心肌梗死（acute myocardial infarction，AMI）患者术前及早识别梗死心肌的程度及范围，对治疗方案的选择及预后至关重要，可避免因无临床治疗意义的血管重建术而出现的手术风险[1]。随着第二代双源CT（dual-source，DSCT）双能量（dualenergy，DE）“一站式”成像技术的发展，心肌CT灌注（computed tomography perfusion，CTP）已逐渐成为人们研究的热点[2]。本研究使用猪AMI 模型，完善双能量CT、心脏磁共振（cardiac magnetic resonance， CMR）检查，以组织病理学为“金标准”，以CMR-LGE横向比较，来评估第二代 DSCT 双能量检查评价心肌血供的准确性和可行性，通过具体的碘值的测量，以期为AMI的诊断及定量评价提供参考依据。

方 法

1.实验对象及动物模型的制备

家猪3头，年龄2月龄，体重20～25kg。行开胸直视下结扎冠状动脉前降支远端l/3处，持续结扎1h后，解除结扎关闭胸腔。于建模1天后完善双能量DSCT及CMR检查评价心肌改变。

2.双能量DSCT检查

行西门子双源CT检查，扫描范围包括升主动脉层面至心脏的膈面。造影剂为非离子碘对比剂(370mgI/ml)，剂量40ml，流速4.0ml/s。运用造影剂团注跟踪触发技术启动扫描，扫描触发阈值为130HU，10min后进行延迟扫描。A、B球管的管电压：100kV、140kV，管电流：115mAs、98mAs，扫描层厚为0.6mm，层间距0.5mm。利于迭代重建技术(SAFIRE)重建图像，重建卷积核定为I26f，重建层厚0.75mm、1.5mm。

3.CMR检查

行西门子1.5T磁共振检查，使用8通道表面相阵控线圈，采用呼吸门控、心电门控触发。包括T1WI序列、T2WI序列、快速反转恢复序列T2压脂对比扫描（T2-tirm），基于梯度回波的多时相电影序列扫描（True-FISH cine）、首过灌注、TI scout、对比剂延迟强化(late gadolinium enhancement，LGE)。扫描范围为左心室基底部至心尖的短轴位切面；层厚8mm，层间距0mm。对比剂钆喷替酸葡甲胺Gd-DTPA注射：剂量0.2mmol/kg、流率4～5ml/s。

4.图像分析

心肌节段划分参照美国心脏病协会(AHA)提出的心肌17段分段法[3-4]。扫描结束后将数据分别传入后处理工作站，由两位主治以上有CMR及CCTA诊断经验的医师分别对图像进行主观评价，意见不一致时，由第三名诊断医师判读获得一致意见。LGE主观评价诊断AMI标准：阴性，心肌信号均匀，无明显高信号区；阳性，局部心肌信号明显增高[5]（见图1）。DE-DSCT混合能量图像的判读：心肌密度减低区域代表心肌梗死(图1)。双能量CTA碘图主观评价标准：黄色伪彩色为高血流灌注状态，褐色为低血流灌注，血流缺失为没有伪彩色编码[6]。对照组织病理学结果，按照心肌节段分别测量梗死区心肌、远离梗死区域（即正常心肌）、主动脉的碘浓度(图1)，同时将梗死区域、远离梗死区域的正常心肌分别与主动脉的碘浓度作比值，得到标准化的碘浓度[7](NID)。

5.病理切片染色

检查结束后，取出心脏标本，固定在10%的福尔马林中，1周后取出标本沿短轴切面将左心室连续切片，短轴切面与CMR-LGE短轴方向一致，层厚8mm，按心肌17节段分段法取材，并做苏木精-伊红染色法（HE），光镜下诊断明确有无心肌梗死。

6.统计学分析：

使用SPSS22.0统计软件包进行统计分析。定量数据以±s表示。①以病理结果为金标准，计算CMR-LGE图像、DE-DSCT混合能量图像、DSCT扫描肌延迟扫描碘图主观诊断AMI的敏感度、特异度、准确度、阳性预测值、阴性预测值、Youden指数、诊断指数。②梗死心肌、正常心肌碘值及NID差异的比较，采用配对t检验，检验水准取0.05。③采用ROC曲线分析梗死心肌碘值及NID诊断AMI的最佳阈值的确定及其诊断效能。

结 果

3只猪完成心肌梗死建模，且冠脉血管显示良好，边界清晰，无血管中断（见图2）。

有效评价层面共17层，共评价82节段。病理学评价：共检测到15个梗死节段，67个正常节段；HE染色梗死心肌表现（见图3）。以病理结果为金标准，CMR-LGE、DSCT主观诊断AMI的各项指标见（见表1）。

实验猪均完成DSCT扫描及延迟扫描，分别测得梗死区心肌、远离梗死区心肌（正常心肌）的碘值、NID值见（见表2）。正常心肌与梗死心肌DSCT扫描及延迟扫描、梗死心肌DSCT扫描与延迟扫描、正常心肌DSCT扫描及延迟扫描的碘值及NID的差异均具有统计学意义（P均＜0.05）（表2）。

采用ROC曲线分析评估碘值、NID值诊断AMI的能力的各项指标见（图4）。

图1 A.CT图像上AMI的主观评判，模型猪术后的短轴层面，前壁及间隔壁密度减低，心肌梗死阳性；B.CMR-LGE图像，其中高信号为梗死心肌； C.DSCT扫描碘图；E.DSCT延迟扫描碘图，其中黄色伪彩色代表最高的血流灌注状态，褐色代表低血流灌注；D、F.以病理结果为金标准，按心肌17节段分段法测量碘值图。

讨 论

图2 A.1号猪右冠状动脉血管图像； B.2号猪右冠状动脉血管图像； C.3号猪右冠状动脉血管图像。

图3 梗死心肌节段的HE染色。A.低倍镜（10×20）下表现； B.高倍镜（20×20）下表现。

图4 A.DSCT扫描梗死心肌碘值的ROC曲线，阈值： ≤1.48mg/ml，灵敏度：100%，特异度：96.6%，AUC：0.999，95%CI，0.994～1.000；B.DSCT延迟扫描梗死心肌碘值的ROC曲线，阈值：≤1.85mg/ml，敏感度：93.3%，特异度：65.5%，AUC：0.836，95%CI：0.717～0.954；C.DSCT扫描梗死心肌NID值的ROC曲线，阈值：≤0.058，灵敏度：100%，特异度：100%，AUC：1.000，95%CI：1.000～1.000；D.DSCT延迟扫描梗死心肌NID值的ROC曲线，阈值：≤0.394灵敏度：73.3%，特异度：89.7%，AUC：0.839，95%CI：0.710～0.968。

表1 病理结果对照CMR、DSCT对急性心肌梗死的主观诊断效果分析

表2 梗死与正常心肌碘值、NID的比较（±s）

表2 梗死与正常心肌碘值、NID的比较（±s）

DSCT扫描 DSCT延迟扫描碘值(mg/ml) NID 碘值(mg/ml) NID梗死心肌 0.71±0.33 0.027±0.012 1.19±0.52 0.380±0.169正常心肌 4.89±1.85 0.192±0.079 2.03±0.69 0.667±0.240 t-13.967 -8.577 -8.845 -5.220 P 0.000 0.000 0.000 0.000

急性心肌梗死的早期诊断对指导临床治疗具有重要意义，MRI是目前世界上公认的无创检测存活心肌的“金标准”[8]；CCTA是临床无创性诊断缺血性心脏病的重要手段，对诊断冠状动脉狭窄已得到临床认可及广泛使用；但临床目前仍没有能够“一站式”评价冠脉管腔狭窄与心肌血供情况的检查技术。随着DE-DSCT成像技术的迅速发展，使心脏CT“一站式”成像成为可能，CTP已逐渐成为人们研究的热点[9]。DE-DSCT成像技术一次扫描可获得冠状动脉及心肌灌注图像，并可通过组织与碘对比剂对不同电压的射线衰减不同，从而显示心肌内碘剂分布情况，反映心肌的血供情况[10]。猪心脏解剖结构和血管走行与人类很接近[11]，故本实验选用猪作为AMI的动物模型，对比分析静息DE-CCTA、CMR-LGE评价AMI的诊断效能，并通过测量心肌组织具体的碘值、NID值，以期为临床AMI的诊断及定量评价提供参考依据。

本研究结果显示，主观诊断AMI的诊断效能：CMR-LGE高于DSCT混合能量图像，DSCT混合能量图像高于DSCT碘图图像。Feuchtner等[12]报道DSCT双能量心肌灌注成像，评估心肌缺血准确性为75%，本实验DSCT扫描结果与其接近。Kerl 等[13]的猪心肌梗死模型，在建模2个月后分别行DECCTA、CMR-LGE及病理学检查，以病理结果为金标准，DE-CCTA诊断AMI的灵敏度、特异度分别为72%和88%，DE-CCTA诊断效能高于本研究，CMR -LGE诊断AMI的灵敏度、特异度分别为78%和92%，CMR-LGE诊断效能与本实验接近。DE-CCTA碘图主观评价诊断AMI效能较CMRLGE低可能是与碘图并不是十分稳定，对线束硬化伪影、心脏搏动伪影等因素较敏感有关，且线束硬化并不能被重建完全校正，通过肉眼判断碘分布的稀疏程度对碘图进行主观评价，很大程度上依赖于读片者的经验，主观性较强，缺乏客观的评价标准。所以利用DE-DSCT碘图诊断AMI时，应将肉眼主观评价与客观数据的测量相结合，以期提高DE-DSCT的诊断效能。

DSCT扫描碘值、NID值的ROC曲线分析结果显示，其诊断梗死心肌的灵敏度、特异度均高于DSCT碘图的主观评价；Koonce等[14]研究已运用胸部水模验证双能量CT心脏扫描方案测量碘浓度的准确性。本研究结果显示，梗死心肌与正常心肌碘浓度值及NID的差异均具有统计学意义。

本研究不足之处：①样本量小，所得数据平均值可能有偏倚；②由于DE-DSCT心肌灌注成像尚为新的技术，仍处于科研研究阶段，对图像的异常改变认识缺乏临床经验，可能会影响诊断梗死心肌的准确性。上述研究结果说明，DE-DSCT碘图是诊断AMI的一种可行的定性、定量影像学检查方法，心肌碘浓度及NID值均能准确、可靠的反映AMI中梗死心肌的异常改变，DE-DSCT碘图结合客观碘值及NID值的测量，可提高DE-DSCT诊断AMI的诊断效能。双能量DSCT心肌灌注“一站式”成像技术在诊断AMI中具有巨大潜力。