CT心肌灌注成像的研究进展
单光子发射计算机断层成像术（single-photon emission computed tomography，SPECT）和磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）是目前心肌功能成像的重要方法，利用SPECT或MRI可对心肌灌注状况进行定性评估，为临床治疗决策的制订提供依据。然而，SPECT的空间分辨率有限，无法提供详细的冠状动脉解剖信息，并且存在辐射剂量较高的不足；MRI虽然对于显示心肌血流灌注和心肌瘢痕/纤维化方面有独特优势，但扫描时间较长、同样存在无法评价冠状动脉解剖的限制。
相比SPECT和MRI，冠状动脉CT血管成像（coronary computed tomography angiography，CCTA）能对冠状动脉解剖情况进行评价，CT心肌灌注成像（myocardial perfusion imaging，MPI）能对心肌灌注程度进行评估，故CT可同时从解剖和功能两方面对冠状动脉进行综合评估。
多中心临床试验CORE320结果表明，CCTA结合CT-MPI能够准确诊断具有血流动力学意义的冠状动脉病变。此外，定性向定量评估的转化使CT-MPI诊断性能得到提高；与SPECT相比，CT-MPI的辐射剂量有所减少。因此，CT解剖和功能一站式成像有望成为冠心病诊断评价中的重要手段之一。现就CT-MPI的研究进展予以综述。
1.图像采集方案
目前心肌灌注扫描方案通常分为三个阶段，即CCTA扫描，药物负荷心肌灌注扫描，延迟强化扫描。药物负荷心肌灌注扫描阶段常用的药物是腺苷，在腺苷作用下正常冠状动脉分支扩张、血流量增加，当存在冠状动脉狭窄时，病变冠状动脉在用药前为保证心肌血流供应，远端血管已出现代偿性扩张，用药后扩张程度不明显，血流量增加程度低于正常冠状动脉，这种差异导致了相应心肌节段出现灌注差异，表现出心肌缺血的症状，在图像上也表现为病变血管供血区心肌低密度影。
目前就是否先进行药物负荷扫描的问题存在争议。先行药物负荷心肌灌注扫描，在药物的作用下，更容易检出心肌缺血；若先进行CCTA扫描，在心肌缺血部位对比剂停留时间长于正常心肌，会使药物负荷灌注扫描阶段缺血心肌与正常心肌CT值差别降低，降低缺血心肌的检出率。但先行CCTA扫描也有一定优势：先进行CCTA扫描，随后根据CCTA扫描结果，即有无冠状动脉分支狭窄，再决定是否进行药物负荷心肌灌注扫描，判断是否存在心肌缺血，这样可以减少检查辐射剂量和患者检查成本。
目前，CCTA扫描结合药物负荷显像方案的有效辐射剂量在4～6mSv，结合多种扫描方案（低电压、前瞻性心电门控方案），更有效地减少了有效辐射剂量，第三代双源CT的有效辐射剂量小于第二代双源CT。但两种方案都存在导致诊断准确度降低的因素。可通过增加扫描间期、提高CT的时间分辨率来减少上述因素的影响。有学者认为，根据实际临床目的来选择扫描方案更有效。
试验结果发现，首先进行CCTA扫描，可最大限度地从CCTA评估结果中获益：对于中低风险患者来说，先进行CCTA扫描评估，可以排除阻塞性冠心病；对于高风险患者或者有心血管疾病史的患者来说，严重钙化灶或置入支架会导致CCTA评估困难，推荐首先进行药物负荷扫描评估心肌血流灌注。有研究在严重钙化和支架置入后人群中采用药物负荷扫描结合CT血管造影，证明了该方案的临床价值。
2.静态CT-MPI
静态CT-MPI是根据单次扫描图像中心肌CT值大小反映心肌血流灌注程度的方法，对比剂首次通过心肌时，其弥散量与图像中CT值呈正相关，故一般选择在注射对比剂后采用追踪技术或者自动触发技术，在主动脉或左心室CT值上升期或达峰值时一次获取心脏CT图像。利用静态CT成像，可以定性评估心肌灌注缺损程度，由于对比剂进入缺血心肌的时间长于正常心肌，所以图像中缺血心肌的CT值低于正常心肌；根据不同扫描阶段心肌CT值的变化，将心肌分成可逆性心肌缺血和不可逆性心肌缺血：在药物负荷灌注扫描阶段出现心肌缺血，而在CCTA扫描阶段表现正常则为可逆性心肌缺血，若未恢复则为不可逆性心肌缺血，后者常提示心肌梗死或心肌冬眠。
当存在心肌梗死时，对比剂进入和离开心肌的时间均有延迟，所以与正常心肌节段相比密度更低，并在延迟强化扫描图像中，对比剂潴留使梗死心肌CT值高于正常心肌，故可利用以上原理判断是否存在心肌梗死。由于这种定性的方法需要与正常心肌CT值对照，如果出现全心肌缺损，则会出现漏诊可能。除了定性评估心肌灌注外，也有研究利用半定量评估方法对心肌灌注程度进行评估。
一般将低CT值的区域与正常心肌节段相比，根据每一节段灌注缺损严重程度进行分级或者根据左心室CT值进行标准化比较；还可以计算单位心肌厚度CT值的变化，来评估心内外膜下心肌之间灌注的差异，其结果与核素成像半定量评估结果相关性较好。静态CT-MPI只能获取一个样本数据，错过对比剂的峰值会导致组织对比度降低，出现假阴性的结果。同时静态CT-MPI受到硬化线束伪影的影响，在左心室下壁基底部常出现低密度影，影响心肌灌注评估的准确性。
3.动态CT-MPI
动态CT-MPI是指获得对比剂注射后一段时间内的多个连续图像的方法，可根据不同时间点心肌内对比剂浓度的动态变化绘制出时间-密度曲线，利用相应模型计算出参数来定量评估心肌灌注状况。目前定量评估心肌灌注量的方法主要基于双房室模型，利用去卷积或者Patlakplot分析方法，根据时间-密度曲线数据推导出心肌血流动力学参数。评估心肌血流动力学的参数［平均通过时间、心肌血容量、心肌血流量（myocardial blood flow，MBF）］中，MBF可较好地反映心肌灌注情况。
一系列临床研究表明，MBF值不仅能较准确地评估心肌灌注情况，大致区分缺血心肌和梗死心肌，还可早期识别出糖尿病患者和高血压患者异常心肌血流分布。在一项以心脏MRI为金标准的临床研究中，重度心肌缺血和心内膜下梗死的MBF值差异无统计学意义。因此，在临床实践中，单独使用CT-MBF来区分心肌缺血和心肌梗死的价值有限。研究证实，MBF结合CT计算的血流储备分数（fractional flow reserve，FFR）能进一步提高存在血流动力学意义的狭窄病变的诊断准确性，结果显示，MBF结合CT-FFR的诊断准确度达到79%。
相对于静态CT-MPI，动态CT-MPI更容易发现平衡性心肌缺血以及微血管功能障碍。多项研究表明，异常MBF值患者群体中存在心血管疾病不良预后，说明了定量MBF图像的诊断预后价值。不同研究间MBF截断值变异性较大。在无阻塞性冠心病患者中，MBF值变化范围较大，表明微血管的生理性变化也可导致心肌血流量的变化。MBF值受各种因素的影响，故需要正常人群大样本数据来确定MBF的正常范围。故在一些研究中使用MBF指数、相对MBF值或者全心肌范围内MBF值对心肌灌注程度进行评估，结果表明全心肌范围内MBF值诊断准确性更高。
计算心内膜下密度值和心外膜平均密度值之比还能得到心肌的透壁灌注指数（transmural perfusion ratio，TPR）。研究结果表明，静态CT-MPI能够评估心肌跨壁灌注量的差异，且具有良好的诊断性能。Coenen等的研究证实，TPR能够预测存在血流动力学狭窄的病变，联合MBF可以提高诊断准确度，受试者工作特征曲线（receiver operating characteristic curve，ROC曲线）曲线下面积为0.78。然而，心肌运动伪影会对TPR值产生影响。总之，动态CT-MPI技术的发展提高了绝对定量评估准确性，减少了平衡性心肌缺血和微循环阻塞对诊断的影响。
4.图像伪影
心肌灌注程度的评估中，受到设备技术和图像处理方法的限制，常导致图像伪影出现，常见的有运动伪影、硬化线束伪影、重建伪影等。图像采集过程中，心脏运动和呼吸时胸壁运动常导致运动伪影的产生，在图像上常表现为与冠状动脉病变血流供应范围不一致的低密度影，只存在于部分心动周期中。较高的心率和设备的低时间分辨率增加运动伪影产生的概率；此前应用较广泛的64排CT，纵向扫描范围为4 cm，扫描整个心脏需5～8个心动周期；随后320排螺旋CT使纵向扫描范围增加到16 cm，在1个心动周期内就能完成对整个心脏的扫描；而双源CT的发展也使设备时间分辨率得到提高：第二代和第三代双源CT的时间分辨率通常能达到66～75ms，设备技术更新降低了运动伪影产生的概率，提高了诊断准确度。
在对比剂增强的CT成像中，主动脉和左心室内高浓度对比剂吸收低能量光子，使剩余高能量射线衰减系数增加，在高密度主动脉和左心室结构周围产生低密度区域，此为硬化线束伪影，该类伪影常出现在下壁基底部，由于与心肌灌注缺损表现相似，所以常导致假阳性的结果。通常调整算法后，硬化射线伪影出现的概率会降低。有动物实验结果发现，前瞻性心电门控触发的快速管电压切换技术中，低能级图像中硬化线束伪影程度较高能级图像低。未来需要更多研究探索设备改进和图像后处理方法来减少硬化线束伪影。
5.临床应用现状
5.1诊断
多项单中心临床研究证实，利用CT-MPI诊断心肌缺血的可行性，一项纳入12项研究CCTA和CT-MPI在低风险冠心病患者中阴性预测值差别的荟萃分析表明，CT-MPI诊断低风险患者的准确度与CCTA相比，差异无统计学意义。临床研究进一步发现，定性和定量CT-MPI评估能较为准确地诊断冠心病，尤其在血管狭窄具有血流动力学意义时，定性评估的ROC曲线下面积可达0.82，定量评估的准确度可达92.5；当CCTA联合CT-MPI评估诊断冠心病时，准确性更高：多项单中心临床研究证实了CCTA/CT-MPI联合诊断冠心病的可行性，随后多中心临床试验CORE320结果表明，CCTA联合CT-MPI可以正确识别冠状动脉血管造影中狭窄程度＞50%以及SPECT中存在灌注缺损的患者，其ROC曲线下面积为0.87。
在冠状动脉严重钙化和支架置入术后患者中，CCTA/CT-MPI结合诊断冠心病的准确度高于单独利用CCTA；两者联合诊断的灵敏度、特异度、阴性预测值、阳性预测值分别为93%、100%、100%、71%，ROC曲线下面积为0.97。与其他研究相比，该方案放射剂量以及对比剂注射量都有所减少。临床上，若患者钙评分＞400或患者已行支架置入，建议使用CCTA联合CT-MPI进行评估，为治疗决策提供依据。此外，现正在进行的多中心临床试验PERFUSEtrial（NCT02208388，Clinical-Trials.gov）旨在研究比较根据FFR和根据CT-MPI结果来指导冠心病进一步治疗（进行经皮冠状动脉介入治疗或药物保守治疗）的结果、预后、生存质量、治疗费用等之间的差别，此研究预计2019年完成第一阶段结果分析。
5.2评估预后
有研究表明，单独利用CCTA能够评估冠状动脉解剖情况，进而预测未来主要不良心血管事件（major adverse cardiovascular events，MACE）发生率；Meinel等的多中心临床试验表明，阳性的CT-MPI评估结果与未来MACE发生相关，且病变数量与危险比呈正相关，在调整年龄、性别等相关心血管危险因素后，血管狭窄和缺血区域数量仍与MACE发生风险相关，且风险比可达4.76（P=0.0026），故可将病变数量指标纳入风险程度分级。Cantoni等的一项纳入了21项研究的荟萃分析表明，利用CT-MPI和CCTA来预测MACE的发生率差异无统计学意义。
此外，大型多中心临床试验CORE320的2年随访研究结果表明，利用CCTA联合CT-MPI预测短期（行血管再通术30d后）和长期（行血管再通术182d后）MACE发生风险的能力与SPECT联合ICA预测结果相似，前者ROC曲线下面积分别为0.68和0.71，后者分别为0.69和0.71，尤其对有血流动力学狭窄病变的患者，CCTA/CT-MPI表现出更高的预测价值（P=0.0470）。研究不仅证实了CT-MPI在冠心病预后评估中的作用，还明确了CCTA联合CT-MPI对冠心病进行“一站式”诊断、病情评估、预后评价的作用，在无创性心血管影像诊断领域中具有较高的临床价值。
6.展望
既往的临床研究证实了CT-MPI在冠心病诊断中的价值，在CCTA结合CT-MPI时，冠心病诊断准确度可进一步提高；同时也证实了CCTA结合CT-MPI对冠心病预后的预测价值。随后的研究进一步探索了CCTA结合CT-MPI扫描的最佳方案和MPI在不同患者群体中的应用价值，同时寻找减少辐射剂量和图形伪影的新方法，优化临床治疗路径，减少检查、治疗费用，提高CCTA和CT-MPI临床诊断价值。随着人工智能在疾病诊断和预后中的应用，未来还可以利用机器学习来分析CT-MPI评估数据，结合临床检测结果更加准确诊断疾病，并为临床决策提供依据。
