第12章：冠状动脉疾病的定量 CT 分析（Quantitative Computed Tomography Analysis in the Assessment of Coronary Artery Disease）

1. Introduction

本章开篇即点明冠状动脉疾病（CAD）在发达国家仍是主要死因之一，强调对 CAD 存在与否及其严重程度的准确评估对临床决策至关重要。近年的文献已确立多层螺旋 CT（multidetector computed tomography, MDCT）作为一种无创成像手段，相对于传统冠状动脉造影（conventional coronary angiography, CCA）能够以很高准确度同时"排除"与"确诊"CAD[1–3]。大量的研究还成功证实了 MDCT 在其他无创检查基础之上的独立增量预后价值[4–9]，因此该工具在 CAD 评估中的应用正日益增多。然而，MDCT 上对斑块负荷（plaque burden）和狭窄严重程度（stenosis severity）的评估通常依赖目视评分，存在固有的局限性——正是这些局限性促使作者在下一节转向能够进行真实定量评估的最新技术。

2. Calcium Score

冠状动脉钙化（coronary calcium, CA）被广泛视为已发生的动脉粥样硬化的遗迹，反映心外膜冠状动脉总的斑块负荷[10–12]。大量研究报告 CA 是患者心脏事件的预测因子，并能在 Framingham 风险评分、Procam 评分等基于危险因素的评估工具之外提供独立的、增量性的预后信息[13]。电子束 CT（electron beam computed tomography, EBCT）是最早能够识别并定量 CA 的工具，目前已建立了广泛的数据库用以在不同族群中将 CA 的程度与心脏事件相关联[14–18]。相对近期的研究显示 MDCT 在冠状动脉钙化筛查方面与 EBCT 可比，故 MDCT 现已常规用于该用途[19]。

按 Agatston 方法的定义，钙化病灶（calcified lesion, CL）被界定为位于冠状动脉、面积 ≥1 mm² 且密度 ≥130 HU 的区域；这些阈值可以排除由噪声或非钙化病灶（CL）造成的单像素 CT 密度 ≥130 HU。目前大多数后处理工作站都已支持 CL 的彩色显示，操作者只需在彩色斑块周围勾画感兴趣区（region of interest, ROI），即可简化阅片流程（图 12.1）。工作站自动记录 ROI 的病灶面积（mm²）和最大 CT 值；对于每一个病灶，根据其面积和最大 CT 值计算一个分数；具体而言，面积乘以密度评分，密度评分根据以下规则赋值：（a）密度斑块（DP）位于 130 < DP < 199 时为 1 分；（b）200 < DP < 299 时为 2 分；（c）300 < DP < 399 时为 3 分；（d）DP ≥ 400 时为 4 分。Agatston 总钙化评分（calcium score, CaS）即对所有心外膜冠状动脉内 CL 的评分求和得出（图 12.1）[14]。近期的 MDCT 报告指南规定：报告时应给出每支血管的钙化评分和总钙化评分[20]。

有研究指出，扫描间变异性过大以致在个体水平上以年度变化进行监测意义有限，因此也提出了其他钙化定量方法，例如钙化体积（calcium volume, CV）和钙化质量（calcium mass, CM）[21]。CV 的计算方法是在每个 CL 周围勾画 ROI，然后由软件将每一面积乘以层厚，求和即为以 mm³ 计的总体积（图 12.1）。CM 的计算方法是在每个 CL 周围勾画 ROI，然后由软件将每一斑块面积乘以其 HU 密度，最后将所有测量值求和，再乘以一个由扫描仪和扫描协议决定的校正因子，由此得出以 mg 羟基磷灰石（calcium hydroxyapatite, CaHA）计的冠状动脉钙绝对质量[22–24]。然而，体积和质量评分在临床实践中较少使用，原因在于目前缺乏验证数据（没有标准规范和结局研究）；心血管 CT 学会（Society of Cardiovascular Computed Tomography）建议在使用这两种评分的同时，仍应报告更传统的 Agatston 评分[20]；此外，CT 目前被指南视为适合用于冠心病（coronary heart disease, CHD）中等风险患者，以及低风险人群中具有早发家族史的特定亚组[20]。

3. Quantification of Coronary Artery Stenosis

动脉粥样硬化的分子与细胞事件包括脂蛋白沉积、炎症、平滑肌细胞增殖、凋亡、坏死、钙化与纤维化等，它们会在冠状动脉中引起特定的几何和成分改变[25, 26]。其中一些改变——如斑块体积增大、正性重塑（positive remodeling）、以非钙化斑块形式存在的脂蛋白沉积、以及钙化——可被增强 MDCT 检测到[26]。

MDCT 已被广泛接受为评估冠状动脉疾病的准确无创工具，但在多数研究中仍以二分法评分（以 50% 为界）判断显著狭窄[1–3, 27]（图 12.2）。目视评分的局限性是该技术的主要缺陷，因此冠状动脉狭窄的定量分析正是为克服这一缺点而提出的。借助最新的成像技术和用户友好的后处理工具，对狭窄进行定量评估——这在诊断准确性和可重复性方面可能更可取——已成为可能。近年来的论文探讨了 MDCT 在冠状动脉狭窄定量中的作用：在多数研究中，CCA 被视为参考标准，但最近文献已证实 CCA 在评估复杂血管解剖时存在局限[28]。由于 MDCT 本身具有断层成像特性，可从任意投照位显示冠状血管，包括横截面视图和三维血管重建；使用血管内超声（intravascular ultrasound, IVUS）作为金标准的研究发现，MDCT 在狭窄定量方面相较于 CCA 具有更高的准确性[28–30]。

目前有多种几何参数用于 MDCT 上的 CAD 定量，包括：斑块长度（plaque length, PL）、最小管腔直径（minimal lumen diameter, MLD）、直径狭窄百分比（percentage of diameter stenosis, %DS）、最小管腔面积（minimal lumen area, MLA）、面积狭窄百分比（percentage of area stenosis, %AS）、斑块体积百分比（percentage of atheroma volume, %AV），以及重塑指数（remodeling index, RI）[29, 30]。其中 %DS =（病灶处直径 / 平均参考直径）× 100，平均参考直径通过对近端和远端参考切片的直径取平均得到，以校正血管锥度（vessel tapering）；类似地，%AS =（病灶处面积 / 平均参考面积）× 100，其中平均参考面积通过对近端和远端参考切片的面积取平均得到，以校正血管锥度。%AV 按下式计算：（总体积 − 总管腔体积）/ 总体积 × 100。RI =（总血管面积）/（近端和远端参考面积的平均值）[31]。

几何参数通常与成分参数一并报告，特别是将斑块分为三类：钙化斑块、非钙化斑块与混合斑块；一些作者进一步将非钙化斑块细分为高密度非钙化斑块（High Density Non-calcified Plaques, HD-NCP，衰减值 30–149 HU）和低密度非钙化斑块（Low Density Non-calcified Plaques, LD-NCP，衰减值 ≤−100 到 −30 HU），而钙化斑块（Calcified Plaque, CP）的衰减值 ≥150 HU[31]。

文献数据已确认 MDCT 用于冠状动脉狭窄与斑块定量评估的可行性；近期一项荟萃分析报告了较高的异质性灵敏度（I² = 82%），部分原因可由扫描仪类型解释（16 排 MDCT 灵敏度 0.84；95% CI: 0.80–0.88；64 排 MDCT 灵敏度 0.94；95% CI: 0.83–0.98）[26]。在定量狭窄评估中，MDCT 略微高估了管腔面积——平均高估 0.46 mm²（95% CI: 0.14–0.79），即高估 6.7%（p = 0.005）；CT 与 IVUS 之间的斑块面积和体积则相近（斑块面积平均差 0.09 mm²，95% CI: −1.00 至 1.18 mm²，p = 0.88；斑块体积平均差 5.30 mm³，95% CI: −3.01 至 13.60 mm³，p = 0.21）；%AS 在 CT 与 IVUS 之间非常接近（加权平均差 −1.81%，95% CI: −4.10 至 0.49，p = 0.12），是两者最一致的参数（图 12.3）。

多篇论文显示，由于开花伪影（blooming effect）的存在，对钙化斑块狭窄程度存在轻度高估，并导致钙化斑块病变相较于非钙化斑块病变具有更差的相关性和更宽的符合性限度[32]；尽管如此，定量方法仍被发现具有可重复性，可用于斑块进展的评估[26, 30, 33, 34]。MDCT 强大的断层成像特性还可用于量化完全闭塞冠状动脉中的病变长度和密度，在慢性完全闭塞（chronic total occlusion）的支架规划中提供超越 CCA 的附加价值[35]（图 12.4、12.5、12.6、12.7）。

斑块成分的表征是 MDCT 面临的最大挑战之一，已有多篇论文对此展开讨论；脂质与纤维成分之间存在显著的密度重叠，使斑块 HU 值的解读变得困难[20, 30, 34, 36]；但所有研究一致认为，所有斑块成分都能找到与 CT 值的相关性，只是符合性限度较宽。综上，尽管未来的技术发展有望提高准确性，但目前 MDCT 在几何和成分参数上的符合性限度仍较宽，因此定量评估在临床实践中应仅作为更描述性报告的补充，而不能取而代之[20, 30]；不过在经过良好筛选的临床试验中，这些参数仍可被采用。

4. Future Directions

尽管 MDCT 已成为过去十年中 CAD 无创诊断领域最重大的进展之一，但它在已识别斑块的功能影响方面是一个较差的判别工具[2, 3, 37]。CAD 解剖学评估与功能学评估之间的不匹配可归因于以下几个原因：与心外膜冠状动脉无关的微血管功能障碍、串联存在的多个非显著狭窄、对钙化斑块中的狭窄程度评估困难，以及侧支血流的存在[37]。

如今，最新技术已能通过 MDCT 实现静息与负荷心肌灌注（myocardial perfusion），初步结果（在动物和人体内）令人满意，显示 MDCT 能够提供心肌灌注的定性与定量评估[38–40]。未来若这些结果得以进一步证实，将使 MDCT 获得独特的能力——能够同时提供解剖学以及与冠状动脉狭窄相关的功能学数据，从而有望改变缺血性心脏病的诊断与治疗方式[37]。

本章个人批注

本章是定量 CT 系列中专门讨论冠状动脉（而非颈动脉）的一章，结构上对应 Ch11 关于颈动脉定量的论述，但内容更为简洁、方法学重点也不同。作者用四节把定量 CT 在 CAD 中的角色分为两条主线：一是 Agatston 钙化评分作为筛查与风险分层工具，二是狭窄与斑块的定量几何/成分评估作为诊断工具。两者的方法学成熟度差距明显——钙化评分已有 Agatston、Volume、Mass 三种定义、临床规范以及在 Framingham/Procam 之外的独立预后价值；而狭窄/斑块定量在 §3 中被反复界定为"补充而非替代描述性报告"。这一表述本身即是定量 CT 在 CAD 中定位的诚实写照。

在 §3 的几何参数列表里，%DS 与 %AS 的定义都通过"近端 + 远端参考切片求平均以校正血管锥度"来构造，这与 Ch11 中 NASCET/ECST 标准对比颈动脉狭窄时讨论的"参考直径选择"问题在精神上完全一致——定量测量对参考点的依赖是血管成像中一个跨床位的共同方法学议题。CT 与 IVUS 的对比数据（§3 中 %AS 加权平均差 −1.81%，95% CI 含 0）则说明，定量 CT 在某些参数上与有创参考已经达到可接受的符合度，但钙化斑块的开花伪影仍是系统性偏差来源。

§4 短而信息密度高：作者承认 MDCT 在"解剖 vs 功能"这一根本命题上仍有结构性短板，因此把灌注（CTP）作为未来方向。这一节的功能定位与 §3 的定量诊断之间存在方法论张力——前者承认定量本身有局限，后者则把灌注视为延伸能力的出路。值得在阅读后续 IVUS/OCT 等章节时关注作者如何处理这一张力。

最后注意一处术语上的不一致：作者在 §2 中将 LD-NCP 的下限写为 ≤−100 HU，而正文里又写为 ≤100 到 −30 HU，这两处显然应为同一区间（≤−100 至 −30 HU），疑为 PDF 排印造成的符号遗失。原文亦如此呈现，不在批注范围内修改事实。

与上下章的衔接（一段话）

本章是定量 CT 部分（Ch10–Ch12）中的最后一章，也是从颈动脉（Ch10、Ch11）切换到冠状动脉的关键节点。在体位上，Ch10 给出颈动脉临床 CT 的综述，Ch11 把定量方法聚焦于颈动脉腔径测量、狭窄分级、斑块负荷以及后处理重建，Ch12 则将相同的方法学框架——几何参数、参考点选择、CT-vs-金标准的对比——平移到冠状动脉，但增加了 Agatston 钙化评分这一冠状动脉特有的内容作为开篇（因为颈动脉通常不做 CaS）。从后续衔接看，本章之后的 Ch13–Ch16 转入 IVUS 与超声，下一部分"Part IV Ultrasound Atherosclerosis Imaging"由此开始；从这一位置可以预期，作者将在 Ch13 中使用本章已经建立起来的定量几何/成分参数（PL、MLD、%DS、%AS、%AV、RI、CP/HD-NCP/LD-NCP）作为基准，来对照 IVUS 在相同指标上能够给出的精度，从而评估 MDCT 究竟在哪些参数上可被替代、在哪些参数上仍是唯一可行的无创工具。Ch12 结尾 §4 的"解剖 vs 功能"判断，恰好为接下来 IVUS 章节中"管壁 vs 腔径"的对照埋下伏笔。