胸痛患者的负荷 CT 灌注

背景。 在美国，每年有超过 800 万患者因急性胸痛需要急诊科评估。 这些评估的估计成本超过 100 亿美元，经济生产力的损失可能要大得多。 多探测器计算机断层扫描 (MDCT) 是诊断性有创冠状动脉造影 (ICA) 的一种流行替代方法（Deetjen 等人 2007 年，Schroeder 等人 2008 年，de Roos 2010 年），并且因其能够排除显着性异常而获得广泛的临床认可冠状动脉疾病 (CAD)（Hulten、Bittencourt、Ghoshhajra 和 Blankstein 2012）。 然而，在急性胸痛患者中，CT 冠状动脉造影 (CTCA) 的异常发现经常导致额外的核心肌灌注成像 (MPI) 以确定冠状动脉狭窄的血流动力学意义（Garcia、Lessick 和 Hoffmann 2006，Deetjen 等人 2007） , Miller, et al. 2008, Schroeder, et al. 2008, de Roos 2010)。 这是因为心肌缺血的存在和程度比冠状动脉狭窄的严重程度更重要，可用于识别可从冠状动脉血运重建术中获益的患者。 因此，随着人们对在单一测试中同时评估冠状动脉解剖结构和 CAD 的血流动力学意义越来越感兴趣，研究集中在 MDCT 评估心肌灌注的潜力上（Techasith 和 Cury 2011）。 这种方法需要克服的一个障碍是它依赖于对手动选择的 2D 切片的视觉评估，而不是对整个心肌的 3D 分析，并且需要手动调整对比窗口，这两者都存在遗漏心内膜下灌注缺陷的风险。

先验数据和假设。 为了克服这些限制，我们最近开发了一种用于心肌灌注定量 3D 分析的技术，该技术使用 X 射线衰减的分布来计算每个心肌节段的严重程度和灌注异常程度的指数（Kachenoura 等人，2010 年） . 确认该分析能够检测转诊至 CTCA 的连续患者中热加腺苷诱导的灌注异常（Mor-Avi 等人，2012 年）后，我们提出了一项旨在确定该方法在急诊患者中的价值的新研究有急性胸痛的部门。 我们选择这个队列来进一步验证 CT 灌注分析，并确定它是否比单独的 CTCA 提供附加效用，因为这些患者越来越多地被急诊科大量转诊进行 CTCA，而不是核血管扩张剂压力测试，因此失去了宝贵的生理信息。 因为我们的灌注指数是专门设计来考虑到应激引起的灌注缺陷是心内膜下的这一事实，我们假设我们的定量 3D 分析可以准确地识别因潜在的血流动力学显着冠状动脉狭窄而在急诊科就诊的急性胸痛患者，帮助识别最有可能从血运重建中获益的个体，从而提高预测患者结果的能力。 事实上，我们之前的研究表明，使用热加腺素后，我们的灌注指数在由明显狭窄的动脉供血的心肌节段中高出 2-3 倍（Patel 等人，2011 年），从而提高了血液动力学显着 CAD 的诊断。

目标。 本研究旨在实现以下目标：(1) 通过比较接受 ICA 的显着狭窄患者的负荷 MDCT 灌注数据与有创血流储备分数 (FFR) 数据来检验上述假设； (2) 确定 MDCT 灌注作为 CTCA 辅助手段预测患者预后的附加值。

学习规划。 在这项研究中，将对大约 150 名连续接受 CTCA 治疗的胸痛患者在类伽腺苷应激期间进行 MDCT 成像，这些患者同意在血管扩张剂应激期间接受额外的 MDCT 成像。 有 CTCA 禁忌症的患者，包括已知对碘过敏、肾功能不全（肌酐 >1.6 mg/dL）、无法进行 10 秒屏气，以及 β 受体阻滞剂或类伽腺苷禁忌症，如慢性阻塞性肺病、晚期心脏传导阻滞或收缩压<90 mmHg，将被排除在研究之外。 此外，将排除具有心胸外科手术或起搏器或冠状动脉支架植入史的患者。 心肌灌注将使用定量容积分析进行评估，但不会报告给转诊医生以避免转诊偏倚。 在每位患者中，我们将在入组时收集以下信息：年龄、性别、身高、体重、血压、吸烟、心脏病史、高血压、中风和糖尿病。 此外，将获得血液样本以分析脂质和心肌酶。 在也接受 ICA 的患者亚组中，MDCT 灌注将与 ICA 结果进行比较，包括狭窄程度和 FFR。 当入组 30 名具有 ICA 数据的患者时（基于功效分析），将停止入组。 将对所有研究患者进行随访，以确定 MDCT 灌注对就诊后 1 个月和 1 年的主要心血管事件的预测价值。

MDCT 成像协议。 β-受体阻滞剂美托洛尔将口服（成像前 1 小时 50 毫克）和/或静脉内给药（成像前立即给药 5 至 15 毫克），以达到 <70 bpm 的目标心率。 将在暂停呼吸期间获取图像（256 通道 iCT 扫描仪，飞利浦）。 最初，CTCA 将根据标准临床方案在休息时进行。 然后，将给予regadenoson（Lexiscan，Astellas）（0.4mg，i.v. 推注）至少 15 分钟后，以确保造影剂清除。 将在施用类伽腺苷 1 分钟后采集额外的一组图像，以确保在峰值血管扩张作用期间成像。 在以 4 毫升/秒的速度注射 50 毫升碘化造影剂后，将获取应力图像，使用前瞻性门控，以最大限度地减少辐射暴露，从而为额外的应力扫描平均产生 2 毫希沃特。

MDCT图像分析。 将在休息时和血管扩张剂应激期间分析心肌灌注。 在 5 到 6 个切片中手动初始化心内膜和外膜边界后，将使用水平集技术自动估计心内膜和外膜 3D 表面 (Corsi, et al. 2005)。 根据标准 AHA 分割（Cerqueira 等人，2002 年），限制在心内膜和心外膜表面之间的 3D 感兴趣区域将被识别为 LV 心肌并分为 3D 楔形心肌段：6 个基底部，6 个心室中部，和 4 个顶端部分。 对于每个心肌节段，将以亨斯菲尔德单位 (HU) 自动测量平均 X 射线衰减值。 然后，如前所述（Kachenoura 等人，2010 年），将使用从底部到顶点的所有 LV 切片中的 X 射线衰减，以生成通过平均 LV 腔衰减归一化的心肌衰减的牛眼显示，类似于 MPI 牛眼。 与我们之前对固定灌注缺陷的研究（Kachenoura 等人，2010 年）不同，在该研究中，牛眼显示透壁衰减，在本研究中，我们还将创建心内膜下衰减的牛眼，以优化应激诱导的心内膜下灌注缺陷的可视化。 除了心内膜下衰减的靶心显示外，此信息将被映射到重建的 3D 渲染心内膜表面，以便于了解灌注异常的位置和程度。 这种 3D 显示允许手动旋转模型以允许从任何角度进行可视化，并提供比牛眼失真更少的低增强区域的更真实的视图。 最后，对于每个心肌节段，灌注异常程度和严重程度的定量指标 Qh 将被计算为具有低衰减的体素数占节段总体积百分比的数学乘积，反映了灌注异常的程度缺陷，以及这些体素中的衰减与先前确定的相同解剖位置的正常衰减之间的差异，反映了缺陷的严重程度（Kachenoura，等人，2010 年）。

客观检测灌注异常。 为了能够客观地检测灌注异常，我们使用早期试验研究中收集的数据来确定灌注指数 Qh 的异常截止值。 根据 CTCA 结果将心肌节段分为两组：由冠状动脉供血的节段位于特定节段的近端并导致 CTCA 上 >50% 的管腔狭窄，以及由没有明显狭窄或狭窄位于特定节段远端的动脉供血的节段部分。 接受者操作曲线 (ROC) 分析用于确定静息和压力指数 Qh 的最佳异常阈值。 我们将在计划的前瞻性研究中使用这些阈值来客观地将节段性心肌灌注分类为正常或异常。 Qh 高于相应阈值的段将被视为异常。 当至少一个节段的灌注指数异常时，单个冠状动脉的区域将被认为是异常的。 对于逐个患者的分析，当至少有一个区域异常时，将诊断为异常灌注。

技术间比较。 为了能够在 MDCT 灌注和 ICA 结果之间进行比较，每个患者的心脏 MDCT 体积渲染上描绘的冠状动脉解剖将用于确定每条动脉及其主要分支的灌注区域，即将每个心肌节段分配到区域特定的冠状动脉。 这将使我们能够根据 ICA 确定的狭窄的存在、位置和严重程度来预测每个节段的正常或异常灌注。 显着狭窄将定义为管腔横截面积减少 50% 和分别减少 70%。 将单独对灌注指数 Qh 与 ICA 进行比较，并作为 CTCA 结果的辅助，即管腔狭窄百分比和 FFR。 所有技术间比较都将在逐段、血管区域和逐个患者的基础上进行。 将通过计算灵敏度、特异性、阳性和阴性预测值（PPV、NPV）和相对于各自参考标准的总体准确性来评估技术间一致性。 MDCT 灌注结合 CTCA 结果的准确性将与单独 CTCA 的准确性进行比较，以确定 MDCT 灌注数据的附加临床价值。

患者随访。 参加研究的患者将从压力测试开始至少随访 1 年，以了解主要不良心血管事件，包括冠状动脉血运重建、因不稳定型心绞痛住院、心肌梗塞或死亡。 这些信息将从患者的医疗记录、社会保障死亡指数以及通过打电话到患者家中获得。 收集的随访数据将用于确定冠状动脉狭窄 >50% 和异常灌注患者的不良事件发生率，并将与其余患者进行比较（卡方检验）。 后续数据还将用于研究在 MDCT 图像上检测到的类腺苷酸诱导的灌注异常预测无事件生存的能力。 这将通过单变量逻辑回归分析来实现，然后对发现的变量进行多变量回归以预测单变量回归的结果。 将 CTCA 狭窄与灌注缺陷组合的预测价值与传统标志物的预测价值进行比较，例如单独 CTCA 冠状动脉管腔狭窄百分比、心肌酶和 TIMI 风险评分。 最后，我们将确定这些常规标志物与 MDCT 衍生的灌注数据的组合是否会比单独使用其中任何一个更好地预测患者结果。

预期的结果。 我们预计在 MDCT 图像上检测到的灌注异常将与 ICA 的发现相关联，并且当添加到 CTCA 发现中时，与这些参考标准相比，将提高 CAD 的 MDCT 评估的准确性。 此外，我们预计，当添加到传统标志物（如心肌酶和 TIMI 风险评分）中时，血管扩张剂应激诱导的 MDCT 灌注异常将比单独使用这些传统指标更好地预测不良心血管事件。

创新意义。 据我们所知，这将是第一项根据 ICA 参考定量 3D 心肌灌注评估的研究，该研究根据 MDCT 图像对转诊进行 CTCA 急性胸痛评估的患者进行血管扩张压力期间获得的心肌灌注进行验证。 这些患者越来越多地被大量转诊接受 CTCA，而不是核血管扩张剂压力测试，因此失去了宝贵的生理信息。 由于添加应力灌注将允许在同一测试中阐明冠状动脉病变的影响，因此这种添加有望提高心脏 CT 在评估急性胸痛中的诊断性能。 这种方法可能被证明是昂贵的串行测试的单站替代方案。 此外，如果与当前的临床算法相比，这种综合方法被证明可以更好地预测患者结果，它可能成为风险分层和规划个体患者治疗的新工具。 我们预计我们的研究结果将支持在每名因胸痛而转诊 CTCA 的患者中使用这种方法，类似于 MPI 常规使用血管扩张剂压力。