冠狀動脈AI診斷系統在高海拔地區CHD患者評估中的應用價值

王雪燕,鮑海華,溫生寶,曹云太,李偉霞,顏 梅

(青海大學附屬醫院醫學影像中心,西寧 810000)

冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(coronary heart disease,CHD)已成為威脅人類健康的主要疾病之一[1]。高海拔地區獨特的低氧、低壓、高寒、強輻射的自然環境,對機體產生非常復雜的生理或病理影響,均直接或間接地影響冠心病的發生、發展[2-3]?；谌斯ぶ悄?AI)的冠狀動脈AI診斷系統及CT無創血流儲備分數(CT-FFR)測量系統可實現僅一次CT血管造影(CTA)檢查就完成對冠狀動脈狹窄程度及斑塊性質的評估,同時獲取無創血流儲備分數(FFR)值[4-7]。本研究擬通過冠狀動脈AI診斷系統及CT-FFR來研究不同海拔下冠心病患者病變結構及功能性特征。

1 資料與方法

1.1 一般資料

前瞻性收集2022年1-12月于本院接受冠狀動脈CTA并于3個月內行冠狀動脈造影(CAG)檢查的318例CHD患者。按照患者來源地區海拔梯度分為2 000～3 000 m組、>3 000 m組。兩組患者一般資料對比,差異無統計學意義(P>0.05)。本研究經醫院倫理委員會審核通過。納入標準：(1)有完整臨床資料,滿足CHD診斷標準;(2)當地居住時間10年以上,性別不限;(3)所有患者均使用Revolution CT行冠狀動脈CTA檢查,CTA影像質量符合診斷要求;(4)自愿配合研究且簽署知情同意書。排除標準：(1)嚴重肝腦腎病變、妊娠期或哺乳期、惡性腫瘤、碘過敏、先天性心臟病,以及精神疾病或意識障礙;(2)對碘造影劑過敏;(3)冠狀動脈搭橋、支架術后及冠狀動脈旁路移植術后。

1.2 方法

1.2.1冠狀動脈CTA掃描

使用美國GE公司256層GE Revolution CT機進行檢查,行心臟前瞻性心電門控螺旋式掃描。掃描過程中囑患者自由呼吸;所有患者進行胸前4導聯心電監測,取仰臥、足先進位,掃描時囑患者雙手上舉,水平定位腋前線,掃描范圍從氣管分叉至膈肌下l cm左右,覆蓋整個心臟;先行平掃,確定掃描覆蓋范圍,探測器寬為14 cm,當部分患者的心臟明顯增大時,探測器寬度可調節為16 cm,視野為25 cm,心臟掃描前行Auto-gating監測,管電壓120 kV,由系統推薦恰當自適應管電流(Smart MA),旋轉時間為0.28 s/轉,掃描自動觸發感興趣區(ROI)置于降主動脈處,采用對比劑自動跟蹤閾值觸發技術,觸發閾值280 Hu,觸發后延遲2 s開始掃描,采用迭代重建(ASiR-V)技術進行重建;準直器寬度256 mm×0.625 mm,掃描層厚0.625 mm,重建層厚0.625 mm,重建間隔0.450 mm。所有患者均使用350 mgI/mL碘對比劑,采用20 G靜脈留置套管針經右肘前靜脈以雙筒高壓注射器注射,注射時間12 s,以0.9 mL/kg劑量注入,總量=體質量(kg)×0.9 mL/kg,注入速率(mL/s)=總量/12,對比劑注射結束后,以相同速率加注30 mL生理鹽水。

1.2.2圖像處理

使用冠狀動脈運動追蹤最佳期相選擇技術(Smart Phase)掃描原始數據,選取血管顯示較好的一組期相進行追蹤凍結(SSF)算法重建,分別將SSF重建圖像上傳至冠狀動脈AI診斷系統及CT-FFR測量系統(北京數坤科技股份有限公司)。冠狀動脈AI診斷系統可快速完成對CTA圖像的自動重建和冠狀動脈命名、狹窄與斑塊分析等后處理計算;CT-FFR測量系統可在短時間內精確獲取冠狀動脈樹所有位置的FFR值。

1.3 診斷標準

冠狀動脈窄程度按照美國心血管CT學會(SCCT)分級方法分為：無狹窄(0)、輕微狹窄(<25%)、輕度狹窄(25%～<50%)、中度狹窄(50%～<70%)、重度狹窄(70%～<100%)和閉塞(100%)[9]。

冠狀動脈斑塊分為穩定斑塊和易損斑塊。穩定斑塊根據斑塊中鈣化成分的存在與否,分為非鈣化斑塊(整個斑塊無鈣化密度)、鈣化斑塊(整個斑塊均呈現為鈣化密度)及混合斑塊(斑塊中同時存在鈣化與非鈣化密度)[10]。易損斑塊(高危斑塊)特征：(1)低密度斑塊,CT值<30 Hu;(2)點狀鈣化斑塊,最大直徑<3 mm;(3)重構指數,冠狀動脈最狹窄處的管腔面積/近遠端參考血管面積的平均值≥1.1;(4)“餐巾環”征,即冠狀動脈非鈣化斑塊周圍的環狀高密度影。

以CAG檢查結果為金標準,靈敏度=真陽性/(真陽性+假陰性);特異度=真陰性/(假陽性+真陰性);準確度=(真陽性+真陰性)/總例數;陽性預測值=真陽性/(真陽性+假陽性);陰性預測值=真陰性/(假陰性+真陰性);診斷一致率=(真陽性+真陰性)/血管節段總數。利用Kappa值判斷：≥0.8為一致性良好,0.4～<0.8為一致性一般,<0.4為一致性較差。冠狀動脈狹窄功能學意義的CT-FFR值>0.80,通常認為不會誘發心肌缺血;<0.70通常提示可能誘發心肌缺血;位于“灰區”CT-FFR值≥0.70～≤0.80應綜合考慮臨床和其他功能影像學信息。

1.4 統計學處理

2 結 果

2.1 冠狀動脈AI診斷系統診斷高海拔地區CHD患者冠狀動脈斑塊性質的性能評價

2 000～3 000 m組血管節段779個,>3 000 m組血管節段756個,>3 000 m組鈣化斑塊、易損斑塊的數量高于2 000～3 000 m組(P<0.05),見表1。以CAG結果為金標準,對兩組共1 535個血管節段進行診斷效果評價,顯示冠狀動脈AI診斷系統診斷鈣化斑塊、混合斑塊、非鈣化斑塊及易損斑塊具有較好的靈敏度及特異度,見表2。

表2 冠狀動脈AI診斷系統診斷高海拔地區CHD患者冠狀動脈斑塊性質的性能評價

2.2 冠狀動脈AI診斷系統診斷高海拔地區CHD患者冠狀動脈狹窄情況的評價

2 000～3 000 m組狹窄血管共356條,>3 000 m組狹窄血管共370條。>3 000 m組冠狀動脈多支病變、中度狹窄、重度狹窄、完全閉塞發生率均高于2 000～3 000 m組,2 000～3 000 m組冠狀動脈單支病變、輕度狹窄發生率高于>3 000 m組,差異有統計學意義(P<0.05),見表3。以CAG結果為金標準,冠狀動脈AI診斷系統診斷冠狀動脈狹窄具有較好的靈敏度及特異度,見表4。

表3 冠狀動脈AI診斷系統診斷高海拔地區CHD患者冠狀動脈狹窄情況的評價[n(%)]

表4 冠狀動脈AI診斷系統診斷高海拔地區CHD患者冠狀動脈狹窄情況的效能評價

2.3 冠狀動脈AI診斷系統診斷高海拔地區CHD患者冠狀動脈血流情況的評價

>3 000 m組血管節段CT-FFR值(0.74±0.03)明顯低于2 000～3 000 m組(0.86±0.04),>3 000 m組血管節段CT-FFR值≤0.80、<0.70的比例均高于2 000～3 000 m組(P<0.05),見表5。

表5 冠狀動脈AI診斷系統診斷高海拔地區CHD患者冠狀動脈血流情況的評價[n(%)]

3 討 論

隨著疾病輔助診療和防治的信息化和便捷化需求發展,AI技術逐漸應用于醫療領域,且以多種方式應用于心血管疾病[11-12]。有文獻指出AI診斷系統可作為冠狀動脈病變篩查、評價病變狹窄程度的有效方法[13],因此AI診斷系統逐漸成為國內外心血管疾病臨床研究方面的熱點。

冠狀動脈CTA經過多年的快速發展和臨床實踐,已成為我國冠狀動脈疾病診斷的基礎性檢查技術。但經長期臨床觀察發現,單純依靠冠狀動脈CTA評價CHD結構對需要血運重建患者的檢出存在較高的假陽性,且冠狀動脈的結構性狹窄與其功能性缺血匹配度較差,因此對CHD的評估必須結合其結構和功能雙重信息[14-15]。以往普遍認為,傳統FFR是冠狀動脈狹窄病變心肌缺血功能性評估的主要檢查方法,但FFR是一種有創的侵入式檢查,操作需要一定的技術水準且費用較高,在臨床的接受度不高[16-18]。而通過上述AI診斷系統中的CT-FFR評價冠狀動脈FFR值無創、無需負荷藥物[19]。有研究報道,CT-FFR測得的FFR值與傳統有創的FFR值一致性較高[20-21],且CT-FFR對缺血性冠狀動脈狹窄的診斷、對高危斑塊的預后評估均具有較高的應用價值[22-23],因此CT-FFR已逐漸開始應用于臨床。另外有報道提出對于CHD患者,冠狀動脈狹窄程度在中、重度時,冠狀動脈有創或無創造影的狹窄程度結果較易出現與FFR功能性缺血不匹配的情況,從而導致漏診或患者需再次進行侵入性檢查[24],為此,CT-FFR在此類病例中的應用更為關鍵。

目前國內外學者針對CHD結構性特點的研究已經很成熟,但對功能性的研究相對較少,并且無地域性區分,尤其對高海拔地區冠心病心肌缺血情況的風險評估報道甚少。本研究發現,>3 000 m組鈣化斑塊、易損斑塊的數量多于2 000～3 000 m組,>3 000 m組冠狀動脈多支病變、中度狹窄、重度狹窄、完全閉塞發生率均高于2 000～3 000 m組,2 000～3 000 m組冠狀動脈單支病變、輕度狹窄發生率高于>3 000 m組。表明3 000 m以上地區冠心病患者其冠狀結構特征以鈣化斑塊、多支病變、中重度狹窄及完全閉塞為主要特征,這與以往報道結果一致[25]。且3 000 m以上地區患者易損斑塊的發生率更高,其患CHD的比例可能更高,但尚需進行更加深入的研究。本研究還發現,>3 000 m組CT-FFR值(0.74±0.03)明顯低于2 000～3 000 m組(0.86±0.04);>3 000 m組CT-FFR值≤0.80、<0.70的比例均高于2 000～3 000 m組,表明3 000 m以上地區CHD患者存在更顯著的血流動力學改變。以CAG為金標準,對兩組1 535個血管節段進行診斷效能評價,顯示冠狀動脈AI診斷系統對診斷冠狀動脈斑塊及狹窄具有較好的靈敏度及特異度。

綜上所述,3 000 m以上地區CHD患者主要以鈣化斑塊、多支病變、中重度狹窄及完全閉塞為主要特征,血流動力學改變更加明顯。冠狀動脈AI診斷系統對評估不同海拔地區CHD患者的冠狀動脈特征及血流動力學改變具有一定的臨床價值,能夠避免多次檢查,降低檢查成本,具有一定的社會效益及經濟效益。但AI技術及CT-FFR技術是基于冠狀動脈CTA圖像數據的一種新方法,因此對冠狀動脈CTA圖像質量要求較高,這可能影響病例收集進程,同時本研究樣本量偏少,且未進行檢查次數及成本比較,存在一定的局限性。今后考慮進行前瞻性、多中心、大樣本研究來進一步評估冠狀動脈AI診斷系統診斷效能。