编者推荐：通用无创心脏成像：哪种模态最佳结合了解剖与生理？Editor's Pick: Universal Non-invasive Cardiac Imaging: Which Modality Best Combines Anatomy and Physiology? - European Medical Journal

编者推荐：通用无创心脏成像：哪种模态最佳结合了解剖与生理？

这篇综述及时且全面地总结了当前领域，分析了关键模态，包括冠状动脉CT血管造影联合血流储备分数、PET-冠状动脉CT血管造影以及心血管磁共振成像。它强调了混合成像在提高诊断特异性、更好表征功能性显著病变以及减少对有创诊断路径依赖方面的潜力。尤其值得关注的是对PET-冠状动脉CT血管造影的讨论，该技术通过在同一成像会话中联合评估心肌灌注和冠状动脉解剖，提供了更高的特异性。重要的是，作者并未忽视这些方法面临的持续挑战，包括成本、可及性问题以及人工智能在图像采集和解读中不断演变的角色。随着该领域向更广泛应用迈进，这些考虑因素至关重要。

Sophie Willis

英国林肯大学

摘要

心脏成像对于冠状动脉疾病的诊断和管理至关重要。虽然大多数成像模态侧重于冠状动脉疾病的解剖或生理评估，但能够在单次成像会话中同时提供两者的新型混合技术代表了该领域的重要进展。本综述总结了主要混合模态的技术、诊断性能、临床效用、局限性和成本效益：冠状动脉CT血管造影联合血流储备分数（CCTA-FFR）、PET联合CCTA（PET-CCTA）以及心血管磁共振（CMR）成像。CCTA-FFR将计算流体动力学建模应用于标准CCTA数据，以得出无创FFR估计，无需额外的辐射或造影剂暴露。在适当阈值下，诊断准确性足以降低有创冠状动脉造影率。人工智能在CCTA中用于自动斑块定量和狭窄分级的前景广阔，但目前因与有创血管造影不一致而受限。PET-CCTA在单次会话中结合心肌灌注成像与冠状动脉解剖，特异性高于单独CCTA，但代价是更高的辐射暴露。最后，CMR通过多种技术（如负荷灌注、晚期钆增强和应变成像）提供无辐射的组织表征，每种技术各有特点。综合来看，PET-CCTA目前提供了最稳健的解剖与生理整合，而CMR作为有吸引力的替代方案正迅速进展，特别是在偏好无辐射评估的情况下。作者总结了关键证据，说明这些混合方法如何增强对阻塞性冠状动脉狭窄的检测、指导治疗决策，以及这些技术目前的实施情况。

要点

1. 无创心脏成像模态通常仅处理冠状动脉疾病的解剖或生理评估。新兴混合技术可在单次成像会话中兼顾两者，可能减少不必要的侵入性操作。
2. 本叙述性综述评估了冠状动脉CT血管造影联合血流储备分数、PET-CCTA以及心血管磁共振成像作为整合冠状动脉解剖与功能评估的混合方法的诊断性能、临床效用、局限性和成本效益。
3. PET-CCTA目前提供最强大的解剖-生理联合评估，而心血管磁共振成像提供了有吸引力的无辐射替代方案。临床医生应根据患者特定因素和临床背景选择模态。

引言

无创心脏诊断成像在冠状动脉疾病的识别、风险分层和疾病管理中不可或缺。不同成像模态提供的解剖和生理信息塑造了疾病和治疗过程。大多数成像技术擅长于冠状动脉疾病的解剖或生理信息。CT擅长评估心脏结构的解剖变化，冠状动脉CT血管造影已成为诊断冠状动脉疾病最常用的无创成像模态之一，尤其适用于无冠状动脉疾病病史的胸痛患者。相比之下，PET在提供解剖数据方面能力有限，但擅长评估生理信息。心血管磁共振成像及其各种技术可同时提供结构和功能信息。

解剖和生理变量在临床决策中均有价值，因此已开发出新型混合技术，可在单次无创成像测试中同时提供两者。例如CCTA-FFR和心脏PET-CCTA。CMR成像技术的进步也使得冠状动脉磁共振血管造影、CMR应变成像、CMR-PET等能够提供类似的解剖和生理数据。融合解剖和生理成像技术可能加速风险分层、增强临床理解并减少不必要的侵入性操作。近期试验表明，许多稳定型冠状动脉疾病患者可行保守管理，帮助临床医生识别可安全避免侵入性操作的患者。本综述概述了当前混合心脏成像模态，并讨论了它们在冠状动脉疾病诊断和管理中的技术、优缺点、结果、效用和成本。

心脏CT

CCTA涉及静脉注射造影剂，在高分辨率、心电门控CT扫描期间增强冠状动脉显像。根据2021年美国心脏协会和美国心脏病学会指南，CCTA在急性胸痛且无已知冠状动脉疾病的中危患者中具有I类A级证据，在无结论或异常负荷试验的患者中具有IIa类B级非随机证据。由于其高阴性预测值可用于排除显著病变（定义为至少一条主要冠状动脉管腔狭窄>70%或左主干狭窄>50%），CCTA在冠状动脉疾病的诊断和管理路径中的使用正在增加。两项关键随机试验随后提供了长期结果数据，强化了CCTA超越其既定排除能力的价值。在PROMISE试验中（N=10,003；中位随访10.6年），初始检查选择不影响死亡率，但任何CCTA异常（包括非阻塞性病变）均带来更高的长期风险（调整后风险比：1.99–3.44），而仅严重异常的负荷试验结果具有预后意义。SCOT-HEART试验（N=4,146；随访10年）表明，在标准护理基础上增加CCTA降低了冠心病死亡或非致命性心肌梗死（风险比：0.79；95% CI：0.63–0.99；p=0.044），这由增加预防性治疗使用而非过度血运重建驱动。这些发现强调，CCTA对动脉粥样硬化的检测提供了一个管理相关的解剖基础，混合生理评估可在此基础上构建。

CCTA-FFR

CCTA-FFR是CCTA的辅助手段，通过计算流体动力学建模算法提供FFR测量值，旨在无创确定冠状动脉狭窄的严重程度。CCTA-FFR是一种附加测试，不需要超出原始CCTA采集所需的额外辐射或造影剂暴露。它使用先进的计算模型构建患者特定的3D冠状动脉解剖模型，并为每个病变提供FFR估计值。这些模型根据有创冠状动脉造影FFR进行校准，其中值≥0.80可排除缺血。在一项2017年的系统综述中，作者得出结论，CCTA-FFR的诊断准确性在冠状动脉疾病谱中差异显著。当使用CCTA-FFR值低于0.63或高于0.83识别病变时，准确性最高，但值在0.63–0.83之间时准确性较低，而该范围正是最需要FFR来帮助判定或排除缺血性病变的区域。最终，作者建议，通过结合CCTA-FFR和患者特定因素，临床医生可能能够识别出可以安全避免有创冠状动脉造影的成本和风险的情况。其他试验和系统综述也为CCTA-FFR作为临床判断的辅助手段提供了类似的结果和结论。CCTA-FFR的局限性类似于标准CCTA：运动伪影、冠状动脉钙化导致的管腔遮挡、使用碘对比剂以及电离辐射。冠状动脉钙化在长期慢性肾脏病或糖尿病患者中尤为常见，这些患者的重度血管钙化常产生开花伪影，掩盖管腔评估并降低CCTA诊断准确性。CCTA-FFR特有的局限性包括在冠状动脉支架、旁路移植、冠状动脉异常、经导管主动脉瓣置换等患者中有效性降低。

CCTA-FFR讨论

关于CCTA-FFR局限性的简要说明：新兴的光子计数探测器CT提供了改进的空间和对比度分辨率以及减少的伪影，在评估严重钙化血管和小口径支架方面具有特别优势。在一项比较研究中，光子计数探测器CT在患者、血管和节段水平检测>50%和>70%狭窄方面表现出显著高于传统CT的诊断准确性，减少了有创冠状动脉造影的使用。

在财务影响方面，PLATFORM试验发现，在稳定型新发胸痛患者经皮冠状动脉介入治疗前使用CCTA-FFR，1年总医疗成本降低33%。基于英国的FORECAST试验及其美国成本分析发现，与单独CCTA或负荷成像相比，CCTA-FFR在9个月时并未显著降低整体心血管护理成本，尽管它降低了有创冠状动脉造影率。另一项基于英国的研究表明，CCTA-FFR比单独CCTA略贵，平均每位患者增加44.97英镑，但加快了确诊时间并减少了不必要的侵入性操作。尽管根据医疗系统的不同，CCTA-FFR可能有稍高的前期成本，但降低侵入性操作率可能长期降低整体医疗成本。

AI在心脏CT中的应用

除了计算建模，AI技术在CCTA中具有新兴应用，特别是在图像采集、重建和解读方面。REVEALPLAQUE研究应用AI算法比较了CCTA上的斑块评估与血管内超声。临床稳定的已知冠状动脉疾病患者接受了CCTA-FFR，随后进行有创冠状动脉造影和血管内超声。CCTA图像由AI算法处理，计算总斑块体积、管腔体积、血管体积、钙化斑块体积和非钙化斑块体积。与血管内超声相比，该系统在其主要终点总斑块体积和次要终点（包括钙化斑块体积、非钙化斑块体积、管腔体积和血管体积）方面表现良好（r分别为0.91、0.91、0.87、0.93和0.94；所有p<0.001）。然而，对于低衰减斑块，性能较弱（r=0.28）。CCTA的空间分辨率（约0.5 mm）低于血管内超声（约0.04–0.20 mm），这可能降低对小型或薄的低衰减斑块的敏感性，尤其是在较小血管中。一项CREDENCE试验子研究比较了AI增强CCTA与有创冠状动脉造影。虽然该研究的作者对其结果（显示AI增强CCTA与有创冠状动脉造影之间的准确性相似）充满信心，但发现了显著的不一致。假阳性发生在AI增强CCTA因高钙化或管腔显影不佳而高估狭窄时。假阴性发生在AI增强CCTA检测到显著狭窄但有创冠状动脉造影未确认时。在AI增强CCTA分类为≥70%狭窄的157条血管中，62例（39.4%）与有创冠状动脉造影结果不一致。值得注意的是，这些不一致病例中的41例显示FFR<0.8，表明AI增强CCTA可能捕捉到传统有创冠状动脉造影低估的生理学意义，因为其二维评估与三维AI分析相比存在局限。然而，作者未解决其余21例中AI检测到显著狭窄但无真正功能性病变的病例可能带来的诊断和管理挑战（患者可能暴露于不必要的侵入性检查）。

AI在心脏CT中的讨论

鉴于AI增强CCTA当前的局限性，尚不清楚该技术是否应常规纳入冠状动脉疾病的诊断和管理。当前模型在评估病变（尤其是低衰减斑块）方面缺乏精确性。AI与医生解读之间的不一致程度仍然很大，可能导致模糊发现，从而在个体基础上引发不必要的侵入性检查。尽管如此，现有研究强调，虽然AI增强CCTA尚未完善，但它是一个活跃的研究领域，也是未来增长的有前景的方向。随着持续进步，AI模型有望更有效地支持医生，缩小计算机解读与医生解读CCTA之间的差距。其潜在成本效益将主要取决于能否可靠地排除诱发缺血的冠状动脉疾病，从而减少对下游侵入性检查（如有创冠状动脉造影）的需求。

PET与心脏CT

PET心肌灌注成像使用放射性示踪剂提供心肌灌注和代谢活动的详细信息，这对于评估冠状动脉疾病的功能意义至关重要。它特别适用于检测缺血和评估心肌活力。通过PET诊断冠状动脉疾病的敏感性为90–94%，特异性为79–90%。PET可以作为单独的心肌灌注研究进行，也可以与冠状动脉血流储备联合进行。PET衍生的CFR是一种定量、无创的测量值，表示最大（充血或负荷）与静息心肌血流量之比，通过扫描期间使用的PET示踪剂获得。CFR通过在静息和药物性血管扩张期间获取动态PET图像，然后进行动力学建模以量化冠状动脉循环增加血流量以满足心肌需求的能力来测量。当应用于阻塞性冠状动脉疾病时，该技术显示出90%的敏感性和88%的特异性。

PET-CCTA混合成像

新型PET-CCTA混合成像模态在单次会话中结合了PET心肌灌注成像和CCTA，提供冠状动脉疾病的同时解剖和生理评估。这种整合理论上提高了无创检测冠状动脉疾病的诊断准确性，在同一成像会话中评估组织缺血，并保留了单独CCTA的“排除”特征。获取PET-CCTA图像的过程从CCTA开始，然后进行PET，通常使用放射性示踪剂（最常见的是铷-82 [⁸²Rb] 或 ¹³N-氨 [¹³NH₃]）和药物性应激剂（如瑞加德松）。融合的综合图像显示了解剖和生理信息，允许将灌注缺损与特定冠状动脉病变直接关联。2018年的一项荟萃分析比较了混合成像与CCTA在诊断阻塞性冠状动脉疾病中的表现。结果显示，PET-CCTA的敏感性和特异性分别为87%和96%，而单独CCTA为90%和66%。虽然敏感性变化无统计学意义，但特异性的改善具有p<0.05。作者讨论认为，特异性提高使PET-CCTA和其他混合成像模态成为有效的无创诊断工具，有助于确定可能适合干预的病变，并避免针对非功能性限制性病变。类似结果在一项涉及208名患者的前瞻性研究中也有报道，该研究将多种无创成像模态与有创FFR作为参考标准进行了比较。PET-CCTA将特异性提高到92%，而单独PET为84%，但敏感性从87%降至74%。作者将敏感性降低主要归因于小样本量。尽管如此，较高的特异性支持PET-CCTA基于功能和解剖数据识别适合有创靶向病变的能力。

PET-CCTA讨论

鉴于关于敏感性的混合证据，对于无既往冠状动脉疾病且临床目标是排除疾病的低风险患者，单独CCTA仍然是合理选择。然而，PET-CCTA可能在已知非阻塞性冠状动脉疾病且出现新发或进行性症状的患者中，或在CCTA受限（如经常被高估的严重钙化病变）的情况下提供特殊价值。PET-CCTA的局限性包括与单独CCTA相比更高的辐射暴露，这是由于CT和PET成分的组合。使用碘对比剂在严重肾功能不全或对比剂过敏的患者中也存在风险。可及性仍然是一个挑战，因为PET-CCTA需要专门的混合扫描仪和放射性示踪剂供应（例如，用于¹³NH₃的现场回旋加速器或用于⁸²Rb的发生器），这些并非普遍可用。成本是另一个障碍：使用网络内放射学提供者的患者平均为PET心肌灌注研究支付319美元，有些估计超过1000美元。直接比较PET-CCTA与其他无创模态的成本分析有限，尽管预计它比单独PET更昂贵。

CMR成像

CMR成像允许在单次扫描中评估心脏功能、缺血、活力和组织特征。在过去十年中，大量研究确立了其在稳定型冠状动脉疾病中的作用，贡献了重要的技术进步、大规模临床验证和预后数据。因此，CMR已成为冠状动脉疾病诊断和风险分层的有价值工具。CMR具有优于其他成像模态的几个优势。在需要最小化辐射暴露的患者（如年轻个体或孕妇）中特别有用。与核成像相比，CMR提供优越的空间分辨率，并且不像超声心动图那样受声窗限制。它还提供比心脏CT更好的时间分辨率。这些特性使其成为评估心室解剖和功能（包括室壁运动异常）的强大模态。

负荷灌注CMR

负荷灌注CMR在直接观察负荷期间的心肌方面具有独特能力。其高空间分辨率允许在心肌节段之间以及心外膜与心内膜之间进行比较评估。通过T1、T2、晚期钆增强和血氧水平依赖成像进行组织特征分析，能够识别瘢痕、出血、水肿和区域性低氧血症。多项荟萃分析和前瞻性多中心研究报告，对于检测显著冠状动脉疾病（定义为有创冠状动脉造影或FFR显示≥70%狭窄），敏感性为78.9–91.0%，特异性为81.0–86.8%，曲线下面积为0.84–0.87。阴性预测值高，阴性测试后1年心血管死亡事件率<1%。另一种技术，冠状动脉磁共振血管造影，直接使用MRI观察冠状动脉。CMRA还可以提供关于冠状动脉扩张性、斑块特征和斑块炎症的信息。根据方案，使用血管扩张剂、正性肌力药物或运动来评估负荷下心肌血流量，然后给予钆对比剂评估心肌瘢痕和活力。根据美国放射学会（ACR），非对比CMRA对于中高预测概率的症状性患者可视化冠状动脉树最为有用，尤其用于排除显著冠状动脉疾病。当与负荷灌注和/或LGE CMR方案结合时，其诊断价值进一步提高，增加了功能信息单用CMRA即可识别显著的冠状动脉狭窄，近期多中心研究显示其检测≥50%狭窄的敏感性为88–96%，阴性预测值高达93%。然而，特异性和阳性预测值仍较为适中（通常为68–79%）。尽管取得了这些进展，CMRA在技术上仍然具有挑战性。

晚期钆增强CMR

LGE CMR在检测显著冠状动脉疾病方面高度准确，在伴有新发左心室功能障碍的患者中，敏感性为89%，特异性为94%，诊断准确性为92%。LGE也是不良心脏事件的强独立预测因子。当与负荷灌注成像结合时，LGE提供了互补的诊断和预后信息，两者均阴性对于主要不良心脏事件具有非常高的阴性预测值。CMR应变成像是另一种有前景的无创模态。应变CMR指使用计算模型（如特征追踪、应变编码成像、心肌标记或位移编码刺激回波）对心肌变形进行定量评估。这些方法量化纵轴、周向和径向方向的心肌纤维缩短或伸长，提供亚临床心肌功能障碍的敏感标志物，这种功能障碍通常先于射血分数降低或超声心动图显示的室壁运动异常。CMR应变成像在需要详细量化缺血性、非缺血性或瓣膜性心脏病的患者中特别有用。左心室长轴测量值以及周向或纵向应变值均以负数表示，阈值大于–17%和–20%分别被视为病理学。

CMR应变成像

在冠状动脉疾病背景下，CMR应变成像对诊断和风险分层均有价值。应变分析可以检测缺血或梗死导致的区域性和整体性心肌功能障碍，即使传统标志物（如心电图、肌钙蛋白和射血分数）保持正常。在一项涉及108名患者的研究中，快速应变编码CMR和特征追踪CMR对于经有创冠状动脉造影证实的血流限制性冠状动脉疾病，在急性胸痛患者中显示出82%的敏感性、87%的特异性和96%的阴性预测值。作者得出结论，CMR应变优于传统标志物（如心电图和肌钙蛋白动态），为排除血流限制性冠状动脉疾病提供了高阴性预测值。

在预后方面，CMR测量的整体或区域性应变降低与已知或疑似冠状动脉疾病患者的主要不良心脏事件独立相关。近期研究表明，负荷CMR联合应变分析，特别是整体周向应变，为传统CMR参数增加了增量预后价值，并可预测心源性死亡、非致命性心肌梗死和心力衰竭住院。值得注意的是，据报道，CMR应变评估提供的预后效用可与CMR负荷灌注成像相媲美，这对于有钆对比剂禁忌症的患者尤其重要。CMR应变分析在测量心脏损伤后心肌细胞恢复方面也有效。

CMR-PET

CMR-PET是一种混合成像模态，结合了CMR的高空间分辨率和组织表征能力与PET的分子和定量灌注成像。这种方法能够同时或顺序获取解剖、功能和代谢数据，提供对冠状动脉解剖、心肌组织特征、血流量量化以及炎症或代谢活性检测的全面评估。2024年的一篇综述文章强调了CMR-PET技术的最新进展。他们综述的一小部分讨论了这种混合成像在心肌灌注方面的效用。关于冠状动脉疾病，仅有有限的数据：在一项涉及15名患者的小型研究中，Kero等人使用CMR-PET评估了¹⁵O-水心肌血流量，并报告了与同时动态对比增强MR评估的良好相关性和中等一致性。迄今为止，尚无大规模前瞻性研究或荟萃分析直接比较CMR-PET与其他模态在冠状动脉疾病诊断中的表现。

CMR讨论

尽管有其优势，但根据方案不同，CMR在某些患者群体中受到限制。对于非MRI兼容的植入式设备患者，CMR是禁忌的，并且需要谨慎对待严重肾功能不全的患者，因为存在钆导致肾源性系统性纤维化的风险，尽管许多适应症不需要对比剂。严重的幽闭恐惧症也可能带来挑战，尽管新型开放式和直立式扫描仪正在改善可及性。患者的配合（如屏气）也可能是一个限制因素。与CCTA相比，CMR的空间分辨率较低（2.0 mm对0.4–0.6 mm），采集时间显著更长（长达1小时），并且规划要求更复杂。这些仍然是广泛采用的障碍，尽管采集速度的进步正在改善耐受性。在选择CMR进行冠状动脉疾病评估时，仔细的患者选择和考虑这些局限性仍然至关重要。

成本效益也已被研究。2021年AHA和ACC关于胸痛的指南引用基于英国的研究，表明在冠状动脉疾病低至中等预测概率的患者中，CMR策略比单光子发射CT、CCTA或立即进行有创冠状动脉造影更具成本效益，且成本相当或更低。CMR数据采集固有的冗余性允许对结果进行交叉验证，例如，同一心肌节段可以在短轴和长轴电影图像中评估，也可以通过灌注和组织表征来评估，有助于减轻不完整覆盖、运动伪影或分割错误。CMR在评估模拟或与冠状动脉疾病共存的疾病（如心肌炎、takotsubo心肌病或非阻塞性冠状动脉心肌梗死）方面特别有价值。在美国，一项使用Stress CMR Perfusion Imaging in the United States (SPINS) 注册数据进行的成本分析发现，在稳定型胸痛综合征患者中，CMR优先策略可作为有创血管造影前具有成本效益的守门人。然而，将CMR与其他无创模态进行比较的额外美国成本效益数据仍然有限。

结论

在现有模态中，PET-CCTA目前提供了最强大的解剖与生理整合，在识别功能性显著病变和指导适当的有创管理方面提供了改进的特异性。CCTA仍然是首选的一线解剖检查，因为其可及性和排除冠状动脉疾病的能力，而AI和FFR CT有望增强其生理学相关性。CMR通过无辐射组织表征和新兴应变技术增加了独特价值，使其成为特定人群中的理想补充。综上所述，尽管每种模态都有一席之地，但混合PET-CCTA如今最好地体现了解剖-生理联合方法，而CMR正迅速成为强有力的竞争者。

参考文献

（此处省略全部参考文献列表，共68条，格式已按要求去除网址，保留文本）

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