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心外膜脂肪定量评价中CT 影像技术预测价值的研究进展

2020-02-17李旭范丽娟通信作者刘冰徐冬生

医疗装备 2020年13期
关键词:定量体积心脏

李旭,范丽娟(通信作者),刘冰 ,徐冬生

泰达国际心血管病医院放射科 (天津 300457)

心 外 膜 脂 肪 组 织(epicardial adipose tissue,EAT) 是指心包脏层内心肌旁的脂肪组织[1]。有研究表明,EAT 的增多与多种心血管疾病、代谢综合征的发生密切相关,对EAT 厚度、体积进行准确的定量评价,有助于对上述疾病进行早期预警,并制定适宜的抑脂治疗策略[2]。近年来,随着CT 影像技术的不断发展和完善,CT 正逐渐替代超声和MRI 成为临床EAT 定量评价最为常用的影像技术手段,而针对这一领域的研究也开始成为热点,受到越来越多的关注。为全面探讨CT 影像技术对EAT 的预测价值,本研究拟基于国内外近年来相关研究文献进行综述。

1 EAT 概述

EAT 源于中胚层,由冠状动脉供血,相较于其他内脏脂肪,具有脂肪细胞发育不成熟、体积小、代谢产能活跃等特点。健康成年人EAT 的重量约占心脏20%,厚度范围为1~15 mm,覆盖近80%的心脏表面,多集中于房室沟和室间沟中,主要沿冠状动脉和心脏神经丛分布,由于与心肌之间没有筋膜相隔,部分可向心肌内延伸[3]。EAT 的生理功能主要体现在以下几个方面:首先,EAT 能为心肌和血管的正常搏动与变构提供机械缓冲保障;其次,其类似于棕色脂肪组织的作用,能直接为心脏提供热量;此外,EAT 能对游离脂肪酸进行富集与代谢,保障心肌细胞的正常功能[4-6]。目前,有大量研究指出[7-8],EAT 厚度、体积的增加可导致冠心病病变范围、严重程度、颈动脉硬化程度增加。分析其原因可能为当人体长期处于代谢性疾病、腹型肥胖、胰岛素抵抗等状态下时,EAT 会持续保持能量正平衡,使脂肪组织表型发生转变和功能性异常,并以血管分泌和旁分泌的方式大量释放如白细胞介素-6、肿瘤坏死因子α、脂联素、内脂素等多种炎症介质,从而导致心脏脂肪发生变性,诱发慢性低度炎症,促使心脏及血管功能发生多种病变,因此,这些研究认为,对EAT 厚度、体积进行定量评价应被视为早期诊断心血管疾病较好的预测性指标。

2 CT 影像技术在EAT 定量评价中的应用

2.1 CT 影像技术在EAT 定量评价中的优势

临床评估EAT 的手段包括心脏超声、MRI 和CT 影像技术,3种方法均被证实能较好地测量EAT 厚度和(或)体积[9-11]。心脏超声最早应用于该领域,但具有局限性,只能测量右室游离壁EAT 的厚度[12],且重复性低,不能形成三维图像,故适用于初步诊断[13]。MRI 图像准确度较高,因此被视为EAT 定量评价的金标准[14]。但MRI 空间分辨率低,切分不同脂肪组织存在误差,加之需符合适应证条件,费用高,成像扫描时间过长等,导致患者耐受性差,一定程度上限制了其在临床的应用[15]。CT 影像技术在EAT 定量评价方面较心脏超声和MRI 具有更明显的优势:第一,操作时间最短,可一次屏气完成扫描,费用低廉,患者易于接受;第二,测量准确度高,空间分辨率优于MRI,可将EAT 清晰地自心包脂肪组织中分离显示;第三,可获取全心动态容积数据,构建三维图像,更好地显示EAT 与心脏、血管的关系,同时获得钙化积分等多种信息;第四,CT 受心脏周期和呼吸运动影响较小,图像更为清晰,可重复性优于心脏超声[16]。

2.2 CT 影像技术在EAT 定量评价中的应用

2.2.1 CT 设备在EAT 定量评价中的配置和特点

目前,临床一般采用多层(64层、256层、640层)螺旋CT 设备(multislice spiral CT,MSCT) 进行EAT 定量评价。有研究显示[17],CT 半自动容积测量法是较厚度测量法更为科学且可重复性高的方法,因此MSCT 更适用于测量EAT的体积。而设备层数越高,扫描时间越短,放射剂量、对比剂用量也会相应减少,利于提高测量的安全性,减少经济成本[18];此外,当前较为先进的双源CT 在测量EAT 体积时,扫描速度更快,可较MSCT 快83 ms 达到有效时间分辨率,并可实现对0.4 mm 的空间进行高度分辨,更适合测量心律不齐患者的EAT 容积[19]。

2.2.2 CT 定量评价EAT 的模式

临床一般采用心脏平扫或增强定量评价EAT,即冠状动脉血管造影(coronary computed tomographic angiography,CTA)。有研究证实[20],CT 平扫、CT 增强两种模式在测量EAT 体积方面具有明显的等效性,心脏平扫无需应用对比剂,可避免相关并发症的发生,安全性高;CTA 对比度清晰,可精确分隔心房和心室EAT,利于勾画EAT 边界。在测量EAT 时,临床医师多采用心电门控技术,以减少因心动周期和呼吸影响产生的伪影,但这一技术是否必须在测量EAT 时应用尚存在争议。Lee 等[21]研究发现非心电门控平扫CT 图像与CTA 图像具有一致性。

2.2.3 CT 定量评价EAT 的方法

在测量EAT 体积时,只要患者配合方可获得较清晰的图像,当患者静息心率>70次/min 时需给予酒石酸美托洛尔控制心率,以减少心动和呼吸造成的伪影。但Kusayama 等[22]的研究指出,药物可能对主动脉的弹性造成影响,导致EAT 体积与主动脉弹性相关性考量出现偏差,因此应进一步探寻其他控制心率和呼吸的有效方法。对于CT 衰减值的设定,通常上限为-50~30 HU,下限为-250~190 HU,心脏平扫为-195~45 HU。但近年来有研究发现设定CT 衰减值会对EAT 测定结果产生较大影响;该研究认为,EAT的CT 值可反映其成分的差异,CT 值越小,血管成分越少,脂质含量越高,慢性炎症反应程度越大[23]。Franssens 等[24]的研究进一步指出,EAT 的CT 值可作为评估冠心病严重程度的标记。张文和李永琦[25]研究发现,尽管在非心电门控平扫与心电门控下的CAT 测定的EAT 体积具有一致性,但只有将CT 衰减值设定为-165~15 HU 才可得出这一结论。彭鹏[16]的研究证实,CT 值与冠心病患者SYNTAX 评分呈负相关,EAT 厚度大幅增加、CT 值明显减少的患者更适合手术治疗。

就EAT 的测量位置而言,由于人体EAT 分布呈非对称性,因此其测量部位迄今尚无明确标准,通常以肺动脉分叉或右肺动脉水平为上界,以膈肌或左室心尖部水平为下界,同时包括胸骨、主动脉和食管[26]。从而因选择位置的不同可造成测量误差,但EAT 与冠心病之间是否还存在空间差异性有待进一步探索。

2.2.4 CT 定量评价EAT 的数据后处理

目前,临床进行EAT 数据后处理多是将原始图像以0.625 mm 层厚75%R-R 间期重建并导入后工作站处理,但这一标准并未形成规范。Gorter 等[27]采用了R-R 间期70%~80%相位的轴面图像;Nakazato 等[28]采用了R-R 间期45%~60%相位的图像,不同相位是否会造成EAT 体积测量误差还有待进一步比较。计算EAT 体积的方法有两种,一种是采用CT 数据处理专业工作站和体积测量软件,手动勾勒心脏图像的边界,每隔6 mm 勾勒一层,但也有研究每隔9 mm 勾勒一层,即每隔3层勾画一次心包边界,然后逐层相加求取总容积。有研究指出[29],人工描画的方式极为费时,而且会因主观因素加大EAT 容积计算的误差。随着CT影像技术的发展,全自动一站式数据后处理模式开始进入临床实践,即应用自动勾勒软件勾画心包边界和轮廓,工作站自动提取EAT,并计算其体积,从而使EAT 体积计算更为精确。

3 CT 影像技术在EAT 定量评价中的预测价值

大量研究显示,CT 影像技术可通过定量评价EAT 在冠心病患者诊疗中发挥重要的早期预测作用[30]。Tsao 等[31]利用CT 扫描发现心房颤动患者的EAT 主要集中于上腔静脉、右肺动脉和左心房顶部的右侧。黄少华等[32]利用64层螺旋CT 行小剂量平扫发现,阻塞性粥样硬化患者的EAT 厚度明显增加,其认为通过MSCT 测定的EAT 容积可作为冠状动脉狭窄患者的早期预测因子;同时,该研究还指出既往不同人群中EAT 厚度与冠心病的关系存在矛盾性的原因多数可归为心脏超声的局限性,进一步确证了MSCT 技术的可靠性。郝名媛[33]采用MSCT 测量268例不稳定型心绞痛患者的EAT 体积,结果发现左心室舒张功能异常患者的EAT 体积明显增大;此外,Benedek 等[34]选择双源多层螺旋CT 进行EAT 对冠状动脉斑块稳定性的影响研究时指出,EAT 与冠状动脉粥样硬化斑块的斑块性质、血管重构、点状钙化具有良好的相关性,可作为影响易损斑块的独立危险因素。陈玉香等[35]采用256层螺旋CT 进行血管造影发现,患者存在易损性冠脉粥样硬化斑块时,EAT 体积均有不同程度的增大,提示EAT 体积测定具有较好的预测价值。Cochet 等[36]以心律失常性右室心肌病患者作为研究对象,采用MSCT 扫描个体右室游离壁脂肪体积发现,EAT 体积与右室容积、ε 波出现、V1~V3导联波倒置及PKP2基因变异均呈正相关。但因EAT 与心肌直接接触,故CT 尚不能实现对EAT 和脂肪浸润的明确区分。

综上所述,CT 影像技术定量评价EAT 是目前早期诊疗冠心病患者的有效辅助手段,具有预测价值高、操作简洁快速、安全性高、临床实践性良好等优势。随着CT 影像技术的不断发展,EAT 定量评价将会更为精准。目前,针对这一领域的新的尝试也开始受到关注,例如以CT 的EAT体积测定与转子学说和碎裂电位为基础的房颤个性化消融治疗等。有研究指出[37],从左房EAT 分布与频谱分析中可发现,行房颤射频消融患者的主导频峰分布重叠率较高,由此可为医师的治疗策略提供参考数据。但从相关研究中也不难发现,目前CT 影像技术定量评价EAT 还存在一些技术性问题,需做进一步的完善和改进。

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