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【综述】CT 检测心肌延迟强化技术及临床应用进展

来源：花匠小妙招时间：2026-01-02 03:05

文章来源：中华放射学杂志,2020,54(12): 1229-1232

作者：祁荣兴黄胜胡春洪

通信作者：胡春洪，Email：hch5305@163.com

摘要

心肌的延迟强化检测是评估心肌病变的重要手段，但CT受制于软组织分辨率低及伪影，在检测和定量心肌延迟强化方面受到巨大挑战。近年来，CT成像技术取得了快速发展，基于碘剂心肌CT延迟强化（LIE‑CT）在评估缺血性和非缺血性心肌病方面得到重新关注，为CT在评估冠状动脉之外的心肌领域取得了新的突破。本文通过对LIE‑CT的扫描策略、衍生的技术及临床应用进行阐述，旨在提高对这项技术的认识。

心肌的延迟强化可以用来检测和评估心肌梗死（myocardial infarction，MI）、心肌活性和纤维化。MRI具有很好的软组织分辨率，可以检测延迟钆对比增强（late gadolinium enhancement，LGE）区域，是目前临床评估心肌的金标准，但心脏MR（cardiac MR，CMR）由于扫描时间长、存在禁忌证，限制了其在临床的普及应用。同理，CT的碘对比剂和MR钆基对比剂均为细胞外间隙对比剂，几乎具有相同的药效学，且基于碘剂心肌CT延迟强化（CT with late iodine enhancement，LIE‑CT）与LGE‑MRI具有相同的病理生理学原理。在MI的急性期，细胞膜的破裂使原本位于细胞外间质间的对比剂进入坏死的心肌细胞，从而导致对比剂分布范围增加。在陈旧性MI中，坏死组织被纤维化的、富含胶原的瘢痕组织所替代，从而导致同样的结果，增加了对比剂的分布范围，形成所谓的“亮即死”。但是在一些非缺血性心肌病（如肥厚性心肌病、扩张性性心肌、心肌淀粉样变性、结节病等），延迟强化的心肌不一定是缺血或梗死，而是反映了细胞外基质的扩张。这些都导致LIE‑CT可以成为MRI 之外另一种简单可靠的评估心肌的方法。基于LIE‑CT成像原理及不同设备衍生出了4种技术，分别为多排螺旋CT 延迟强化（multi‑detector CT with LIE，LIE‑MDCT）、双能量CT 心肌延迟强化（dual‑energy CT with LIE，LIE‑DECT）、细胞外容积（extracellular volume fraction，ECV）分数、经皮冠状动脉介入治疗后的心肌延迟强化（post‑percutaneous coronary intervention‑LIE，PCI‑LIE）。

一、LIE‑CT扫描控制及对比注射方案

由于各研究机构采用CT机型、对比剂型号各不相同，所以各研究报道的管电压设置、对比剂的用量、注射方案、采集时间点、重建方式也不相同。总而言之，各方案目的就是为了提高信噪比，增加LIE的显示，降低辐射剂量。

关于管电压的设置，低kV的图像能够增加组织间的对比度，早期研究证实低kV（80 kV）的LIE‑CT图像的对比信噪比高，与LGE‑MRI和组织学的相关性好，且大大降低辐射剂量。近年来，随着DECT的应用，Chang等发现70 keV单能谱图像能提高心肌病患者LIE的评估。而Ohta等认为40 keV单能谱图像诊断效能最高。总之，低kV、keV的图像显示LIE有优势。

为了清晰显示LIE，就必须保证心肌细胞外间隙中有足够的碘含量，意味着需要使用大剂量碘对比剂。研究表明，≥600 mg碘/kg可产生良好的延迟强化效果，即75 kg的成人使用碘浓度为370 mg/ml对比剂，总共大约需要120 ml对比剂。关于对比剂的注射方案大致有2种：（1）常规冠状动脉CT 血管成像（coronary CT angiography，CCTA）扫描一次注射完所有对比剂，等待延迟进行扫描，这一方案较简便，临床上较常用；（2）持续注射方案，CCTA后以低流率持续缓慢输注一定量的对比剂，直至延迟扫描。对于使用哪种注射方案尚未达成共识。

心肌LIE扫描的延迟时间点是研究人员争论的一个焦点。归纳总结近5年的研究报道，延迟时间点最短3 min，最长达15 min。影响LIE扫描的延迟时间点因素包括对比剂用量、注射方案和患者的血流动力学。确定最佳的扫描时间点以便进行准确评估非常重要。最近研究采用多个时间点（3、5、7 min）扫描LIE，结果延迟3、5、7 min瘢痕和ECV的定量无明显差异，综合考虑推荐延迟5 min用于LIE扫描。关于扫描的延迟时间点还需要通过专门的研究来加以确认。

迭代重建（iterative reconstruction，IR）的应用提高了图像质量，能有效降低辐射剂量。Tanabe等发现迭代模型重建（iterative model reconstruction，IMR）、滤波反投影法（filtered back projection，FBP）和混合迭代重建（hybrid iterative reconstruction，HIR）相比，显著提高了低管电压LIE的图像质量和诊断性能，使用IMR的LIE可以区分心肌缺血与梗死。Emoto等［15］以MRI作为参考标准，与HIR相比，采用基于模型的迭代重建（model‑based iterative reconstruction，MBIR）有效地降低了图像噪声，减少了线束硬化伪影，改善了整体心室中部ECV的定量。

二、基于LIE‑CT衍生的4种技术及临床应用

1.LIE‑MDCT：早期有学者利用MDCT采集急性及慢性MI猪模型LIE图像，发现LIE的形态、透壁程度和梗死体积与组织病理学结果有强相关性。Goo等应用LIE‑MDCT评估儿童和青少年人的缺血性心肌病变，显示LIE‑MDCT与LGE‑MRI、单电子发射计算机体层摄影（single‑photon emission CT，SPECT）的结果有很好的相关性。近期临床实践研究显示LIE‑CT对梗死心肌有良好的阳性预测值，并能够准确定义心肌瘢痕模式（LGE‑MRI为金标准），而阴性预测值受阅片者经验的影响，心外膜下瘢痕心肌的诊断价值有限。LIE‑MDCT对非缺血性心肌病也有很好的评估价值。Deux等应用64排MDCT扫描心肌灌注和LIE来检测心肌淀粉样变性，LIE的信噪比高于灌注，LIE的定量数据对检测心肌淀粉样变性更有价值，心肌淀粉样变性患者心肌LIE 的CT 值［（121±39）HU］高于健康对照组［（81±17）HU］。Cerny等发现和LGE‑MRI相比，LIE‑MDCT检测扩张型心肌病患者的心肌纤维化有很好的特异度（100%）和中等的灵敏度（50%）。Aikawa 等进行了一项可行性研究，利用256排MDCT低管电压结合IR检测心肌结节病患者的LIE，发现LIE‑MDCT与LGE‑MRI有相似诊断效能和很好的一致性。

MDCT可以作为MRI检查禁忌证心肌病患者的可靠的替代方法，此项检查对仪器要求低，临床开展比较容易。但由于软组织分辨率低，还需要进行大量的临床研究来评估MDCT检测小范围及心内外膜下LIE的效能。

2.LIE‑DECT：DECT一次扫描可同时获得高低能量两组图像，依据高低密度物质分别在高低能量下的衰减特性实现图像质量的优化和物质成份的分离，开拓了CT在心血管方面检查和研究的新领域。基于双能量产生的新技术有线性融合、非线性融合、单能谱、碘图。DECT各种新技术检测LIE价值，文献报道并不统一。Wichmann等研究发现以LGE‑MRI作为检测慢性MI的参考标准，单能谱LIE‑DECT的灵敏度为89%，特异度为98%，而碘图的诊断效能较差（灵敏度52%，特异度88%）。Truong 等利用常规80、100 kV 和DECT 碘图检测慢性MI猪模型的LIE，与组织病理学对照，结果100 kV检测的心肌瘢痕体积与组织病理学上的相关性最好，对比信噪比最好，而碘图高估了梗死范围。但最近韩国学者Chang 等发现DECT 单能谱70 keV图像能提高心肌病患者LIE 准确性的评估，和传统CT120 kV图像相比，能提高主观图像质量和对比信噪比，并且降低线束硬化伪影，且与LGE‑MRI有极好的一致性。Ohta等利用DECT评估心力衰竭患者的LIE，以LGE‑MRI作为参考标准，结果碘图的诊断效能最高（灵敏度91.5%，特异度98.0%），优于单能谱图像，而单能谱图像以40 keV的诊断效能最高（灵敏度77.5%、特异度96.5%）。DECT的各种新技术检测和定量LIE的效能，文献报道并不一致，分析原因：（1）研究者所采用DECT的品牌、型号都不尽相同；（2）所采用后处理技术如迭代方式和强度、重建算法不一致；（3）入组标准不一致，包括缺血性、非缺血性心肌病和心力衰竭患者。

DECT产生的新技术在优化图像质量和物质分离方面显出巨大优势，但这些新技术在检测LIE方面的价值还存在很多争论，随着软硬件性能进一步提升，能谱技术和碘图检测LIE将成为研究热点。

3.ECV分数：心肌内局灶性LIE，肉眼容易分辨，但临床上有些病例心肌呈弥漫性纤维化，肉眼很难辨认，ECV分数作为心肌纤维化的间接指标非常有意义。增强前后的MRI T1mapping是评估ECV分数可靠的方法，CT在这一方面的报道比较少。Jablonowski等开展了一项动物研究，利用MDCT来量化微栓塞和面积较大的梗死的ECV，结果平均ECV值与微栓子诱导的微梗死和面积较大梗死的严重程度相关，ECV 值与组织病理学有极好的相关性（r2=0.92）。Nacif等发现CT定量的健康人群和心力衰竭患者的ECV值与MRI定量的ECV值具有良好的一致性，心力衰竭患者的ECV值高于健康人，与射血分数呈负相关。Bandula等比较了23 例主动脉瓣狭窄患者延迟期CT 和CMR 的ECV值，并进行了组织学结果验证，CT和MRI定量的ECV与组织学纤维化有显著相关性（ r 值分别为0.71、0.84），CT衍生的ECV与MRI衍生的ECV显著相关（ r =0.73）。心肌淀粉样变性方面，Treibel等发现延迟期CT和MRI定量的ECV值之间有良好的相关性，CT定量的ECV可作为淀粉样变严重程度的临床标志物。日本学者Kurita等分析了一组非冠心病的受试者，心肌ECV的CT测量是可行的，具有较高的观察者间和观察者内的可重复性，研究中还报道了男性的平均ECV 值低于女性（ P =0.02），并且与年龄呈正相关（ r = 0.46， P =0.003），不同左心室节段间ECV值差异无统计学意义。最近国内学者也发现CT定量的ECV值能够用于评估弥漫性心肌纤维化，且与MRI 有很好的相关性（ r = 0.854）。DECT的新技术也应用于ECV的定量，Lee等使用碘图来评估健康受试者和非缺血性心肌病患者的ECV，ECV的观察者间一致性很好（ICC=0.987），CT和MRI的ECV也有很好的一致性；还要说明由于使用该策略时不需要扫描平扫来计算ECV，因此与测量CT值方法相比，可以期望减少辐射剂量和消除配准错误。利用DECT的碘值定量ECV为心肌纤维化的检测提供了新方法，但DECT的新技术定量ECV，还需要大量研究来验证其可靠性。

以上研究结果表明ECV可以作为心肌活性和心肌纤维化检测的生物标志物，还可作为不同程度心肌损伤的鉴别工具。但CT测量的ECV受到很多因素的影响，其临床价值有很多不确定性，需要大量研究来证实。

4.PCI‑LIE：该方法是在PCI术后30 min内利用CT行延迟期扫描。该策略充分利用了直接注入冠状动脉内的对比剂，其成像原理还是利用病变心肌内碘分布会增加。早期研究使用心电门控心脏CT扫描，在急性MI的早期阶段，对照使用了多巴酚丁胺的心脏超声，PCI‑LIE 的灵敏度为98%，特异度为94%，活性心肌检测准确度为97%。Jang 等在亚急性MI猪模型中使用了一种混合介入治疗CT 系统，血管造影结束后2、5、7、10、15、20 min 分别扫描LIE图像，结果2 min的时间点非存活心肌的CT值最高，存活心肌与非存活心肌之间CT差异也最明显，但2 min的扫描时间点，应用于临床工作非常困难。

PCI‑LIE利用PCI手术注射的对比剂，无需额外注射对比剂，降低患者对比剂不良反应，但整个检查过程中，存在太多不确定因素（患者病情变化、对比剂的用量、延迟时间点等）会影响LIE检测的成功率。

三、LIE‑CT辐射剂量

目前，CT辐射剂量日益受到关注。LIE‑CT检查需平衡诊断要求、图像质量和辐射剂量三者的关系。低kV、低mAs以及前瞻性窄期相采集等能够降低LIE‑CT 的辐射剂量。IR在很大程度上能够弥补低辐射剂量扫描所致的图像噪声增加，并改善图像质量。Tanabe等应用80 kV结合IR进行LIE‑MDCT检查，辐射剂量低至（0.5±0.2）mSv；文献显示DECT进行LIE检查和ECV检测时辐射剂量相对较高（平均5 mSv左右）。在临床工作中，应根据设备以及患者体质指数等情况个性化设置CT扫描模式和参数，以尽可能低的辐射剂量获得满足诊断和评估要求的LIE‑CT图像。

四、总结与展望

LIE‑CT 的研究弥补了CT 在评估心肌领域的短板，即CT可以检测心肌缺血、梗死及纤维化，且有很高的准确度。LIE‑CT衍生的4种方法为临床缺血性和非缺血性心肌病的诊断、评估、治疗和预后提供了有价值依据，特别是为MRI禁忌的患者提供了一种简便可靠的解决方案。LIE‑CT可作为“一站式”综合心脏CT 检查（CTA+心肌灌注+心功能评估+LIE）的重要环节，为临床提供心肌方面的有用信息，提高综合心脏CT检查的临床价值。

LIE‑CT的技术及应用价值很多方面尚未达成共识，还需要深入研究。比如LIE‑CT延迟时间点和迭代算法的选择优化，能否进一步提高图像质量和节约临床时间成本。另外DECT的应用之后，产生很多新技术（能谱技术、物质分离技术、新的迭代方式等），这些技术参数的调整、优缺点以及实际的临床价值，还需要大样本前瞻性队列研究来验证。

不久的将来，随着CT软硬件的快速发展、AI技术在医学影像学上的不断突破，两者结合将进一步拓宽心脏CT应用范围，并最终为临床治疗决策和预后判断提供更多有价值的信息。