基于心脏CT指导心房颤动病人缺血性脑卒中防治的研究进展.pdf

国际医学放射学杂志 23 Jul鸦46穴4雪：436-441基于心脏CT指导心房颤动病人缺血性脑卒中防治的研究进展许薇1，江京洲2，张龙江1*【摘要】心房颤动（）病人发生缺血性卒中的风险高且预后差。左心房/左心耳的结构和功能与AF病人卒中密切相关。心脏CT成像可清楚显示左心房/左心耳结构及其血栓，在指导AF病人卒中防治中的潜力日益显著。就心脏CT成像检测左心房/左心耳血栓、预测AF病人卒中风险、指导左心耳封堵术预防卒中以及人工智能在该领域的应用等方面进行综述。【关键词】心房颤动；心脏CT；卒中；左心房；左心耳；人工智能中图分类号：R541.7；R816.2；R814.42文献标志码：AResearch progress in prevention and treatment of ischemic stroke in patients with atrial fibrillation guided bycardiac CTXU Wei1,JIANG Jingzhou2,ZHANG Longjiang1.1 Department of Diagnostic Radiology,Jinling Hospital,Nanjing Medical University/General Hospital of Eastern Theater Command,Nanjing 210002,China;2 School of MedicalImaging,Xuzhou Medical University.Corresponding author:ZHANG Longjiang,E-mail:【Abstract】Patients with atrial fibrillation(AF)are at high risk of ischemic stroke and have poor prognoses.Thestructure and function of the left atrium/left atrial appendage are closely related to stroke in patients with AF.Cardiac CTimaging can clearly display the left atrium/left atrial appendage structure and thrombosis,and its potential for guiding theprevention and treatment of stroke is increasingly prominent in patients with AF.This article reviews the use of cardiac CTimaging in detecting left atrium/left atrial appendage thrombosis,predicting stroke risk in patients with AF,guiding left atrialappendage closure to prevent stroke and the application of artificial intelligence in this field.【Keywords】Atrial fibrillation;Cardiac computed tomography;Stroke;Left atrium;Left atrial appendage;Artificialintelligence ，23，46（4）：436-441作者单位：1南京医科大学金陵临床医学院/东部战区总医院放射诊断科，南京210002；2徐州医科大学医学影像学院通信作者：张龙江，E-mail:*审校者DOI:10.19300/j.2023.Z20529综述心血管放射学心房颤动（atrial fibrillation，AF）是临床上最常见的心律失常。AF相关性卒中占全部心源性卒中的79%以上1。AF病人发生脑卒中风险是非AF病人的45倍，可导致约20%的致死率及60%的致残率，因此该人群脑卒中的预防至关重要2。AF病人发生卒中的机制是由于心脏快速而不规则的收缩使得血液在左心房内容易形成血栓，左心耳因特殊的解剖结构和功能而成为AF病人心内血栓形成的主要部位，血栓脱落可造成脑血管栓塞，进而发生卒中。预防左心房/左心耳血栓形成和脱落对于AF病人至关重要。临床普遍依据CHA2DS2-VASc卒中风险评分预测非瓣膜性AF病人的卒中风险，进而决定抗凝策略。然而，该评分没能充分结合解剖学、生理学以及其他AF相关卒中的发病因素，可能会导致抗凝治疗不足或过度。影像学可以较为精准地评估左心房/左心耳解剖、功能和血栓，有望提高AF病人卒中风险预测的准确性和使用抗凝药物的依从性。有创性经食管超声心动图（transoesophagealechocardiography，T）是诊断左心房/左心耳血栓的金标准，在血流动力学评估和左心耳封堵术中动态检测方面有明显优势3。然而，TEE检查时间长，部分病人不能耐受，限制了其临床广泛应用。心脏CT无创、病人依从性好、空间分辨力高，且有多种影像后处理技术多维显示等优势，具有替代TEE评估436国际医学放射学杂志 23 Jul鸦46穴4雪左心房/左心耳解剖以及血栓的潜力。本文旨在探讨心脏CT指导AF病人卒中预防的应用价值，有助于AF病人卒中的精准防治。1心脏 CT 检测左心房/左心耳血栓的诊断效能90%以上的非瓣膜性AF病人的心内血栓起源于左心耳4。左心耳血栓是AF病人发生卒中的重要危险因素，也是左心耳封堵术的禁忌证，因此及时准确检测左心房/左心耳血栓至关重要。随着CT设备及后处理技术的发展，CT检测左心房/左心耳血栓显示出良好的效能，且在延迟扫描时的诊断效能与TEE相当3。一项荟萃分析5显示，以TEE为金标准，心脏CT检测左心耳血栓的敏感度、特异度分别为96%和92%，阳性预测值和阴性预测值分别为41%和99%。阳性预测值低是由于血液瘀滞、血液与对比剂不完全混合等原因呈现出充盈缺损的假象所致。CT延迟成像可将检测左心耳血栓的阳性预测值从41%显著提高到92%5。然而不同研究采用的延迟时间不同导致诊断准确性差异也较大。近年来，许多研究者尝试建立合理左心房/左心耳血栓的延迟扫描方案，如Spagnolo等6以TEE为参考标准，对AF病人进行标准的心脏CT血管成像（cardiacCT angiography，CCTA）检查和1、3、6 min延迟成像，结果显示6 min延迟成像的敏感度、特异度、阳性预测值以及阴性预测值均为100%，表明标准CCTA检查后增加6 min延迟扫描是诊断左心耳血栓的最佳方案。另有研究7针对持续性AF病人优化了左心房血栓检测方案，结果发现采用25 s延迟成像诊断左心房血栓的敏感度（）、特异度（）、准确度（）、阳性预测值（）、阴性预测值（）和受试者操作特征曲线下面积（）均最高。此外，测量同层面左心耳与升主动脉CT值比值、双能量CT的碘浓度及其衍生的有效原子序数可以反映血液瘀滞的程度，较准确地区分血液瘀滞和血栓8。总之，心脏CT可准确地诊断左心房/左心耳血栓，是不耐受TEE检查病人检测左心房/左心耳血栓有效的替代成像方式。2心脏 CT 对 AF 病人卒中风险的评估CCTA可以在评估冠状动脉的同时，对左心房/左心耳大小、形态和功能进行一站式评价，为AF病人卒中风险评估提供较准确的影像学量化指标，以补充CHA2DS2-VASc评分的不足9。下面介绍与AF病人卒中风险相关的心脏CT参数，以便更好地评估AF相关性卒中的风险。2.1左心房/左心耳大小与卒中风险AF病人左心房/左心耳发生结构重构等病理改变，导致左心房/左心耳增大，可引起流速降低、血液瘀滞、血栓形成，进而增加卒中风险，两者互为因果。2.1.1左心房大小 临床上超声是评估左心房解剖和病变的首选方法，而心脏CT对解剖和功能的显示优于常规经胸超声心动图。有研究10-12显示左心房增大与AF病人卒中风险增加相关，其中与体表面积相关的左心房容积指数预测心血管事件比左心房直径更准确。此外，也有研究13-14显示左心房大小与缺血性卒中的严重程度以及复发风险存在相关性。然而，目前左心房大小与AF病人卒中风险的关系还存在一定争议15，仍需大样本研究以进一步明确两者的关系。2.1.2左心耳大小左心耳大小与AF病人发生卒中亦密切相关。左心耳大小包括左心耳深度、体积、开口长短径、开口面积等参数。大多数研究通过CCTA的多平面重组影像有效获取上述参数以评估两者的关系。在Lee等16-17的2项研究中发现，左心耳开口面积3.5 cm2（优势比6.16）、4.0 cm2（优势比9.7）分别是AF病人、低CHA2DS2-VASc评分AF病人发生卒中的预测因素。另有研究9发现左心耳开口面积指数（左心耳开口面积/体表面积）增大（界值为3.16 cm2/m2）是预测非瓣膜性AF病人心源性卒中的独立危险因素。左心耳大小还可为判断卒中类型提供参考，Jeong等18将88例因AF发生缺血性卒中的病人分为心源性和非心源性卒中组，结果显示心源性卒中病人左心耳开口直径和容积显著大于非心源性卒中病人，表明由CCTA确定的左心耳开口直径和体积参数有助于区分AF病人缺血性卒中亚型，进而确定不同卒中亚型的治疗策略。目前缺乏左心耳的标准化参数及其阈值来评估AF病人发生卒中的风险，仍需要进一步研究获得相应的CCTA量化指标。2.2左心耳形态与卒中风险左心耳形态与卒中风险存在一定相关性，形态越复杂（如分叶数量越多），左心耳血流速度越慢，越易于停滞，发生卒中风险越高19。目前的研究多基于CCTA观察左心耳的形态特征。有研究者20将左心耳分为鸡翅型、菜花型、风向标型和仙人掌型，发现鸡翅型较非鸡翅型具有较低的卒中/短暂性脑缺血发作风险。鸡翅型只有一个优势叶且没有明显的分叶，结构最简单，周围血流速度最快，因此鸡翅型发生卒中风险最低，437国际医学放射学杂志 23 Jul鸦46穴4雪这也得到了广泛共识21。而对高风险形态的研究仍有较大争议，Kimura等23研究显示，菜花型是AF病人卒中的独立预测因子，这可能与菜花型的内部特征较为复杂、分叶多且缺乏主叶结构等原因有关。而Adukauskaite等10研究显示，风向标型与AF病人发生卒中独立相关。然而，也有研究者24发现左心耳形态类型与卒中没有显著关联。上述左心耳形态类型与卒中关系的研究结果出现矛盾的原因可能与该分型的可重复性差，观察者内和观察者间不一致性有关；此外，该分型没有明确规定左心耳的分叶数量、主叶的弯曲角度等定量因素，这可能影响研究结论。Yaghi等25利用左心耳弯曲角度来简化左心耳形态分类，将从左心耳近/中部开始的锐角弯曲或折叠定义为低风险形态，高风险形态定义为其他所有类型，结果发现高风险形态与AF病人心源性卒中相关（优势比5.4）。还有研究19基于CCTA计算左心耳的分形维数以定量评价左心耳形态的复杂程度，结果显示卒中病人的分形维数显著高于非卒中病人，表明AF病人左心耳形态复杂程度与血栓形成和卒中密切相关；该研究还表明在中低风险AF病人中，分形维数联合CHA2DS2-VASc评分预测血栓 形 成 和 卒 中 的 准 确 性 显 著 高 于 单 独 使 用CHA2DS2-VASc评分，为更好地评估中低风险AF病人抗凝的必要性提供了更加有效的方法。然而目前对于左心耳形态与卒中关系的研究多是小样本研究，仍需大型的临床研究探究两者的关系并建立一个更加客观的分型标准，进而指导AF病人卒中风险的预测。2.3左心房/左心耳功能与卒中风险AF病人左心房/左心耳舒缩功能发生障碍，不能有效排空，血流速度降低，其内血流淤滞逐渐形成血栓，进而增加了卒中风险。常用超声检查评估左心房/左心耳功能，一些研究3，6显示左心耳峰值排空速度降低（20 cm/s）、密集的左心耳自发显影（反映血流淤滞的超声指标）、左心耳射血分数降低等参数与AF病人血栓形成或卒中发生密切相关。另有研究27利用斑点追踪技术测量左心房/左心耳应变参数评估其功能，发现通过斑点追踪超声心动图测量的左心房储备应变与卒中风险独立相关，且左心房储备应变每下降10%，卒中风险升高27%。CCTA用于左心耳功能的评估研究相对较少，主要指标为通过测量容积获得的射血分数，有研究9发现左心耳射血分数减少（界值为38.71%）是预测非瓣膜性AF病人卒中的独立危险因素。此外，Al-Issa等28通过基于运动估计的4D-CT影像计算左心耳面积变化率相关指标来反映左心耳局部功能，研究发现左心耳局部功能障碍与卒中/短暂性脑缺血发作史独立相关。最近的一项研究29使用4D-MR进一步验证了4D-CT测量的左心耳流率的准确性，发现2种模态影像测量的左心耳流率峰值具有较好的一致性（偏差:-6 mL/s）。另外，Chang等30利用CCTA获得的左心耳容积与左心耳强化值间接表示血流淤滞，结果显示上述因素与心源性卒中独立相关；该研究还提出不明原因的栓塞性卒中病人出现左心耳容积增大和重度左心耳强化减低则提示可能是心源性栓塞。还有研究者31-34基于CCTA开发出左心房/左心耳计算流体力学模型计算流速、涡度、虚拟对比剂残留、血液运输颗粒在左心耳处的平均停留时间和颗粒残留率等血流动力学参数，结果显示上述参数与AF病人血栓形成或卒中相关，为AF病人卒中风险分层提供了量化的血流动力学参数。综上，左心房/左心耳大小、形态以及血流动力学三者相互联系，共同影响AF病人卒中的发生，CCTA可以一站式评估上述3种因素，结合传统评分方法，可以更精准地预测AF病人卒中风险。3心脏 CT 指导左心耳封堵术预防卒中针对高卒中风险和不能耐受长期抗凝治疗的非瓣膜性AF病人，推荐利用左心耳封堵术预防卒中；建议在左心耳封堵术术前1周内首选TEE检查，评估左心耳解剖及其邻近结构，检测是否存在禁忌证，如左心房/左心耳血栓和心包积液等，进而指导手术1,35-36。然而，如果病人不能耐受TEE检查或TEE检查失败，可使用CCTA进行左心耳封堵术的术前评估和术后随访。有研究37显示，与单独进行TEE相比，行左心耳封堵术前增加CCTA检查，封堵器植入成功率更高（98.5%和94.9%），手术时间更短（45.5 min和51.0 min），初始计划后封堵器尺寸改变的频率更低（5.6%和12.1%）。由于左心耳的个体差异较大，限制了特定封堵器的使用，近年有研究38发现根据CCTA数据创建左心耳的3D模型，使左心耳封堵术更加个性化且进一步提高了封堵器尺寸选择的准确性。但是CCTA测量的左心耳开口宽度比TEE测量结果偏大约3 mm37，因此选择封堵器尺寸时需要考虑这种差别。此外，CCTA还可多角度评估左心耳与肺静脉、肺动脉和冠状动脉等邻438国际医学放射学杂志 23 Jul鸦46穴4雪近结构的关系。CCTA在评估左心耳封堵术的术后并发症，如器械相关血栓、器械周围漏等方面的应用也越来越广泛。Korsholm等40研究发现在术后8周和12个月，CCTA与TEE用于检测器械相关血栓的检出率相似8周：6/248（）和5/248（）；2个月：均为2/139（）。Qamar等41研究显示，CCTA相比TEE可检测出更多的器械周围漏45/100（）和35/102（），尤其是亚毫米的边缘渗漏。总之，CCTA提供了左心耳的详细影像特征，在左心耳封堵术术前规划及术后并发症评估方面已成为无法行TEE检查病人的首选替代成像方式。4人工智能研究近些年来，人工智能在心血管影像学领域的研究日益增多且已成为研究热点。目前有许多人工智能算法应用于左心房自动分割和容积的量化，具有较高的精度42-45。研究45发现新型深度学习算法可以有效地进行基于CT的左心房容积和功能的全自动量化，且与放射科医师手动测量的准确度相当（：和），显著减少了医师的工作负荷以及医师之间的主观差异，提示对左心房的全自动评估可以在AF病人中常规进行。左心耳的体积小且形态变异性大，因此基于CCTA对左心耳进行分割比较困难。Jin等46基于CCTA数据采用全卷积神经网络和三维条件随机场的方法进行左心耳自动分割，研究显示该方法分割精度高且速度快。在左心耳封堵术中，基于人工智能算法可精准测量左心耳的大小，帮助选择最佳植入设备的尺寸和位置，自动分析CCTA影像规划左心耳封堵术的工作流程，预测术后短期和长期不良事件47-48。利用人工智能还可以自动检测左心耳血栓，区分卒中病人栓子的来源。有研究49利用人工智能算法进行左心耳分割并建立血栓识别模型，从而获得血栓的位置、大小、形态、脱落风险等信息，实现对左心耳血栓的自动检测与诊断。Kamel等50研究显示采用机器学习算法区分心源性栓塞和非心源性栓塞具有极好的诊断效能（）。人工智能还可弥补传统统计模型的缺陷，综合人口统计学、影像学、临床、循环生物标志物等信息进行精准建模，极大地提高了AF病人卒中风险模型的评估效能。Jung等51基于深度神经网络提取754 949例AF病人的65个特征，并构建了卒中预测模型，结果显示与CHA2DS2-VASc评分（C=0.6510.00）和其他算法Logistic回归（）、XGBoo（C=0.7080.0）、随机森林（UC=0.6940.009）相比，基于深度学习模型（UC=0.7270.0）预测AF病人卒中风险的效能更高。5小结CCTA检测左心房/左心耳血栓具有良好的诊断效能，其所测量的左心房/左心耳大小、形态、功能参数与卒中风险密切相关，有望成为CHA2DS2-VASc评分基础上新的AF病人卒中风险预测因素。相信随着CT设备和成像技术的不断发展，与人工智能、计算流体力学等领域的不断融合，以及CCTA在AF病人预防卒中和指导左心耳封堵术相关临床研究证据的不断积累，CCTA将更加精准优化AF病人卒中风险分层，更好地指导左心耳封堵术的术前规划，减少术后并发症，从而在AF病人卒中预防中发挥更大的作用。参考文献：1胡荣.筛查和防治心房颤动预防缺血性脑卒中J.中华健康管理学杂志,2021,15:109-112.HU R.Screening and prevention of atrialfibrillation and prevention of ischemic stroke J.Chin J HealthManage,2021,15:109-112.DOI:10.3760/115624-20201126-00826.2中华医学会心电生理和起搏分会,中国医师协会心律学专业委员会,中国房颤中心联盟心房颤动防治专家工作委员会，等.心房颤动：目前的认识和治疗建议(2021)J.中华心律失常学杂志,2022,26:15-88.Chinese Society of Pacing and Electrophysiology,Chinese Society of Arrhythmias,Atrial Fibrillation Center Union ofChina.Current knowledge and management of atrial fibrillation:consensus of Chinese experts 2021J.Chin J Cardiac Arrhyth,2022,26:15-88.DOI:10.3760/113859-20211224-00264.3COHEN 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