《Diagnostic and Interventional Imaging》：The evolving role of cardiac CT: Emerging technologies and clinical impact
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心脏计算机断层扫描（Cardiac CT）已从一种主要用于排除阻塞性冠状动脉疾病（obstructive coronary artery disease）的无创检查，发展为涵盖冠状动脉疾病、心肌疾病、心脏瓣膜病和结构性心脏病的综合心血管影像平台。冠状动脉CT血
心脏计算机断层扫描（Cardiac CT）已从一种主要用于排除阻塞性冠状动脉疾病（obstructive coronary artery disease）的无创检查，发展为涵盖冠状动脉疾病、心肌疾病、心脏瓣膜病和结构性心脏病的综合心血管影像平台。冠状动脉CT血管成像（coronary CT angiography，CCTA）现已被推荐作为经适当选择的稳定型胸痛或疑似慢性冠状动脉综合征（chronic coronary syndromes）患者的一线检查手段，因为它能够排除阻塞性疾病、显示冠状动脉粥样硬化负荷、支持预防性治疗决策，并为有创冠状动脉造影（invasive coronary angiography，ICA）的转诊提供依据。与此同时，当代心脏CT已超越管腔狭窄评估的范畴。CT衍生血流储备分数（CT-derived fractional flow reserve，CT-FFR）和心肌CT灌注（myocardial CT perfusion，CTP）增加了缺血的 functional 功能学评估；晚期碘增强（late iodine enhancement，LIE）、CT衍生细胞外容积分数（CT-derived extracellular volume fraction，CT-ECV）、心肌应变（myocardial strain）和冠状动脉周围脂肪衰减指数（pericoronary fat attenuation index，FAI）则提供关于纤维化、心室力学、血管炎症及预后的信息。心脏CT在经导管瓣膜治疗、左心耳封堵和人工瓣膜评估中也已确立其重要作用，通过提供三维路线图支持器械选择、入路规划和并发症预测。光子计数探测器CT（photon-counting detector CT，PCCT）和人工智能（artificial intelligence，AI）正通过更高的空间分辨率、光谱定量、自动分割、定量斑块分析、图像重建和结构化报告进一步拓展心脏CT的能力。本综述总结了当代心脏CT的证据基础、技术原理、临床应用和实施挑战，重点强调其向个性化心血管诊疗决策平台转变的趋势。
论文解读
一、研究背景与意义
心脏计算机断层扫描（Cardiac CT）自2004年64排探测器CT进入临床以来，已从一种主要用于排除阻塞性冠状动脉疾病（obstructive coronary artery disease，CAD）的无创检查，迅速发展为当代心血管影像领域应用最为广泛的技术平台之一。冠状动脉CT血管成像（coronary CT angiography，CCTA）凭借其高阴性预测值，已成为胸痛或疑似慢性冠状动脉综合征（chronic coronary syndromes，CCS）患者诊断与风险分层的重要工具。然而，传统CCTA的临床价值长期局限于判断是否存在阻塞性狭窄这一二元问题，无法全面反映冠状动脉粥样硬化的整体负荷、斑块易损性、心肌缺血状态、心肌组织特征以及血管周围炎症等关键信息。随着影像技术的持续进步，心脏CT正从单纯的解剖学检查向多参数、多模态的综合影像平台转变，涵盖冠状动脉解剖、生理功能、心肌组织表征、心室力学和结构性心脏病（structural heart disease，SHD）介入规划等多个维度。这一转变的核心驱动力在于：仅凭管腔狭窄程度无法可靠识别导致心肌缺血的病变，也无法充分预测未来心血管事件风险。因此，开展本项综述研究的目的在于系统梳理当代心脏CT的新兴技术及其临床影响，总结其证据基础、技术原理、临床应用现状与实施挑战，为心脏CT向个性化心血管诊疗决策平台的过渡提供全面的学术参考。
二、主要技术方法概述
研究人员采用叙述性综述（narrative review）的研究方法，系统检索了PubMed/MEDLINE、Embase和Web of Science数据库中2000年1月至2026年7月发表的英文文献，检索主题涵盖心脏CT、冠状动脉斑块、CT-FFR、心肌灌注、晚期碘增强、细胞外容积、心肌应变、无心电门控CCTA、冠状动脉周围脂肪衰减、结构性心脏病、经导管瓣膜介入、光子计数CT及人工智能等。研究人员还回顾了美国心脏病学会（ACC）/美国心脏协会（AHA）、欧洲心脏病学会（ESC）、心血管CT学会、心血管造影与介入学会、日本循环学会及日本心力衰竭学会等学术组织发布的主要指南、科学声明和共识文件。研究优先纳入指南、系统综述、荟萃分析、随机试验、多中心研究和大型队列研究，排除了病例报告、小型病例系列和会议摘要等证据等级较低的研究。
三、研究结果
3.1 心脏CT在心血管诊疗中的当前角色
CCTA作为CAD一线诊断工具的崛起，反映了来自诊断准确性研究、随机试验和实施研究的汇聚证据。CorE-64前瞻性多中心研究报道，CCTA检测≥50%狭窄的曲线下面积为0.93，敏感性85%，特异性90%，阳性预测值91%，阴性预测值83%。PROMISE试验显示，在中位随访25个月时，CCTA与功能学检查的主要复合终点相似（3.3%对3.0%；HR 1.04；95% CI 0.83–1.29；P=0.75），但CCTA影响了下游ICA转诊和预防性治疗决策。SCOT-HEART试验表明，CCTA组5年冠心病死亡或非致死性心肌梗死发生率为2.3%，标准治疗组为3.9%（HR 0.59；95% CI 0.41–0.84；P=0.004），且获益持续至10年。DISCHARGE试验中，CT组主要不良心血管事件（MACE）发生率为2.1%，ICA组为3.0%（HR 0.70；95% CI 0.46–1.07），而主要操作相关并发症分别为0.5%和1.9%（HR 0.26；95% CI 0.13–0.55）。指南层面，2021年AHA/ACC胸痛指南推荐CCTA作为中危急性或稳定胸痛且无已知CAD患者诊断和风险分层的I类检查；2024年ESC慢性冠状动脉综合征指南同样推荐CCTA作为低至中度临床可能性患者诊断阻塞性CAD和评估事件风险的I类一线检查。在心力衰竭患者中，主要指南将CCTA定位为评估疑似CAD的选择性检查而非常规检查。
3.2 冠状动脉斑块定量与特征分析
CCTA不仅能显示冠状动脉管腔，还能显示血管壁，从而可视化粥样硬化斑块负荷和斑块表型。斑块范围、非钙化斑块体积、低衰减斑块（low-attenuation plaque，LAP）、正性重构、餐巾环征和点状钙化均与心肌梗死和MACE相关。SCOT-HEART亚组研究显示，LAP负荷大于4%的患者发生致死或非致死性心肌梗死的风险增加近5倍（HR 4.65；95% CI 2.06–10.5；P<0.001），这一风险独立于狭窄严重程度、冠状动脉钙化积分和传统风险评分。ICONIC研究进一步表明，许多导致后续急性冠脉综合征的病变在基线时并非严重狭窄，支持从以狭窄为中心的解读转向对总斑块负荷和斑块易损性的评估。PARADIGM研究证实，他汀治疗与斑块进展减缓、钙化成分增加和高危斑块表型减少相关，表明CCTA可捕捉降脂治疗过程中的纵向冠状动脉壁变化。CAD-RADS 2.0已纳入整体斑块负荷和高危斑块特征。
3.3 CT衍生血流储备分数
CT-FFR解决了解剖学CCTA的核心局限——仅凭狭窄严重程度无法可靠识别缺血。基于计算流体力学的CT-FFR方法利用患者特异性冠状动脉模型和生理学假设，拥有最广泛的结果证据；基于机器学习的方法则从影像-生理学关系中推断压力损失，可能实现更快的现场分析。DeFACTO试验中，CT-FFR相比单独CCTA改善了对侵入性FFR定义的血流限制性狭窄的判别能力，但未达到预设的主要诊断准确性目标。NXT试验中，CT-FFR检测缺血的每患者敏感性和特异性分别为86%和79%，而单独CCTA分别为94%和34%。PLATFORM、ADVANCE和FORECAST研究显示，将CT-FFR纳入诊断路径可减少不必要的ICA、优化血运重建策略并支持结构化诊疗路径。PRECISE试验进一步表明，采用CCTA联合选择性CT-FFR的精准策略相比常规诊疗提高了临床效率。2026年心血管CT学会/心血管造影与介入学会共识文件强调，狭窄远端2cm处测量的CT-FFR值具有最强的结局相关证据。CT-FFR的准确性依赖于CCTA图像质量、冠状动脉管腔分割和微血管阻力假设，严重钙化、支架、桥血管、显影不足、运动伪影和弥漫性远端疾病均可降低其可靠性。
3.4 心肌CT灌注
CTP将CCTA从冠状动脉解剖学延伸至功能学缺血评估。静态负荷CTP在药物负荷期间通过视觉评估心肌增强减低区域，动态负荷CTP则通过连续采集定量心肌血流量（myocardial blood flow，MBF）。将CTP添加到CCTA可提高对血流动力学显著CAD的诊断性能，尤其在中间狭窄或严重冠状动脉钙化患者中。动态负荷CTP衍生的定量MBF指标对MACE具有独立预后价值。CTP在CCTA无法确定病变缺血意义时最具价值，可在同一模态中同时评估冠状动脉解剖和心肌灌注。与心脏磁共振（MRI）负荷灌注相比，CTP通常更快、更易获得，可在同一次检查中评估冠状动脉解剖和心肌灌注，适用于心脏MRI禁忌或不实用的患者。其缺点包括电离辐射、碘对比剂暴露和组织表征能力有限。
3.5 晚期碘增强与CT衍生细胞外容积分数
LIE和CT-ECV是心肌组织表征技术，可通过在标准CCTA基础上增加延迟期或平衡期心电门控采集获得。LIE在概念上类似于心脏MRI的晚期钆增强，有助于心肌梗死、心肌病相关心肌瘢痕、心律失常性疾病和炎症性心肌病的诊断。低keV虚拟单能成像和双能CT碘图可部分克服常规CT心肌对比度分辨率的限制。CT-ECV可通过基于非增强和增强CT衰减变化的减影法或双能CT碘密度图计算，两种方法与心脏MRI衍生的ECV相关性良好。CT-ECV对心脏淀粉样变性的诊断和接受TAVR的重度主动脉瓣狭窄患者的预后分层特别有用。然而，CT-ECV对对比剂时机、红细胞压积、管电压、重建方法、束硬化效应和感兴趣区放置敏感，需要国际标准化采集和分析方案及前瞻性结局研究。
3.6 CT心肌应变
CT心肌应变通过多时相心脏CT定量心肌变形，可提供左心室整体纵向应变、整体周向应变和整体径向应变，应用正扩展至心房功能评估。与超声心动图和心脏MRI比较的研究证实了该技术的可行性和中等可重复性。其主要局限包括时间分辨率、多时相采集相关的额外辐射暴露以及不同厂商追踪算法间的差异。CT心肌应变的主要吸引力在于可从已有的心脏CT数据集中提取增量功能信息，这些数据集可来自CCTA、TAVR规划、先天性心脏病评估、右心压力或容量负荷以及心肌病评估等不同目的。
3.7 无心电门控CCTA
传统CCTA通常需要心电门控同步采集以最小化心脏运动伪影。心电电极的放置可能在急诊和创伤、烧伤、严重皮肤病或广泛监护患者中造成工作流程限制。结合极快机架旋转、宽探测器覆盖、先进运动校正和基于AI的图像校正或时相选择的新技术，已减少对心电电极放置和传统心电门控的依赖。可行性研究提示可在无心电电极的情况下获得具有诊断价值的冠状动脉图像。一项使用256排宽探测器CT的前瞻性比较研究报道，无ECG的CCTA产生了与常规心电门控CCTA相当的主观和客观图像质量，并缩短了检查时间。然而，该证据仍基于有限的早期研究，其在不同扫描平台、心率和心律范围以及临床挑战性患者群体中的普适性尚未确立。无ECG的CCTA在严重钙化、明显心律失常、细微斑块表型或冠状动脉支架患者中可能可靠性较低。
3.8 冠状动脉周围脂肪衰减指数
FAI是CCTA衍生的生物标志物，通过评估冠状动脉周围脂肪组织的CT衰减模式来估计冠状动脉壁炎症。发炎的冠状动脉壁通过旁分泌信号抑制邻近脂肪细胞分化，通过脂质含量减少和含水量增加提高CT衰减。CRISP-CT研究中，FAI提供了超越传统危险因素、狭窄严重程度、冠状动脉钙化和高危斑块特征的预后信息。ORFAN研究中，40,091例患者中有32,533例（81.1%）无阻塞性CAD，但该组占MACE的66.3%和心脏死亡的63.7%；基于FAI的冠状动脉炎症指数进一步改善了超越常规CCTA解读的风险预测。FAI-Score和AI-Risk模型可校正管电压、重建条件、冠状动脉节段、年龄和性别等因素。然而，FAI测量仍受管电压、对比剂时机、冠状动脉内衰减、扫描平台、重建核、迭代重建和校正模型影响，跨平台验证和临床可操作的阈值仍是未满足的需求。
3.9 结构性心脏病评估
在SHD介入中，心脏CT已超越术前解剖调查，提供整合器械选择、入路策略、手术风险和并发症预测的三维路线图。对于TAVR，CT系统评估主动脉瓣环平面、瓣叶形态、瓣环/瓣叶/左心室流出道钙化、冠状动脉开口高度、Valsalva窦、窦管交界、升主动脉和髂股动脉入路。在瓣中瓣手术和小Valsalva窦患者中，虚拟经导管瓣膜-冠状动脉距离、虚拟瓣膜-窦管交界距离和窦隔离对预测冠状动脉阻塞至关重要。介入后，四维CT有助于区分低衰减瓣叶增厚、瓣叶运动减低、瓣周漏相关形态异常、人工瓣膜血栓、赘生物、结构性瓣膜退化和感染性心内膜炎瓣周并发症。2025年多学会共识文件已标准化人工心脏瓣膜功能障碍CT的适应症、采集、重建、解读和报告。CT在经导管二尖瓣和三尖瓣介入、左心耳封堵和电生理治疗规划中也发挥重要作用。
3.10 光子计数CT
PCCT是心脏CT领域最根本的硬件创新之一。与传统能量积分探测器将入射X射线光子能量转换为积分信号不同，PCCT使用半导体探测器直接计数单个光子并根据预定能量阈值分类。这一探测原理同时实现电子噪声降低、剂量效率提高、超高空间分辨率和探测器级光谱成像。临床比较研究中，PCCT将血管水平特异性从93.0%提高至98.0%，阳性预测值从63.0%提高至83.3%，诊断准确性从92.8%提高至97.2%，并减少了ICA转诊（9.9%对13.1%），提高了接受ICA患者的血运重建率（43.4%对35.5%）。超高分辨率PCCT-CCTA在高Agatston积分患者中保持了高诊断性能。PCCT的光谱能力支持虚拟单能成像、碘定量、虚拟平扫、LIE和ECV分析，为在同一平台上整合冠状动脉解剖、斑块表型、缺血和心肌组织表征创造了路径。
3.11 心脏CT中的人工智能
AI在心脏CT中涵盖从患者选择、采集参数优化、图像重建、冠状动脉/心肌/心腔/瓣膜结构分割、定量分析、功能评估、风险预测、结构化报告到随访管理的全临床路径。深度学习CCTA分析可快速定量斑块体积和狭窄严重程度，与专家阅片者和血管内超声一致性良好，并为预测未来心肌梗死提供增量价值。AI引导的定量斑块分期已被证明可预测10年MACE，超越临床危险因素、冠状动脉钙化积分和常规CCTA解读。AI冠状动脉钙化积分是接近常规实施的应用之一，自动Agatston积分与手动评分一致性良好，机会性应用正扩展至非门控胸部CT、低剂量肺癌筛查CT和PET/CT衰减校正CT。在SHD领域，TAVR术前CT的主动脉瓣复合体自动分割、瓣环测量和危险因素检测已获验证。深度学习重建（deep learning reconstruction，DLR）相比滤波反投影和常规迭代重建可降低图像噪声，同时保持相对自然的图像纹理。超分辨率DLR可改善冠状动脉管腔、钙化狭窄、远端分支和支架管腔的可视化。基于深度学习的运动校正有望减少高心率或心律失常相关的运动伪影。
四、讨论与结论总结
本综述指出，心脏CT已从以冠状动脉管腔狭窄为中心的解剖学检查，演变为整合冠状动脉解剖、生理学、血管周围炎症、心肌组织表征、心室力学和结构性心脏病介入规划的多参数综合平台。冠状动脉斑块定量、CT-FFR、心肌CT灌注、LIE/CT-ECV、心肌应变、FAI、结构性心脏病CT、PCCT和AI等新兴技术正处于不同的临床成熟阶段，其广泛采用仍需进一步验证、标准化和结局证据支持。CT-FFR和冠状动脉斑块定量正在向常规临床实施迈进；LIE/CT-ECV的临床应用正在扩大；心肌应变、无ECG的CCTA和FAI处于研究至早期临床阶段；PCCT处于早期临床采用阶段。实施挑战包括技术标准化、跨平台可重复性、辐射剂量优化、经济可负担性、人员培训和结局验证。心脏CT的未来发展方向是成为个性化心血管诊疗的决策平台，通过多参数成像为患者提供精准的诊断、风险分层和治疗决策支持。
