《European Journal of Radiology Open》：Ultra-high-pitch photon-counting computed tomography (PCCT) versus ultra-high-pitch dual-source computed tomography (DSCT) for coronary artery disease evaluation in transcatheter aortic valve implantation (TAVI) patients
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：目的：比较采用超高螺距光子计数CT（PCCT）与超高螺距能量积分探测器双源CT（DSCT；以下简称DSCT）获取的非冠状动脉专用经导管主动脉瓣植入术（TAVI）规划CT扫描中冠状动脉重建图像的辐射剂量和图像质量，并评估依据冠状动脉疾病报告与数据系统（CAD-
：目的：比较采用超高螺距光子计数CT（PCCT）与超高螺距能量积分探测器双源CT（DSCT；以下简称DSCT）获取的非冠状动脉专用经导管主动脉瓣植入术（TAVI）规划CT扫描中冠状动脉重建图像的辐射剂量和图像质量，并评估依据冠状动脉疾病报告与数据系统（CAD-RADS）进行冠状动脉评估的可行性。材料与方法：对2021年8月至2023年6月期间连续接受增强TAVI规划CT（PCCT或DSCT）的主动脉瓣狭窄（AS）患者进行回顾性研究。采用CT剂量指数（CTDI）和剂量长度乘积（DLP）计算有效辐射剂量（eRD）。采用标准化感兴趣区（ROI）分析计算信噪比（SNR）和对比噪声比（CNR）。由三位独立放射科医师采用5分Likert量表对冠状动脉进行评估，随后依据CAD-RADS系统进行分类。结果：187例患者（83例女性，中位年龄82岁，IQR：76–84）共接受190次CT检查，其中PCCT 103例（54.2%），DSCT 87例（45.8%）。3例患者因临床原因同时接受PCCT和DSCT检查。PCCT的平均CTDI和DLP均显著低于DSCT（分别为21.9 vs. 52.8和607.9 vs. 906.8；两者p < 0.001），相应地PCCT的平均有效辐射剂量（eRD）亦低于DSCT（10.3 ± 5.4 mSv vs. 15.4 ± 5.6 mSv，p < 0.001）。尽管PCCT的SNR和CNR均低于DSCT（SNR：PCCT 35.28 ± 11.63 vs. DSCT 45.6 ± 16.3，p < 0.001；CNR：PCCT 49.25 ± 13.31 vs. DSCT 57.42 ± 22.55，p = 0.004），但PCCT在全部11个视觉图像类别中均优于DSCT。PCCT的整体图像质量被评为良好或优秀者占71.8%（74/103），而DSCT仅为19.5%（17/87）。冠状动脉重建图像被评为良好或优秀者在PCCT中占72.8%（75/103），在DSCT数据集中占20.7%。PCCT中68.9%（71/103）的数据集可进行CAD-RADS [1–5]分级，而DSCT中仅为39.1%（34/87）。结论：与双源CT（DSCT）相比，光子计数CT（PCCT）在TAVI规划CT中可显著改善冠状动脉的可评估性，同时实现显著更低的辐射剂量。
论文解读
一、研究背景与问题
随着全球预期寿命的延长，退行性主动脉瓣狭窄（AVS）的疾病负担日益加重，已成为全球瓣膜性心脏病的主要病因之一，在高收入地区年龄标准化患病率最高，而在中低收入及中低社会人口学地区近期增幅最为显著。退行性/钙化性AVS与动脉粥样硬化疾病共享多项已确立的心血管危险因素和病理生物学特征，因此需要瓣膜置换的患者数量持续增加。经导管主动脉瓣植入术（TAVI）的引入扩展了超越外科主动脉瓣置换术（SAVR）的治疗选择，尤其适用于老年和高手术风险患者。当前ESC/EACTS和ACC/AHA指南推荐TAVI作为外科主动脉瓣置换术的成熟替代方案。
术前准确评估合并冠状动脉疾病（CAD）具有临床重要性，因为显著CAD可能需要进一步侵入性评估或血运重建，包括经皮冠状动脉介入治疗（PCI）或冠状动脉旁路移植术（CABG）。虽然侵入性冠状动脉造影（ICA）长期作为参考标准，但CT冠状动脉造影（CTCA）已成为无创替代方案，荟萃分析显示在低至中风险患者中其诊断准确性与ICA相当，同时手术风险和成本更低。CAD-RADS分类系统进一步实现了冠状动脉CT发现的标准化报告，促进风险分层和临床决策。
术前CT是TAVI规划的核心组成部分，可全面评估主动脉瓣环、主动脉根部解剖、冠状动脉开口和血管入路。将冠状动脉评估纳入TAVI规划CT可提供额外临床相关信息，促进一站式评估。然而，CT-based TAVI规划对冠状动脉评估提出独特挑战：与专用CCTA不同，TAVI规划CT通常不进行冠状动脉专用预处理，包括常规心率控制和血管扩张。特别是舌下硝酸甘油在严重主动脉瓣狭窄患者中通常禁忌，而β受体阻滞剂不常规给药。此外，检查必须在单次增强采集中同时提供冠状动脉充分可视化并覆盖整个主动脉根部和动脉入路，可能限制冠状动脉图像质量。在广泛冠状动脉钙化患者中，常规能量积分探测器（EID）CT可能受对比度分辨率降低、晕状伪影和条状伪影影响，导致狭窄高估和后续非诊断性冠状动脉节段。
光子计数CT（PCCT）在此背景下可能较常规EID CT具有特殊优势。PCCT已证明相比常规EID-CT在图像质量和伪影减少方面有所改善，尽管定量图像质量指标可能取决于采集和重建参数。这些特性可能改善TAVI CT中的冠状动脉评估，其中冠状动脉运动、缺乏常规预处理药物和广泛冠状动脉钙化可能限制图像可解释性。虽然近期研究已探索PCCT在TAVI术前评估中用于冠状动脉评估，但关于其对常规非冠状动脉专用TAVI CT中冠状动脉图像质量和血管可评估性影响的证据仍然有限，特别是与当代双源CT比较以及标准化CAD-RADS分类方面。因此，本研究旨在比较非冠状动脉专用超高螺距TAVI CT中采用PCCT和双源CT（DSCT）的冠状动脉图像质量和可评估性，包括标准化CAD-RADS分类的可行性。
二、研究设计与方法
研究人员开展了一项单中心回顾性研究，经机构审查委员会批准并符合赫尔辛基宣言。共纳入2021年8月至2023年6月期间200例连续接受TAVI规划CT的患者，排除13例有CABG病史者，最终队列包括187例患者（83例女性，104例男性；中位年龄82岁[IQR，76–84]），共接受190次增强主动脉-髂-股动脉CT检查。3例患者因临床指征同时接受PCCT和DSCT检查，间隔分别为16、13和5个月。共完成103次PCCT和87次DSCT检查。2021年8月至2022年9月期间使用第三代双源CT（SOMATOM Force，Siemens Healthineers），2022年9月至2023年6月期间使用第一代PCCT系统（NAEOTOM Alpha，Siemens Healthineers）。对比剂采用碘浓度370 mg碘/mL的碘普罗胺（Ultravist 370，Bayer Vital），经18号肘静脉导管以5 mL/s流速和1 mL/kg体重剂量给药。两种扫描仪均采用前瞻性ECG触发高螺距CT扫描，范围从胸部至股血管。PCCT以双源、多能量、高螺距螺旋模式采集，螺距因子3.2，准直2 × 144 × 0.4 mm，峰值管电压120 kVp，相位起始设为RR间期35%。DSCT以双源、单能量、高螺距螺旋模式采集，螺距因子3.2，准直2 × 192 × 0.6 mm，启用z飞焦点过采样，质量参考点设为320 mAs/rot，CARE kV设为血管模式，相位起始35%。PCCT数据采用Bv44卷积核结合3级量子迭代重建（QIR），DSCT采用Bf32核结合强度3高级基于模型的迭代重建（ADMIRE）。PCCT数据集重建为65 keV固定能量水平的单能图像，DSCT采用常规非光谱重建。三位放射科医师（分别有14年、5年和5年心血管影像经验）对匿名数据集进行独立视觉评估，采用5点Likert量表，随后进行计算机辅助狭窄评估和CAD-RADS分类。辐射剂量通过CTDI和DLP量化，有效辐射剂量（eRD）按公式eRD = DLP × k计算，k = 0.017 mSv/mGy·cm。
三、研究结果
3.1 患者特征
最终队列包括187例患者（83例女性，104例男性；中位年龄82岁[IQR，76–84]），共190次CT检查。PCCT组103例（54.2%），DSCT组87例（45.8%）。两组间年龄、体重、身高、体表面积和对比剂用量均无显著差异。
3.2 SNR和CNR定量评估
PCCT的SNR显著低于DSCT（35.3 ± 11.6 vs. 45.5 ± 16.4，p < 0.001），CNR亦较低（49.3 ± 13.3 vs. 57.1 ± 22.4，p = 0.004）。
3.3 冠状动脉钙化定量评估
138/187例（73.8%）患者可行定量钙化评分，其余因冠状动脉支架史排除。PCCT和DSCT组的平均Agatston评分无显著差异（850.9 ± 1324.6 vs. 672.5 ± 912.2，p = 0.78），平均体积评分（989.3 ± 826.7 mm3 vs. 582.1 ± 995.8 mm3，p = 0.36）和质量评分（207.5 ± 196.5 mg vs. 221.7 ± 286.9 mg，p = 0.91）亦无显著差异。
3.4 冠状动脉视觉评估
PCCT中92.2%（95/103）的冠状动脉重建平均诊断效用评分≥3，DSCT中为49.4%（43/87）。平均评分为3.9 ± 0.9（PCCT）vs. 2.8 ± 1（DSCT）（p < 0.001）。读者间一致性为实质性（Kappa = 0.645）。PCCT在每条冠状动脉评估中均优于DSCT：LAD诊断效用≥3者PCCT占93.2%（96/103）vs. DSCT 59.8%（52/87）；RCA为77.7%（80/103）vs. 40.2%（35/87）；LCX为85.4%（88/103）vs. 41.1%（36/87）。冠状动脉开口总体可评估性≥3者PCCT占94.2%（97/103）vs. DSCT 77%（67/87）。
3.5 整体图像质量视觉评估（VIQ）及冠状动脉重建诊断效用
尽管PCCT的定量SNR和CNR较低，但PCCT在所有评估类别中达到平均评分≥3的比例均超过DSCT。整体图像质量≥3者在全部190次检查中占109次，其中92次为PCCT（占PCCT检查总数89.3%），38次为DSCT（占DSCT检查总数43.7%）。读者间一致性为实质性（Kappa = 0.624）。平均评分为3.9 ± 0.9（PCCT）vs. 2.6 ± 1（DSCT）（p < 0.001）。PCCT vs. DSCT的整体图像质量评为“优秀”者占21.4% vs. 6%，“良好”50.5% vs. 13.8%，“中等”18.4% vs. 27.6%，“有限”6.8% vs. 37.9%，“差”2.9% vs. 14.9%。PCCT的伪影更少（平均评分2.3 ± 0.9 vs. 3.3 ± 1，p < 0.001），血管对比度更优（4 ± 1 vs. 3 ± 1.1，p < 0.001）。
3.6 CAD-RADS评估
三位读者一致同意可分配CAD-RADS分类者在PCCT数据集中占59.2%（61/103），DSCT中仅23.0%（20/87）。CAD-RADS分布方面，PCCT组CAD-RADS 2较DSCT组少见（18% vs. 45%），而CAD-RADS 3和4在PCCT组更常见（38% vs. 30%和31% vs. 10%）。CAD-RADS 0和1两组频率相似（3% vs. 5%和8% vs. 10%）。CAD-RADS 5仅在PCCT组观察到（2%）。非诊断性（CAD-RADS N）比例PCCT组低于DSCT组（40% vs. 77%）。
3.7 辐射暴露
PCCT检查的平均CTDI和DLP显著低于DSCT（21.9 ± 19.4 vs. 52.6 ± 22.6，和608 ± 316.7 vs. 913.4 ± 331.9，p < 0.001）。相应地，PCCT组的平均有效辐射剂量亦较低（10.3 ± 5.4 vs. 15.4 ± 5.6，p < 0.001）。
四、讨论与结论
本研究评估了非冠状动脉专用TAVI规划CT中采用PCCT与DSCT进行冠状动脉评估的可行性。尽管缺乏冠状动脉专用预处理且处于严重主动脉瓣狭窄患者的挑战性临床环境，PCCT仍展现出显著高于DSCT的冠状动脉可评估性和更优的主观图像质量，反映在冠状动脉诊断效用、血管对比度和整体图像质量的更高视觉评分，以及可分配CAD-RADS分类的检查比例更高。最具临床相关性的发现是PCCT可诊断评估检查比例更高：三位读者一致同意可分配CAD-RADS分类者在PCCT中占59.2%，DSCT中仅23.0%。在可评估的PCCT检查中，67.2%被分类为CAD-RADS 1–3，而可评估DSCT检查中90%被分类为CAD-RADS 0–3。然而，所有DSCT检查中仅20.7%获得CAD-RADS 0–3分类，而PCCT中为59.2%。因此，PCCT的潜在临床优势主要反映其更高的诊断可评估率，而非已可评估检查中更有利的CAD-RADS分布。由于未系统进行ICA作为参考标准，本研究无法确立诊断准确性或证明可安全省略ICA。
PCCT改善冠状动脉可评估性的潜在临床意义在TAVI规划背景下相当可观。CAD在主动脉瓣狭窄患者中常见，常规ICA增加操作负担并带来出血和血管并发症风险。既往研究支持优化CT-based冠状动脉评估的更广泛合理性，但不能直接外推至TAVI人群。既往研究已证明PCCT改善冠状动脉成像的潜力，特别是通过提高空间分辨率和改善冠状动脉钙化表征。本研究中，尽管PCCT的定量SNR和CNR低于DSCT，但观察到更优的主观冠状动脉可评估性，这一明显差异凸显了常规图像质量指标在评估复杂冠状动脉结构时的局限性。视觉可评估性不仅取决于图像噪声和对比度，还取决于空间分辨率、血管描绘、钙化相关晕状伪影和其他伪影。观察到的差异可能反映探测器技术及相应采集和重建特性的综合效应。
辐射剂量发现提供了PCCT的另一潜在优势。本队列中PCCT的CT剂量指数、剂量长度乘积和估计有效辐射剂量均显著低于DSCT。然而，辐射剂量并非主要终点，采集和重建方案的差异可能对观察结果有贡献，这些发现应解释为支持性而非剂量特异性优势的确凿证据。
本研究存在若干局限性：研究人群规模有限，需要更大规模多中心队列确认结果普适性；检查为TAVI规划而非专用冠状动脉评估获取，限制与优化冠状动脉CT angiography的直接可比性；未系统进行ICA作为参考标准，无法确立诊断准确性和CT-based策略延迟ICA的安全性；比较反映各队列使用的整体成像方案，探测器技术、采集参数和重建方法的独立效应无法完全分离；未系统评估后续患者管理和临床结局。改善的可评估性是否转化为更少侵入性检查或更好患者结局仍属未知。
结论：研究人员认为，与非冠状动脉专用TAVI规划CT中的DSCT相比，PCCT显著改善冠状动脉可评估性和主观图像质量，尽管定量SNR和CNR较低且无常规冠状动脉预处理。其主要优势是可进行诊断评估并分配CAD-RADS分类的检查比例更高。这些发现支持PCCT促进更全面术前冠状动脉评估的潜力。需要采用标准化成像方案、适当临床参考标准和系统随访的前瞻性多中心研究，以确定改善的可评估性是否转化为更高诊断准确性、更少不必要侵入性检查和患者管理的有意义改善。
