Modern opportunities of computer tomography in coronary heart disease diagnosis


DOI: https://dx.doi.org/10.18565/therapy.2019.4.63-69

Veselova Т.N., Ternovoy S.K.

1) National medical research Center of cardiology of the Ministry of Healthcare of Russia, Moscow; 2) I.M. Sechenov First Moscow State medical University (Sechenov University) of the Ministry of Healthcare of Russia
The modern capabilities of computer tomography (CT) of the coronary arteries make it possible to assess with high accuracy the condition of the coronary bed lumen, the composition of the atherosclerotic plaque and the remodeling of the artery at the site of stenosis. In recent years, CT signs of plaque instability have been identified; they let to predict the risk of acute coronary syndrome (ACS) developing. Current review presents data from multicenter randomized studies assessing the effectiveness of CT angiography (CTA) in examining patients with stable coronary heart disease (IHD) and ACS, and underlines perspective areas of CT diagnosis of the functional significance of myocardial stenosis and myocardial ischemia.
Keywords: coronary CT angiography, atherosclerotic plaque, coronary heart disease

Несмотря на экономические затраты, направленные на повышение эффективности диагностики и лечения, сердечно-сосудистые заболевания остаются основной причиной смертности населения развитых стран мира. Стандартизация алгоритма обследования пациентов с клиникой ишемической болезни сердца (ИБС) способствует раннему выявлению атеросклеротического поражения коронарных артерий и снижению риска развития острого коронарного синдрома (ОКС). В течение последнего десятилетия компьютерная томография (КТ) сердца и коронарных артерий с внутривенным контрастированием вошла в стандарты диагностики стабильной ИБС и ОКС. Появление компьютерных томографов нового поколения с 64 и более рядами детекторов позволило значительно улучшить качество изображений и достоверность оценки состояния коронарного русла. Особенно это касается аппаратов с широким детектором (320 рядов), позволяющих за один оборот рентгеновской трубки одномоментно получать 640 томографических срезов толщиной 0,5 мм, захватывающих всю область сердца. Такой режим томографии исключает артефакты от движения стола, значительно снижает артефакты от сердечных сокращений и лучевую нагрузку.

КТ В АЛГОРИТМЕ ОБСЛЕДОВАНИЯ БОЛЬНЫХ ИБС

Данные многоцентровых исследований доказали, что КТА обладает высокой отрицательной прогностической ценностью [1–4]. Это послужило основанием включения КТ в международные рекомендации для диагностики ИБС у пациентов низкого и среднего риска в качестве альтернативы стресс-тестам (класс рекомендаций IIa, уровень доказательности C) [5], а также для исключения окклюзирующего поражения коронарных артерий и дифференциальной диагностики с расслаивающей аневризмой аорты и тромбоэмболией легочной артерии у больных с атипичным затяжным болевым синдромом в грудной клетке без специ­фических изменений на ЭКГ и отрицательным тестом на тропонин (класс рекомендаций IIa, уровень доказательности A) [6]. Аналогичные положения отражены в отечественных публикациях и рекомендациях по ИБС и ОКС [7–10].

В исследованиях PROMISE (Prospective Multicenter Imaging Study for Evaluation of Chest Pain, всего 10 003 больных) и SCOT-HEART (Scottish Computed Tomography of the Heart; всего 4146 больных) было показано, что КТА по крайней мере так же эффективна, как и стандартные методы диагностики ИБС [11, 12]. В исследовании PROMISE пациенты с неуточненной ИБС были рандомизированы на две группы: пациенты, которым выполнялась КТА, и пациенты, прошедшие нагрузочные тесты на ИБС (из которых в 68% случаев была выполнена сцинтиграфия миокарда по протоколу покой/нагрузка). Конечная точка оценивалась по развитию серьезных неблагоприятных сердечных событий (смерть, инфаркт миокарда, нестабильная стенокардия и осложнения после инвазивных вмешательств, основные процедурные осложнения) на протяжении двухлетнего наблюдения. Следует особо подчеркнуть, что включение КТА в алгоритм обследования пациентов с загрудинной болью ассоциируется с уменьшением случаев острого инфаркта миокарда (ОИМ) как в группе стабильной ИБС, так и в группе ОКС в отдаленном периоде [13]. Метаанализ рандомизированных исследований (включая представленные выше) показал, что применение КТА в качестве альтернативного метода диагностики ИБС снижает риск развития ОИМ на 31% (отношение шансов составило 0,69; 95% доверительный интервал (ДИ) 0,49–0,98) [14]. Например, в исследовании SCOT-HEART выполнение КТА не только улучшило диагностическую достоверность в отношении этио­логии ангинозных приступов, но и привело к четырехкратному увеличению назначения аспирина и статинов [15]. Такая тактика, вероятнее всего, и повлияла на снижение случаев ОИМ на 50% в течение 2-летнего наблюдения.

Результаты многоцентровых исследований CT-STAT, ACRIN, ROMICAT II, PROSPEC, DEACON [16] показали эффективность экстренной КТА при обследовании пациентов с подозрением на ОКС без подъема сегмента ST: в группе больных, которым проводилась КТА, по сравнению с группой стандартного обследования быстрее устанавливался диагноз, было меньше ненужных госпитализаций, что привело к значительному сокращению финансовых затрат (табл. 1).

ВЫЯВЛЕНИЕ НЕСТАБИЛЬНЫХ АТЕРОСКЛЕРОТИЧЕСКИХ БЛЯШЕК МЕТОДОМ КТ

В дополнение к оценке морфологии коронарного русла и выраженности стеноза КТА позволяет оценить непосредственно сосудистую стенку и атеросклеротическую бляшку (АСБ). Отметим, что наличие в АСБ зоны низкой рентгеновской плотности менее 30 единиц Хаунсфилда, которое часто сочетается с феноменом «кольцевидного свечения» (линейный участок повышенной плотности по периферии АСБ), является косвенным КТ-признаком наличия в бляшке большого липидного ядра [17].

В одном из последних анализов результатов исследования PROMISE было доказано, что наличие признаков нестабильности АСБ по данным КТА, таких как наличие участка пониженной плотности в ее структуре с феноменом «кольцевидного свечения» и положительное ремоделирование артерии в месте локализации АСБ, приводило к значительному повышению риска развития острых коронарных событий (скорректированное отношение рисков составило 1,73; 95% ДИ 1,13–2,62) даже после поправки на факторы риска и тяжесть стеноза [18]. Прогностическая ценность нестабильных бляшек по данным КТА была особенно очевидна среди пациентов с необструктивным поражением коронарных артерий.

Результаты приведенных исследований показывают, что в случаях незначительного сужения коронарных артерий функциональные тесты на выявление ишемии могут оказаться неинформативными, в то время как КТА позволяет точно определить степень стеноза, наличие положительного ремоделирования артерии и состав атеросклеротической бляшки по аналогии с внутрисосудистым ультразвуковым исследованием (рис. 1).

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ КТ В ДИАГНОСТИКЕ ИБС

Разработка КТ нового поколения, в частности аппараты с широким детектором, позволили значительно улучшить качество изображений за счет возможности одномоментно получать томографические срезы всей области сердца.

Впервые о возможностях КТ с 320 рядами детекторов в оценке перфузии миокарда сообщили

B.S.Ko et al. [19], используя в качестве референтного метода коронарную ангиографию (КАГ) с определением фракционного резерва кровотока (ФРК). КТА выполнялась дважды: в покое (по стандартному протоколу) и повторно на фоне внутривенного введения аденозина. Специфичность КТА в выявлении преходящей ишемии миокарда составила 98%, однако общая диагностическая точность наличия стеноза и преходящего дефекта перфузии по данным КТА составила 80%. Результаты стандартной КТА и КТА с оценкой перфузии совпадали лишь в 58% (дефект перфузии и стеноз ≥50% или отсутствие дефекта перфузии и стеноз ≤50%).

В исследовании A. Nasis et al. [20] данные КТА с оценкой перфузии миокарда сопоставлялись с результатами однофотонной эмиссионной компь­ютерной томографией (ОФЭКТ). Комплексная оценка состояния коронарного русла и перфузии миокарда по данным КТА улучшали предсказательную ценность метода в диагностике ишемии миокарда: чувствительность, специфичность, положительная и отрицательная предсказательная значимость составили соответственно 94; 98; 94; 98%, а средняя лучевая нагрузка – 9,2±7,4 мЗв по сравнению с 13,2±2,2 мЗв для ОФЭКТ (p <0,001). Данные результаты послужили предпосылкой к многоцентровому исследованию CORE-320, которое включало 381 пациента с болевым синдромом в грудной клетке [21]. Всем пациентам была проведена КТА в покое и на фоне введения аденозина. Данные КТА с оценкой перфузии миокарда сравнивались с результатами референтных методов – ОЭКТ и КАГ. Чувствительность, специфичность, положительная прогностическая значимость, отрицательная прогностическая значимость и точность стандартной КТА составили соответственно 93; 54; 55; 93 и 69%. Те же показатели для КТА с оценкой перфузии составили соответственно 78; 73; 64; 85 и 75%. Чувствительность совмещенного исследования оказалась ниже, а специфичность и общая точность выше, чем при использовании стандартной КТА. Такие результаты являются предпосылкой для дальнейших многоцентровых исследований, направленных на изучение возможностей КТА в выявлении ишемии миокарда.

При обследовании больных с подтвержденной ИБС использование КТА для решения вопроса о целесообразности реваскуляризации остается открытым. Данные большинства клинических исследований по оценке диагностической точности КТА, по сравнению с селективной коронарной ангиографией (КАГ), показали, что визуальная оценка стеноза при КТА, как правило, переоценивает тяжесть поражения. Соответственно интенсивно изучаются методы преодоления этого ограничения для более точной оценки функциональной значимости стеноза. Наиболее актуально определение значимости так называемых пограничных стенозов, которые составляют 50–70% диаметра просвета артерии.

Методом выбора в оценке гемодинамической значимости стеноза коронарной артерии считается инвазивное измерение ФРК, выполняемое одномоментно с селективной КАГ – ФРККАГ [22–25]. В последние годы были разработаны математические 3D-модели для неинвазивного измерения ФРК с помощью постпроцессинговой обработки данных КТА – ФРККТА. Методика определения ФРККТА с помощью математического моделирования на основе принципов гидродинамики показана на рисунке 2.

Начиная с 2011 г. в международных крупномасштабных исследованиях была осуществлена клиническая валидация ФРККТА с инвазивной оценкой ФРК в качестве референтного метода [27–30]. Анализ общих результатов показал, что применение КТА с последующим определением ФРК для решения вопроса о целесообразности реваскуляризации миокарда ассоциировано со снижением числа необоснованных инвазивных диагностических вмешательств, неблагоприятных клинических исходов, улучшением качества жизни пациентов, в особенности пациентов с пограничными стенозами коронарных артерий, и снижением материальных затрат.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, анализ опубликованных исследований показал, что современные разработки в области КТ позволяют расширить рамки стандартного исследования сердца и сосудов. Новые модальности открыли возможность определять анатомические и функциональные параметры, включая состояние просвета коронарных артерий, состава атеросклеротической бляшки, оценку ФРККТА и перфузии миокарда. Выявление признаков нестабильности бляшки методом КТА позволяет проводить раннюю стратификацию риска развития ОКС у больных с различными формами ИБС. В настоящее время оценка перфузии миокарда и ФРККАГ осуществляется в рамках крупномасштабных научных исследований и не является надежным диагностическим инструментом, одобренными официальными рекомендациями. Однако определение этих параметров методом КТА обладает несомненным научным потенциалом и клинической целесообразностью при обследовании больных с «пограничными» стенозами коронарных артерий.


Literature


1. Mowatt G., Cummins E., Waugh N. et al. Systematic review of the clinical effectiveness and cost-effectiveness of 64-slice or higher computed tomography angiography as an alternative to invasive coronary angiography in the investigation of coronary artery disease. Health Technology Assessment. 2008; 12(3–4): 9–143.

2. Budoff M.J., Dowe D., Jollis J.G. et al. Diagnostic performance of 64-multidetector row coronary computed tomographic angiography for evaluation of coronary artery stenosis in individuals without known coronary artery disease: results from the prospective multicenter ACCURACY (Assessment by Coronary Computed Tomographic Angiography of Individuals Undergoing Invasive Coronary Angiography) trial. Journal American College Cardiology. 2008; 52: 1724–32.

3. Tesche C., De Cecco C.N., Caruso D. et al. Coronary CT angiography derived morpho- logical and functional quantitative plaque markers correlated with invasive fractional flow reserve for detecting hemodynamically significant stenosis. Journal Cardiovascular Computer Tomography. 2016; 10(3): 199–206.

4. Chow B.J., Small G., Yam Y. et al. Incremental prognostic value of cardiac computed tomography in coronary artery disease using CONFIRM: Coronary computed tomography angiography evaluation for clinical outcomes: an International Multicenter registry. Circulation Cardiovascular Imaging. 2011; 4(5): 463–72.

5. Montalescot G., Sechtem U., Achenbach S. et al. 2013 ESC guidelines on the management of stable coronary artery disease: the Task Force on the management of stable coronary artery disease of the European Society of Cardiology. European Heart Journal. 2013; 34: 2949–3003.

6. Roff M., Patrono C., Collet J.P. et al. 2015 ESC Guidelines for the management of acute coronary syndromes in patients presenting without persistent ST-segment elevation: Task Force for the Management of Acute Coronary Syndromes in Patients Presenting without Persistent ST-Segment Elevation of the European Society of Cardiology (ESC). European Heart Journal. 2016; 37(3): 267–315. https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehv320

7. Веселова Т.Н., Меркулова И.Н., Барышева Н.А., Терновой С.К., Шария М.А., Руда М.Я. Сравнение особенностей атеросклеротических бляшек в коронарных артериях у больных с острым коронарным синдромом и стабильной формой ишемической болезни сердца по данным мультиспиральной компьютерной томографии. Кардиология. 2013; 53(12): 14–20.

8. Нестабильная стенокардия и инфаркт миокарда без стойких подъемов сегмента ST на электокардиограмме (под общ. ред. Е.И. Чазова, Ю.А. Карпова. 2-е изд., исправл. и доп.). Кардиология: новости, мнения, обучение. 2014: 1; 67–78.

9. Веселова Т.Н., Шабанова М.С., Миронов В.М., Меркулова И.Н., Терновой С.К. Компьютерная томография в оценке состояния атеросклеротических бляшек коронарных артерий при сравнении с внутрисосудистым ультразвуковым исследованием. Кардиология. 2017: 1; 42–47.

10. Терновой С.К., Веселова Т.Н. Выявление нестабильных бляшек в коронарных артериях с помощью мультиспиральной компьютерной томографии. Российский электронный журнал лучевой диагностики. 2014; 4(1): 7–14.

11. Douglas P.S., Hoffmann U., Patel M.R. et al. Outcomes of anatomical versus functional testing for coronary artery disease. N Engl J Med. 2015; 372: 1291–1300.

12. SCOT-HEART investigators. CT coronary angiography in patients with suspected angina due to coronary heart disease (SCOT-HEART): an open-label, parallel-group, multicentre trial. Lancet. 2015; 385: 2383–91.

13. Foy A.J., Dhruva S.S., Peterson B., Mandrola J.M., Morgan D.J., Redberg R.F. Coronary computed tomography angiography vs functional stress testing for patients with suspected coronary artery disease: a systematic review and meta-analysis. JAMA Intern Med. 2017; 177: 1623–31.

14. Bittencourt M.S., Hulten E.A., Murthy V.L. et al. Clinical Outcomes After Evaluation of Stable Chest Pain by Coronary Computed Tomographic Angiography Versus Usual Care: A Meta-Analysis. Circ Cardiovasc Imaging. 2016; 9: e004419.

15. Williams M.C., Hunter A., Shah A.S.V. et al. Use of coronary computed tomographic angiography to guide management of patients with coronary disease. J Am Coll Cardiol. 2016; 67(15): 1759–68. doi: 10.1016/j.jacc.2016.02.026.

16. Raff G.L., Hoffmann U., Udelson J.E. Trials of Imaging Use in the Emergency Department for Acute Chest Pain. Cardiovasc Imaging. JACC. 2017; 10(3): 338–49. doi: 10.1016/j.jcmg.2016.10.015.

17. Motoyama S., Kondo T., Anno H. Atherosclerotic plaque characterization by 0.5-mm-slice multislice computed tomographic imaging. Circ J. 2007; 71(3): 363–66. doi: http://doi.org/10.1253/circj.71.363://doi.org/1

18. Ferencik M., Mayrhofer T., Bittner D.O. et al. Use of high-risk coronary atherosclerotic plaque detection for risk stratification of patients with stable chest pain: a secondary analysis of the PROMISE randomized clinical trial. JAMA Cardiol. 2018; 3:144–52.

19. Ko B.S., Cameron J.D., Leung M. et al. Combined CT coronary angiography and stress myocardial perfusion imaging for hemodynamically significant stenoses in patients with suspected coronary artery disease: a comparison with fractional flow reserve. JACC Cardiovasc Imaging. 2012; 5(11): 1097–1111.

20. Nasis A., Ko B.S., Leung M.C. et al. Diagnostic accuracy of combined coronary angiography and adenosine stress myocardial perfusion imaging using 320-detector computed tomography: pilot study. Eur Radiol. 2013; 23: 1812–21.

21. Tiago A. Magalhães, Satoru Kishi, Richard George, et al. Combining coronary angiography and myocardial perfusion by computed tomography in the identification of flow-limiting stenosis – The CORE320 study: a coronary CTA/myocardial CTP integrated analysis. J Cardiovasc Comput Tomogr. 2015; 9(5): 438–45.

22. Pijls N.H., van Son J.A., Kirkeeide R.L., De Bruyne B., Gould K.L. Experimental basis of determining maximum coronary, myocardial, and collateral blood flow by pressure measurements for assessing functional stenosis severity before and after percutaneous transluminal coronary angioplasty. Circulation 1993; 87(4): 1354–67.

23. De Bruyne B., Baudhuin T., Melin J.A. et al. Coronary flow reserve calculated from pressure measurements in humans: validation with positron emission tomography. Circulation 1994; 89(3): 1013–22.

24. De Bruyne B., Fearon W.F., Pijls N.H. et al. Fractional flow reserve-guided PCI for stable coronary artery disease. N Engl J Med. 2014; 371(13): 1208–17.

25. Tonino P.A., De Bruyne B., Pijls N.H. et al. Fractional flow reserve versus angiography for guiding percutaneous coronary intervention. N Engl J Med .2009; 360(3): 213–24.

26. Norgaard B.L., Leipsic J., Gaur S. et al. Diagnostic performance of noninvasive fractional flow reserve derived from coronary computed tomography angiography in suspected coronary artery disease: the NXT trial (analysis of coronary blood flow using CT angiography: next steps). J. Am. Coll. Cardiol. 2014; 63: 1145–55.

27. Min J.K., Koo B.K., Erglis A. et al. Effect of image quality on diagnostic accuracy of noninvasive fractional flow reserve: results from the prospective multicenter international DISCOVER-FLOW study. Journal Cardiovascular Computer Tomography. 2012; 6(3): 191–99.

28. Nakazato R., Park H.B., Berman D.S. et al. Noninvasive fractional flow reserve derived from computed tomography angiography for coronary lesions of intermediate stenosis severity: results from the DeFACTO study. Circulation Cardiovascular Imaging. 2013; 6(6): 881–89.

29. Norgaard B.L., Leipsic J., Gaur S. et al. Diagnostic performance of noninvasive fractional flow reserve derived from coronary computed tomography angiography in suspected coronary artery disease: the NXT trial (analysis of coronary blood flow using ct angiography: next steps). Journal American College Cardiology. 2014; 63(12): 1145–55.

30. Douglas P.S., De Bruyne B., Pontone G. et al. 1-year outcomes of FFRCT-guided care in patients with suspected coronary disease: the PLATFORM Study. Journal American College Cardiology. 2016; 68(5): 435–45.


About the Autors


Tatyana N. Veselova, MD, professor, senior researcher of the tomography Department of the National medical research Center of cardiology of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 121552, Moscow, 15A 3rd Cherepkovskaya Str. Tel: +7 (495) 150-44-19; +7 (800) 707-44-19.
Sergey K. Ternovoy, MD, professor, academician of the Russian Academy of Sciences, chief leading researcher of the tomography Department of National medical research Center of cardiology of the Ministry of Healthcare of Russia, the Head of the Department of radiology and radiotherapy of I.M. Sechenov First Moscow State medical University» of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 121552, Moscow, 15A 3rd Cherepkovskaya Str. Tel: +7 (495) 150-44-19; +7 (800) 707-44-19. E-mail: prof_ternovoy@list.ru


Бионика Медиа