如何做好心脏ECV？

原创 赵喜同学 

什么是心脏ECV？

细胞外容积（extracellular volume，ECV）是指细胞外液占据的体积比例，它在维持细胞正常功能和稳态中起着重要作用。ECV包括细胞外液和细胞外基质两部分，是细胞外环境的重要组成部分。细胞外液是指细胞外基质和血浆所占据的液体体积。

1.5T MRI下心肌病变导致的细胞外容积分数 (ECV) 变异性和预后。上图描绘了健康和疾病的 ECV 及相关结果，ECV 在 y 轴上递增，结果在 x 轴上递增。下图显示了四个示例 ECV 图，分别是：ECV 正常为 24% 的健康志愿者（a）、ECV 轻度升高为 30% 的主动脉瓣狭窄患者（b）、下心肌梗死患者（c）以及 ECV 为 50%、预后最差的 AL 型心脏淀粉样变性患者（d）。

通常心肌的ECV使用MRI进行评估，随着CT技术的进步，越来越多的研究使用CT进行心肌ECV的评估。早期一项使用双能量CT（DECT）与心脏磁共振（CMR）进行对照的ECV研究发现，DECT获得的心肌ECV与CMR的心肌ECV具有良好的相关性（r = 0.945，P < 0.001）。DECT和CMR之间的Bland-Altman分析显示出很小的偏差（2.6%），95%的一致性限制为-0.4%和5.6%。DECT的ECV观察者间一致性非常好（ICC = 0.907）。作者认为，基于DECT的ECV可以作为心肌组织表征的替代非侵入性成像工具。

冠状动脉双源 DECT：（A）左侧冠状动脉因存在钙化斑块而显示近端严重狭窄。(B）碘灌注图显示下侧壁灌注缺损（箭头），与短轴 LGE MR 序列（C）中的心肌瘢痕（箭头）相对应，提示心肌坏死。

一项研究评估基于双能 CT（DECT）的碘定量法估算心肌病（CM）患者和非心肌病患者心肌细胞外容积（ECV）分数的可行性，并评估其区分健康心肌组织和心肌病的能力，目的是确定疾病检测的 ECV 临界值。作者纳入10 名无心脏病的受试者和 60 名 CM 患者接受了碘延迟增强 DECT 成像检查。根据血细胞比容水平和碘图，使用 AHA 16 段模型估算左心室 ECV。进行了接收者操作特征曲线分析和相应的曲线下面积以及尤登指数评估，以确定 CM 检测的阈值。研究发现，健康心肌、非缺血性 CM 和缺血性 CM 的中位 ECV 分别为 25.4%（22.9-27.3）、38.3%（33.7-43.0）和 36.9%（32.4-41.1）。健康心肌的 ECV 值明显低于缺血和非缺血 CM。根据Youden指数分析，ECV>29.5%表明心肌中存在CM（敏感性=90.3；特异性=90.3）；该标准的AUC为0.950。该研究结果在统计学上显著区分了健康心肌和 CM ECV。这导致建立了一个有希望的阈值 ECV 值，该值有助于区分健康心肌和病变心肌，并突出了这种 DECT 方法检测心肌病变组织的潜力。

研究中测得的所有 ECV 分布直方图。总体而言，88.4%（137/155）的健康心肌 ECV 测量值介于 20 到 29.99% 之间；80.2%（247/308）的 NICM ECV 测量值介于 30 到 49.99% 之间；83.0%（449/541）的 ICM ECV 测量值介于 30 到 49.99% 之间。ICM=缺血性心肌病；NICM=非缺血性心肌病

一项研究评估了接受经导管主动脉瓣置换术或手术主动脉瓣置换术的主动脉瓣狭窄患者使用双能 CT 测量的 ECV 与临床预后之间的关系。作者回顾性地纳入了 95 例连续的重度主动脉瓣狭窄患者（年龄为 84.0±5.0 岁；75% 为女性），这些患者在经导管 AVR 计划中接受了术前 CT 检查。使用延迟增强DECT 获得的碘密度图像测量 ECV。主要终点是全因死亡和房室成形术后因心力衰竭住院的综合结果。在Kaplan-Meier分析中，高ECV组的综合结果发生率显著高于低ECV组。在多变量 Cox 回归分析中，ECV 是不良预后的唯一独立预测因子。

低和高细胞外容积分数（ECV）组之间的累积发病率曲线。

高ECV组的全因死亡和心力衰竭住院的复合结果的发生率明显更高 (P=0.012)(A)和更高的全因死亡率(P=0.009)(B)。心脏死亡和心力衰竭住院在高ECV组发生得更多。高ECV组的心脏死亡和心力衰竭住院率更高，尽管这并不具有统计学意义（分别为P=0.078和P=0.11）（C和D）。

更多内容参见：。

如何计算ECV？

ECV需要延迟期的扫描，以及患者的红细胞比容（Hct）。

ECV的计算有两种方法：

对于单能量扫描来说，需要计算平扫和延迟扫描时心肌和血池的CT值差值。因为常规冠脉CTA扫描都会做一个钙化积分，可以使用延迟扫描相同感兴趣区的CT值相减就可以得到这两个数值。

对于双能量扫描来说，不需要计算平扫和延迟强化的CT值差值，因为延迟扫描可以对碘含量进行定量，所以只需要测量血池和心肌的碘含量就可以获得ECV。

计算ECV的两种方法与公式

最近一项荟萃分析纳入17项研究，共涉及459名患者和2231个心肌节段。与ECVsub方法相比，使用ECV碘定方法进行ECV定量的研究的合并r显著更高（分别为0.94（95%CI：0.91-0.96）和0.84（95%CI：0.80-0.88），p = 0.03）。研究发现，CT在ECV定量方面与MRI具有良好的一致性和良好的相关性，是MRI的潜在有吸引力的替代方案。

红细胞压积是一个百分比，可以在血常规中获得，是指一定量的抗凝全血经离心沉淀后，测得下沉的红细胞占全血的容积比 ，是一种间接反映红细胞数量大小及体积的简单方法。正常值温氏法：男：0.40-0.50L/L ，即40%-50%容积；女：0.37-0.48L/L，即37%-48%容积；新生儿：0.48-0.68L/L，即48%-68%容积。

如果不能获得血常规的检查结果，可以使用CT数据拟合出虚拟的红细胞比容。一项回顾性研究比较使用虚拟平扫（VUE） 图像得出的合成血细胞比容计算的合成 ECV 和使用血清血细胞比容计算的传统 ECV（两者均通过对比增强 DECT 获得），并将 MRI 得出的 ECV 作为参考标准。这项回顾性研究包括 51 名非缺血性心肌病患者，他们在早期的前瞻性调查中接受了平衡期增强心脏 DECT 和心脏 MRI 检查，并在两次检查后的 6 小时内测量了血清血细胞比容。另一个回顾性样本是在同一天因怀疑肺栓塞而接受造影剂增强胸部 DECT 和血清血细胞比容测量的 198 名患者，通过线性回归分析，利用 VUE 对血液的衰减得出合成血细胞比容公式。在主要样本中，两名放射科医生独立使用 DECT 碘图，使用血清血细胞比容得出常规 ECV，并根据独立得出的公式使用合成血细胞比容得出合成 ECV。计算了常规 ECV 和 DECT 合成 ECV 之间的一致性相关系数 (CCC)。将传统 ECV 和 DECT 合成 ECV 与MR成像得出的 ECV 进行 Bland-Altman 分析比较。作者得出了合成血细胞比容的线性回归公式：合成血细胞比容 = 0.85 × VUE血液- 5.40。评估发现，DECT 合成 ECV 和传统 ECV 与心脏 MRI 得出的 ECV 显示出很好的一致性和可比性。

因怀疑肺栓塞而接受双能量胸部 CT 检查的患者血管期和延迟期的血液虚拟平扫（VUE）衰减与血清血细胞比容之间的相关性散点图和线性回归。血液的 VUE 衰减与血清血细胞比容之间存在显著相关性（r = 0.778，p < .001）。合成血细胞比容的线性回归方程如下：合成血细胞比容 = 0.85 xVUE血液 - 5.40。（synthetic Hct =0.85xVNEblood -5.40）

如何做好心脏ECV？

造影剂注射方案

做ECV需要足够的造影剂量，通常需要1-1.5ml/kg的造影剂，如果不做负荷心肌灌注，应该在CTA采集完完成后，将剩余的造影剂注射后，再延迟扫描。比如一位70kg的患者，计划按照1.2ml/kg的标准注射造影剂（共需要84ml），CTA扫描使用了60ml，那还差24ml，就需要在CTA扫描完成后将剩余的24ml注射进患者体内，然后延迟扫描。

一项小规模的单中心试验，20 名已知或疑似患有冠状动脉疾病的患者在 2 年内通过双源扫描仪使用两种方案（方案 A 和 B）接受了延迟增强扫描（CTDE）。在方案 A 中，CTDE 是在进行 CCTA 时注入 0.84 ml/kg的碘造影剂（浓度为370 mgI/ml）。在 B 方案中，在 A 方案的基础上增加了需要 40 ml造影剂的负荷 CT 灌注成像。

研究发现，尽管造影剂剂量不同，但在患者层面上，A、B 两项方案的平均心肌ECV值无明显差异（分别为 28.7 ± 4.3% vs. 28.7 ± 4.4%，P = 0.868）。两种方案之间的 ECV 存在极好的相关性（r = 0.942，P < 0.001）。Bland-Altman分析显示略有偏差（+0.06%），95%的一致性范围在-2.9%和3.0%之间。变异系数为 5.2%。

作者得出结论，使用针对 CCTA 优化的造影剂剂量可以获得可靠的 ECV 估计值。尽管造影剂给药方案和剂量不同，但两种方案计算出的 ECV 值显示出极好的一致性，表明 CT 估算 ECV 的稳健性。

在 A 方案中，CCTA 需要注射 0.84 ml/kg的碘造影剂和 10 ml的造影剂作团注测试，才能获得 CTDE。在 B 方案中，在 A 方案的基础上增加了需要 40 ml造影剂的负荷 CT 灌注成像。

延迟时间

延迟时间是ECV扫描的一个重要问题，目前还没有统一标准。通常延迟3-15分钟。目前常用的延迟时间为5分钟。

日本学者对包括 35 名在延迟 CT 上有既往心肌梗死典型增强模式的患者和 17 名对照组受试者进行了延迟时间的研究。延迟扫描分别在注射造影剂后 3、5 和 7 分钟采集。比较了三个时间点的图像质量和估计 ECV。5 分钟延迟 CT 的信噪比最高。梗死心肌和远端心肌的对比噪声比在 7 分钟时最高，但与 5 分钟时无显著差异。三个时间点的 ECV 值保持不变，但在含有梗死心肌的区段，3 分钟时的 ECV 值有低于 5 分钟和 7 分钟时的 ECV 值的趋势。对照组在 5 分钟时的 ECV 值为 27.1% ± 2.1%，心梗患者的偏远节段为 27.2% ± 3.0%，含有梗死心肌的节段为 39.6% ± 5.3%。使用对比剂后延迟 5 分钟和 7 分钟，心肌疤痕的显影效果同样最佳。在 3 分钟、5 分钟和 7 分钟的延迟时间内，健康心肌或病灶疤痕的 ECV 没有明显差异。因此，作者建议在进行 CT 延迟增强成像时，建议在注射对比剂后延迟 5 分钟。

扫描模式

正如前文提到的计算方法，对应的延迟扫描的扫描模式也可以是单能或者双能模式。单能量扫描需要与平扫配准，因此计算结果可能会有偏差，因此建议如果设备允许，还是应该使用双能量扫描描述。使用双能量扫描之后，可以使用低keV重建，从而延迟强化的心肌显示效果会更好。

一名 72 岁男性的碘延迟强化双源 DECT 图像。在不同的虚拟单色图像值下（A-D），左室间隔壁和心尖可见心内膜下高强化（红色箭头）。

ECV是非常有前途的技术，随着CT技术的进步，相关的研究也越来越多，如果有合适的病例，可以试试看哦。

Scully PR, Bastarrika G, Moon JC, Treibel TA. Myocardial Extracellular Volume Quantification by Cardiovascular Magnetic Resonance and Computed Tomography. Curr Cardiol Rep. 2018 Mar 6;20(3):15. doi: 10.1007/s11886-018-0961-3.

Wang R, Liu X, Schoepf UJ, van Assen M, Alimohamed I, Griffith LP, Luo T, Sun Z, Fan Z, Xu L. Extracellular volume quantitation using dual-energy CT in patients with heart failure: Comparison with 3T cardiac MR. Int J Cardiol. 2018 Oct 1;268:236-240. doi: 10.1016/j.ijcard.2018.05.027.

Dell'Aversana S, Ascione R, De Giorgi M, De Lucia DR, Cuocolo R, Boccalatte M, Sibilio G, Napolitano G, Muscogiuri G, Sironi S, Di Costanzo G, Cavaglià E, Imbriaco M, Ponsiglione A. Dual-Energy CT of the Heart: A Review. J Imaging. 2022 Sep 1;8(9):236. doi: 10.3390/jimaging8090236.

Abadia AF, van Assen M, Martin SS, Vingiani V, Griffith LP, Giovagnoli DA, Bauer MJ, Schoepf UJ. Myocardial extracellular volume fraction to differentiate healthy from cardiomyopathic myocardium using dual-source dual-energy CT. J Cardiovasc Comput Tomogr. 2020 Mar-Apr;14(2):162-167. doi: 10.1016/j.jcct.2019.09.008.

Suzuki M, Toba T, Izawa Y, Fujita H, Miwa K, Takahashi Y, Toh H, Kawamori H, Otake H, Tanaka H, Fujiwara S, Watanabe Y, Kono AK, Okada K, Hirata KI. Prognostic Impact of Myocardial Extracellular Volume Fraction Assessment Using Dual-Energy Computed Tomography in Patients Treated With Aortic Valve Replacement for Severe Aortic Stenosis. J Am Heart Assoc. 2021 Sep 21;10(18):e020655. doi: 10.1161/JAHA.120.020655.

Emoto T, Oda S, Kidoh M, et al. Myocardial Extracellular Volume Quantification Using Cardiac Computed Tomography: A Comparison of the Dual-energy Iodine Method and the Standard Subtraction Method [published online ahead of print, 2020 May 10]. Acad Radiol. 2020;S1076-6332(20)30160-4. doi:10.1016/j.acra.2020.03.019

Zhang H, Guo H, Liu G, Wu C, Ma Y, Li S, Zheng Y, Zhang J. CT for the evaluation of myocardial extracellular volume with MRI as reference: a systematic review and meta-analysis. Eur Radiol. 2023 Jun 28. doi: 10.1007/s00330-023-09872-x.

Kim NY, Im DJ, Youn JC, Hong YJ, Choi BW, Kang SM, Lee HJ. Synthetic Extracellular Volume Fraction Derived Using Virtual Unenhanced Attenuation of Blood on Contrast-Enhanced Cardiac Dual-Energy CT in Nonischemic Cardiomyopathy. AJR Am J Roentgenol. 2022 Mar;218(3):454-461. doi: 10.2214/AJR.21.26654.

Takafuji M, Kitagawa K, Nakamura S, Hamdy A, Goto Y, Ishida M, Sakuma H. Feasibility of extracellular volume fraction calculation using myocardial CT delayed enhancement with low contrast media administration. J Cardiovasc Comput Tomogr. 2020 Nov-Dec;14(6):524-528. doi: 10.1016/j.jcct.2020.01.013.

Hamdy A, Kitagawa K, Goto Y, Yamada A, Nakamura S, Takafuji M, Nagasawa N, Sakuma H. Comparison of the different imaging time points in delayed phase cardiac CT for myocardial scar assessment and extracellular volume fraction estimation in patients with old myocardial infarction. Int J Cardiovasc Imaging. 2019 May;35(5):917-926. doi: 10.1007/s10554-018-1513-z.

原标题：《如何做好心脏ECV？》

阅读原文