ΑΞΟΝΙΚΗ ΤΟΜΟΓΡΑΦΙΑ ΚΑΡΔΙΑΣ (CARDIAC CT)

Θεοδώρα Ζαγκλαβάρα, MD, PhD,  Τμήμα Προηγμένης Καρδιακής Απεικόνισης, Ιατρικό Διαβαλκανικό Κέντρο Θεσσαλονίκης.

Η αξονική τομογραφία καρδιάς (Cardiac CT- CCT) έχει σήμερα εξελιχθεί σε μία από τις πιο σημαντικές απεικονιστικές τεχνικές του καρδιαγγειακού συστήματος. Αν και αποτέλεσε για πολλά χρόνια αντικείμενο έρευνας, η ευρεία κλινική χρήση έγινε εφικτή πριν από περίπου 15 χρόνια με την εισαγωγή των αξονικών τομογράφων 64 τομών, οι οποίοι εξασφάλιζαν διαγνωστικά ασφαλή και αναπαραγώγιμη απεικόνιση των στεφανιαίων αγγείων. Η δυνατότητα αυτή της αναίμακτης λεπτομερούς απεικόνισης των στεφανιαίων αγγείων χωρίς την χρήση καθετηριασμού θεωρήθηκε ως μία από τις μεγαλύτερες ιατρικές καινοτομίες των τελευταίων ετών, και έλαβε μεγάλη δημοσιότητα ακόμα και εκτός των ορίων της ιατρικής κοινότητας. Ξεκινώντας από το Ηνωμένο Βασίλειο το 2016 και στην συνέχεια από τις οδηγίες της Ευρωπαϊκής Καρδιολογικής Εταιρίας το 2019, η Αξονική Στεφανιογραφία αναγνωρίζεται σήμερα παγκοσμίως ως μία πρώτης γραμμής εξέταση για την διάγνωση αποφρακτικής στεφανιαίας νόσου τόσο στα οξέα όσο και στα χρόνια στεφανιαία σύνδρομα. Παρ’όλο που τα artifacts δεν έχουν εκλείψει πλήρως από την CCT (beam hardening, motion/breathing artifact, step artifact), η διαγνωστική ακρίβεια με την χρήση του standard αξονικού τομογράφου (CT-scanner) 64 τομών είναι πλέον ευρέως καθιερωμένη. Συγκεκριμένα, η εξαιρετικά υψηλή αρνητική προγνωστική αξία (Negative Predictive Value) της τάξης του 98-100% για τον αποκλεισμό στεφανιαίας νόσου έχει επαννειλλημένα καταδειχθεί. Οι συνεχείς τεχνολογικές εξελίξεις όπως χρήση αλγόριθμων Iterative Reconstruction, prospective gating και padding, έχουν οδηγήσει σε σημαντική βελτίωση στην ποιότητα εικόνας με παράλληλη ελάττωση στην δόση ακτινοβολίας και σκιαστικού. Αν και τα συστήματα 64 τομών είναι συνήθως επαρκή για τις περισσότερες εφαρμογές CCT, η διαθεσιμότητα συστημάτων 256 ή 320-τομών επιτρέπει λήψη του πλήρους καρδιακού όγκου σε έναν ή 2 καρδιακούς κύκλους με αποτέλεσμα ανώτερη ποιότητα εικόνας και περαιτέρω σημαντική μείωση στην δόση ακτινοβολίας. Οι αξονικοί τομογράφοι διπλής ενεργειακής πηγής (Dual-source CT systems) παρέχουν ακόμα μεγαλύτερη χρονική ανάλυση μειώνοντας έτσι στο ελάχιστο τα artefacts που προκαλούνται σε υψηλές καρδιακές συχνότητες. Πιο πρόσφατα, η έλευση της CCT πολλαπλής ενέργειας (multienergy CT) φαίνεται να έχει την δυνατότητα να επεκτείνει περαιτέρω τις εφαρμογές της CCT προσφέροντας μεταξύ άλλων, λεπτομερή ιστικό χαρακτηρισμό της αθηρωματικής πλάκας και απεικόνιση της μυοκαρδιακής αιμάτωσης.

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΑΞΟΝΙΚΗΣ ΤΟΜΟΓΡΑΦΙΑΣ ΚΑΡΔΙΑΣ (CCT) 

Coronary Calcium Score 

Η παρουσία ασβεστίου στα στεφανιαία αγγεία υποδηλώνει εγκατεστημένη αθηρωμάτωση, ενώ το calcium score υπολογίζει την επασβέστωση των αθηρωματικών πλακών στο σύνολο του στεφανιαίου δικτύου. Η τεχνική που προτάθηκε από τον Agatston για τον υπολογισμό ενός τυποποιημένου και αναπαραγώγιμου score παραμένει η σταθερή πρακτική μέχρι σήμερα, και υπολογίζεται από σειρά ΗΚΓ-συγχρονισμένων λήψεων (πριν την χορήγηση σκιαστικού) μέσω κατάλληλου software λαμβάνοντας υπόψη τόσο την έκτασηόσο και την πυκνότητα της επασβέστωσης. Η προγνωστική αξία του score ασβεστίου έχει καταδειχθεί σε πληθώρα μελετών. Όμως, παρόλο που το calcium score αντανακλά το αθηρωματικό φορτίο των στεφανιαίων,η απουσία επασβέστωσης δεν αποκλείει πλήρως την αποφρακτική νόσο των στεφανιαίων. Μη-επασβεστωμένη και πιθανώς ευάλωτη αθηρωματική πλάκα δεν μπορεί να εντοπιστεί με την χρήση του calcium score. Προσφάτως έχει επίσης αναγνωρισθεί η χρησιμότητα της μέτρησης του calcium score της αορτικής βαλβίδας στον διαγνωστικό αλγόριθμο της Low Gradient Low Flow αορτικής στένωσης, ειδικά στος περιπτώσεις με διατηρημένο κλάσμα εξώθησης.

CT Στεφανιογραφία (CCTA)

Η αξονική στεφανιογραφία (CCTA) παρέχει την δυνατότητας απεικόνισης των στεφανιαίων αγγείων χωρίς τους κινδύνους που συνοδεύουν την επεμβατική στεφανιογραφία. Παρέχει αναλυτικές πληροφορίες που αφορούν την ανατομία των στεφανιαίων, την παρουσία αποφρακτικής ή μη-αποφρακτικής ΣΝ και ταλεπτομερή χαρακτηριστικά της αθηρωματικής πλάκας. Η διαγνωστική και προγνωστική αξία της μεθόδου έχει πλέον καταδειχθεί σε πληθώρα μελετών.Η αξονική στεφανιογραφία διενεργείται με την έγχυση σκιαστικού σε μία περιφερική φλέβα, και οι εικόνες λαμβάνονται όταν το σκιαστικό φτάσει στα στεφανιαία αγγεία. Οι εικόνες λαμβάνονται συγχρονισμένα με το ΗΚΓ του ασθενούς (ECG-gated). To R-R διάστημα του ΗΚΓ διαιρείται σε επιμέρους φάσεις τόσο στην συστολή όσο και στην διαστολή, συνήθως όμως το καταλληλότερο διάστημα είναι περίπου στο 75% του R-R διαστήματος, δηλαδή στο μέσον της διαστολής όπου και γίνεται η μέγιστη χάλαση της καρδιάς. Οι μέθοδοι για την λήψη μπορεί να είναι είτε προοπτική (prospective) ή αναδρομική ( retrospective) λήψη. Η δόση ακτινοβολίας μειώνεται δραματικά με την prospective μέθοδο παρόλα αυτά, η μέθοδος αυτή απαιτεί γενικά χαμηλή, σταθερή καρδιακή συχνότητα και είναι περισσότερο επιρρεπής σε artefact που προκαλούνται από αναπνοή ή αρρυθμία. Τα προβλήματα αυτά όμως, αναμένεται να ξεπεραστούν με τους νέας γενιάς αξονικούς και η διεθνής τάση είναι να γίνονται prospective μελέτες με ελαχιστοποίηση της δόσης ακτινοβολίας όποτε είναι αυτό δυνατό. 

Η προσεκτική επιλογή και κατάλληλη προετοιμασία των ασθενών αποτελεί καθοριστικό παράγοντα για την διαγνωστική ακρίβεια της αξονικής στεφανιογραφίας. Παράγοντες που μπορεί να επηρρεάσουν αρνητικά την απεικονιστική ποιότητα είναι μεταξύ άλλων το αυξημένο σωματικό βάρος, η αδυναμία παύσης της αναπνοής, η αυξημένη καρδιακή συχνότητα, οι αρρυθμίες, και η αντένδειξη στη λήψη νιτρωδών ή β- αναστολέων.

Η CCTA μπορεί με ακρίβεια να προβλέψει την ύπαρξη αποφρακτικής στεφανιαίας νόσου, όπως και να χαρακτηρίσει και να ποσοτικοποιήσει την αθηροσκλήρωση. Συγκεκριμένα μορφολογικά χαρακτηριστικά όπως το positive remodelling, οι στικτές επασβεστώσεις, το napkin-ring sign, και η υπόπυκνη μορφολογία χαρακτηρίζουν την ευάλωτη ή υψηλού κινδύνου αθηρωματική πλάκα. Σε ασθενείς με χαμηλό ή ενδιάμεσο καρδιαγγειακό κίνδυνο που προσέρχονται με οξύ προκάρδιο άλγος η CCTA είναι αποτελεσματική, ασφαλής και γρήγορη τεχνική για τον αποκλεισμό αποφρακτικής στεφανιαίας νόσου. Το σημαντικότερο ίσως πλεονέκτημα της CCTA σε σχέση με τις λειτουργικές δοκιμασίες είναι η δυνατότητα διάγνωσης της μη- αποφρακτικής στεφανιαίας νόσου, η οποία δίνει τη δυνατότητα πρώιμων θεραπευτικών παρεμβάσεων που θα αλλάξουν την φυσική ιστορία της νόσου όπως έχει καταδειχθεί στις μελέτες PROMISE και SCOT-HEART.

Πέραν της στεφανιογραφίας η CCT προσφέρει υψηλής ευκρίνειας 3- D απεικόνιση όλης της καρδιάς, των αγγειακών συνδέσεων, της αορτής, των πνευμονικών αγγείων και των λοιπών δομών του μεσοθωρακίου Οι κλινικές εφαρμογές της CCT πέραν της στεφανιαίας νόσου είναι πολυάριθμες και περιλαμβάνουν όλες τις δομικές καρδιοπάθειες, και πιο συγκεκριμένα τις βαλβιδοπάθειες κυρίως όσον αφορά τις προσθετικές βαλβίδες και τις επιπλοκές τους, τις διαδερμικές τεχνικές εμφύτευσης, τις συγγενείς καρδιοπάθειες και την ηλεκτροφυσιολογία.

Εικόνα 1. CCTA – Curved MPR ανακατασκευές του προσθίου κατιόντα κλάδου (LAD): A. Φυσιολογικό αγγείο (CAD-RADS 0). B. Τοιχωματική επασβεστωμένη αθηρωματική πλάκα στο εγγύς τμήμα που προκαλεί ελάχιστη στένωση του αυλού (<25%, CAD-RADS 1.) Β. Επιμήκης, έκκεντρη, μικτής υφής αθηρωματική πλάκα στην μεσότητα που προκαλεί σημαντική στένωση του αυλού (≧ 70%, CAD-RADS 4)..

Εικόνα 2. CCTA – Curved MPR ανακατασκευές Α. Παρουσία βατού stent στο περιφερικό τμήμα του LAD χωρίς ενδείξεις επαναστένωσης.Β. Στομιακή πλήρης απόφραξη LCx κλάδου (CAD-RADS 5). C. RCA: Εικόνα πολλαπλών step artifacts λόγω αρρυθμίας.

Κλινικές Εφαρμογές αξονικής τομογραφίας καρδιάς (Cardiac CT)

• Διάγνωση στεφανιαίας νόσου σε συμπτωματικούς ασθενείς χωρίς γνωστή στεφανιαία νόσο.
• Διάγνωση συγγενών ανωμαλιών των στεφανιαίων αγγείων.
• Διάγνωση επαναστένωσης σε παρουσία stent.

Εκτίμηση θέσης και βατότητας αρτηριακών και φλεβικών μοσχευμάτων (CABG -grafts)

  • • Διάγνωση στεφανιαίας νόσου σε ασθενείς με προσφάτως διαγνωσθείσα καρδιακή ανεπάρκεια και χωρίς προηγούμενα γνωστή στεφανιαία νόσο. 
  • • Προεγχειρητική εκτίμηση στεφανιαίων πριν από μη-στεφανιαία καρδιοχειρουργική επέμβαση.
  • • Ασθενείς με προηγούμενη δοκιμασία κόπωσης – Φυσιολογικό test με επιμονή συμπτωμάτων ή ενδιάμεσου κιδύνου/αμφίβολο αποτέλεσμα.
  • • Ασθενείς με προηγούμενη λειτουργική απεικόνιση (stress echo – nuclear) και αμφίβολα αποτελέσματα.
  • • Εκτίμηση κινδύνου μετά από επαναιμάτωση – Συμπτωματικοί ασθενείς μετά από CABG ή ασυμπτωματικοί με προηγούμενο high risk stent (πχ stent στελέχους).
  • • Εκτίμηση καρδιακής ανατομίας και λειτουργικότητας σε συγγενείς καρδιοπάθειες.Εκτίμηση καρδιακής ανατομίας και λειτουργικότητας (καρδιακές κοιλότητες, βαλβίδες, αγγειακές συνδέσεις, εξωκαρδιακές δομές).
  • • Αποκλεισμός θρόμβου στο ωτίο του αριστερού κόλπου (πρωτόκολλο με καθυστερημένες περιορισμένης έκτασης λήψεις) ως εναλλακτική στο διοισοφάγειο υπερηχογράφημα.
  • • Προεπεμβατική εκτίμηση καταλληλότητας και κινδύνου πρίν από διαδερμική εμφύτευση αορτικής βαλβίδας (TAVI protocol).

Εικόνα 3. Volume-rendering: 3-D Volume-rendered ανασυνθέσεις Α. Βατό φλεβικό μόσχευμα στην δεξιά στεφανιαία αρτηρία η οποία φέρει stent στο εγγύς τμήμα (SVG- RCA). B. Βατή αναστόμωση αριστερής μαστικής αρτηρίας στον πρόσθιο κατιόντα κλάδο (LIMA-LAD). C. Ανώμαλη έκφυση της δεξιάς στεφανιαίας αρτηρίας από τον αριστερό κόλπο Valsalva και πορεία ανάμεσα στην πνευμονική αρτηρία και την αορτή.

Παρουσίαση Ευρημάτων (Reporting) 

Με στόχο έναν ενιαίο τρόπο περιγραφής των στεφανιαίων στενώσεων με την CCTA, προτάθηκε από κοινού από την SCCT (Society of Cardiac CT), το American College of Radiology (ACR) και την North American Society for Cardiovascular Imaging (NASCI) το σύστημα CAD-RADS (Coronary Artery Disease-Reporting and Data System ). Το σύστημα CAD-RADS χαρακτηρίζει την βαρύτητα της στεφανιαίας νόσου (κλίμακα από 0 έως 5) με βάση την βαρύτητα των στεφανιαίων στενώσεων ( 0: καμμία στένωση, 5: ολική απόφραξη αγγείου) . Επίσης ενσωματώνει και πολλαπλούς τροποποιητές βαρύτητας όπως είναι η νόσος στελέχους ή νόσος 3 αγγείων, παρουσία stent ή CABG ή και χαρακτηριστικά ευάλωτης πλάκας. Το σύστημα CAD-RADS αξιολογεί τα ευρήματα ανάλογα με το αν πρόκειται για χρόνιο ή οξύ προκάρδιο άλγος και προτείνει περαιτέρω διερεύνηση ή/και αντιμετώπιση ανάλογα με τα ευρήματα από την CCTA και το score CAD-RADS. Το σύστημα CAD-RADS έχει βρεθεί να είναι κλινικά χρήσιμο, με επιβεβαιωμένη προγμωστική αξία, και παραμένει ο προτεινόμενος τρόπος reporting στις πρόσφατες κατευθυντήριες οδηγίες της SCCT.

Ιονίζουσα Ακτινοβολία 

Η μέση δόση ακτινοβολίας για τον συνδυασμό calcium score και CCTA σε ενήλικες κυμαίνoνταν ανάμεσα στα 6-20 mSv με την χρήση CT-scanner 64 τομών και χρήση τεχνικής retrospective gating. Τα τελευταία χρόνια η εισαγωγή των τεχνικών prospective gating έχει ελαττώσει την δόση της ακτινοβολίας κατά 70% περίπου, ακόμα και με την χρήση των standard scanner 64- τομών. Με την χρήση 640 – slice CT ή των CT -scanners 3ης γενιάς η ατινοβολία μειώνεται πλέον σε δόση < 1 mSv (ισοδύναμο με < 50 απλές ακτινογραφίες). Με την έλευση αυτών των πολύ γρήγορων αξονικών θα μειώνεται επίσης και η δόση του σκιαστικού από περίπου 80 ml σε 35 ml, ελαττώνοντας έτσι δραματικά τον κίνδυνο νεφροτοξικότητας.

Το μέλλον της Αξονικής Τομογραφίας Καρδιάς 

Με δεδομένη την ταχύτατη τεχνολογική ανάπτυξη των τελευταίων ετών, η θέση της CCT φαίνεται να ενισχύεται περαιτέρω στο εγγύς μέλλον, αποτελώντας μία “one-stop” αναίμακτη απεικονιστική τεχνική τόσο για την ανατομική όσο και για την λειτουργική εκτίμηση της στεφανιαίας νόσου. Κάποιες από τις εξελίξεις που αναμένεται να ενσωματωθούν στην κλινική πράξη στα επόμενα χρόνια είναι:

  • Τεχνικές για την περαιτέρω ελάττωση της ακτινοβολίας και της δόσης σκιαστικού.
  • Λειτουργική εκτίμηση των στεφανιαίων στενώσεων: Ευρύτερη χρήση του FFR-CT και του Stress Perfusion Imaging.
  • Απεικονιστικοί βιοδείκτες όπως η εξασθένιση του περιαγγειακού λίπους, για την διάγνωση και ποσοτικοποίηση της περιαγγειακής φλεγμονής.
  • Αυτόματος λεπτομερής ιστικός χαρακτηρισμός αθηρωματικής πλάκας.
  • Υποβοηθούμενη διάγνωση με την ενσωμάτωση αλγορίθμων τεχνητής νοημοσύνης και machine learning.

          Key Points

  • H CCTA αναγνωρίζεται πλέον ως μία αναίμακτη, πρώτης γραμμής απεικονιστική τεχνική για την εκτίμηση της στεφανιαίας νόσου με εξαιρετικά υψηλή αρνητική προγνωστική αξία (ESC Guidelines 2019).
  • Η CCTA μπορεί να εκτιμήσει τόσο την έκταση της στεφανιαίας νόσου, όσο και την πρόγνωση, και να χρησιμοποιηθεί ως οδηγός για την λήψη θεραπευτικών αποφάσεων.
  • Η κατάδειξη μη-αποφρακτικής αθηρωματικής πλάκας στην CCTA παρέχει την μοναδική ευκαιρία για την έγκαιρη λήψη προληπτικών μέτρων και θεραπευτικών παρεμβάσεων σε ασθενείς υψηλού κινδύνου.
  • Οι περιορισμοί της CCTA περιλαμβάνουν την νοσογόνο παχυσαρκία, τις πυκνές επασβεστώσεις, τα μικρής διαμέτρου stents, τις ταχυαρρυθμίες, την ιονίζουσα ακτινοβολία, την ανάγκη για χρήση ενδοφλέβιου σκιαστικού και την πιθανότητα για ανάγκη περαιτέρω διερεύνησης σε περιπτώσεις ευρημάτων ενδιάμεσης ή αμφίβολης βαρύτητας.
  • Η CCT έχει πλέον έναν καθιερωμένο ρόλο στον προεπεμβατικό σχεδιασμό και την εκτίμηση κινδύνου πρίν από την διαδερμική εμφύτευση καρδιακών βαλβίδων και άλλων δομικών παρεμβάσεων.
  • Οι πρόσφατες τεχνολογικές εξελίξεις σε επίπεδο hardware αλλά και software, αναμένεται να αναβαθμίσουν περαιτέρω την θέση της CCT, ως μία αξιόπιστη, αναίμακτη και πολύπλευρη μέθοδο τόσο για την ανατομική όσο και για την λειτουργική εκτίμηση της στεφανιαίας νόσου.

Προτεινόμενη Βιβλιογραφία

1. Matthew J. Budoff • Jerold S. Shinbane Editors : Cardiac CT Imaging, Diagnosis of Cardiovascular Disease Third Edition SBN978-3-319-28219-0 (eBook) DOI 10.1007/978-3-319-28219-0.
2. Abdelrahman et al. CCTA: Clinical Uses to Emerging Technologies. J Am Coll Cardiol 2020;76:1226–43. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2020.06.076 .
3. Shaw L et al. SCCT/NASCI – Expert Consensus Document on Coronary CT Imaging of Atherosclerotic Plaque. Journal of Cardiovascular Computed Tomography 15 (2021):93-109.
4. Abdelrahman KM, et al. Coronary Computed Tomography Angiography. From Clinical Uses to Emerging Technologies. JACC State-of-the-Art Review. JACC VOL. 76, NO. 10, 2020, https://doi.org/10.1016/j.jacc.2020.06.076
5. Nissen L, et al. Implementation of coronary computed tomography angiography as nationally recommended first-line test in patients with suspected chronic coronary syndrome: impact on the use of invasive coronary angiography and revascularization. European Heart Journal – Cardiovascular Imaging (2020) 21, 1353–1362 https://doi:10.1093/ehjci/jeaa197.
6. Narula J, et al. SCCT 2021 Expert Consensus Document on Coronary Computed Tomographic Angiography: A Report of the Society of Cardiovascular Computed Tomography. J Cardiovasc Comput Tomogr. 2021 May-Jun;15(3):192-217. doi: 10.1016/j.jcct.2020.11.001. Epub 2020 Nov 20. PMID: 33303384.
7. The 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 March 15, 2015 http://dx.doi.org/10.1016/ S0140-6736(15)60291-4 .
8. Knuuti J et al. 2019 ESC Guidelines on Diagnosis and Management of Chronic Coronary Syndromes: European Heart Journal, 41 (3) 14 January 2020, 407-477, https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehz425
9. Yucel -Finn A et al. CT in planning transcathetr aortic valve implantation procedures and risk assessment. Clinical Radiology, https://doi.org/10.1016/j.crad.2019.11.015.
10. Thériault-Lauzier P, et al. Computed Tomography for Structural Heart Disease and Interventions. Interv Cardiol. 2015 Sep;10(3):149-154. doi: 10.15420/ICR.2015.10.03.149. PMID: 29588693; PMCID: PMC5808729.