Noninvasive Evaluation of CAD（冠心病非侵入性評估）
參考指引： 2021 AHA/ACC Chest Pain Guideline・2023 AHA/ACC Chronic Coronary Disease Guideline・2023 ACC Multimodality AUC・Pocket Medicine 9th Ed. 更新日期： 2026-06（currency review：2021/2023 AHA/ACC 指引截至 2026-06 仍為現行最新版；CCTA Class I、FFR-CT、CACS 角色不變）
一、評估目的與選擇原則
非侵入性檢查的兩個主要目標：
- Anatomic evaluation：是否有 coronary stenosis（coronary CT angiography，CCTA）
- Functional evaluation：是否有 myocardial ischemia（stress testing）
選擇原則：
- 已知 CAD（已裝 stent/CABG）→ functional test（stress imaging）優先
- 未知 CAD、intermediate pretest probability（PTP）→ CCTA 優先（2021 AHA/ACC Class I）
- 無法運動 → pharmacologic stress test
- HF、severe valvular disease → CMR 或 nuclear imaging（SPECT/PET）
二、Pre-test Probability（PTP）評估
HEART score / clinical assessment：
- Low risk（Low PTP）：無需進一步 imaging，可觀察或 lifestyle intervention
- Intermediate risk（Intermediate PTP，10-70%）→ noninvasive evaluation 的主要適應族群
- High risk（High PTP）→ 可直接考慮 invasive evaluation（coronary angiography）
三、各種非侵入性評估方式
1. Exercise ECG Stress Test
Indications：
- 中度 PTP、可運動、interpretable resting ECG（非 LBBB、無 WPW、無 pacemaker、無 resting ST changes）
- Absolute contraindications：48 h 內 AMI、high-risk UA、acute PE、severe aortic stenosis、uncontrolled HF、uncontrolled arrhythmia、severe hypertension（SBP >200）、acute myopericarditis、acute aortic dissection（來源：Pocket Medicine 9th Ed.）
- Relative contraindications（與 stress lab 討論）：left main CAD、moderate symptomatic valvular stenosis、HCM 伴 LVOT obstruction、high-grade AV block、severe electrolyte abnormality（來源：Pocket Medicine 9th Ed.）
Advantages： low cost、no radiation、提供 exercise tolerance 資訊 Disadvantages： 無法 localize ischemia（functional）、sensitivity ~65%、specificity ~80%（來源：Pocket Medicine 9th Ed.） Suitable patients： 可進行有意義運動者；通常經由 treadmill 進行 Bruce protocol（frail 或 recent MI 者用 modified Bruce 或 submaximal）（來源：Pocket Medicine 9th Ed.） Medication adjustment： 診斷 CAD 時停用 anti-ischemic drugs（nitrates、β-blocker），但評估藥物療效時給予（來源：Pocket Medicine 9th Ed.）
Positive criteria & key parameters（來源：Pocket Medicine 9th Ed.）：
- Adequate diagnostic test：必須達到 maximum predicted heart rate 的 ≥85%（220 - age）（來源：Pocket Medicine 9th Ed.）
- HR response：HR recovery（HRpeak − 1 min 後 HR；正常 >12）（來源：Pocket Medicine 9th Ed.）
- BP response 及 peak double product（HR × BP；正常 >20,000）（來源：Pocket Medicine 9th Ed.）
- Maximum exercise capacity：METS 或分鐘數；symptom onset 情況（來源：Pocket Medicine 9th Ed.）
- ECG changes：downsloping 或 horizontal ST ↓（≥1 mm）在 QRS 後 60-80 ms 處，可預測 CAD（但不 localize ischemic territory）；STE highly predictive 且可定位（來源：Pocket Medicine 9th Ed.）
- Duke Treadmill Score = exercise minutes − 5 × (max ST deviation mm) − 4 × (angina index)
-
5 分：low risk，annual mortality <1%
- -11 至 +5 分：intermediate risk
- ←11 分：high risk，annual mortality >5%
-
原因無法完成 → 改為 pharmacologic stress test
2. Stress Echocardiography
Principle： 運動或藥物（dobutamine）induce ischemia → 觀察 wall motion abnormality（WMA）
Advantages： no radiation、可評估 valvular function、spatial resolution 好 Disadvantages： operator dependence 高；poor acoustic window 影響 image quality
Sensitivity / Specificity（來源：Pocket Medicine 9th Ed.）：
- Exercise echo：Sens ~80%，Spec ~85%
- Dobutamine echo (dobuta)：Sens ~80%，Spec ~85%；更生理化但測試時間較長，可能 induce arrhythmia（來源：Pocket Medicine 9th Ed.）
Special indications：
- 評估 viable myocardium（dobutamine low-dose protocol：contractile recovery = viable）
- 評估 HF 患者的 LVEF reserve
Pharmacologic stress（需要 imaging 配合，因 uninterpretable ECG）（來源：Pocket Medicine 9th Ed.）：
- Indications： 無法或運動量低的患者；recent MI；LBBB、WPW 或 V-paced 患者（因運動時 imaging false-positive 機率較高）（來源：Pocket Medicine 9th Ed.）
- Sensitivity/specificity： 約等於 exercise stress test（來源：Pocket Medicine 9th Ed.）
- Coronary vasodilator（regadenoson [副作用較少]、dipyridamole、adenosine）：widespread arteriolar dilation → fixed coronary disease vessel中的 relative perfusion defect；在 coronary vasodilation 時暴露流量限制 CAD，但不一定與 exercise ischemia 相關（來源：Pocket Medicine 9th Ed.）
- Adverse effects： flushing、heart rate↓、AV block、dyspnea、bronchospasm、seizure threshold↓（來源：Pocket Medicine 9th Ed.）
3. Nuclear Stress Test（核醫壓力測試）
SPECT（Single-photon emission computed tomography）
- Radiotracer：Tc-99m sestamibi（99mTc-sestamibi）或 thallium-201
- 評估 perfusion defect
- Reversible defect（運動有缺損、休息恢復）= ischemia
- Fixed defect（運動 + 休息都有）= infarction / scar
- ECG-gated imaging：允許評估 regional LV function（ischemia/infarction 的徵象）（來源：Pocket Medicine 9th Ed.）
Sensitivity / Specificity（來源：Pocket Medicine 9th Ed.）： ~85% / ~80%
PET（Positron emission tomography）
- Tracer：Rb-82（Rubidium-82）、N-13 ammonia
- Sensitivity / Specificity（來源：Pocket Medicine 9th Ed.）： ~90% / ~85%
- Special feature： 需要 pharmacologic stress，不能運動（來源：Pocket Medicine 9th Ed.）
- Coronary flow reserve（PET）（來源：Pocket Medicine 9th Ed.）： 若無 positive evidence of coronary disease 但 coronary flow reserve 異常 → ？microvascular dysfunction（來源：Pocket Medicine 9th Ed.）
- Advantages：較 SPECT resolution 高、radiation 低、時間短；可測量 coronary flow reserve（CFR）
- CFR < 2.0：提示 microvascular disease 或 multivessel ischemia
- 適合 obesity、large chest、LBBB 患者
4. Coronary CT Angiography（CCTA）
2021 AHA/ACC Chest Pain Guideline：Class I 建議，用於中度 PTP 的未知 CAD 評估
Advantages：
- high negative predictive value（NPV ~99%）→ 正常 CCTA = very low event rate
- anatomic information 完整（plaque morphology、calcification、soft plaque）
- 可同時評估 CABG patency（bypass graft patency，準確率 ~96%）
Disadvantages： radiation、contrast（renal function 考量）、heart rate 需控制（<65 bpm，用 BB）、severe calcification 時判讀困難
CAD-RADS classification（reporting format）：
| Grade | Stenosis | Recommendation |
|---|---|---|
| CAD-RADS 0 | 0%（normal） | no further workup |
| CAD-RADS 1 | 1-24%（minimal） | lifestyle intervention |
| CAD-RADS 2 | 25-49%（mild） | preventive therapy |
| CAD-RADS 3 | 50-69%（moderate） | 考慮 FFR-CT functional evaluation |
| CAD-RADS 4 | 70-99%（severe） | 需 coronary angiography |
| CAD-RADS 5 | 100%（total occlusion） | coronary angiography + 決策 |
5. FFR-CT（Fractional Flow Reserve - CT）
Principle： 以 CCTA 資料進行 computational fluid dynamics（CFD），模擬各vessel FFR 值
Indication： CCTA 發現 moderate stenosis（CAD-RADS 3，50-69%）→ 判斷是否有 functional significance（ischemia）
Interpretation：
- FFR-CT ≤0.80 = functionally significant ischemia（等同於 invasive FFR ≤0.80）
- FFR-CT >0.80 = 可推遲 invasive evaluation
Clinical trials：PLATFORM、NXT：FFR-CT 的 diagnostic performance 與 invasive FFR 比較相當，可減少 unnecessary coronary angiography
6. Cardiac MRI（CMR Stress Perfusion）
Principle： gadolinium perfusion imaging + pharmacologic stress（adenosine/regadenoson）觀察 myocardial perfusion defect
Advantages：
- no radiation
- 可同時評估 LGE（scar / viability）
- 最佳 soft-tissue contrast，適合 ARVC、HCM、myocarditis 評估
Disadvantages： time-consuming、costly、claustrophobia、metallic implant contraindication（部分）
Sensitivity / Specificity： ~90% / ~85%（優於 SPECT）
Special indications：
- 評估 myocardial viability：LGE <50% LV = viable，>50% = non-viable
- ARVC、DCM、myocarditis、amyloidosis 確診
四、各檢查比較一覽表
| Test | Type | Radiation | Sensitivity | Specificity | Best scenario |
|---|---|---|---|---|---|
| Exercise ECG | Functional | None | ~50-70% | ~70-80% | intermediate risk、可運動、interpretable ECG |
| Stress Echo | Functional | None | ~80-85% | ~80-85% | intermediate risk、unable to exercise 時用 dobu |
| SPECT | Functional | Moderate | ~85% | ~75% | intermediate-high risk、LBBB |
| PET | Functional | Low | ~90% | ~85% | obesity、suspected MVD、CFR measurement |
| CCTA | Anatomic | Low-moderate | ~95% | ~80% | intermediate-risk 未知 CAD，NPV 高 |
| FFR-CT | Anatomic+functional | Low-moderate | ~80% | ~80% | moderate stenosis（50-69%）functional evaluation |
| CMR | Functional+morphology | None | ~90% | ~85% | Viability、Heart Failure、HCM |
五、特殊情境指引
LBBB / Pacemaker
- 運動 SPECT：會有 false positive（septal perfusion artifact）
- Pharmacologic stress + PET 或 CMR：較佳選擇
已知 CAD（post-PCI 或 post-CABG）
- CCTA：可評估 bypass graft；stent 較難評估（metal artifact）
- **Functional stress testing（SPECT/PET/Echo）**優先
Renal impairment（GFR <30）
- CCTA：避免 iodinated contrast（或減量）
- CMR：若 GFR <30，避免 gadolinium（NSF 風險）
- SPECT 或 stress echo 為首選
Heavy calcification（Agatston score >400）
- CCTA resolution 受限
- Functional testing（SPECT/PET/stress echo） 優先
六、Coronary Artery Calcium Score（CACS）
Principle： Non-contrast CT 測量 coronary calcification，以 Agatston score 量化
| Agatston Score | Risk | Recommendation |
|---|---|---|
| 0 | very low risk | 不需 statin（除非其他 risk factor） |
| 1-99 | low-intermediate risk | 需個案化評估 statin |
| 100-399 | intermediate-high risk | Statin 治療 |
| ≥400 | high risk | Statin 治療＋intensive management |
Clinical significance：
- CACS = 0：未來 5-10 年 event rate 極低，可避免 unnecessary statin（AHA/ACC 2023 Chronic CAD）
- CACS ≥100：Class I 建議啟動 high-intensity statin
- 適合用於 borderline risk（10 年 ASCVD 風險 7.5-20%）患者的決策
七、Clinical Pearls
- CCTA 是 intermediate-risk 未知 CAD 的首選（2021 AHA/ACC Class I，Level A）：NPV 近 99%，排除效果好
- 正常 CCTA = good prognosis：5 年 MACE 率極低，可安全停止 unnecessary 藥物
- CACS = 0：可安全推遲 statin，尤其對 borderline risk 患者
- FFR-CT 解決「解剖有但功能無」的困境：避免 unnecessary cath
- LBBB + suspected ischemia → 用 PET 或 CMR，不用 SPECT（false positive 多）
- Dobutamine stress echo contraindications：severe hypertension（>200 mmHg）、aortic coarctation、hypertrophic cardiomyopathy（oHCM）
- Viability assessment：考慮 revascularization 前，CMR（LGE <50%）或 dobutamine low-dose echo
References
| Source | Key point |
|---|---|
| 2021 AHA/ACC Chest Pain Guideline（Circulation） | CCTA Class I 用於 intermediate risk |
| 2023 AHA/ACC Chronic Coronary Disease Guideline | CACS, CCTA, FFR-CT 角色 |
| 2023 ACC Multimodality AUC（JACC） | 各 modality 適用場景 |
| PLATFORM trial（JACC 2016） | FFR-CT 減少 unnecessary cath |
| NXT trial（JACC 2015） | FFR-CT vs. invasive FFR 比較 |