高時(shí)間分辨率寬體探測(cè)器CT的冠脈CT血管造影的掃描時(shí)機(jī)研究

原媛，鐘朝輝，王振常，張婷婷，張景東

首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院 放射科，北京 100050

引言

冠狀動(dòng)脈CT血管造影（Coronary Computed Tomography Angiography，CCTA）在冠脈疾病的診斷中具有較高的敏感性和特異性，近年來(lái)得到迅速的發(fā)展和普及[1-2]。隨著CT設(shè)備的不斷進(jìn)步，最新推出的高時(shí)間分辨率寬體探測(cè)器CT采用高機(jī)架轉(zhuǎn)速結(jié)合先進(jìn)的后處理算法，大大降低了冠脈的運(yùn)動(dòng)偽影[3]，實(shí)現(xiàn)了對(duì)患者不限心率、無(wú)需屏息的CCTA掃描成像[4-5]。

掃描速度的加快不僅有利于降低運(yùn)動(dòng)偽影，由于必要的造影劑峰值的必要持續(xù)時(shí)間縮短，造影劑的用量也可相應(yīng)減少，從而降低患者的腎臟代謝負(fù)擔(dān)和發(fā)生急性腎損傷的風(fēng)險(xiǎn)。掃描時(shí)機(jī)是影響造影劑強(qiáng)化程度的重要因素之一[6-7]，特別是在造影劑用量較低的情況下，精確把握掃描時(shí)間窗就更為重要。本研究針對(duì)新型高時(shí)間分辨率寬體探測(cè)器CT的技術(shù)特點(diǎn)，探討采用個(gè)體化造影劑劑量和智能監(jiān)測(cè)自動(dòng)觸發(fā)的方法的CCTA掃描時(shí)機(jī)的設(shè)置方案。

1 材料與方法

1.1 患者

本研究選取我院于2017年3月至2017年8月間臨床診斷疑似冠心病擬行CCTA掃描的患者102例，排除因素包括：① 碘對(duì)比劑過(guò)敏、腎功能不全（血肌酐水平＞1.5 rag/dl）、甲狀腺功能亢進(jìn)；② 心律不齊；③ 心動(dòng)過(guò)速（心率＞100 bpm）；④ 體重＞100 kg，最終入組91例。記錄受檢者年齡、性別、身高、體重，計(jì)算體重指數(shù)（Body Mass Index，BMI），BMI= 體重 /身高2（kg/m2）。

1.2 數(shù)據(jù)采集

采用Revolution CT（GE Healthcare），掃描前囑患者檢查時(shí)平靜呼吸，掃描范圍自主氣管分叉下1 cm至處至心臟膈面。準(zhǔn)直寬度為140 mm。重建層厚及層間隔均為0.625 mm。適應(yīng)性統(tǒng)計(jì)迭代重建（ASIR-V）權(quán)重為60%[8-10]。管電壓120 kVp，采用自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)，管電流范圍為400～750 mA。預(yù)設(shè)噪聲指數(shù)（Noise Index，NI）為22 HU。機(jī)架旋轉(zhuǎn)速度0.28 s/rot，自動(dòng)心電門控（Auto Gating）[5]和冠狀動(dòng)脈追蹤凍結(jié)（Snapshot Freeze，SSF）[11]均開啟。采用高壓注射器經(jīng)右肘前靜脈注入對(duì)比劑碘海醇（350 mgI/mL），注射總量根據(jù)患者體重采用280 mgI/kg，即0.8 mL/kg進(jìn)行計(jì)算，注射時(shí)長(zhǎng)為10 s，注射流率=注藥總量/注射時(shí)長(zhǎng)（mL/s）[12]，流率小于4 mL/s或大于6.5 mL/s者分別按照4 mL/s和6.5 mL/s注射；之后以相同流率繼續(xù)注入生理鹽水30 mL。采用對(duì)比劑跟蹤技術(shù)（SmartPrep，GE Healthcare），將感興趣區(qū)（Region of Interest，ROI）設(shè)定于氣管分叉層面的升主動(dòng)脈（Ascending Aorta，AA），ROI內(nèi)CT值增加達(dá)到200 HU后自動(dòng)觸發(fā)（圖1a）。從打藥開始到觸發(fā)掃描這段時(shí)間為掃描觸發(fā)時(shí)間，觸發(fā)后到開始掃描的間期為觸發(fā)后延遲時(shí)間（Td，圖1a）。在研究中，我們對(duì)患者進(jìn)行隨機(jī)分組，不同組別設(shè)置不同的Td：A組為最小延遲時(shí)間組（Td=1.7 s）；B組為中等延遲時(shí)間組（Td=3 s）；C組為長(zhǎng)延遲時(shí)間組（Td=5 s），各組的掃描時(shí)間點(diǎn)，見圖1b。記錄造影劑藥量（mL）、注射流率（mL/s）、掃描時(shí)患者心率（bpm）、自動(dòng)閾值觸發(fā)時(shí)間（s）。

1.3 圖像后處理

采取智能期相技術(shù)（Smart Phase）選擇最佳重建期相[13-14]，圖像傳至工作站Advantage Workstation 4.6（ADW4.6，GE Healthcare）進(jìn)行三維重建，重建方法包括最大密度投影（Maximum Intensity Projection，MIP）、曲面重建（Curved Planar Reformation，CPR）和容積重建（Volume Rendering，VR）。

1.4 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

由兩名5年以上CCTA診斷經(jīng)驗(yàn)的影像醫(yī)師根據(jù)美國(guó)心臟協(xié)會(huì)推薦的18節(jié)段分段法[15]，對(duì)重建圖像進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)和客觀參數(shù)測(cè)量，重度狹窄（狹窄程度≥70%）的血管不計(jì)入分析。1.4.1 主觀評(píng)價(jià)

由上述兩名醫(yī)師采用雙盲法對(duì)重建圖像進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)。評(píng)分采用三分制：3分：血管充盈好，管腔與管壁邊界平滑清晰，能夠滿足診斷要求；2分：血管造影劑充盈一般，管腔與管壁邊界略毛糙，尚能滿足診斷要求；3分：血管造影劑充盈不足，管腔與管壁邊緣很毛糙，無(wú)法滿足診斷要求。得分不一致時(shí)兩醫(yī)師協(xié)商取得一致結(jié)果。整體主觀評(píng)分為各個(gè)節(jié)段評(píng)分的平均值。

圖1 藥物—時(shí)間濃度曲線示意圖

1.4.2 參數(shù)測(cè)量

測(cè)量升AA根部的CT值，ROI面積為300 mm2。測(cè)量右心室（Right Ventrical，RV）的CT值，測(cè)量時(shí)ROI盡可能大，注意避開心肌壁。記錄測(cè)量左主干（Left Main Coronary Artery，LM）， 前 降 支 遠(yuǎn) 段（Distal Left Anterior Descending，dLAD），左回旋支遠(yuǎn)段（Distal Left Circumflex，dLCx），右冠近段（Proximal Right Coronary Artery，pRCA），右冠遠(yuǎn)段（Distal Right Coronary Artery，dRCA）的CT值。測(cè)量時(shí)盡量保證各個(gè)節(jié)段ROI位置的一致。對(duì)于近段血管如LM（節(jié)段5）和pRCA（節(jié)段1），ROI放置在盡可能靠近AA的位置；對(duì)于遠(yuǎn)段血管dLAD（節(jié)段8）、dLCx（節(jié)段13）和dRCA（本研究中定為節(jié)段4或節(jié)段16直徑較大者），考慮到ROI測(cè)量的可操作性，選擇相應(yīng)節(jié)段的中間位置而非末梢。計(jì)算冠脈三大分支的遠(yuǎn)、近段CT值衰減比值：LAD%=dLAD/LM×100%，LCx%=dLCx/LM×100%，RCA%=dRCA/pRCA×100%。

1.5 輻射劑量

記錄劑量報(bào)告中的計(jì)量長(zhǎng)度乘積（Dose-Length Product，DLP）， 計(jì) 算 有 效 劑 量（Effective Dose，ED），ED=DLP×0.014。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計(jì)量資料采用均值±標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示。三組患者的性別差異用卡方檢驗(yàn)進(jìn)行比較，其他計(jì)量資料采用單因素方差分析比較，用LSD法進(jìn)行兩兩比較；各節(jié)段血管的主觀評(píng)分用卡方檢驗(yàn)進(jìn)行比較，并用分割卡方的方法進(jìn)行兩兩比較。

2 結(jié)果

2.1 患者一般資料

本研究共納入患者91名，其中男性47名，女性43名，三組患者的年齡、性別、體重、BMI、造影劑藥量、流率、心率、ED和自動(dòng)閾值觸發(fā)時(shí)間均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（表1）。

2.2 冠脈掃描強(qiáng)化程度測(cè)量

三組患者CCTA各部分造影劑強(qiáng)化程度和方差分析結(jié)果，見表2，兩兩比較結(jié)果，見圖2a、2b?？梢?，對(duì)于AA根部和冠脈近段血管（LM和pRCA），A、B兩組CT值高于C組，對(duì)于遠(yuǎn)段血管（dLAD、dLCx和dRCA），B、C兩組CT值高于A組；遠(yuǎn)段、近端CT值之比從大到小依次為C組、B組、A組。主觀評(píng)價(jià)結(jié)果B、C兩組優(yōu)于A組，RV的強(qiáng)化A組高于B、C兩組。

三組患者CCTA掃描典型圖像，見圖3，CPR圖像所示血管均為L(zhǎng)AD?？梢奱中右心存在造影劑強(qiáng)化，b、c右心造影劑均已排空，a所示LAD遠(yuǎn)段造影劑充盈程度較b、c弱。

2.3 主觀評(píng)價(jià)結(jié)果

所有節(jié)段均能滿足臨床診斷需要（主觀評(píng)分≥2）。整體的主觀評(píng)分存在顯著差異（表1），兩兩比較顯示A組評(píng)分低于與B、C兩組（P=0.029和P=0.005），而B、C組之間無(wú)顯著差異（P=0.517）。分別評(píng)價(jià)近段和遠(yuǎn)段，三組在近段上無(wú)顯著差異（χ2=12.927，P=0.002），而對(duì)于遠(yuǎn)段，A組的3分血管占比低于B組和C組（χ2=12.927，P=0.002），其中A組與B組比，兩組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=6.427，P=0.011＜0.05）；A 組 與 C 組 比 χ2=12.354，P=0.000＜0.05，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；B組與C組比χ2=1.578，P=0.209，兩組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見圖2c。

圖2 三組患者CCTA各部分造影劑強(qiáng)化程度和方差分析結(jié)果

表1 三組患者一般資料和整體主觀評(píng)分

表2 三組患者CCTA各個(gè)部分的CT值測(cè)量結(jié)果

圖3 三組患者典型病例橫斷圖和CPR圖像

3 討論

本研究探討了高時(shí)間分辨率寬體探測(cè)CT進(jìn)行CCTA檢查的掃描時(shí)機(jī)的設(shè)置。由于采用10 s的造影劑注射時(shí)長(zhǎng)，較傳統(tǒng)的12～15 s的注射時(shí)間[10]，在同樣的注射流率下，減少了造影劑用量，同時(shí)理論上也縮短了造影劑峰值持續(xù)時(shí)間，因而掃描時(shí)機(jī)的精確把握十分重要。三組采用不同的自動(dòng)觸發(fā)后延遲時(shí)間所得的圖像都能夠得到滿足臨床診斷需要，但造影劑強(qiáng)化程度各有特點(diǎn)。A組采用最短延遲時(shí)間1.7 s，其主動(dòng)脈根部強(qiáng)化程度較高，但遠(yuǎn)段血管的強(qiáng)化程度低于延遲時(shí)間略長(zhǎng)的B、C兩組（圖2a，圖3a），表明在掃描時(shí)，造影劑還未來(lái)得及充分充盈冠脈遠(yuǎn)段，時(shí)相偏早。B組采用3 s的延遲時(shí)間，其主動(dòng)脈根部強(qiáng)化程度與A組一致，經(jīng)兩兩比較無(wú)顯著差異（圖2a），同時(shí)遠(yuǎn)段血管的充盈程度優(yōu)于A組（圖3b），表明時(shí)相較為合理。C組患者采用5 s的觸發(fā)后延遲時(shí)間，由于掃描時(shí)機(jī)偏晚，主動(dòng)脈根部的強(qiáng)化程度低于A、B兩組（圖2a），但遠(yuǎn)段血管的強(qiáng)化程度與B組一致，優(yōu)于A組（圖3c）。三組患者主觀評(píng)價(jià)結(jié)果顯示B、C兩組圖像遠(yuǎn)段血管的主觀評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)高于A組（圖2c）。綜合客觀和主觀評(píng)價(jià)結(jié)果，本研究中B組患者的掃描時(shí)機(jī)較為合理。

隨著CT設(shè)備的不斷進(jìn)步，高時(shí)間分辨率寬體探測(cè)器CT實(shí)現(xiàn)了自由呼吸和不限心率的CCTA掃描，觸發(fā)后延遲時(shí)間可縮短至1.7 s，掃描可在單個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)完成，通常掃描曝光時(shí)間為0.3～1 s之間，這種短延遲和曝光時(shí)間有利于精確捕捉造影劑的峰值，提高造影劑利用率，降低造影劑用量。但采用過(guò)短的觸發(fā)后延遲時(shí)間可能出現(xiàn)本研究中A組的情況，即主動(dòng)脈根部的強(qiáng)化程度已達(dá)峰值，但是冠脈血管遠(yuǎn)段還未能充分強(qiáng)化（圖3），導(dǎo)致了圖像質(zhì)量的下降。這種現(xiàn)象是使用高端CT設(shè)備進(jìn)行單心率CCTA掃描才會(huì)出現(xiàn)的。對(duì)于傳統(tǒng)80 mm準(zhǔn)直寬度在多個(gè)心動(dòng)周期下的掃描的CCTA，冠脈血管近段和遠(yuǎn)段數(shù)據(jù)來(lái)自不同心動(dòng)周期，遠(yuǎn)段血管可能會(huì)出現(xiàn)造影劑的流空以及錯(cuò)層，而不會(huì)出現(xiàn)造影劑充盈不足；而對(duì)于既往能夠?qū)崿F(xiàn)單心動(dòng)周期內(nèi)CCTA掃描的設(shè)備，受到時(shí)間分辨率的限制，單心動(dòng)周期內(nèi)掃描必須在低心率（＜65 bpm）屏息下才能實(shí)現(xiàn)[16-17]，使得該問(wèn)題容易被忽略；Revolution CT采用0.28 s/周的高機(jī)架轉(zhuǎn)速，結(jié)合SSF技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了自由呼吸下的CCTA掃描，同時(shí)圖像質(zhì)量基本不受呼吸運(yùn)動(dòng)的影響[5]。

另外本研究中的右心室除了A組部分病例中存在造影劑強(qiáng)化外，基本無(wú)造影劑強(qiáng)化。雖然右心存在強(qiáng)化可能有助于診斷右心室或室間隔疾病，但會(huì)增加造影劑劑量，且成功率受患者個(gè)體影響很大，疾病檢出率低，臨床意義有限[18]。本研究中CCTA檢查以評(píng)估冠脈為主要目的，因而右心室的強(qiáng)化不作為評(píng)估指標(biāo)。

本研究的不足之處在于：① 樣本量較少，個(gè)體差異較大，對(duì)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的判定存在一定影響；② 僅對(duì)正常體重、正常心率的患者進(jìn)行評(píng)估；③ 對(duì)于重度狹窄的冠脈血管未作評(píng)估，今后的工作中會(huì)對(duì)這些不足進(jìn)行更為深入的研究。

4 結(jié)論

總之隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，CCTA掃描方案也應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整，對(duì)于新一代的高時(shí)間分辨率寬體探測(cè)器CT，對(duì)患者的心率幾乎不設(shè)限制，同時(shí)可在患者自由呼吸下實(shí)現(xiàn)單次心率成像，為更多心率異常或者無(wú)法配合屏息的患者帶來(lái)了進(jìn)行CCTA檢查的機(jī)會(huì)。在CCTA檢查中，造影劑用量和掃描時(shí)機(jī)是否合理，過(guò)去多通過(guò)測(cè)量主動(dòng)脈根部CT值作為標(biāo)準(zhǔn)，而在本研究中，過(guò)短的觸發(fā)后延遲雖然滿足了近段血管的強(qiáng)化，卻造成了遠(yuǎn)段血管的強(qiáng)化不足，而相對(duì)較長(zhǎng)的延遲時(shí)間雖然遠(yuǎn)段血管強(qiáng)化充分，但近段血管處的強(qiáng)化開始下降。因此應(yīng)充分考慮掃描時(shí)機(jī)，針對(duì)新設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)掃描方案進(jìn)行調(diào)整，才能夠充分發(fā)揮新設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，提升檢查質(zhì)量，服務(wù)于患者。

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