慢性阻塞性肺部疾病患者自由呼吸下冠狀動脈CT成像的可行性研究

楊利莉 汪 芳 沈 云 哈若水 趙艷紅 王澤潤

慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstructive pulmonary disease，COPD）是呼吸系統(tǒng)常見疾病，是一種以進(jìn)行性氣流受限為特征的慢性氣道炎癥性疾病。心血管疾?。–VD）是COPD的主要并發(fā)癥 ，近年來大量的研究表明，合并心血管疾病是COPD患者急性加重和死亡的重要原因[1-2]，因此，對于COPD患者行冠狀動脈CT成像（coronary computed tomography angiography， CCTA） 可以用于心血管疾病診斷、篩查、治療、隨訪等。傳統(tǒng)CCTA檢查要通過呼吸控制來避免呼吸運動偽影的出現(xiàn)，對于屏氣困難的COPD患者來說，并不能很好的配合呼吸控制，從而導(dǎo)致圖像出現(xiàn)錯層偽影，使得診斷的準(zhǔn)確性下降甚或是檢查失敗。而解決呼吸運動偽影的主要方法是提高X線管轉(zhuǎn)速和探測器寬度。Revolution CT具有16cm寬體探測器、0.28s轉(zhuǎn)速和運動偽影校正技術(shù)（Snapshot Freeze， SSF），理論上一次覆蓋全器官，使得被掃描者不用屏氣就可以完成掃描，在改善呼吸運動造成的偽影方面可發(fā)揮重要的價值。本研究收集了一組經(jīng)臨床確診的既往診斷或疑似合并冠心病的COPD患者，評估COPD患者自由呼吸狀態(tài)下CCTA的可行性。

方 法

1.一般資料

本試驗經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)并在其監(jiān)督下進(jìn)行，所有患者均簽署知情同意書。選取2015年11月-2016年3月經(jīng)臨床確診的37例既往診斷或疑似合并冠心病的COPD患者（其中5例合并聽力障礙，所有COPD患者均行肺功能測定，吸入支氣管舒張劑后FEV1/FVC＜70確定為不完全可逆性氣流受限）做為實驗組進(jìn)行自由呼吸狀態(tài)下CCTA檢查，另外選取37例無屏氣困難患者作為對照組行屏氣狀態(tài)下CCTA檢查。所有病例中男37例， 女37例， 年齡61～82歲(平均55. 8歲)，COPD組患者心率50～86次/分，對照組患者心率52～92次/分。COPD組患者中臨床分級輕度15例，中度14例，重度6例，極重度2例。排除標(biāo)準(zhǔn)： 嚴(yán)重肝、腎功能不全或心功能不全、甲亢、含碘對比劑過敏的患者；冠狀動脈旁路移植術(shù)后患者。

2.檢查方法

采用 256-MDCT（Revolution CT，GE Healthcare）；對比劑應(yīng)用非離子型含碘對比劑碘克沙醇(Iodixanol，320mgI/ml) 。掃描范圍為氣管隆突下1cm至心臟膈面。管電壓100kV，自動管電流（150～600mA）， Z軸掃描范圍可選擇120mm、140mm和160mm；重組層厚、間隔均選擇0.625 mm。預(yù)計噪聲指數(shù)(NI) 25，機架旋轉(zhuǎn)速度0.28s/rot。掃描期相根據(jù)智能心電門控（Auto-ECG-gating）技術(shù)自動判斷心率及心律情況，并根據(jù)不同心率和心律自動推薦合適的曝光時相；兩組圖像數(shù)據(jù)重建均采用ASiR-V 50%迭代重建技術(shù)，均采用冠狀動脈追蹤凍結(jié)技術(shù)(SSF Snapshot Freeze)降低冠狀動脈運動偽影。掃描結(jié)束后，將圖像傳至GE AW4.6獨立工作站，采用心臟標(biāo)準(zhǔn)算法，重建方法包括VR、MIP、MPR、CPR。

3.輻射劑量

用有效輻射劑量( effective dose，ED) 表達(dá)受檢者所受到的射線劑量，ED(mSv)=DLP×K，k值為轉(zhuǎn)換系數(shù)， 本研究中k=0.014mSv/(mGy.cm ) 。CT機自動計算生成容積CT劑量指數(shù)(CT dose index，CTDIvol) 和劑量長度乘積(dose length pro duct， DLP)

4.圖像質(zhì)量評價方法

主觀評價：主觀評價按照美國心臟協(xié)會(AHA)分類法將冠狀動脈分為16個節(jié)段：右冠狀動脈包括1～4段，左主干和左前降支包括5～10段，回旋支包括11～15段，中間支16段；對管徑＞1.5 mm的冠脈節(jié)段進(jìn)行主觀評分，采用Likert 4分評分方法[3：]1分：不能診斷，圖像質(zhì)量差，嚴(yán)重的冠狀動脈運動或其他偽影影響使圖像不能正確評估；2分：圖像質(zhì)量較差，但能夠診斷，由于繼發(fā)于冠狀動脈運動或其他偽影影響，降低了圖像質(zhì)量；3分：圖像質(zhì)量良好，輕微的運動相關(guān)偽影或其他偽影；4分：圖像質(zhì)量優(yōu)，極少或沒有運動相關(guān)偽影，極好的解剖細(xì)節(jié)用來進(jìn)行狹窄和斑塊的評估。圖像質(zhì)量評分由兩名有經(jīng)驗的專業(yè)醫(yī)師獨立對圖像質(zhì)量做出評價。

5.統(tǒng)計學(xué)處理

用SPSS19.0統(tǒng)計軟件對獲得的研究數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，計量資料以（X±S）表示，對兩組圖像質(zhì)量及有效劑量分別進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。兩組圖像的主觀評分采用非參數(shù)Mann-Whitney U檢驗， 應(yīng)用單因素方差分析比較兩組圖像的CT值、噪聲、SNR、CNR，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

1.基本資料與輻射劑量比較

兩組患者年齡、性別、體質(zhì)量指數(shù)（BMI）無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）。掃描心率對照組心率范圍在（52～92）次/分，平均心率（66.97±10.17）次/分；COPD組心率范圍在（50～86）次/分，平均心率（68.19±10.31）次/分；兩組患者掃描心率無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）。對照組有效輻射劑量（1.48±0.93）mSv，COPD組有效輻射劑量為（1.45±0.56）mSv，兩組檢查者CT劑量指數(shù)、劑量長度乘積及有效劑量均無明顯統(tǒng)計學(xué)差異（見表1）。

2.圖像質(zhì)量評分

兩組患者可評估冠狀動脈節(jié)段數(shù)共計919個（對照組457個，COPD組462個），主觀評分均無明顯統(tǒng)計學(xué)差異，P值均＞0.05。在每位受試者、每支血管和每節(jié)段水平，圖像可判讀性對照組略高于COPD組，但均無統(tǒng)計學(xué)差異（見表2、表3）。

圖2 COPD患者，自由呼吸下CCTA成像，曝光期相35%～55%R-R間期，掃描心率：82次/分，LAD、LCX近段血管邊緣略顯模糊，圖像質(zhì)量主觀評分為3分。

討 論

隨著CT設(shè)備的更新發(fā)展，掃描速度加快及陰性預(yù)測值提高等特點，使得CCTA得到臨床廣泛認(rèn)可［4-5］。雖然隨著雙源CT、256層iCT以及320排寬體探測器CT等高端CT的時間分辨率增加和探測器的增寬，降低了高心率、心律不齊等因素對圖像質(zhì)量的影響，但呼吸偽影仍然是影響圖像質(zhì)量的主要因素。掃描過程中若出現(xiàn)明顯呼吸運動，則心臟會出現(xiàn)整體移位，導(dǎo)致冠狀動脈的主干和分支的中斷、移位或錯位，造成圖像質(zhì)量的明顯下降，甚至影響診斷。而對于COPD患者來說，受肺功能影響，患者通常屏氣困難，以往行冠狀動脈CT成像往往會使冠脈出現(xiàn)明顯呼吸錯層偽影，同時，由于患者屏氣不佳會使心率發(fā)生較大變化，使成像質(zhì)量進(jìn)一步下降。既往，關(guān)于自由呼吸下心臟成像研究用于兒童患者的研究較多[6-7]，也有文獻(xiàn)報道采用320排寬體探測器CT和二代雙源CT對那些屏氣困難、因不可忽視的呼吸暫停導(dǎo)致的心率不穩(wěn)的病人或聽力障礙的病人行自由呼吸下冠狀動脈成像，但對心率要求較高，320排寬體探測器CT心率需控制在75次/分以下，二代雙源CT要求心率控制在60次/分以下［8-9］。本研究主要應(yīng)用256-MDCT ( Revolution CT，GE Healthcare)針對COPD患者進(jìn)行自由呼吸下冠狀動脈成像，對患者心率無要求，本組COPD組患者最高心率達(dá)84次/分，且圖像可判讀性在每位受試者、每支血管和每節(jié)段水平分別達(dá)91.89% 、96.39%、99.13%，兩組圖像的主觀評分均無統(tǒng)計學(xué)差異，完全滿足臨床診斷要求。目前，有文獻(xiàn)報道應(yīng)用該機型行自由呼吸下CCTA檢查最高心率可達(dá)101次/分［10］。

表1 兩組受檢者基本資料及輻射劑量比較（±s）

表1 兩組受檢者基本資料及輻射劑量比較（±s）

注：CTDIvol 容積CT劑量指數(shù)；DLP劑量長度乘積；ED有效輻射劑量

一般資料 對照組 COPD組 t P年齡 68.35±6.58 67.38±6.12 0.659 0.512性別（男/女） 17/20 20/17 0.485體重指數(shù) (kg/m2) 23.79±1.95 24.76±2.44 1.898 0.062心率 (次/分) 66.97±10.17 68.1±10.31 0.511 0.611 CTDIvol (mGy) 14.39±5.03 16.06±3.80 1.613 0.111 DLP (mGy·cm) 105.42±66.73 103.40±39.35 0.159 0.874 ED (mSv) 1.48±0.93 1.45±0.56 0.155 0.878

表2 兩組受檢者圖像質(zhì)量可判讀性比較

表3 兩組受檢者圖像質(zhì)量主觀評分比較

筆者分析認(rèn)為自由呼吸下CCTA檢查的成功主要源于Revolution CT具有16cm寬體探測器，可以在Z軸方向覆蓋整個心臟，而機架旋轉(zhuǎn)一圈只需要0.28 s，因此常規(guī)心臟掃描只需機架旋轉(zhuǎn)一圈即可完成，結(jié)合冠狀動脈追蹤凍結(jié)技術(shù)( SSF)有效地縮窄了重建的時間窗［11］，從而降低了呼吸運動對心臟的影響，即在屏氣不好的情況下，也可以得到高質(zhì)量的心臟圖像。智能心電門控Auto-gating可在掃描前記錄長達(dá)10 s 的心電圖，據(jù)此判斷心率情況，選擇合適的采集期相，保證在任意心率（律）的1-beat采樣。硬件上的優(yōu)勢使得心跳和呼吸運動引起的偽影得到有效抑制。同時在平靜呼吸狀態(tài)下，由于膈肌運動引起的冠狀動脈運動速度遠(yuǎn)低于由心臟跳動引起的冠狀動脈運動速度［12］，使得呼吸運動造成的偽影可忽略不計。本組病例COPD組中僅有1例患者由于對比劑不良反應(yīng)導(dǎo)致圖像采集過程中患者呼吸幅度增大，圖像出現(xiàn)明顯呼吸偽影。

本研究結(jié)果表明：對于屏氣困難的慢性阻塞性肺部疾病患者，應(yīng)用256-MDCT (Revolution CT，GE Healthcare)行自由呼吸下的冠狀動脈CT成像，其圖像質(zhì)量不受呼吸影響，可用于慢性阻塞性肺部疾病患者的CCTA檢查。