高時間分辨率寬體探測器CT的冠脈CT血管造影的掃描時機研究

原媛，鐘朝輝，王振常，張婷婷，張景東

首都醫科大學附屬北京友誼醫院 放射科，北京 100050

引言

冠狀動脈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，近年來得到迅速的發展和普及[1-2]。隨著CT設備的不斷進步，最新推出的高時間分辨率寬體探測器CT采用高機架轉速結合先進的后處理算法，大大降低了冠脈的運動偽影[3]，實現了對患者不限心率、無需屏息的CCTA掃描成像[4-5]。

掃描速度的加快不僅有利于降低運動偽影，由于必要的造影劑峰值的必要持續時間縮短，造影劑的用量也可相應減少，從而降低患者的腎臟代謝負擔和發生急性腎損傷的風險。掃描時機是影響造影劑強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，精確把握掃描時間窗就更為重要。本研究針對新型高時間分辨率寬體探測器CT的技術特點，探討采用個體化造影劑劑量和智能監測自動觸發的方法的CCTA掃描時機的設置方案。

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 碘對比劑過敏、腎功能不全（血肌酐水平＞1.5 rag/dl）、甲狀腺功能亢進；② 心律不齊；③ 心動過速（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，計算體重指數（Body Mass Index，BMI），BMI= 體重 /身高2（kg/m2）。

1.2 數據采集

采用Revolution CT（GE Healthcare），掃描前囑患者檢查時平靜呼吸，掃描范圍自主氣管分叉下1 cm至處至心臟膈面。準直寬度為140 mm。重建層厚及層間隔均為0.625 mm。適應性統計迭代重建（ASIR-V）權重為60%[8-10]。管電壓120 kVp，采用自動管電流調制技術，管電流范圍為400～750 mA。預設噪聲指數（Noise Index，NI）為22 HU。機架旋轉速度0.28 s/rot，自動心電門控（Auto Gating）[5]和冠狀動脈追蹤凍結（Snapshot Freeze，SSF）[11]均開啟。采用高壓注射器經右肘前靜脈注入對比劑碘海醇（350 mgI/mL），注射總量根據患者體重采用280 mgI/kg，即0.8 mL/kg進行計算，注射時長為10 s，注射流率=注藥總量/注射時長（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注入生理鹽水30 mL。采用對比劑跟蹤技術（SmartPrep，GE Healthcare），將感興趣區（Region of Interest，ROI）設定于氣管分叉層面的升主動脈（Ascending Aorta，AA），ROI內CT值增加達到200 HU后自動觸發（圖1a）。從打藥開始到觸發掃描這段時間為掃描觸發時間，觸發后到開始掃描的間期為觸發后延遲時間（Td，圖1a）。在研究中，我們對患者進行隨機分組，不同組別設置不同的Td：A組為最小延遲時間組（Td=1.7 s）；B組為中等延遲時間組（Td=3 s）；C組為長延遲時間組（Td=5 s），各組的掃描時間點，見圖1b。記錄造影劑藥量（mL）、注射流率（mL/s）、掃描時患者心率（bpm）、自動閾值觸發時間（s）。

1.3 圖像后處理

采取智能期相技術（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 圖像質量評價

由兩名5年以上CCTA診斷經驗的影像醫師根據美國心臟協會推薦的18節段分段法[15]，對重建圖像進行主觀評價和客觀參數測量，重度狹窄（狹窄程度≥70%）的血管不計入分析。1.4.1 主觀評價

由上述兩名醫師采用雙盲法對重建圖像進行主觀評價。評分采用三分制：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，無法滿足診斷要求。得分不一致時兩醫師協商取得一致結果。整體主觀評分為各個節段評分的平均值。

圖1 藥物—時間濃度曲線示意圖

1.4.2 參數測量

測量升AA根部的CT值，ROI面積為300 mm2。測量右心室（Right Ventrical，RV）的CT值，測量時ROI盡可能大，注意避開心肌壁。記錄測量左主干（Left Main Coronary Artery，LM）， 前 降 支 遠 段（Distal Left Anterior Descending，dLAD），左回旋支遠段（Distal Left Circumflex，dLCx），右冠近段（Proximal Right Coronary Artery，pRCA），右冠遠段（Distal Right Coronary Artery，dRCA）的CT值。測量時盡量保證各個節段ROI位置的一致。對于近段血管如LM（節段5）和pRCA（節段1），ROI放置在盡可能靠近AA的位置；對于遠段血管dLAD（節段8）、dLCx（節段13）和dRCA（本研究中定為節段4或節段16直徑較大者），考慮到ROI測量的可操作性，選擇相應節段的中間位置而非末梢。計算冠脈三大分支的遠、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

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

1.6 統計學分析

應用SPSS 19.0統計軟件進行數據分析。計量資料采用均值±標準差的形式表示。三組患者的性別差異用卡方檢驗進行比較，其他計量資料采用單因素方差分析比較，用LSD法進行兩兩比較；各節段血管的主觀評分用卡方檢驗進行比較，并用分割卡方的方法進行兩兩比較。

2 結果

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和自動閾值觸發時間均無統計學差異（表1）。

2.2 冠脈掃描強化程度測量

三組患者CCTA各部分造影劑強化程度和方差分析結果，見表2，兩兩比較結果，見圖2a、2b?？梢?，對于AA根部和冠脈近段血管（LM和pRCA），A、B兩組CT值高于C組，對于遠段血管（dLAD、dLCx和dRCA），B、C兩組CT值高于A組；遠段、近端CT值之比從大到小依次為C組、B組、A組。主觀評價結果B、C兩組優于A組，RV的強化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LAD?？梢奱中右心存在造影劑強化，b、c右心造影劑均已排空，a所示LAD遠段造影劑充盈程度較b、c弱。

2.3 主觀評價結果

所有節段均能滿足臨床診斷需要（主觀評分≥2）。整體的主觀評分存在顯著差異（表1），兩兩比較顯示A組評分低于與B、C兩組（P=0.029和P=0.005），而B、C組之間無顯著差異（P=0.517）。分別評價近段和遠段，三組在近段上無顯著差異（χ2=12.927，P=0.002），而對于遠段，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，兩組差異有統計學意義（χ2=6.427，P=0.011＜0.05）；A 組 與 C 組 比 χ2=12.354，P=0.000＜0.05，差異有統計學意義；B組與C組比χ2=1.578，P=0.209，兩組差異無統計學意義，見圖2c。

圖2 三組患者CCTA各部分造影劑強化程度和方差分析結果

表1 三組患者一般資料和整體主觀評分

表2 三組患者CCTA各個部分的CT值測量結果

圖3 三組患者典型病例橫斷圖和CPR圖像

3 討論

本研究探討了高時間分辨率寬體探測CT進行CCTA檢查的掃描時機的設置。由于采用10 s的造影劑注射時長，較傳統的12～15 s的注射時間[10]，在同樣的注射流率下，減少了造影劑用量，同時理論上也縮短了造影劑峰值持續時間，因而掃描時機的精確把握十分重要。三組采用不同的自動觸發后延遲時間所得的圖像都能夠得到滿足臨床診斷需要，但造影劑強化程度各有特點。A組采用最短延遲時間1.7 s，其主動脈根部強化程度較高，但遠段血管的強化程度低于延遲時間略長的B、C兩組（圖2a，圖3a），表明在掃描時，造影劑還未來得及充分充盈冠脈遠段，時相偏早。B組采用3 s的延遲時間，其主動脈根部強化程度與A組一致，經兩兩比較無顯著差異（圖2a），同時遠段血管的充盈程度優于A組（圖3b），表明時相較為合理。C組患者采用5 s的觸發后延遲時間，由于掃描時機偏晚，主動脈根部的強化程度低于A、B兩組（圖2a），但遠段血管的強化程度與B組一致，優于A組（圖3c）。三組患者主觀評價結果顯示B、C兩組圖像遠段血管的主觀評價分數高于A組（圖2c）。綜合客觀和主觀評價結果，本研究中B組患者的掃描時機較為合理。

隨著CT設備的不斷進步，高時間分辨率寬體探測器CT實現了自由呼吸和不限心率的CCTA掃描，觸發后延遲時間可縮短至1.7 s，掃描可在單個心動周期內完成，通常掃描曝光時間為0.3～1 s之間，這種短延遲和曝光時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。但采用過短的觸發后延遲時間可能出現本研究中A組的情況，即主動脈根部的強化程度已達峰值，但是冠脈血管遠段還未能充分強化（圖3），導致了圖像質量的下降。這種現象是使用高端CT設備進行單心率CCTA掃描才會出現的。對于傳統80 mm準直寬度在多個心動周期下的掃描的CCTA，冠脈血管近段和遠段數據來自不同心動周期，遠段血管可能會出現造影劑的流空以及錯層，而不會出現造影劑充盈不足；而對于既往能夠實現單心動周期內CCTA掃描的設備，受到時間分辨率的限制，單心動周期內掃描必須在低心率（＜65 bpm）屏息下才能實現[16-17]，使得該問題容易被忽略；Revolution CT采用0.28 s/周的高機架轉速，結合SSF技術，實現了自由呼吸下的CCTA掃描，同時圖像質量基本不受呼吸運動的影響[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化外，基本無造影劑強化。雖然右心存在強化可能有助于診斷右心室或室間隔疾病，但會增加造影劑劑量，且成功率受患者個體影響很大，疾病檢出率低，臨床意義有限[18]。本研究中CCTA檢查以評估冠脈為主要目的，因而右心室的強化不作為評估指標。

本研究的不足之處在于：① 樣本量較少，個體差異較大，對統計學差異的判定存在一定影響；② 僅對正常體重、正常心率的患者進行評估；③ 對于重度狹窄的冠脈血管未作評估，今后的工作中會對這些不足進行更為深入的研究。

4 結論

總之隨著技術的不斷進步，CCTA掃描方案也應作相應調整，對于新一代的高時間分辨率寬體探測器CT，對患者的心率幾乎不設限制，同時可在患者自由呼吸下實現單次心率成像，為更多心率異?；蛘邿o法配合屏息的患者帶來了進行CCTA檢查的機會。在CCTA檢查中，造影劑用量和掃描時機是否合理，過去多通過測量主動脈根部CT值作為標準，而在本研究中，過短的觸發后延遲雖然滿足了近段血管的強化，卻造成了遠段血管的強化不足，而相對較長的延遲時間雖然遠段血管強化充分，但近段血管處的強化開始下降。因此應充分考慮掃描時機，針對新設備的技術特點，對掃描方案進行調整，才能夠充分發揮新設備的優勢，提升檢查質量，服務于患者。

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