極速CT在冠心病診斷中的臨床應(yīng)用

馬恩森 ，王 武

（中日友好醫(yī)院 放射科，北京 100029）

選擇性插管冠狀動(dòng)脈造影 （selective coronary angiography，SCA）做為診斷冠心病的金標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)橛袆?chuàng)、具有潛在危險(xiǎn)性、檢查費(fèi)用較高且部分患者不需要或不適合于介入治療，所以亟需一種可靠、無創(chuàng)和經(jīng)濟(jì)、方便的冠狀動(dòng)脈成像技術(shù)。由于多層螺旋CT（multidetector-row computed tomography，MDCT）設(shè)備的逐漸完善和技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及圖像時(shí)間分辨率及空間分辨率的進(jìn)一步提高，使其在心血管系統(tǒng)應(yīng)用更為廣泛，目前我院最新引進(jìn)的高端CT設(shè)備——多排極速CT（美國飛利浦公司生產(chǎn)）充分體現(xiàn)了它在冠心病診斷中的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，本文僅就極速CT的技術(shù)創(chuàng)新和其在冠心病中臨床應(yīng)用做一簡(jiǎn)要綜述。

1 極速CT的技術(shù)創(chuàng)新

全新CT技術(shù)體系包括：模塊化納米探測(cè)器、先進(jìn)的iMRC X線球管、立體散射線濾線器、氣墊軸承掃描架以及個(gè)性化低劑量掃描等先進(jìn)技術(shù)和設(shè)計(jì)，該體系為突破現(xiàn)有CT在速度、圖像質(zhì)量、臨床應(yīng)用、輻射劑量等多方面瓶頸提供了可能。

1.1 強(qiáng)大的高壓發(fā)生器和iMRC管球系統(tǒng)

極速CT的X線發(fā)生器采用融合4項(xiàng)專利技術(shù)的固、液、氣三態(tài)高壓絕緣設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了高壓發(fā)生器輕量化超高速旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)要求，具備目前業(yè)內(nèi)最高的工作負(fù)荷輸出和成像能力；與之相配的iMRC球管，其熱容量大、散熱率快，壽命更長更可靠；雙支撐軸承轉(zhuǎn)動(dòng)更穩(wěn)定，更有利于圖像清晰還原；智能動(dòng)態(tài)四焦點(diǎn)技術(shù)，更保證高清圖像的采樣要求。

1.2 立體球面探測(cè)器系統(tǒng)

Nano Panel三維球面探測(cè)器的應(yīng)用是MDCT發(fā)展上的里程碑。極速CT首先應(yīng)用了8cm球面探測(cè)器，它采用納米高集成探測(cè)器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)將傳統(tǒng)CT探測(cè)器組件高度集成于一個(gè)模塊，每塊Nano Panel都相當(dāng)于256個(gè)傳統(tǒng)CT的探測(cè)器單元。由于采用球面排列，在探測(cè)器Z軸方向上的每個(gè)探測(cè)器模塊均垂直于球管光源，這樣就使得Nano Panel成為唯一一種可以使用三維立體濾線器來同時(shí)過濾X-Y-Z三軸的散射線的探測(cè)器，降低線阻和X射線散射線噪聲，提高探測(cè)器采集效率，大幅度提高圖像質(zhì)量，降低輻射劑量。在臨床應(yīng)用中，有利于后顱凹亨氏區(qū)偽影、冠脈鈣化偽影和支架偽影的消除，提高診斷效能[1]。

1.3 氣墊軸承機(jī)架系統(tǒng)

氣墊軸承通過氣流層把以往相關(guān)運(yùn)動(dòng)的2個(gè)摩擦表面分離開，實(shí)現(xiàn)將機(jī)架懸浮在5μm的高度做穩(wěn)定高精度的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于氣墊機(jī)架完全消除固體之間的摩擦及由此引起的摩擦熱，所以機(jī)架可以超高速旋轉(zhuǎn)，最快旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到0.27s/圈，較常規(guī)螺旋CT提高接近一倍，使其時(shí)間分辨率大大提高。更重要的是消除傳動(dòng)滾珠式機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)中產(chǎn)生無法避免的震動(dòng)所致的影像質(zhì)量衰減，精度比普通滾珠軸承CT高200倍，確保了高質(zhì)量的成像。

1.4 個(gè)性化低劑量掃描模式

在多排螺旋CT設(shè)計(jì)過程中，將輻射劑量的控制放在首位，集中體現(xiàn)在優(yōu)化每一個(gè)部件和對(duì)新的低劑量掃描模式的探索。極速CT基于快速旋轉(zhuǎn)和8cm的球面探測(cè)器，可提供多種低劑量掃描模式，如在冠狀動(dòng)脈成像中采用低劑量前瞻性心電門控技術(shù)，可以使檢查的輻射劑量比傳統(tǒng)的回顧性心電門控技術(shù)減少64.6%，在得到高質(zhì)量圖像的前提下最大限度地降低了輻射劑量[2~4]。最新研究發(fā)現(xiàn)，極速CT冠狀動(dòng)脈成像采用前瞻性心電門控掃描時(shí)，輻射劑量僅僅為 4.0±1.0mSv（范圍 2.1~7.0mSv）[2]。

2 臨床應(yīng)用

極速CT由于掃描速度的加快和探測(cè)器覆蓋范圍的增寬，它可以輕松完成包括冠心病、瓣膜病、心肌病、先心病、風(fēng)心病、心臟腫瘤、血管變異、動(dòng)脈瘤等心臟大血管疾病在內(nèi)的各種疾病的篩查和診斷。下面對(duì)冠心病中的應(yīng)用分別簡(jiǎn)述如下：

2.1 鈣化積分

冠狀動(dòng)脈鈣化作為冠狀動(dòng)脈粥樣硬化的基本病變之一，可以在一定程度上反映動(dòng)脈粥樣硬化的程度。Agaston等[5]較早應(yīng)用電子束CT （electron beam computed tomography，EBCT）對(duì)冠狀動(dòng)脈鈣化進(jìn)行量化分析，發(fā)現(xiàn)冠心病組冠狀動(dòng)脈鈣化發(fā)生率顯著高于非冠心病組。最近研究發(fā)現(xiàn)，MDCT同EBCT相比較，信噪比明顯提高，聯(lián)合應(yīng)用前瞻性心電門控技術(shù)，可以準(zhǔn)確計(jì)算鈣化積分，同時(shí)大大降低輻射劑量[6]。雖然目前尚未見極速CT應(yīng)用于冠狀動(dòng)脈鈣化積分的相關(guān)報(bào)道，根據(jù)以往64層MDCT研究經(jīng)驗(yàn)，鈣化積分多以400為界，高于400患有冠狀動(dòng)脈狹窄的幾率明顯增大[7，8]。Ma等[7]研究發(fā)現(xiàn)，低劑量冠狀動(dòng)脈鈣化積分與冠狀動(dòng)脈的狹窄程度存在中等程度的相關(guān)性。因此，冠狀動(dòng)脈鈣化積分既可以用于冠心病高危人群篩查，又可監(jiān)測(cè)冠狀動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展情況，從而進(jìn)行早期診斷以及指導(dǎo)治療。

2.2 冠狀動(dòng)脈的狹窄程度評(píng)價(jià)

多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)以SCA作為金標(biāo)準(zhǔn)，64層MDCT檢測(cè)狹窄度≥50%的敏感度和特異度可高達(dá)90%以上[9，10]。但是由于時(shí)間、空間分辨率相對(duì)較低，不能對(duì)高心率患者進(jìn)行心臟檢查，也不能清楚顯示冠狀動(dòng)脈細(xì)小分支及細(xì)微病理結(jié)構(gòu)，據(jù)Pannu等[11]報(bào)道，64層MDCT上只可以對(duì)89%的冠脈節(jié)段進(jìn)行正確評(píng)估。極速CT可以將心臟冠脈成像時(shí)間大大縮短，結(jié)合多排獨(dú)有的心臟專用軟件技術(shù)能夠適應(yīng)高心率檢查，甚至完成部分房顫患者的冠狀動(dòng)脈成像[1]。此外，由于MDCT對(duì)冠狀動(dòng)脈中度以上狹窄的陰性預(yù)測(cè)值很高，有助于避免冠狀動(dòng)脈正?；虿恍杞槿胫委煹幕颊逽CA檢查，這使得MDCT冠狀動(dòng)脈成像成為可疑冠心病患者篩選的重要檢查手段。

2.3 冠狀動(dòng)脈斑塊成分分析

對(duì)粥樣硬化斑塊成分的分析多采用冠狀動(dòng)脈內(nèi)超聲，但由于其臨床操作復(fù)雜性和有創(chuàng)性，所以利用MDCT通過對(duì)斑塊密度的測(cè)量來判斷斑塊成分也一度成為研究的熱點(diǎn)。許多學(xué)者利用MDCT對(duì)斑塊成分進(jìn)行了研究，其中Schroeder等[12]采用尸體心臟作為標(biāo)本，并與組織病理學(xué)檢查相對(duì)照，根據(jù)CT值將斑塊分為3類：軟斑塊（主要成分為脂質(zhì)）≤60CT 單位（hounsfield unit，HU）；中間型斑塊（纖維斑塊）：61～119HU； 鈣化斑塊 （鈣化成分為主）≥120HU。最近采用64層MDCT與血管內(nèi)超聲的對(duì)照研究也得出相同的結(jié)論。另外研究還發(fā)現(xiàn)，64層MDCT僅對(duì)冠狀動(dòng)脈近中段沒有偽影和鈣化不嚴(yán)重的病例具有較好的相關(guān)性和重復(fù)性，所以對(duì)斑塊分析的準(zhǔn)確性有賴于CT時(shí)間和空間分辨率的提高[13]。初步研究表明極速CT不僅可以準(zhǔn)確的測(cè)定斑塊CT值，無創(chuàng)性對(duì)斑塊性質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，早期檢測(cè)不穩(wěn)定斑塊，甚至能分辨出容易破裂造成急性心肌梗塞的脂肪性斑塊的纖維環(huán)、脂質(zhì)池，從而減少導(dǎo)管造影操作中并發(fā)癥的發(fā)生，因此具有廣大的應(yīng)用前景[1]。

2.4 對(duì)冠狀動(dòng)脈變異和畸形的診斷

目前，對(duì)冠狀動(dòng)脈變異和畸形的定義及分類尚缺乏統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，一般認(rèn)為冠狀動(dòng)脈的起始、分布和終止異常均為變異或畸形。雖然冠狀動(dòng)脈變異和畸形的發(fā)病率較低（約1%），但是其臨床表現(xiàn)復(fù)雜、多樣，嚴(yán)重者可造成心絞痛、心肌梗死甚至心源性猝死，因此，早期對(duì)冠狀動(dòng)脈變異和畸形的診斷有助于避免心臟不良事件的發(fā)生。64層MDCT曾在此病診斷上顯示出明顯的優(yōu)勢(shì)，一方面，通過容積再現(xiàn)技術(shù)顯示其開口及行程全貌；另一方面，通過多平面重建可以顯示有無血管的先天性狹窄或閉鎖，以及測(cè)量壁冠狀動(dòng)脈及心肌橋的深度、長度[14，15]。但是由于部分患者心率較快，以及考慮到對(duì)患兒盡量減少輻射劑量的原則，使得其臨床應(yīng)用受到一定限制，極速CT掃描速度快結(jié)合低劑量前瞻性門控技術(shù)很好的解決了此問題，取得了良好的效果[16，17]。

2.5 旁路移植血管成像

冠狀動(dòng)脈旁路血管移植術(shù) （coronary artery bypass graft，CABG）做為治療晚期冠心病患者主要方法之一，而其遠(yuǎn)期療效取決于旁路移植血管的通暢程度。傳統(tǒng)上對(duì)移植血管的評(píng)價(jià)要靠SCA，近年來，許多學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，術(shù)后64層MDCT冠脈成像更能直觀和整體顯示旁路移植血管及其連接關(guān)系，探測(cè)旁路血管有無狹窄，對(duì)狹窄程度進(jìn)行評(píng)估，并進(jìn)一步探討重新搭橋手術(shù)的路徑和可行性[18，19]。雖然64層MDCT診斷旁路血管狹窄的敏感性、特異性較高，但是由于CABG術(shù)后掃描范圍的擴(kuò)大，導(dǎo)致掃描時(shí)間延長和輻射劑量增大，極速CT快速的掃描及低劑量掃描方案可以有效的解決此問題。此外，還可以同時(shí)發(fā)現(xiàn)CABG術(shù)后的并發(fā)癥，如血栓形成、旁路血管的錯(cuò)位或扭曲、心包積液等[19]。

2.6 支架治療術(shù)后療效評(píng)價(jià)

眾所周知，支架置入術(shù)后所面臨的主要問題是支架的再狹窄，支架材料不同，發(fā)生再狹窄的幾率也不相同，其中，金屬裸支架再狹窄的發(fā)生率較高，術(shù)后6個(gè)月平均再狹窄率為46%[20]。由于支架內(nèi)再狹窄嚴(yán)重影響患者的生存質(zhì)量，作為傳統(tǒng)的復(fù)查手段，SCA逐漸被MDCT冠狀動(dòng)脈成像所取代。有學(xué)者應(yīng)用64層MDCT研究發(fā)現(xiàn)，平均支架內(nèi)腔可見直徑比率達(dá)80%左右，評(píng)價(jià)支架的狹窄情況與SCA相一致[21]。作者的最近研究也證實(shí)了上述結(jié)論[22]。但是血管壁鈣化較明顯時(shí)影響支架內(nèi)腔的評(píng)價(jià)，而且由于支架成分、粗細(xì)、直徑大小不同，部分支架通暢度評(píng)價(jià)較為困難。極速CT通過創(chuàng)新性的使用三維立體濾線器，降低線阻和X射線散射線噪聲，可以更好的顯示支架腔內(nèi)的情況。

2.7 心肌灌注

心肌灌注定義為單位時(shí)間內(nèi)通過單位體積心肌的血流容積，目前以MRI和單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像對(duì)心肌灌注的評(píng)價(jià)較為準(zhǔn)確。CT心肌灌注的原理是靜脈注射造影劑后，在特定部位定義感興趣區(qū)，進(jìn)行同層動(dòng)態(tài)掃描，從而構(gòu)建出該區(qū)域心肌的血流灌注時(shí)間密度曲線，通過計(jì)算曲線下面積、峰值時(shí)間、平均通過時(shí)間和相對(duì)血流量來分析心肌的血供。研究發(fā)現(xiàn)，急性心肌梗死可出現(xiàn)相對(duì)的延遲增強(qiáng)即早期灌注缺損，數(shù)分鐘后部分灌注缺損消失；而慢性心梗則不出現(xiàn)增強(qiáng)[23]。64層MDCT通過對(duì)狗的實(shí)驗(yàn)性研究發(fā)現(xiàn)類似結(jié)果，但是由于探測(cè)器寬度受限，覆蓋面積相對(duì)較小，極速CT以8cm寬度的三維球面探測(cè)器有望在心肌灌注領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用[24]。

2.8 心功能分析

冠心病最直接的病理生理變化是心功能異常，主要表現(xiàn)在心搏輸出量及射血分?jǐn)?shù)的下降。由于MRI具有較好的時(shí)空分辨率使得MRI目前被認(rèn)為心功能測(cè)量的金標(biāo)準(zhǔn)。MDCT對(duì)心功能的評(píng)價(jià)方法同MRI，包括計(jì)算各種心功能參數(shù)，如舒張末期容積、收縮末期容積、每搏輸出量和射血分?jǐn)?shù)等，同時(shí)觀察室壁運(yùn)動(dòng)。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，MDCT采用多時(shí)相重建算法測(cè)得心功能與MRI有良好的一致性，因而具有廣泛的臨床應(yīng)用價(jià)值[25]。目前尚未見有關(guān)極速CT在心功能方面的研究。作為CT心臟檢查的一部分，可以在觀察冠狀動(dòng)脈的同時(shí)進(jìn)行心功能分析，從而完成心臟解剖及功能的綜合分析。

總之，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，CT將會(huì)在心臟病的篩查和診斷中發(fā)揮更大的作用，由原來的以顯示解剖形態(tài)、位置為主向功能成像方面發(fā)展。

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