128排雙源CT冠狀動(dòng)脈CTA成像多種掃描模式的應(yīng)用

雷 偉 ，徐秀芳 ，余日勝 ，崔 鳳 ，徐坤元

（1.杭州市中醫(yī)院放射科，浙江 杭州 310007；2.浙江醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校，浙江 杭州 310053；3.浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院放射科，浙江 杭州 310009）

冠狀動(dòng)脈CT造影檢查（CTA）是一種能夠診斷及除外冠狀動(dòng)脈疾病的可信賴且精確的方法，大量研究已經(jīng)顯示冠狀動(dòng)脈CTA在臨床中的重要性，其作為一種非侵入性方式，在臨床上已廣泛被應(yīng)用[1]。最近多個(gè)中心及實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)均顯示回顧性心電門控觸發(fā)的冠狀動(dòng)脈CTA輻射劑量中位值為12 mSv，一些部位使用方案甚至超過30 mSv[2]；另外一些研究顯示由心臟CT檢查所造成射線照射的遠(yuǎn)期致癌風(fēng)險(xiǎn)是不可忽視的[3-4]。因此，如何保證圖像診斷質(zhì)量良好的基礎(chǔ)上減少輻射劑量是最近熱門課題[5-6]。128排雙源CT作為一種新的影像設(shè)備，其在冠狀動(dòng)脈CTA的應(yīng)用正處于試用階段。本組研究采用128排雙源CT冠狀動(dòng)脈CTA檢查多種模式來對(duì)患者進(jìn)行檢查，旨在探討其在臨床上的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料和方法

1.1 資料

本院2010年4月10日—8月30日共603例臨床懷疑冠心病的患者行128排雙源CT冠狀動(dòng)脈CTA（本組病例冠狀動(dòng)脈支架、搭橋術(shù)后除外）；患者入選標(biāo)準(zhǔn)：心率≤65次/分（部分服用β-受體阻滯劑控制心率），身高體質(zhì)量指數(shù)在19～25之間。因多種掃描模式中，超快速掃描模式要求心率≤65次/分，為了滿足多種掃描模式的可比性，入選受檢患者需心率有所限制；另外為了3種掃描模式輻射劑量統(tǒng)計(jì)分析的精確性，本組只收集了身高體質(zhì)量指數(shù)在19～25之間的部分患者。其中男411例，女192例，年齡30～87歲，平均（62.1±12.5）歲。臨床上表現(xiàn)胸痛、胸悶、心慌等不同癥狀。排除標(biāo)準(zhǔn)包括對(duì)碘對(duì)比劑過敏、肝腎功能嚴(yán)重不全患者。

1.2 設(shè)備與掃描方法

采用128排雙源CT（Siemens Somatom Definition Flash）進(jìn)行掃描。掃描前均予噴霧硝酸甘油以擴(kuò)張冠狀動(dòng)脈。并訓(xùn)練患者呼吸，使其能夠在掃描期間很好地配合屏氣。

圖像采集：采用3種不的掃描模式。①超快速螺旋（FS）模式，也稱高螺距螺旋模式，采用前瞻性心電門控技術(shù)，螺距為3.4，在60%R-R時(shí)相開始掃描及采集數(shù)據(jù)，其CT球管旋轉(zhuǎn)1/4周并在一個(gè)R-R周期的舒張期內(nèi)完成掃描，掃描時(shí)間極短，約260ms，移床速度為450 mm/s，受檢患者心律整齊。②序列（S）模式，為一種前瞻性心電門控技術(shù)觸發(fā)的非螺旋薄層掃描模式，其掃描方式是“移床－掃描”，反復(fù)多次直到掃描完成，掃描曝光位于R-R周期的收縮末期至舒張末期（約35%～90%R-R），其可根據(jù)需要適當(dāng)調(diào)整，進(jìn)行隔1～2個(gè)心動(dòng)周期進(jìn)行掃描；一般在5～8個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)完成掃描（圖1a），受檢患者心律整齊。③低螺距螺旋（LS）模式，為傳統(tǒng)低螺距螺旋掃描模式，采用回顧性心電門控技術(shù)觸發(fā)掃描，螺距0.17～0.5。其掃描曝光位于R-R周期的收縮末期至舒張末期（約10%～90%R-R）。此模式掃描后根據(jù)不同的需要，可進(jìn)行10%～90%R-R多時(shí)相影像重組。采用回顧性心電門控技術(shù)觸發(fā)掃描，受檢患者為所有心律不齊及部分心律齊的患者。

先掃屏氣定位像，之后經(jīng)右肘靜脈以5 mL/s流率應(yīng)用雙管筒高壓注射器注射15 mL對(duì)比劑，然后以相同流率注射生理鹽水20 mL，使用Test Bolus軟件在升主動(dòng)脈根部測(cè)量出造影劑到達(dá)主動(dòng)脈峰值時(shí)間，將此時(shí)間加5 s作為掃描的延遲時(shí)間。掃描參數(shù)為：管電壓100 kV，管電流60 mAs/rot。

冠狀動(dòng)脈成像增強(qiáng)掃描，采用選定的模式，經(jīng)右肘靜脈以5 mL/s流率應(yīng)用雙管筒高壓注射器注射歐乃派克（350 mgI/mL）對(duì)比劑65～75 mL，注射完再以相同流率注射50 mL生理鹽水，患者屏氣掃描。增強(qiáng)掃描條件如下：管電壓100 kV，管電流370 mAs/rot，準(zhǔn)直器寬度 2×64×0.6 mm，旋轉(zhuǎn)時(shí)間 280 ms。定位像及增強(qiáng)掃描的屏氣時(shí)的吸氣幅度盡量保持一致，掃描范圍為氣管分叉至心臟膈面下1 cm，平均掃描長(zhǎng)度約12.0 cm。

1.3 圖像后處理

不同的掃描模式采用不同的圖像重建方法。

FS模式，CT工作站將自動(dòng)重建60%R-R時(shí)相的增強(qiáng)軸位圖像。S、LS模式，在各自掃描時(shí)相范圍內(nèi)CT工作站將自動(dòng)重建最佳收縮期、舒張期的增強(qiáng)圖像。3種掃描模式重建圖像層厚是0.75 mm，層厚間距是0.5 mm，重建卷積核均采用細(xì)膩平滑B26f。對(duì)冠狀動(dòng)脈壁鈣化較重的患者，另外增加重建卷積核采用銳利平滑B46f的圖像。對(duì)圖像噪音大的，采用圖像空間疊代重建（IRIS）技術(shù)加作重建圖像。

將增強(qiáng)圖像應(yīng)用Circulation軟件對(duì)掃描的血管進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)心律不齊的患者使用LS模式，且最佳收縮期、舒張期圖像質(zhì)量不能滿足評(píng)價(jià)者，還可進(jìn)行多時(shí)相心電編輯，重建出顯示左右冠狀動(dòng)脈最佳時(shí)相的圖像。圖像處理為最大投影（MIP）、曲面重建（CPR）和容積再現(xiàn)（VR）。

1.4 圖像分析

采用美國(guó)心臟協(xié)會(huì)AHA標(biāo)準(zhǔn)將冠狀動(dòng)脈分為15段進(jìn)行分析[7]。圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用4級(jí)分法：1級(jí)為優(yōu)秀（沒有偽影，圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)無(wú)限制）；2級(jí)為良好（少量的偽影，良好的診斷質(zhì)量）；3級(jí)為一般（中等度的偽影，尚能滿足診斷要求）；4級(jí)為不能診斷（嚴(yán)重的偽影，不能精確作出評(píng)價(jià)）。評(píng)價(jià)直徑1.5mm以上的冠狀動(dòng)脈段。由兩位高年資醫(yī)師以雙盲法對(duì)冠狀動(dòng)脈圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)及診斷，結(jié)果不一致時(shí)共同討論得出一致結(jié)論。根據(jù)3種不同模式分別統(tǒng)計(jì)圖像質(zhì)量不同級(jí)別的冠狀動(dòng)脈段數(shù)及其比率。

1.5 輻射計(jì)量統(tǒng)計(jì)

通過CT自動(dòng)計(jì)算得到劑量長(zhǎng)度乘積（DLP），由DLP乘以特定的轉(zhuǎn)換系數(shù)k來估計(jì)有效劑量（ED），轉(zhuǎn)換系數(shù)k值參考?xì)W盟委員會(huì)關(guān)于CT的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)指南，k=0.017 mSv/(mGy·cm)[8]。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。對(duì)FS、S及LS模式3組的掃描時(shí)間、DLP及ED進(jìn)行單因素方差分析；對(duì)LS模式掃描的病例心律齊組與不齊組2組的掃描時(shí)間、DLP及ED進(jìn)行t檢驗(yàn)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

603例中以FS模式掃描186例，60例行CT掃描前服用β-受體阻滯劑控制心率。以S模式掃描102例，45例行CT掃描前服用β-受體阻滯劑控制心率。以LS模式掃描315例，102例行CT掃描前服用β-受體阻滯劑控制心率，45例心律不齊。

根據(jù)15段分法，603例共評(píng)價(jià)了8886個(gè)冠狀動(dòng)脈節(jié)段，三種模式掃描圖像質(zhì)量見表1。1～3級(jí)為可評(píng)價(jià)圖像，4級(jí)為非可評(píng)價(jià)圖像；FS、S及LS模式可評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈段百分比相近，分別為99.4%、99.5%、99.2%；其中2、3、4級(jí)圖像主要右冠狀動(dòng)脈中遠(yuǎn)段、左冠狀動(dòng)脈前降支中遠(yuǎn)段及左回旋支遠(yuǎn)段常見（圖2）。

603例中258例出現(xiàn)冠狀動(dòng)脈狹窄，378個(gè)節(jié)段診斷管徑狹窄<50%，147個(gè)節(jié)段診斷管徑狹窄≥50%（圖1）；在61例發(fā)現(xiàn) 84個(gè)心肌橋，其中16個(gè)心肌橋發(fā)現(xiàn)收縮期狹窄；另外，發(fā)現(xiàn)冠狀動(dòng)脈－肺動(dòng)脈瘺5例，冠狀動(dòng)脈－心房瘺4例。

3種掃描模式的Test Bolus測(cè)峰值的平均輻射劑量為（0.16±0.08）mSv。3種不同掃描模式統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果見表2，F(xiàn)S組、S組及LS組的掃描時(shí)間、DLP及ED依次增加，3組相互之間均存在顯著差異，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表1 3種不同掃描模式評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈節(jié)段圖像質(zhì)量結(jié)果

圖1 采用128排雙源CT S模式對(duì)一胸痛胸悶的患者行冠狀動(dòng)脈CTA檢查。圖1a顯示S模式為一種前瞻性心電門控技術(shù)觸發(fā)的非螺旋薄層掃描模式，其掃描方式是“移床－掃描”，反復(fù)多次直到掃描完成，數(shù)據(jù)采集在74%R－R間期，數(shù)據(jù)掃描窗寬為35%～90%。圖1b，1c顯示左前降支中段軟斑塊，局部管腔明顯狹窄。Figure 1.128-slice dual-source CT coronary angiography with sequence(S)mode in a patient with chest pain and chest tightness.ECG during scan(Figure 1a)showed S pattern is a non-spiral thin-slice scanning mode using the prospective cardiac gated technology.Its scanning mode is “step-and-shoot”,repeating many times until the scan is complete,with a pulsing window at 74%of R-R interval and pulsing window from 35%～90%of the R-R interval covering the entire cardiac cycle.CPR and VRT of the left anterior descending coronary(Figure 1b,1c)showed a significant stenosis in the mid-segment(arrow)caused by a non-calcified plague.

LS模式掃描病例中270例心律齊，45例心律不齊，統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果（表3）顯示心律不齊組掃描時(shí)間及ED明顯高于心律齊組，兩組間存在差異，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表2 3種掃描模式患者掃描時(shí)間、DLP及ED 組間比較（）（Scheffe 法）

表2 3種掃描模式患者掃描時(shí)間、DLP及ED 組間比較（）（Scheffe 法）

注：3種掃描模式掃描時(shí)間、DLP、ED各組兩兩比較結(jié)果，P均<0.01。

模式 例數(shù) 掃描時(shí)間（s） DLP ED（mSv）FS 186 0.26±0.01 53.52±3.06 0.91±0.05 S 102 5.01±0.66 322.62±55.76 5.48±0.95 LS 315 5.67±1.77 540.72±176.65 9.19±3.00 F值 1036.093 826.813 826.813 P值 <0.01 <0.01 <0.01

表3 LS模式心律齊組與不齊組患者掃描時(shí)間、DLP 及 ED 的比較（）

表3 LS模式心律齊組與不齊組患者掃描時(shí)間、DLP 及 ED 的比較（）

心律 例數(shù) 掃描時(shí)間（s） DLP ED（mSv）齊 270 5.32±1.28 497.19±143.70 8.45±2.44不齊 45 7.80±2.66 801.91±122.69 13.62±2.09 t值 -6.148 -13.428 -13.428 P值 <0.01 <0.01 <0.01

3 討論

3.1 128排雙源CT冠狀動(dòng)脈CTA的掃描模式

128排雙源CT擁有2組X線球管、探測(cè)器組合，呈95°放置，每個(gè)探測(cè)器能獲得64排0.6 mm寬的圖像（Z軸范圍38.4 mm），兩組探測(cè)器使用Z軸飛焦點(diǎn)技術(shù)，能同時(shí)獲得2×128層圖像數(shù)據(jù)，機(jī)架旋轉(zhuǎn)1圈280 ms，使用1/2掃描重組法，可獲得75 ms的時(shí)間分辨率[6]。在冠狀動(dòng)脈CTA成像應(yīng)用中，可采用3種不同的掃描模式（FS、S及LS模式）。

FS模式為一種通過前瞻性心電門控觸發(fā)的高螺距螺旋掃描模式，是專門為雙源CT發(fā)展的一種特殊的新型螺旋采集方法；通過雙源幾何圖像重建，螺距能被顯著的提高；其CT球管旋轉(zhuǎn)1/4周并在一個(gè)R-R周期的舒張期完成掃描，掃描時(shí)間極短，約0.26 s；移床速度為 450 mm/s，在 60%R-R時(shí)相開始掃描及采集數(shù)據(jù)[6，9]。因高螺距、前瞻性門控技術(shù)、快速的移床速度、大的準(zhǔn)直寬度及雙源幾何原理，滿足了在極短的時(shí)間內(nèi)掃描覆蓋心臟整個(gè)軸向范圍。因采用了高螺距及前瞻性心電門控技術(shù)，避免了重復(fù)掃描；另外，特殊的圖像采集技術(shù)、優(yōu)良的圖像重建算法及合適的劑量屏蔽技術(shù)，從而將有效劑量降低至傳統(tǒng)螺旋掃描模式的1/10以下[6]。數(shù)據(jù)采集于一個(gè)心動(dòng)周期的舒張期，減少了傳統(tǒng)低螺距螺旋掃描模式因從多個(gè)心動(dòng)周期采集數(shù)據(jù)而導(dǎo)致的冠狀動(dòng)脈銜接誤差出現(xiàn)的階梯狀偽影，圖像更加細(xì)膩光滑；也減少了因屏氣不佳而引起的圖像偽影。心率要求不大于65次/分且心律齊，掃描范圍不能過大[10]。因圖像數(shù)據(jù)采集于一個(gè)心動(dòng)周期的舒張期，舒張期要求足夠長(zhǎng)，心率不能過高。FS模式圖像數(shù)據(jù)沒有其它時(shí)相、其它心動(dòng)周期的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)單一，無(wú)法進(jìn)行心電編輯。本組FS模式采用3.4的螺距獲得螺旋CT掃描數(shù)據(jù)，掃描在一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)完成，時(shí)間僅需（0.26±0.01） s，有效劑量是（0.91±0.05） mSv。

S模式為一種前瞻性心電門控技術(shù)觸發(fā)的非螺旋薄層掃描模式，其掃描方式是“移床－掃描”，反復(fù)多次直到掃描完成，掃描曝光位于R-R周期的收縮末期至舒張末期（約35%～90%R-R），其可根據(jù)需要適當(dāng)調(diào)整窗寬；因采用前瞻性門控及特殊的 “移床－掃描”技術(shù)，從而輻射劑量較傳統(tǒng)的LS模式明顯低[11]。另外，縮小掃描窗寬度，可將有效劑量降至1.4 mSv[5]。在掃描時(shí)相內(nèi)可進(jìn)行心電編輯，并且能動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)心臟功能及動(dòng)態(tài)觀察冠狀動(dòng)脈。心率要求不能過快且心律齊；因采用前瞻性心電門控技術(shù)，如果心率＞85次/分或心律不齊，圖像質(zhì)量明顯降低。本組102例患者采用S模式掃描，掃描時(shí)間為（5.01±0.66） s，有效輻射劑量為（5.48±0.95） mSv。

LS模式為傳統(tǒng)的低螺距螺旋掃描模式，其螺距小，為0.17～0.5，根據(jù)心率大小變化而變化。采用回顧性心電門控技術(shù)觸發(fā)掃描，其掃描曝光位于R-R周期的收縮末期至舒張末期（約10%～90%R-R）。采集數(shù)據(jù)全面，能動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)心臟功能及動(dòng)態(tài)觀察冠狀動(dòng)脈，并可對(duì)其進(jìn)行心電編輯，對(duì)心律不齊患者有較好效果。掃描時(shí)間長(zhǎng)，容易受屏氣影響。因采用回顧性心電門控技術(shù)及極小的螺距，從而輻射劑量高[2]。本組采用LS模式掃描的315例患者，平均掃描時(shí)間為（5.67±1.77） s，有效劑量為（9.19±3.00） mSv，明顯高于FS及S模式。

3種掃描模式均有各自優(yōu)勢(shì)。其可評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈段百分比相近，以LS模式稍低，主要因?yàn)樾穆刹积R患者圖像質(zhì)量較差。

3.2 β-受體阻滯劑的應(yīng)用

16排及64排螺旋CTA冠狀動(dòng)脈成像中，對(duì)于心率較高者，檢查前均要求服用β-受體阻滯劑控制心率[11-13]。隨著64排雙源CT的應(yīng)用，部分學(xué)者提出檢查前無(wú)需服用β-受體阻滯劑控制心率進(jìn)行冠狀動(dòng)脈CTA成像[14-15]。FS模式要求心率在65次/分以下；S模式因采用前瞻性心電門控技術(shù)，要求心率在85次/分以下；LS模式對(duì)心率快慢要求不高，心率130次/分也能獲得良好的圖像。而3種掃描模式輻射劑量存在顯著差異，為了減少輻射劑量，采用較低劑量模式，需要控制心率。因此，本研究提倡用128排雙源CT行冠狀動(dòng)脈CTA時(shí)，盡量降低心率，采用FS模式，減少受檢患者的輻射計(jì)量。

3.3 心律對(duì)輻射劑量的影響

心律不齊，心動(dòng)周期長(zhǎng)短不一，在采用LS模式掃描期間每個(gè)心動(dòng)周期相同時(shí)相內(nèi)所采集的數(shù)據(jù)因心律的變化而減少，掃描時(shí)間明顯增加，有效輻射劑量也明顯增加。本組45例心律不齊患者采用LS模式掃描，其掃描時(shí)間及輻射劑量明顯較心律齊患者高。另外，心律變化太大，冠狀動(dòng)脈圖像質(zhì)量明顯下降。因此，對(duì)心律不齊的患者，本作者提倡在行冠狀動(dòng)脈CTA前應(yīng)對(duì)癥治療，改善心律情況后再行檢查，不但能提高冠狀動(dòng)脈圖像質(zhì)量，而且能明顯減少患者輻射劑量。

3.4 空間疊代重建技術(shù)

采用圖像空間疊代重建（IRIS）技術(shù)進(jìn)行重建圖像，其主要作用是抑制噪聲，提高圖像信噪比，增加圖像的銳利度，從而提高圖像質(zhì)量，輻射劑量平均能夠降低約35%[16]；本組部分患者采用此技術(shù)，對(duì)圖像噪聲大的圖像質(zhì)量改善明顯。

3.5 本組研究的不足

本研究大部分患者采用LS模式掃描，主要是新的設(shè)備剛剛應(yīng)用，對(duì)新的FS及S模式了解不足，正在使用摸索階段，所以后兩種模式在開始階段實(shí)用較少。另外，對(duì)使用S及LS模式患者，沒有采用雙能量掃描技術(shù)。

綜上所述，128排雙源CT在冠狀動(dòng)脈CTA方面的應(yīng)用，3種掃描模式均有各自不同的特點(diǎn)。在實(shí)際工作中，應(yīng)該根據(jù)受檢患者心率、心律及不同目的，有選擇性的對(duì)待。對(duì)于心率＜65次/分的患者（服用或未β-受體阻滯劑），可以采用FS模式掃描，能顯著降低受檢患者輻射計(jì)量；對(duì)于服用β-受體阻滯劑，心率只能控制在65～85次/分且心律規(guī)整的患者可以采用S模式掃描，既可獲得良好的圖像，也可減小輻射劑量；對(duì)于想要了解心臟功能、不同時(shí)相冠狀動(dòng)脈動(dòng)態(tài)情況或服用β-受體阻滯劑但心率控制不佳（＞85次/分以上）或心律不齊通過內(nèi)科對(duì)癥治療后改善的患者，可以采用LS模式掃描，可獲得良好的圖像及效果。因而根據(jù)受檢患者的情況，采用不同掃描模式，從而實(shí)現(xiàn)掃描方案最優(yōu)化。

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