雙源CT低劑量適應(yīng)性序列掃描對心律不齊冠狀動脈成像的初步研究

馮越，蔡國龍，李偉，何浪，劉鐵

近年來，隨著多層螺旋CT(multislice CT，MSCT)的發(fā)展，尤其是64層螺旋CT和雙源CT的問世，冠狀動脈CT血管造影(computed tomography angiography，CTA)已成為冠心病的一項重要無創(chuàng)檢查手段。但在冠狀動脈CTA檢查中，由于回顧性心電門控的應(yīng)用和小螺距的重疊掃描，輻射劑量顯著增高，其有效輻射劑量甚至明顯高于常規(guī)冠狀動脈造影[1-4]。CT電離輻射的致癌風(fēng)險以及放射防護(hù)與安全問題開始成為關(guān)注的焦點[5-6]。雙源CT序列掃描模式采用前瞻性心電觸發(fā)的非螺旋掃描方式，可顯著降低輻射劑量，目前已有將其應(yīng)用于冠狀動脈CTA檢查的報道[7]，但該技術(shù)對心律要求非常嚴(yán)格，使其在心律不齊患者中的應(yīng)用受到了一定限制。適應(yīng)性序列掃描技術(shù)的出現(xiàn)彌補了前者的局限性。本研究就適應(yīng)性序列掃描技術(shù)在心律不齊患者冠狀動脈CTA中的應(yīng)用進(jìn)行初步研究并做出評價，旨在為該技術(shù)的臨床應(yīng)用提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 2009年1月－2010年12月在浙江醫(yī)院行雙源CT冠狀動脈造影檢查并進(jìn)行傳統(tǒng)冠狀動脈造影(conventional coronary angiography，CAG)的心律不齊患者共134例。所有患者均已知或者懷疑冠狀動脈疾病，排除已放置支架、屏氣欠佳、冠脈搭橋術(shù)后的患者。按照檢查時間先后分成兩組：A組患者采用常規(guī)回顧性心電門控螺旋掃描(2009年6月30日之前)，B組采用適應(yīng)性序列掃描(2009年7月1日之后)。冠狀動脈CTA與傳統(tǒng)冠狀動脈造影的間隔時間不超過2周。CTA圖像資料中均包括檢查時完整的心電圖數(shù)據(jù)。A組共78例，其中男50例，女28例，年齡65.3±13.5(37～87)歲，掃描期間的心率為75.5±12.9(44～122)/min；B組共56例，其中男41例，女15例，年齡62.6±14.5(40～85)歲，掃描期間的心率為76.5±13.8(50～117)/min。B組患者中不包括室性心律失常和房顫的患者。所有患者均完成掃描。

1.2 掃描設(shè)備及參數(shù) 所有CT檢查均由雙源CT(Somatom Definition)完成。采集時間為83ms。掃描范圍：頭尾向自氣管隆突下1cm到心臟下緣1.5cm。所有患者均在CT檢查前2min舌下噴5mg硝酸甘油噴劑，但不服用β受體阻滯劑。經(jīng)肘正中靜脈注入70～80ml非離子造影劑(優(yōu)維顯，370mg/ml)，速度5ml/s，注射完畢后立即用50ml生理鹽水沖洗。在升主動脈根部采用Bolus Tracking技術(shù)，當(dāng)達(dá)到100Hu的閾值后延遲7s啟動掃描。A組采用回顧性心電門控法和心電圖脈沖放射劑量降低技術(shù)，全劑量曝光的范圍為20%～80% R-R間期，掃描參數(shù)如下：準(zhǔn)直32×0.6mm，利用Z軸飛焦點技術(shù)采集64層，層厚0.75mm，機架旋轉(zhuǎn)時間330ms，心率依賴螺距0.2～0.5，管電流400mAs，管電壓120kV。B組采用適應(yīng)性序列掃描，掃描參數(shù)如下：準(zhǔn)直32×0.6mm，利用Z軸飛焦點技術(shù)采集64層，層厚0.75mm，機架旋轉(zhuǎn)時間330ms，管電流400mAs，管電壓120kV。時相采集中心為每個R波后295ms，掃描時間為10～14s。

1.3 圖像重建及后處理 A組利用回顧性心電門控重建所有圖像，每例患者均在右側(cè)冠狀動脈中段水平利用PREVIEW功能以10ms為間隔預(yù)覽并選擇最佳時相。B組以每個R波后295ms為中心重建所有圖像。重建層厚0.75mm，重建間隔0.5mm，重建算法為中等軟組織算法(B26f)。視野(Fov)手動調(diào)整至包括整個心臟(圖像矩陣512×512)。所有圖像均傳到安裝了心臟后處理軟件(Syngo Circulation，Siemens)的三維工作站(Leonado，Siemens)。圖像處理包括最大密度投影重組(maximum intensity projection，MIP)、曲面重組(curved planar reformations，CPR)和容積漫游重組(volume rendering，VR)。不可診斷圖像的定義為：圖像質(zhì)量差，重建圖像上冠狀動脈錯位、管壁嚴(yán)重偽影，不能做出診斷[8]。按照美國心臟聯(lián)合會建議的方案將冠狀動脈分為15段，1－4段為右側(cè)冠狀動脈，5－10段為左主干和前降支，11－15段為回旋支，如果存在中間支則為16段[9]。在未知傳統(tǒng)冠狀動脈造影結(jié)果的情況下利用Circulation軟件的冠狀動脈血管測量功能(quantitative coronary angiography，QCA)測定冠狀動脈狹窄程度，共測定兩次，取其平均值。將狹窄程度≥50%的節(jié)段標(biāo)記為陽性。

1.4 輻射劑量評價 本研究統(tǒng)計的輻射劑量僅為冠狀動脈CTA的輻射劑量，不包括定位像和觸發(fā)掃描的輻射劑量。通過CT自動計算得到容積CT劑量指數(shù)(CTDIvol)和劑量長度乘積(dose lengthproduct，DLP)，以DLP乘以特定的轉(zhuǎn)換系數(shù)k估計有效劑量(effective dose，ED)。參考?xì)W盟委員會關(guān)于CT的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)指南[10]，轉(zhuǎn)換系數(shù)k=0.017mSv?mGy－1?cm－1。

1.5 傳統(tǒng)冠狀動脈造影 采用Philips Xper FD10心血管數(shù)字減影機以常規(guī)的Judkin法進(jìn)行傳統(tǒng)冠狀動脈造影。采用QCA半自動分析系統(tǒng)定量分析，經(jīng)導(dǎo)管校正后在舒張期末測量血管直徑及狹窄程度，由同一操作者測量兩次，取平均值。將狹窄程度≥50%的節(jié)段標(biāo)記為陽性。

1.6 統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS 12.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，計量資料以±s表示，計數(shù)資料以頻數(shù)或百分比表示。兩組患者輻射劑量的比較采用Mann-Whitney檢驗。以傳統(tǒng)冠狀動脈造影為金標(biāo)準(zhǔn)，以每支冠狀動脈和患者為單位分別計算冠狀動脈CTA的敏感性、特異性、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值(左主干和前降支合并統(tǒng)計)，組間比較采用χ2檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 A組結(jié)果 A組78例患者共顯示1013個節(jié)段，最佳重建期相260～340(295±18)ms。78例患者中室性早搏2例、房顫2例，共7個節(jié)段圖像未達(dá)到診斷要求。A組冠狀動脈CTA診斷冠狀動脈狹窄≥50%的段數(shù)分別為右側(cè)冠狀動脈38段、左主干與前降支55段、回旋支18段，傳統(tǒng)冠狀動脈造影診斷狹窄≥50%的段數(shù)分別為右側(cè)冠狀動脈35段、左主干與前降支50段、回旋支15段。以傳統(tǒng)冠狀動脈造影為金標(biāo)準(zhǔn)，雙源CT冠狀動脈CTA診斷右側(cè)冠狀動脈≥50%狹窄的敏感性、特異性、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值分別為91.4%、97.8%、84.2%、98.9%，診斷左主干及前降支≥50%狹窄的敏感性、特異性、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值分別為100%、98.6%、90.9%、100%，診斷回旋支≥50%狹窄的敏感性、特異性、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值分別為100%、99.0%、83.3%、100%，診斷冠狀動脈整體≥50%狹窄的敏感性、特異性、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值分別為97.0%、98.5%、87.4%、99.7%。

2.2 B組結(jié)果 B組56例患者共顯示738個節(jié)段，其中不可評估節(jié)段4段(2例患者，原因為造影劑注射誘發(fā)室性早搏)。B組冠狀動脈CTA診斷冠狀動脈狹窄≥50%的段數(shù)分別為右側(cè)冠狀動脈21段、左主干與前降支40段、回旋支11段，傳統(tǒng)冠狀動脈造影診斷狹窄≥50%的段數(shù)分別為右側(cè)冠狀動脈17段、左主干與前降支38段、回旋支11段。以傳統(tǒng)冠狀動脈造影為金標(biāo)準(zhǔn)，雙源CT冠狀動脈CTA診斷右側(cè)冠狀動脈≥50%狹窄的敏感性、特異性、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值分別為100%、98.0%、81.0%、100%，診斷左主干及前降支≥50%狹窄的敏感性、特異性、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值分別為100%、99.2%、95.0%、100%，診斷回旋支≥50%狹窄的敏感性、特異性、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值分別為81.8%、99.0%、81.8%、99.0%，診斷冠狀動脈整體≥50%狹窄的敏感性、特異性、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值分別為97.0%、98.8%、88.9%、99.7%。

統(tǒng)計學(xué)分析顯示，B組雙源CT冠狀動脈CTA診斷右側(cè)冠狀動脈、左主干及前降支、回旋支及冠狀動脈整體≥50%狹窄的敏感性、特異性、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值與A組比較均無顯著性差異(P＞0.05)。

2.3 低劑量適應(yīng)性序列掃描冠狀動脈CTA與冠狀動脈狹窄程度的圖像對比 兩者均可多方向顯示病變冠狀動脈節(jié)段的狹窄，并可測量管腔的狹窄程度。CTA同時還可顯示病變節(jié)段管壁的細(xì)節(jié)。VR可顯示冠狀動脈狹窄位置，CPR可測量管腔狹窄程度，與CAG符合良好。

2.4 兩組患者輻射劑量比較 A組容積CT劑量指數(shù)為50.9±14.7mGy，有效劑量為12.0±3.6mSv，B組容積CT劑量指數(shù)為13.6±2.6mGy，有效劑量為3.1±0.7mSv，組間比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(Z=–9.854，P=0.00；Z=–9.826，P=0.00)。

3 討 論

心律不齊患者進(jìn)行常規(guī)的回顧性心電門控掃描后采用絕對時相重建圖像可提高圖像質(zhì)量，減少圖像錯層的發(fā)生[11]。本研究中A組僅有極少數(shù)的冠狀動脈節(jié)段圖像為不可診斷(共4例7段，占0.6%，心電圖分別表現(xiàn)為室性早搏和房顫)，其原因為：室性心律失常患者左心室的收縮從位于心室的異位激動點開始，舒張期縮短更明顯，心室收縮呈扭轉(zhuǎn)變形的狀態(tài)，常規(guī)重建的冠脈圖像上出現(xiàn)明顯、多發(fā)的錯層甚至冠狀動脈節(jié)段缺失，需要進(jìn)行心電編輯，但經(jīng)常達(dá)不到滿意的效果；房顫則以心房壁的快速顫動為特點，頻率常可達(dá)150/min以上，圖像特征為冠狀動脈呈串珠樣改變，實為CT的時間分辨率尚不夠所致。為此，B組排除了室性心律不齊和房顫的患者，但在實際操作中，由于造影劑注射所誘發(fā)的室性心律不齊仍難以避免。

雙源CT時間分辨率高達(dá)83ms，采用回顧性心電門控螺旋掃描即使在心率高至90次/min時仍可獲得可診斷的圖像，但其主要缺點是輻射劑量過高[12-14]。有研究表明前瞻性心電觸發(fā)序列掃描可獲得優(yōu)質(zhì)的圖像，同時輻射劑量能降低83%[13]。但是對于心律不齊的患者，由于CT掃描期間的心率變化，R-R間期不成比例的縮短和延長，常規(guī)的前瞻性心電門控掃描技術(shù)所采用的相對時相重建不能在同一心臟期相產(chǎn)生影像，而且在重建時不能改變時相，圖像表現(xiàn)為階梯樣外觀，嚴(yán)重時可影響診斷的準(zhǔn)確性[15-17]。適應(yīng)性序列掃描是在前瞻性心電觸發(fā)序列掃描的基礎(chǔ)上改進(jìn)的一項新技術(shù)，通過增大掃描角度，實現(xiàn)了重建相位調(diào)整，可以在R-R間期±8%或者±80ms范圍內(nèi)選擇最佳重建期相，國內(nèi)已用于高心率患者的冠狀動脈CTA檢查，并獲得了良好效果[8]。本研究結(jié)合絕對時相和適應(yīng)性序列掃描技術(shù)，在心律不齊的患者中獲得了良好的圖像質(zhì)量，同時使輻射劑量明顯降低。

本研究結(jié)果顯示，A、B兩組雙源CT冠狀動脈CTA的診斷敏感性、特異性、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值差異均無統(tǒng)計學(xué)意義，而雙源CT冠狀動脈CTA與傳統(tǒng)冠狀動脈造影的差別主要在于狹窄程度的判斷，原因可能是前者造影劑流經(jīng)冠狀動脈時更符合常態(tài)下冠脈血流的特性，而后者是在加壓狀態(tài)下注射造影劑，若病變處與臨近冠狀動脈的擴張程度不一致，可導(dǎo)致管徑出現(xiàn)變化，從而影響對狹窄程度的判斷，尤其是在狹窄程度為50%左右的病變節(jié)段。

綜上所述，雙源CT適應(yīng)性序列掃描結(jié)合絕對時相重建可用于心律不齊患者的CTA檢查，能獲得良好的圖像質(zhì)量及較高的診斷準(zhǔn)確性，并可降低輻射劑量。但適應(yīng)性序列掃描不能進(jìn)行心臟功能評價及瓣膜、心肌橋的多期動態(tài)顯示，且對于特定種類的心律不齊如室性心律失常、房顫目前尚難以應(yīng)用。

[1] Dill T, Deetjen A, Ekinci O, et al. Radiation dose exposure in multislice computed tomography of the coronaries in comparison with conventional coronary angiography[J]. Int J Cardiol, 2008, 124(3)∶ 307-311.

[2] Coles DR, Smail MA, Negus IS, et al. Comparison of radiation doses from multislice computed tomography coronary angiography and conventional diagnostic angiography[J]. J Am Coll Cardiol, 2006, 47(9)∶ 1840-1845.

[3] Qian XL, Pan GM, Liu GY, et al. Application of processing techniques in the CT coronary angiography for intracarnial aneurysm[J]. Med J Chin PLA, 2000, 25(5)∶ 389-390.[錢曉凌,潘功茂, 劉光彥, 等. 螺旋CT血管造影圖像后處理技術(shù)在檢查顱內(nèi)動脈瘤中的應(yīng)用[J]. 解放軍醫(yī)學(xué)雜志, 2000, 25(5)∶389-390.]

[4] Wen ZY, Zhao Y, Zhang XM, et al. Left atrial volume and function evaluation by dual source CT∶ A comparison with realtime three-dimensional echocardiography(RT-3DE)[J]. Med J Chin PLA, 2010, 35(6)∶ 741-743. [溫兆贏, 趙映, 張興梅, 等.雙源CT與三維超聲心動圖對左心房容積及功能評估的比較[J]. 解放軍醫(yī)學(xué)雜志, 2010, 35(6)∶ 741-743.]

[5] Einstein AJ, Henzlova MJ, Rajagopalan S. Estimating risk of cancer associated with radiation exposure from 64-slice computed tomography coronary angiography[J]. JAMA, 2007,298(3)∶ 317-323.

[6] Brenner DJ, Hall EJ. Computed tomography--an increasing source of radiation exposure[J]. N Engl J Med, 2007, 357(22)∶2277-2284.

[7] Scheffel H, Alkadhi H, Leschka S, et al. Low-dose CT coronary angiography in the step-and-shoot mode∶ diagnostic performance[J]. Heart, 2008, 94(9)∶ 1132-1137.

[8] Xu L, Yan ZX, Zhang ZQ, et al. Low-dose adaptive sequence scan of dual-source CT coronary angiography in patients with high heart rate∶ an initial study[J]. Chin J Radiol, 2010, 44(3)∶ 265-268.[徐磊, 晏子旭, 張兆琪, 等. 雙源CT低劑量適應(yīng)性序列掃描對高心率冠狀動脈成像的初步研究[J]. 中華放射學(xué)雜志, 2010, 44(3)∶ 265-268.]

[9] Austen WG, Edwards JE, Frye RL, et al. A reporting system on patients evaluated for coronary artery disease. Report of the Ad Hoc Committee for Grading of Coronary Artery Disease, Council on Cardiovascular Surgery, American Heart Association[J]. Circulation, 1975, 51(4 Suppl)∶ 5-40.

[10] CEC. Quality criteria for computed tomography, European guidelines, EUR 16262[M]. Luxembourg∶ Commiss Eur Communit, 1999. 32.

[11] Herzog C, Arning-Erb M, Zangos S, et al. Multi-detector row CT coronary angiography∶ influence of reconstruction technique and heart rate on image quality[J]. Radiology, 2006, 238(1)∶ 75-86.

[12] Achenbach S, Ropers D, Kuettner A, et al. Contrast-enhanced coronary artery visualization by dual-source computed tomography--initial experience[J]. Eur J Radiol, 2006, 57(3)∶331-335.

[13] Arnoldi E, Ramos-Duran I, Abro JA, et al. Coronary CT angiography using prospective ECG triggering∶ high diagnostic accuracy with low radiation dose[J]. Radiology, 2010, 50(6)∶500-506.

[14] Hsieh J, Londt J, Vass M, et al. Step-and-shoot data acquisition and reconstruction for cardiac x-ray computed tomography[J].Med Phys, 2006, 33(11)∶ 4236-4248.

[15] Scheffel H, Alkadhi H, Leschka S, et al. Low-dose CT coronary angiography in the step-and-shoot mode∶ diagnostic performance[J]. Heart, 2008, 94(9)∶ 1132-1137.

[16] Earls JP, Berman EL, Urban BA, et al. Prospectively gated transverse coronary CT angiography versus retrospectively gated helical technique∶ improved image quality and reduced radiation dose[J]. Radiology, 2008, 246(3)∶ 742-753.

[17] Wang G, Liu CZ, Song YL, et al. Comparative study of dual-source CT coronary angiography and X-ray coronary angiography in the diagnosis of coronary artery stenosis[J]. Med J Chin PLA, 2009,34(9)∶ 1111-1114.[王剛, 劉朝中, 宋云龍,等. 雙源CT冠脈成像在冠脈狹窄診斷中的價值[J]. 解放軍醫(yī)學(xué)雜志, 2009,34(9)∶ 1111-1114.]