多排螺旋CT成像在心臟疾病診斷應(yīng)用中的研究現(xiàn)狀

朱水波 朱 健 周孜孜

(廣州軍區(qū)武漢總醫(yī)院心胸外科，湖北 武漢 430070)

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多排螺旋CT成像在心臟疾病診斷應(yīng)用中的研究現(xiàn)狀

朱水波 朱 健 周孜孜

(廣州軍區(qū)武漢總醫(yī)院心胸外科，湖北 武漢 430070)

心臟；輔助檢查；X線計算機；三維重建

手術(shù)前準(zhǔn)確了解病變與周圍器官之間的關(guān)系是準(zhǔn)確進(jìn)行醫(yī)患溝通的前提,也是心臟疾病矯正手術(shù)獲得成功的關(guān)鍵。然而在心臟外科臨床實際中心臟與大血管組織器官存在著復(fù)雜多樣的解剖學(xué)變異〔1〕，使得精確的手術(shù)前評估變得困難。多排螺旋(MD)CT是近年來在CT成像技術(shù)上的最新突破〔2〕。MDCT通過橫軸掃描三維采集數(shù)據(jù)進(jìn)行多種方向重建，能表達(dá)組織器官間的三維關(guān)系，使得大量的數(shù)據(jù)利用起來更加直觀有效。最終的影像能發(fā)現(xiàn)各種病變，或能讓心臟外科醫(yī)師更容易準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)解剖學(xué)細(xì)節(jié)，對于安全開展手術(shù)有極大的臨床指導(dǎo)意義。本文就MDCT成像在心臟疾病診斷應(yīng)用中的研究現(xiàn)狀作一綜述。

1 MDCT發(fā)展現(xiàn)狀

1998年MDCT的問世使得無創(chuàng)、準(zhǔn)確、可靠診斷心臟疾病成為可能〔3〕。MDCT是在常規(guī)CT基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項現(xiàn)代新型影像學(xué)技術(shù)，它通過多種探測器快速掃描身體某一大范圍區(qū)域并同步取得數(shù)量增加的軸向CT薄片掃描三維采集數(shù)據(jù)進(jìn)行多種方向的重建。近年來MDCT 成像技術(shù)、硬件和軟件技術(shù)的飛速進(jìn)步推動了無創(chuàng)心血管成像的發(fā)展,相繼出現(xiàn)了16、64、128層MDCT。MDCT改進(jìn)了常規(guī)CT，使它從單一橫斷面成像發(fā)展為動態(tài)的、三維成像形態(tài)。具體來講就是采用比較高的空間和時間分辨率及高質(zhì)量的多維重建圖像。多平面重建影像是三維影像通過自體積加權(quán)地獲得性軸向CT數(shù)據(jù)集，伴隨著任意選擇的計劃，包括冠狀面、矢狀面、垂直線和曲線。在橫軸三維采集數(shù)據(jù)后，重建出的軸位像、冠狀切面和矢狀切面都具有一致的空間分辨率，在任意方向重建出的圖像質(zhì)量高度清晰的〔4～9〕。而且它可以進(jìn)行多種多樣的后處理，如顯示心血管的解剖部位、對一些大血管和心臟進(jìn)行三維檢查。2007年320排動態(tài)容積CT(320-DVCT)問世。其在探測器寬度方面取得了重大突破,達(dá)到單圈掃描320層的能力,掃描范圍達(dá)到16 cm。

2 MDCT在心臟疾病中的應(yīng)用

先天性心臟病是新生兒中最常見的一種先天性畸形，約占各種先天性疾病的28%〔10〕，是近年來幼兒3大疾病(先天性心臟病、聽力缺失、視力發(fā)育障礙)篩查的主要項目。先天性心臟病多在胚胎發(fā)育時期由于心臟或大血管形成障礙或發(fā)育異常而引起的解剖結(jié)構(gòu)異?；虺錾髴?yīng)自動關(guān)閉的通道未能閉合(在胎兒屬正常)。先天性心臟病一般可以通過臨床癥狀、典型的體征、胸部正位片、心電圖和心臟彩超做出診斷。經(jīng)驗豐富的心臟外科醫(yī)生一般能通過這些資料估計其血流動力學(xué)改變、病情程度及范圍，制定一個較好的治療方案。但對于合并多種畸形的復(fù)雜性心臟病，往往需更精密的檢查手段。在過去一段時間里，心導(dǎo)管心血管造影等檢查手段對了解其病變程度、類型及范圍有滿意的效果，然而因為其具有一定的創(chuàng)傷性沒有得到大范圍的臨床推廣。隨著影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展MDCT不僅能縮短掃描時間、減少造影劑的使用、降低射線曝光劑量、較少受快心率及心律不齊的影響,具有較好的應(yīng)用前景〔11〕。而復(fù)雜心臟病的診斷方面，更是需要準(zhǔn)確的輔助檢查手段。

320-DVCT無疑是醫(yī)學(xué)影像設(shè)備發(fā)展史上一場空前的革命。經(jīng)周圍靜脈通過高壓注射器快速注入造影劑，延遲一定時間至靶血管內(nèi)造影劑充盈達(dá)到高峰，通過電子束成像系統(tǒng)，進(jìn)行快速體積數(shù)據(jù)采集，獲取增強掃描的多層面斷層影像，結(jié)合計算機進(jìn)行心血管圖像的三維重建，最終得到靶血管數(shù)字化的立體影像〔12〕。它是在MDCT技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合計算機進(jìn)行后處理的心血管三維重建。從表面上看320-DVCT和過去CT的進(jìn)化史一樣是探測器范圍的增寬，但這對于心臟的掃描產(chǎn)生的是革命性的變化，它僅需0.35 s完成無須屏氣的全心臟掃描，大大降低了由屏氣不良造成掃描失敗的可能性。因此，它完全規(guī)避了以往CT無法解決的長時間螺旋掃描帶來的多次心跳，螺旋錯層偽影等各類問題，極大地減少了假陽性的診斷。因為總曝光時間大大降低，最多可降低80%輻射劑量。

對于復(fù)雜心臟病的診斷，320-DVCT結(jié)合多平面重組(MPR)、最大密度投影(MIP)及容積再現(xiàn)(VR)等多種圖像后處理技術(shù)避免了影像的重疊，能很好地顯示心臟心內(nèi)結(jié)構(gòu)和心外結(jié)構(gòu)異常。三維重建技術(shù)能很好地展示解剖學(xué)房室位置、形態(tài)、房室內(nèi)部連接及結(jié)構(gòu)、房室與大血管連接、大血管形態(tài)及空間位置關(guān)系〔4～9〕。MPR將橫斷面圖像的數(shù)據(jù)通過后處理使體素重新排列，根據(jù)診斷需要顯示任意方向的二維斷面圖像，可以充分顯示病變的細(xì)節(jié)及與周圍組織的關(guān)系，方便測量病變大小。由于MPR的容積數(shù)據(jù)較少，不能顯示整體血管的情況，可能漏診一些細(xì)小的病變，例如本組中的一個小的房間隔缺損。MIP是利用投射成像的原理，在可視化平面之上投射三維空間數(shù)據(jù)的一種計算機可視化方法。它是將一組投影線沿著預(yù)先的視角透過容積數(shù)據(jù)系列，取每條投影線經(jīng)過的所有體素中最大的一個體素值作為投影圖像中對應(yīng)的像素值，這樣由所有投影線對應(yīng)的最大密度像素組成的二維投影圖像稱之為MIP。MIP圖像主要提供密度信息，優(yōu)點在于投影的分辨率高，可以任意角度旋轉(zhuǎn)，有利于觀察心血管及病變的整體形態(tài)和位置。VR是利用CT 血管造影數(shù)據(jù)的三維顯示技術(shù)，將投影線通過容積數(shù)據(jù)，以不同灰階和偽彩來顯示表淺或深在結(jié)構(gòu)，可完全利用掃描容積內(nèi)的數(shù)據(jù)對心血管腔進(jìn)行三維重建，是近年來開發(fā)的一種最新、最復(fù)雜的重建方法。VR技術(shù)的優(yōu)點在于能三維旋轉(zhuǎn)、任意角度觀察、隨意切割，不易受器官重疊影響，VR的不足之處是對計算機硬件要求很高，行圖像三維重建及閱片所花費的時間相對較長〔13～15〕。

當(dāng)前選擇性冠狀動脈造影(CAG)仍然是診斷冠心病的金標(biāo)準(zhǔn)，但因其有創(chuàng)、具有潛在嚴(yán)重并發(fā)癥、費用高、有放射性損傷、在中小醫(yī)院不易開展等因素限制了它的臨床使用。冠狀動脈鈣化是冠心病的標(biāo)志，是其發(fā)展到一定程度的必然產(chǎn)物。研究〔16〕發(fā)現(xiàn)冠狀動脈鈣化積分(CACS)與相應(yīng)冠脈管腔的狹窄有高度的相關(guān)性，從而得出結(jié)論，由CACS可以在一定程度上推測出冠脈的狹窄程度。一直以來，電子束CT常被用作評價冠脈鈣化程度的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但價格昂貴、適應(yīng)證單一，使得電子束CT不能得到廣泛推廣。最新研究表明在對冠脈鈣化程度的定量分析方面， MDCT與電子束CT技術(shù)在冠脈鈣化評價方面的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.95，即高度相關(guān)〔11，16，17〕。一次320-DVCT心臟冠狀動脈掃描不僅可以獲得冠脈鈣化積分、冠脈CT造影等常規(guī)形態(tài)學(xué)信息，更能測出包括射血量、射血分?jǐn)?shù)、心肌活性、心肌灌注評價、心室運動、心房運動等結(jié)果，滿足臨床準(zhǔn)確診斷的需要。

3 MDCT在心臟疾病應(yīng)用的優(yōu)點

MDCT通過多種探測器快速掃描身體某一大范圍區(qū)域并同步取得數(shù)量增加的軸向CT薄片掃描三維采集數(shù)據(jù)進(jìn)行多方向的重建能夠提供較為全面的解剖學(xué)立體圖像。其原始橫軸面成像避免了影像的重疊，能很好地顯示解剖學(xué)心臟的位置、形態(tài)與血管的連接情況〔18〕。近年來，迅速發(fā)展起來的320-DVCT 跟前一代CT 相比,最大的突破在于檢測的覆蓋范圍大大提高了,它的覆蓋范圍是64排CT的5倍,它可以把人體最難檢查的器官——心臟完全覆蓋起來,不需要移動床體就可以進(jìn)行掃描和重建,也不再需要高度重疊的掃描。320-DVCT 在臨床上單次掃描就可以完全覆蓋心臟,大大縮短了檢查時間,由原來的6～10 s 縮短到0.35～0.5 s,例如最短僅用0.35 s 就能將整個心臟瞬間顯示成像。320-DVCT 在硬件軟件技術(shù)方面的改進(jìn),明顯縮短掃描時間,提高了時間和空間分辨力,在心率70次/min以下時掃描即可完全避免因呼吸運動帶來的偽影,心臟運動偽影也減到了最低,圖像質(zhì)量得到極大改善〔3〕。許多三維動態(tài)容積掃描技術(shù)，例如三維容積再現(xiàn)、最大密度投影、最小密度投影、遮蔽表面顯示、表面陰影顯示技術(shù)及模擬血管內(nèi)徑技術(shù)顯示多種組織和顯示它們與另一不同組織關(guān)系的能力。三維掃描的過程創(chuàng)造出了二維影像，這些影像表達(dá)了組織器官之間的三維關(guān)系使我們充分利用巨大數(shù)量的二維數(shù)據(jù)直觀性和有效性的優(yōu)點。

此外，放射劑量問題是一直困擾CT廣泛使用的一個重要因素。64排CT 一次心臟檢查的整體輻射劑量約(20±3.5)mSv,320-DVCT因掃描時間縮短并采用前瞻性心電門控技術(shù)可明顯減少射線曝光量,并可取得高質(zhì)量的冠狀動脈圖像, 一次選擇性冠狀動脈造影患者所受到的輻射劑量達(dá)3～10 mSv，個別患者甚至可通過更低的劑量(<1 mSv)即可完成一次掃描，因此檢查的照射劑量減少了約75%〔19，20〕。

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〔2015-08-01修回〕

(編輯 苑云杰/王一涵)

朱水波(1962-)，男，教授，主任醫(yī)師，博士，博士生導(dǎo)師，主要從事心血管疾病研究。

R654.2；R816.2

A

1005-9202(2016)21-5475-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2016.21.117