冠狀動(dòng)脈CT成像鈣化斑塊減影技術(shù)的臨床應(yīng)用

過(guò)偉鋒 綜述 曾蒙蘇 審校

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冠狀動(dòng)脈CT成像鈣化斑塊減影技術(shù)的臨床應(yīng)用

過(guò)偉鋒 綜述 曾蒙蘇 審校

冠狀動(dòng)脈CT血管成像(CCTA)作為一種無(wú)創(chuàng)的冠狀動(dòng)脈成像方法，已經(jīng)成為臨床診斷冠心病的首選影像檢查方法。由于鈣化斑塊往往會(huì)干擾CCTA對(duì)冠狀動(dòng)脈狹窄嚴(yán)重程度的評(píng)估，現(xiàn)臨床上開(kāi)發(fā)出一種新的冠狀動(dòng)脈成像技術(shù)方法——冠狀動(dòng)脈CT成像鈣化斑塊減影技術(shù)。通過(guò)去除鈣化斑塊對(duì)冠狀動(dòng)脈成像的干擾，從而對(duì)冠狀動(dòng)脈血管作出有效的評(píng)估。本文就這種新的影像技術(shù)方法的進(jìn)展、原理及其在臨床中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

減影技術(shù)； 血管鈣化； 冠心??； 體層攝影術(shù)，X線計(jì)算機(jī)

隨著多排螺旋CT(multidetector computed tomography,MDCT)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是自后64排CT問(wèn)世以來(lái)，冠狀動(dòng)脈CT血管成像(coronary computed tomography angiography,CCTA)已經(jīng)成為臨床常規(guī)篩選冠心患者的重要檢查方法。大量研究證實(shí)其臨床確診冠心病、指導(dǎo)治療及隨訪療效等，具有重要臨床指導(dǎo)價(jià)值，特別對(duì)于排除無(wú)明顯冠狀動(dòng)脈狹窄的患者，CCTA具有很高的陰性預(yù)測(cè)值(95%～100%)[1-3]。因此，臨床上冠狀動(dòng)脈CCTA逐步取代傳統(tǒng)有創(chuàng)的冠狀動(dòng)脈造影(invasive coronary angiography,ICA)技術(shù)，已成為診斷冠狀動(dòng)脈有無(wú)狹窄及其判斷狹窄程度的臨床首選無(wú)創(chuàng)檢查手段[4,5]。然而，CCTA由于對(duì)冠狀動(dòng)脈狹窄的陽(yáng)性預(yù)測(cè)值及準(zhǔn)確性仍有一定限度，尤其對(duì)于具有嚴(yán)重鈣化斑塊的動(dòng)脈節(jié)段，在進(jìn)行冠狀動(dòng)脈CCTA成像時(shí)，由于鈣化的放射狀及硬化束偽影放大效應(yīng)，加之冠狀動(dòng)脈管腔本身細(xì)小等因素，極大干擾冠狀動(dòng)脈管腔狹窄程度的準(zhǔn)確性評(píng)價(jià)，常造成過(guò)度狹窄的判斷。為去除嚴(yán)重鈣化斑塊對(duì)冠狀動(dòng)脈成像狹窄度可靠性評(píng)價(jià)的影響，近幾年，CT設(shè)備廠商研發(fā)了一種新的去鈣化冠狀動(dòng)脈減影成像的軟件技術(shù)。

減影CCTA發(fā)展臨床背景

由于頭顱及周圍血管所在臟器不存在運(yùn)動(dòng)偽影之影響，減影CTA已在中樞及周圍的血管成像中得到了廣泛運(yùn)用，并取得極好成效，已成為臨床應(yīng)用常規(guī)技術(shù)。Tomandl等[6]認(rèn)為減影CTA可以去除顱底骨對(duì)小動(dòng)脈瘤成像重疊的干擾，完全可與DSA相媲美，已成為臨床診斷顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的首選影像檢查技術(shù)；Poletti等[7]報(bào)道了減影CTA在下肢的應(yīng)用，其去除骨、鈣化及支架的影響后，圖像質(zhì)量更滿意，明顯提高了對(duì)下肢動(dòng)脈狹窄判斷的準(zhǔn)確性。但針對(duì)冠狀動(dòng)脈成像而言，由于受到心臟周期搏動(dòng)的影響，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生搏動(dòng)性偽影，進(jìn)而影響冠狀動(dòng)脈的細(xì)節(jié)觀察；再者，由于受探測(cè)器寬度、時(shí)間及空間分辨率等限制，常常一次掃描很難獲得各向同時(shí)同性的完整冠狀動(dòng)脈原始數(shù)據(jù)[8]；第三，又需要更高性能的計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)支持，從而限制了減影技術(shù)在冠狀動(dòng)脈成像中的臨床應(yīng)用。

隨著CT技術(shù)的不斷發(fā)展，更寬覆蓋面高排數(shù)的螺旋CT(320排CT)逐漸投入到臨床應(yīng)用。例如，日本東芝公司研發(fā)的320排CT，由寬度0.5mm的探測(cè)器單元，構(gòu)成320排超寬探測(cè)器陳列，X管球旋轉(zhuǎn)1周僅為0.275s，而在Z軸的最大覆蓋范圍則為16cm。這就意味著在不移動(dòng)掃描床的情況下，機(jī)架旋轉(zhuǎn)1周可以覆蓋整個(gè)心臟容積，同時(shí)采集完整的心臟數(shù)據(jù)，而64排CT在獲得完整的心臟掃描數(shù)據(jù)時(shí)，必須進(jìn)行螺旋掃描或步進(jìn)掃描，難以在冠狀動(dòng)脈時(shí)相上保持同步。因此，320排CT進(jìn)行心臟掃描時(shí)，一次掃描就可以獲得各向同時(shí)和各向同性的整個(gè)心臟掃描數(shù)據(jù)。若320排CT采用半重建技術(shù)，即采集1個(gè)心動(dòng)周期的數(shù)據(jù),完成整個(gè)心臟成像的重建，這完全不同于以前采用的多扇區(qū)采集技術(shù)，更加保證了采集數(shù)據(jù)的各向同時(shí)和同性?；?20排CT的優(yōu)良物理特性，因此，采用減影技術(shù)降低嚴(yán)重鈣化斑塊對(duì)冠狀動(dòng)脈成像的影響成為可能，從而可獲得更加清晰可靠的冠狀動(dòng)脈圖像，更加提高判斷冠狀動(dòng)脈狹窄的準(zhǔn)確性。

Yoshioka等[9]首次報(bào)道了320排CT減影技術(shù)在含有嚴(yán)重鈣化冠狀動(dòng)脈斑塊中的成像應(yīng)用及價(jià)值。報(bào)道稱可以有效去除嚴(yán)重鈣化斑塊，進(jìn)而消除鈣化斑塊對(duì)冠狀動(dòng)脈成像的不良影響，更提高了對(duì)冠狀動(dòng)脈狹窄評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。

減影CCTA的現(xiàn)狀與進(jìn)展

1.CCTA減影技術(shù)基本原理

CCTA減影技術(shù)采用是一種稱作“容積CT數(shù)字減影血管成像”[10]的專門運(yùn)算軟件。首先通過(guò)平掃獲得增強(qiáng)前的影像(也稱為“蒙片”)數(shù)據(jù)；再通過(guò)注入高濃度碘對(duì)比劑后掃描獲得增強(qiáng)的影像數(shù)據(jù)。減影就是用增強(qiáng)后的影像數(shù)據(jù)減去蒙片數(shù)據(jù)，從而獲得冠狀動(dòng)脈減影的數(shù)字化信息。最后高性能計(jì)算機(jī)將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像，這樣就獲得了去除鈣化斑塊而得到純冠狀動(dòng)脈血管的影像。由于圖像不再受鈣化斑塊的干擾，冠狀動(dòng)脈圖像更加清晰，尤其有助于提高評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈管腔狹窄的準(zhǔn)確性。

2.減影CCTA圖像采集方法

減影CCTA可通過(guò)單次屏氣或兩次屏氣的掃描方法獲得原始數(shù)據(jù)，其各有裨益[9]。單次屏氣掃描法是通過(guò)一次屏氣完成平掃和增強(qiáng)兩次掃描，即同時(shí)獲得蒙片和增強(qiáng)后的原始影像數(shù)據(jù)。該掃描方法缺點(diǎn)一次屏氣時(shí)間較長(zhǎng)(大概需要20 s)，對(duì)于較長(zhǎng)時(shí)間屏氣困難的患者，該方法常不適合；其優(yōu)點(diǎn)是在一次屏氣下完成兩次掃描，則兩次掃描心臟所處的位置相同，因此，計(jì)算機(jī)進(jìn)行失配準(zhǔn)時(shí)，其偽影將大大減低，獲得減影后可得到完全不受鈣化斑塊干擾的冠狀動(dòng)脈圖像，則極大提高了判斷冠狀動(dòng)脈狹窄的準(zhǔn)確性。兩次屏氣掃描法即平掃和增強(qiáng)掃獲得原始數(shù)據(jù)是在兩次呼吸屏氣下完成。由于兩次呼吸屏氣下的掃描可能存在心臟位置的一定移動(dòng)，因此，可產(chǎn)生更多的失配準(zhǔn)偽影，減影圖像可有鈣化斑塊殘留，由此影響冠狀動(dòng)脈管腔狹窄的準(zhǔn)確性評(píng)估。兩次屏氣優(yōu)點(diǎn)為常規(guī)的CCTA掃描方法一樣，對(duì)呼吸屏氣的要求不高，則大部分患者都能耐受完成掃描。

3.輻射劑量降低技術(shù)

常規(guī)回顧性心電門控掃描技術(shù)的CCTA檢查盡管成功率高，但輻射劑量尚較高(>10 mSv)，因此，如何降低掃描劑量為目前業(yè)界熱點(diǎn)研究領(lǐng)域之一，實(shí)現(xiàn)低輻射劑量(<3mSv)掃描更易被臨床接受和推廣采用，目前臨床應(yīng)用中開(kāi)展的低輻射劑量掃描技術(shù)為：①前瞻性的心電門控掃描技術(shù)，與傳統(tǒng)的回顧性心電門控掃描技術(shù)相比，在保證成像質(zhì)量的同時(shí)，可以極大降低掃描時(shí)的輻射劑量。Earls等[11]報(bào)道通過(guò)此技術(shù)可以將有效輻射劑量降低70%～80%，同時(shí)圖像質(zhì)量并未受損。②迭代重建(IR)算法是一種新的圖像后處理重建方法，目前各家廠商均已發(fā)展到第三代，甚至第四代迭代重建算法，在保證圖像質(zhì)量前提下，通過(guò)降低掃描時(shí)的曝光參數(shù)可以更顯著降低掃描有效輻射劑量。若與傳統(tǒng)的濾波反投影(FBP)重建算法相比，IR算法不僅極大降低掃描輻射劑量，并且還可提高圖像質(zhì)量。Williams等[12]通過(guò)研究認(rèn)為與傳統(tǒng)的FBP重建算法相比，采用3D自適應(yīng)迭代劑量減低(AIDR3D)技術(shù)，有效輻射劑量由原來(lái)3.84 mSv降低為2.35 mSv(約降低了39%)，同時(shí)，圖像質(zhì)量也大為改善。Chen等[13]研究報(bào)道同樣保證相同成像質(zhì)量前提下，有效輻射劑量降低50%左右。隨著IR技術(shù)不斷優(yōu)化以及計(jì)算機(jī)軟硬件更新，掃描有效輻射劑量將不斷減低。③隨著CT技術(shù)不斷革新，掃描速度也更快，從而進(jìn)一步減少掃描時(shí)間。相較于第一代東芝320排CT(Aquilion ONETM,Toshiba Medical Systems)的管球旋轉(zhuǎn)周期為350 ms，第二代東芝320排CT(Aquilion VisionTM,Toshiba Medical Systems)的管球旋轉(zhuǎn)周期為275 ms，加快了掃描速度，即提高了時(shí)間分辨率。Tanaka等[13]臨床研究結(jié)果揭示第一代東芝320排CT(旋轉(zhuǎn)周期為350 ms)進(jìn)行減影CCTA成像時(shí)，有效輻射劑量平均為(11.97±4.72) mSv；Amanuma[14]及Yoshioka等[15]使用第二代東芝320排CT掃描，并結(jié)合最新后處理重建迭代算法(AIDR3D)，其有效輻射劑量平均分別為(5.1±2.9)和(3.2±1.8) mSv。因此，通過(guò)提高CT掃描速度結(jié)合最新迭代重建算法則可進(jìn)一步降低掃描輻射劑量。雙源CT(dual-source CT,DSCT)由于采用兩套相互垂直的X線管球和探測(cè)器采集系統(tǒng)，故只需旋轉(zhuǎn)球管約1/4周期，通過(guò)180°內(nèi)插重建技術(shù)，即可獲得成像所需原始數(shù)據(jù)，其時(shí)間分辨率又可明顯提高。西門子最新DSCT (Somatom Definition Flash/Force)時(shí)間分辨率可提高達(dá)75 ms。Wang等[16]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)心臟CCTA成像時(shí)，常規(guī)64排CT回顧性心電門控技術(shù)掃描時(shí)，其平均有效輻射劑量為(9.3±0.5) mSv；而行最新DSCT掃描時(shí)，則根據(jù)不同心率，其有效輻射劑量隨著心率提高而逐步降低。心率50～59 bpm、60～69 bpm、70～90 bpm、80～89 bpm和90～100 bpm時(shí)，其有效輻射劑量分別為(9.1±1.3)、(8.3±1.1)、(7.9±1.1)、(6.9±0.7)和(5.9±1.3) mSv。④由于320排CT在Z軸的覆蓋范圍可達(dá)16 cm，因此，若患者心臟為橫位者，則可通過(guò)采用減少探測(cè)器排數(shù)[17]，也可減少掃描范圍，而降低有效輻射劑量。研究結(jié)果為選擇探測(cè)器排數(shù)為280排(14 cm)、256排(12.5 cm)、240排(12 cm)和200排(10 cm)的覆蓋范圍進(jìn)行心臟容積掃描時(shí)，與選擇320排(16 cm)相比，其有效輻射劑量分別降低12.5%、20%、25%和37.5%。⑤通過(guò)合理地降低管電壓技術(shù)也可減低掃描有效輻射劑量[18]。Hausleiter等[19]研究報(bào)道若選用100和120 kV的管電壓進(jìn)行掃描相比，前者可使有效輻射劑量降低約31%，并圖像質(zhì)量?jī)烧邲](méi)有明顯差異。但降低掃描管電壓技術(shù)，尚未見(jiàn)應(yīng)用于減影CCTA的臨床報(bào)道，其在減影CCTA中的有效性和圖像穩(wěn)定性等，尚需進(jìn)一步的臨床實(shí)踐驗(yàn)證[15]。

事實(shí)上，在臨床實(shí)踐中，往往是多種技術(shù)聯(lián)合采用，針對(duì)不同患者，進(jìn)行個(gè)性化掃描方案的設(shè)計(jì)，方能在保證圖像質(zhì)量前提下，合理有效地降低掃描時(shí)的有效輻射劑量。

減影CCTA的臨床應(yīng)用

嚴(yán)重的鈣化斑塊在CT冠狀動(dòng)脈血管成像時(shí)，可產(chǎn)生放射狀及射線硬化束偽影，影響冠狀動(dòng)脈脈管腔的真實(shí)顯示。研究發(fā)現(xiàn)大部分情況下，常會(huì)高估冠狀動(dòng)脈節(jié)段的狹窄嚴(yán)重程度，偶爾產(chǎn)生低估情況。Zhang等[20]研究認(rèn)為對(duì)于中等程度以下的鈣化斑塊，與ICA金標(biāo)準(zhǔn)相比，CCTA診斷冠狀動(dòng)脈狹窄節(jié)段程度的準(zhǔn)確性，其一致性可達(dá)90%以上；而對(duì)于含有嚴(yán)重鈣化斑塊的冠狀動(dòng)脈節(jié)段，其診斷狹窄程度的一致性與ICA相比只有67%。同樣，Vavere等[21]研究報(bào)道揭示與無(wú)鈣化冠狀動(dòng)脈節(jié)段相比，CCTA在診斷具有嚴(yán)重鈣化斑塊的冠狀動(dòng)脈狹窄節(jié)段時(shí)，其狹窄程度判斷的準(zhǔn)確性由86%下降到81%；并且，提示隨著弧形鈣化圍繞管周的范圍不斷增加，出現(xiàn)假陽(yáng)性的結(jié)果可能性也不斷增大。而CCTA減影技術(shù)應(yīng)用，可以消除嚴(yán)重鈣化斑塊對(duì)冠狀動(dòng)脈管腔狹窄程度顯示的干擾，從而提高CCTA對(duì)冠狀動(dòng)脈狹窄程度評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。Tanaka等[22]報(bào)道與未采用減影的CCTA圖像質(zhì)量相比，不光CTTA減影技術(shù)可以明顯提高冠狀動(dòng)脈成像質(zhì)量；同時(shí)，把ICA作為診斷金標(biāo)準(zhǔn)，研究對(duì)象為鈣化積分超過(guò)400的患者，在診斷狹窄>50%的冠狀動(dòng)脈節(jié)段時(shí)，與常規(guī)CCTA技術(shù)相比，減影CCTA技術(shù)將判斷冠狀動(dòng)脈狹窄程度的準(zhǔn)確性由74.1%提高到90.5%。類似研究結(jié)果同樣見(jiàn)于Amanuma等[14]報(bào)道，即當(dāng)冠狀動(dòng)脈節(jié)段發(fā)生嚴(yán)重鈣化斑塊時(shí)，臨床常視為不可評(píng)價(jià)時(shí)，減影CCTA技術(shù)判斷狹窄準(zhǔn)確性由67.8%上升到82.8%；當(dāng)把嚴(yán)重鈣化斑塊的冠狀動(dòng)脈節(jié)段視作明顯狹窄時(shí)，準(zhǔn)確性從70.1%提高到82.1%。Yoshioka等[15]研究結(jié)果認(rèn)為對(duì)于冠狀動(dòng)脈鈣化積分>400的患者，減影CCTA技術(shù)對(duì)冠狀動(dòng)脈節(jié)段的狹窄(>50%)評(píng)價(jià)，其敏感度達(dá)94.1%，特異度達(dá)85.4%；而常規(guī)CCTA技術(shù)，其敏感度為88.2%，而特異度僅為62.5%。

植入冠狀動(dòng)脈支架者，無(wú)論裸支架，還是藥物涂層支架，尤其前者更易發(fā)生支架內(nèi)新的血栓形成或內(nèi)膜增生等，因此，術(shù)后隨訪常規(guī)CCTA判斷有無(wú)細(xì)小血栓形成和/或內(nèi)膜增生及其鑒別等，常常有難度。以往一般認(rèn)為，常規(guī)CCTA技術(shù)對(duì)于直徑>3 mm的冠狀動(dòng)脈支架，則可以良好的顯示其管腔；而直徑<3 mm的支架，常規(guī)CCTA常難于對(duì)其管腔進(jìn)行評(píng)價(jià)。Yoshioka等[9]實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)減影CCTA技術(shù)，可將冠狀動(dòng)脈遠(yuǎn)端(直徑<3 mm支架)以及附著管壁上的鈣化斑塊消除，從而可清晰顯示支架內(nèi)管腔的通暢情況。但相關(guān)研究報(bào)道鮮見(jiàn)，有待深入研究，方能得出更客觀科學(xué)結(jié)論。

減影CCTA的不足與展望

減影CCTA技術(shù)目前尚存在一定不足，如失配準(zhǔn)偽影后處理時(shí)間較長(zhǎng)，要求計(jì)算機(jī)配置性能高，尚未廣泛應(yīng)用于所有廠商生產(chǎn)的CT設(shè)備，目前僅見(jiàn)于東芝320排CT臨床應(yīng)用的研究報(bào)道。對(duì)于減影CCTA技術(shù)的臨床應(yīng)用，尚處于臨床探索和研究階段，雖已取得一定成效，但若獲得臨床廣泛認(rèn)可，尚需要進(jìn)行大規(guī)模臨床隨機(jī)和雙盲的對(duì)照研究。另外，雙能CT掃描技術(shù)的發(fā)展及不斷完善，對(duì)冠狀動(dòng)脈節(jié)段嚴(yán)重鈣化的狹窄程度準(zhǔn)確性判斷，也將有極大的提高。隨著影像設(shè)備和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，相信減影CCTA技術(shù)將克服上述缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)更加高效、快捷、更高的圖像質(zhì)量以及更低輻射劑量的冠狀動(dòng)脈成像掃描。因此，減影CCTA技術(shù)將在診斷冠狀動(dòng)脈狹窄，尤其嚴(yán)重鈣化節(jié)段狹窄程度及支架置入術(shù)后的通暢度評(píng)價(jià)等方面，將極大提高判斷的準(zhǔn)確性。

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200032 上海，上海市影像醫(yī)學(xué)研究所/復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院放射科/復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院影像學(xué)系

過(guò)偉鋒(1991-)，男，安徽亳州人，碩士，主要從事心肌灌注的影像學(xué)基礎(chǔ)研究工作。

R541.4; R814.42

A

1000-0313(2016)10-1010-03

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.10.025

2015-12-01

2016-03-07)