16cm寬體探測器全胸軸掃模式在胸痛三聯(lián)征檢查中的可行性研究

陳玉環(huán)， 賀太平， 賈永軍， 于楠， 楊祺， 劉振堂

胸痛三聯(lián)征(triple-rule-out，TRO)是指臨床上表現(xiàn)為急性胸痛發(fā)作的包括急性冠狀動脈綜合征、肺動脈栓塞和主動脈夾層三種疾病及各種并發(fā)癥的一類疾病，常發(fā)病急驟且嚴(yán)重威脅患者的生命[1]。胸痛三聯(lián)CTA檢查是指一次檢查CT即能完成肺動脈、冠狀動脈及主動脈掃描并顯示各種相關(guān)病變[2]。64排和128排CT或者雙源CT應(yīng)用于胸痛三聯(lián)檢查在臨床上已逐步成熟，不管是哪種類型的CT機(jī)，掃描技術(shù)的共同點(diǎn)是采用心電門控全胸部螺旋掃描，由于探測器寬度僅為4或者8cm、而且時(shí)間分辨率較低，故而多采用大范圍、小螺距掃描方案，掃描的輻射劑量較大[3-6]。有研究證實(shí)，CT輻射劑量每增加1Sv致癌風(fēng)險(xiǎn)將增加4.1%[7]。而且，胸痛三聯(lián)征具有致死率極高及發(fā)病急驟的特點(diǎn)，因此如何在保證圖像質(zhì)量基礎(chǔ)上盡可能有效地減低射線劑量，已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點(diǎn)。與窄體探測器CT機(jī)相比，16cm寬檢測器CT機(jī)顯著增加了單次旋轉(zhuǎn)掃描的覆蓋范圍。本研究旨在探討使用16cm寬探測器CT機(jī)連續(xù)兩個(gè)心臟軸掃模式在胸痛三聯(lián)檢查中減少輻射劑量的可行性。

材料與方法

1.一般資料

將2016年11月-2017年2月本院因急性胸痛就診并擬行胸痛三聯(lián)檢查的患者納入研究。病例納入標(biāo)準(zhǔn)：無碘對比劑過敏；體重指數(shù)(body mass index，BMI)<28.0 kg/m2。排除標(biāo)準(zhǔn)：嚴(yán)重肝腎功能不全者；不能配合檢查者。按納入和排除標(biāo)準(zhǔn)最終共40例患者納入本研究。將所有患者分為2組，每組20例。A組中男11例、女9例；年齡41～74歲，平均(56.6±8.2)歲；B組中男 12例，女8例；年齡 50～91歲，平均(60.5±13.0)歲。所有患者在CTA檢查前知情同意并簽署知情同意書。

2.檢查方法

使用GE Revolution 256層CT機(jī)和德國Ulrich雙筒高壓注射器。對比劑為碘帕醇(370 mg I/mL)，使用對比劑追蹤和閾值觸發(fā)技術(shù)。掃描參數(shù)：100 kVp，320～600 mA(智能mAs技術(shù))，噪聲指數(shù)(moise index，NI)為25 ，重建層厚和間隔為0.625 mm，轉(zhuǎn)速0.28 r/s，自動匹配前置多模型迭代重建算法(adaptive statistical iterative reconstruction-VEO，ASIR-V)，后置ASIR-V權(quán)重為50%。

A組掃描方案：氣管分叉下1 cm層面監(jiān)測降主動脈的CT值，閾值設(shè)為220 HU，延遲1.6～2.2 s開始掃描，采用smart coverage心臟軸掃模式，根據(jù)患者的心影大小選擇探測器寬度為12 cm疊加16 cm或者8 cm疊加16 cm，準(zhǔn)直器寬度256i×0.625 mm，一次掃描完成肺動脈、冠狀動脈及主動脈成像，兩次軸位掃描之間移床時(shí)間為1.4～1.6 s，總掃描時(shí)間平均約3.5 s。掃描范圍為胸廓入口處至膈頂水平。對比劑分兩期注射：第一期對比劑劑量為300 mg I/kg，注射時(shí)間12 s；第二期采用3.0 mL/s的流率注射20 mL對比劑(圖1)。

B組掃描方案：氣管分叉下1 cm監(jiān)測肺動脈干，閾值設(shè)為100 HU，延遲2.2～2.5 s開始掃描，常規(guī)三次掃描完成，分別為螺旋掃描肺動脈(范圍包括胸廓入口處至膈頂水平、掃描時(shí)間0.8～1.2 s)、心臟軸掃模式掃描冠狀動脈(范圍包括氣管分叉下1 cm至心底、掃描時(shí)間0.4～0.7 s)、螺旋掃模式掃描主動脈(范圍包括主動脈弓上至膈頂水平、掃描時(shí)間0.7～1.0 s)。其中肺動脈掃描結(jié)束，延遲8～9 s后開始掃描冠狀動脈，冠脈掃描結(jié)束后，以最短延遲時(shí)間(一般約2.0 s)開始掃描主動脈，總平均掃描時(shí)間13.0～15.0 s。肺動脈及主動脈螺旋掃描時(shí)，探測器寬度為8 cm，準(zhǔn)直器寬度為128×0.625 mm，螺距為0.992:1；冠狀動脈軸掃選用cardical模式探測器寬度依據(jù)患者心影大小不同選擇12 cm、14 cm或16 mm，轉(zhuǎn)速0.28 s/r。對比劑劑量350 mgI/kg，注射時(shí)間14 s(圖1、2)。

3.圖像處理和分析

由專業(yè)影像醫(yī)師分別對兩組圖像的冠狀動脈(選擇最佳期相)、肺動脈及主動脈掃描原始數(shù)據(jù)進(jìn)行薄層重建，層厚0.625 cm。將所有重建后數(shù)據(jù)傳入ADW4.6工作站。分別采用多平面重組(multi-planar reformation，MPR)、最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)、血管樹的提取及容積再現(xiàn)(volume rendering，VR)等技術(shù)進(jìn)行圖像后處理。

對圖像質(zhì)量的主觀和客觀評價(jià)均由兩位有8 年以上工作經(jīng)驗(yàn)的CT醫(yī)師共同完成。

客觀評價(jià)：測量胸主動脈(升主動脈、主動脈弓及降主動脈)、肺動脈(主肺動脈和左、右肺動脈近段)、冠狀動脈(右冠狀動脈主干、左冠脈前降支及左回旋支近段)、各支冠狀動脈所在層面的鄰近脂肪以及豎脊肌的CT值，計(jì)算脂肪和豎脊肌CT值的標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation，SD)。測量時(shí)盡量避開血管壁、鈣化斑塊，不同患者之間測量位置相對一致，興趣區(qū)的大小為接近管腔直徑的最大徑，每個(gè)部位測量3次取平均值。按照以下公式計(jì)算各支血管的對比噪聲比(contrast noise ratio，CNR)：

(1)

(2)

(3)

主觀評價(jià)：參考美國心臟病協(xié)會(American Heart Association，AHA)制定的15節(jié)段冠狀動脈分段標(biāo)準(zhǔn)對冠狀動脈血管進(jìn)行分段[8]，并采用5分法分別對冠狀動脈及肺動脈圖像質(zhì)量進(jìn)行主觀評價(jià)[9]。5分：幾乎無偽影，血管顯示清楚，邊緣清晰、光滑，與周圍軟組織對比良好；4分：偽影很少，血管顯示基本清楚，邊緣基本清晰、光滑，與周圍軟組織對比基本良好；3分：有少許偽影，血管顯示尚可，邊緣局部稍模糊，與周圍軟組織對比尚良好；2分：偽影稍多，血管顯示不佳，邊緣模糊，與周圍軟組織對比不佳，較難進(jìn)行血管評價(jià)和診斷；1分：偽影嚴(yán)重，血管顯示差，無法進(jìn)行血管評價(jià)和診斷。以得分≥3分為滿足診斷要求，當(dāng)觀點(diǎn)不同時(shí)，兩位醫(yī)師經(jīng)過協(xié)商達(dá)成一致意見。其中冠狀動脈評分以各節(jié)段血管的最低評分作為最終評分，并對各分支血管評分取平均值。

圖1 a) 實(shí)驗(yàn)組掃描方案示意圖，通過兩個(gè)連續(xù)軸位掃描一次完成胸痛三聯(lián)掃描的圖像; b) 對照組掃描方案示意圖，胸痛三聯(lián)常規(guī)掃描方案，即3次掃描：肺動脈螺旋掃描+心臟軸掃+主動脈螺旋掃描的圖像。

輻射劑量評估：只計(jì)算增強(qiáng)掃描過程中的劑量長度乘積(dose length product，DLP)和有效劑量(effective dose，ED)，其中 k值采用歐盟委員會的推薦值0.014mSv·mGy-1·cm-1[10]。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用SPSS 21.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，所得數(shù)據(jù)結(jié)果均采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示。采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較兩組的輻射劑量、圖像質(zhì)量客觀評價(jià)指標(biāo)及對比劑用量，采用Mann-Whitney秩和檢驗(yàn)比較兩組圖像的主觀質(zhì)量評分。P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1.兩組的一般資料

兩組受試者的基本臨床資料、CT掃描的輻射劑量和對比劑用量及統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見表1。兩組間年齡、體重、體重指數(shù)和心率的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。A組的有效輻射劑量較B組降低40.3%，兩組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。A組的對比劑用量較B組明顯減少，兩組間對比劑用量的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

2.兩組的圖像質(zhì)量

兩組圖像質(zhì)量的客觀評價(jià)結(jié)果見表2。兩組中主動脈、肺動脈和冠狀動脈各段的CT值和CNR值的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

兩組圖像質(zhì)量的主觀評分見表3。A、B組冠狀動脈圖像質(zhì)量的主觀評分分別為3.95±0.50和4.20±0.70，A組的圖像質(zhì)量較B組略有下降(圖3、4)，但兩組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

表1 兩組患者的臨床資料及輻射劑量

表2 兩組中各支血管的CT值和CNR

表3 冠狀動脈及肺動脈的主觀評分結(jié)果

討 論

胸痛三聯(lián)征指以胸痛、呼吸困難和咯血三個(gè)臨床表現(xiàn)為主的臨床綜合征，起病急驟，癥狀缺乏特異性。在急診患者中約占5%～20%[11]，尤其是以胸痛為主要臨床表現(xiàn)的嚴(yán)重致死性疾病，如急性心肌梗死、肺動脈栓塞和主動脈夾層等，為明確診斷，必要的輔助檢查不可忽視。隨著CT設(shè)備的不斷發(fā)展，TRO“一站式”檢查為無創(chuàng)性血管成像技術(shù)，能較好地同時(shí)顯示肺動脈、主動脈及冠狀動脈的各種病變，逐漸廣泛應(yīng)用于臨床，但傳統(tǒng)窄體探測器CT機(jī)在完成TRO檢查時(shí)，通常采用全門控螺旋掃描模式，具有掃描時(shí)間較長、輻射劑量較大等缺點(diǎn)，限制了其臨床應(yīng)用[12-13]。

圖2 患者，男，59歲，胸痛三聯(lián)常規(guī)掃描方案，肺動脈及左、右冠狀動脈評分分別為5分、5分和4分。a) VR圖像； b) 軸位MIP圖像； c) 矢狀位MIP圖像。 圖3 患者，男，63歲，掃描方案為連續(xù)兩次軸掃法，肺動脈及左、右冠狀動脈評分分別為4分、4分和4分。a) VR圖像； b) 軸位MIP圖像； c) 矢狀位MIP圖像。

本研究中采用的256層CT機(jī)具有16cm超寬探測器，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)在心動周期內(nèi)掃描范圍覆蓋整個(gè)心臟[14]。同時(shí)采用最新的迭代重建算法ASIR-V，可以顯著降低輻射劑量[15]。本研究中采用全軸掃模式，并通過持續(xù)低流率注射對比劑來保證肺動脈內(nèi)維持較高CT值，一次掃描即可完成肺動脈、冠狀動脈及主動脈成像。

本研究中的對照組(B組)采用常規(guī)掃描方案，即分三次掃描來完成肺動脈、冠狀動脈及主動脈成像。相比于傳統(tǒng)的窄體探測器，因16cm寬體探測器CT機(jī)的時(shí)間分辨力較高，可以在14.0 s左右完成TRO掃描，從而顯著降低了輻射劑量和縮短了掃描時(shí)間。本研究中對照組的平均輻射劑量為(5.56±0.67) mSv，顯著低于目前大多數(shù)文獻(xiàn)報(bào)道的TRO檢查的輻射劑量(約9.1 mSv)[16]。

本研究中實(shí)驗(yàn)組(A組)采用連續(xù)兩次心臟軸位掃描的模式，平均時(shí)間僅約3.5 s即能完成掃描，且能得到與常規(guī)掃描方案(B組)相似的肺動脈、冠狀動脈及主動脈成像效果，各支血管的CT值、CNR及圖像質(zhì)量主觀評分結(jié)果均無明顯差異，而輻射劑量卻從5.56 mSv進(jìn)一步降低至3.30 mSv，降低程度達(dá)到了約40.3%。筆者認(rèn)為，達(dá)到這種效果的主要原因有以下兩個(gè)方面：首先是兩組曝光范圍的差異，A組中兩次掃描的范圍相對于解剖結(jié)構(gòu)是連續(xù)的，沒有重復(fù)掃描的部分；而B組中分三次掃描，肺動脈掃描時(shí)同時(shí)也覆蓋了冠狀動脈及主動脈，主動脈掃描時(shí)也覆蓋了冠狀動脈。另外，雖然本研究中B組三次掃描的總輻射劑量較其它的窄體探測器CT掃描顯著減低，但相對于A組的全軸掃模式，由于其肺動脈及主動脈采用螺旋掃描，而螺旋掃描的成像方式?jīng)Q定了掃描過程中存在同一解剖部位重復(fù)曝光(over-scan)的問題，所以輻射劑量較A組增加。

本研究中實(shí)驗(yàn)組的對比劑注射方案中，第二期采用3.0 mL/s的低流率持續(xù)注射對比劑的方法來取代注射生理鹽水的傳統(tǒng)方法，以確保主動脈及肺動脈在掃描全程中能持續(xù)顯影，對比劑總量為(75.78±6.58) mL，高于B組的對比劑用量[(63.45±11.01) mL]，但相對于以往傳統(tǒng)TRO掃描方案，其對比劑用量還是明顯減少的。在Haidary等[17]及Johnson等[18]采用64排和雙源CT機(jī)的類似研究中，對比劑分別用量為130～164 mL。于淑靖等[19]使用320排640層動態(tài)容積CT進(jìn)行胸痛三聯(lián)檢查時(shí)對比劑用量也達(dá)到了80～90 mL。

本研究存在一定的局限性：首先，病例數(shù)較少，且未納入過低和過高體重者；其次，兩種檢查方法對冠狀動脈病變的診斷敏感性和特異性未與DSA檢查結(jié)果進(jìn)行對照分析；此外，A組掃描方案中因掃描過程中肺循環(huán)內(nèi)含有一定量的對比劑而導(dǎo)致肺靜脈顯影，考慮到完全減少肺靜脈的影像在技術(shù)上存在一定困難[20]，且其對肺栓塞的診斷影響較小，在能明顯減少受檢者輻射劑量這一優(yōu)勢下仍值得臨床推廣。

在TRO檢查中，本研究所提出的采用16 cm寬體探測器CT 進(jìn)行連續(xù)兩個(gè)軸位掃描的方案與需三次掃描的常規(guī)方案相比，在圖像質(zhì)量有保障的情況下可以顯著降低輻射劑量，臨床可行性高，值得推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1] Ghersin E,Litmanovich D,Dragu R,et al.16-MDCT coronary angiography versus invasive coronary angiography in acute chest pain syndrome:a blinded prospective study[J].AJR,2006,186(1):177-184.

[2] Johnson TR,Nikolaou K,Becker A,et al.Dual-source CT for chest pain assessment[J].Eur Radiol,2008,18(4):773-780.

[3] 趙磊,包麗麗,王澤鋒,等.64層螺旋CT胸痛三聯(lián)排查掃描的新掃描協(xié)議設(shè)計(jì)與可行性研究：全主動脈、冠狀動脈與肺動脈一站式成像[J].放射學(xué)實(shí)踐,2016,31(11):1066-1070.

[4] Gallagher MJ,Raff GL.Use of multislice CT for the evaluation of emergency room patients with chest pain:the so-called "triple rule-out"[J].Catheterizat Cardiovasc Intervent,2010,71(1):92-99.

[5] Haidary A,Bis K,Vrachliotis T,et al.Enhancement performance of a 64-slice triple rule-out protocol vs.16-slice and 10-slice multidetector CT-angiography protocols for evaluation of aortic and pulmonary vasculature[J].J Comput Assist Tomogr,2007,31(6):917-923.

[6] Fernández DVA,Delgado SC,Oca PR,et al.High pitch CT in triple rule-out studies:radiation dose and image quality compared to multidetector CT[J].Radiología,2015,57(5):412-418.

[7] Mayo JR,Aldrich J,Muller NL,et al.Radiation exposure at chest CT:a statement of the Fleischner Society[J].Radiology,2003,228(1):15-21.

[8] Wong DTL,Soh SY,Ko BSH,et al.Superior CT coronary angiography image quality at lower radiation exposure with second generation 320-detector row CT in patients with elevated heart rate:a comparison with first generation 320-detector row CT[J].Heart Lung Circulat,2013,22(Supple 4):S198-S198.

[9] Hong C,Becker CR,Huber A,et al.ECG-gated reconstructed multi-detector row CT coronary angiography:effect of varying trigger delay on image quality[J].Radiology,2001,220(3):712-717.

[10] Akai H,Kiryu S,Shibata E,et al.Reducing CT radiation exposure with organ effective modulation:A retrospective clinical study[J].Eur J Radiol,2016,85(9):1569-1573.

[11] 程祝忠,溫志鵬,許國輝,等.多層螺旋CT血管成像胸部三聯(lián)檢查在急性胸痛診斷中的臨床應(yīng)用[J].西部醫(yī)學(xué),2013,25(12):1875-1878.

[12] Valle AFD,Sánchez-Gracián CD,Pernas RO,et al.High pitch CT in triple rule-out studies:radiation dose and image quality compared to multidetector CT[J].Radiología,2015,57(5):412-418.

[13] Ayaram D,Bellolio MF,Murad MH,et al.Triple rule-out computed tomographic angiography for chest pain:a diagnostic systematic review and meta-analysis[J].Acad Emerg Med,20(9):861-871.

[14] 梁俊福,王輝,徐磊,等.256層CT單個(gè)心動周期冠狀動脈成像在高心率患者中應(yīng)用的可行性研究[J].中華放射學(xué)雜志,2017,51(2):108-113.

[15] 張卓璐,劉卓,綦維維,等.基于多模型的迭代重建算法在胸部低劑量CT篩查中的應(yīng)用[J].中國介入影像與治療學(xué),2015,12(11):691-695.

[16] Burris AC,Boura JA,Raff GL.Triple rule out versus coronary CT angiography in patients with acute chest pain:results from the ACIC Consortium[J].Cardiovasc Imaging,2015,8(7):817-825.

[17] Kim HS,Kim SM,Cha MJ,et al.Triple rule-out CT angiography protocol with restricting field of view for detection of pulmonary thromboembolism and aortic dissection in emergency department patients:simulation of modified CT protocol for reducing radiation dose[J].Acta Radiol,58(5):521-527.

[18] Johnson TR,Nikolaou K,Becker A,et al.Dual-source CT for chest pain assessment[J].Eur Radiol,2008,18(4):773-780.

[19] 馬國軍,于淑靖,何翔,等.320排640層動態(tài)容積CT在急性胸痛檢查中的初步探討[J].中國醫(yī)藥導(dǎo)刊,2011,13(10):1663-1664.

[20] 張谷青,陳月芹,孫新海,等.雙源CT肺動脈成像在肺動脈栓塞診斷中的應(yīng)用價(jià)值[J].放射學(xué)實(shí)踐,2011,26(2):190-193.