不同濃度碘對比劑下CT心肌首過灌注缺損偽影的差異性研究

劉國清， 劉峴， 陳維翠， 霍夢娟， 胡亞濤， 黃偉康

冠狀動(dòng)脈CTA檢查已成為診斷和篩查冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病的重要工具，但單純冠狀動(dòng)脈形態(tài)學(xué)方面的診斷難以滿足臨床需求[1-3]。隨著影像技術(shù)的發(fā)展，一站式冠脈CTA+心肌灌注的檢查模式廣泛應(yīng)用臨床，該模式既能提供形態(tài)學(xué)方面的信息，還能提供一定心肌微循環(huán)信息[4-7]。但此模式的心肌灌注易出現(xiàn)一定的灌注缺損偽影，主要是硬線束偽影(beam hardening，BH)干擾所致，可表現(xiàn)為心肌CT值的虛假降低或者升高，這種心肌衰減偽影在很大程度上混淆了心肌灌注的結(jié)果[8-9]。曾有研究采用不同的圖像算法或應(yīng)用心臟雙能量掃描方式去減少硬線束偽影對心肌灌注的干擾[10-11]。但對于對比劑濃度導(dǎo)致心肌灌注偽影的研究較少。本研究擬采用不同對比劑濃度的一站式冠脈CTA+靜息態(tài)心肌首過灌注掃描模式，分析不同濃度對比劑導(dǎo)致心肌灌注缺損偽影的差異，后心肌灌注選擇合適的對比劑濃度提供依據(jù)。

圖1 心肌節(jié)段“牛眼圖”及冠脈三支血管供血區(qū)域。

材料與方法

1.研究對象

研究對象納入標(biāo)準(zhǔn)為：①無碘劑過敏史；②無心肌梗死、心肌炎、心肌病、心臟瓣膜病、先天性心臟病、感染性心內(nèi)膜炎及肺心病等病史；③無冠脈支架植入術(shù)、心臟搭橋術(shù)、心臟換瓣手術(shù)及起搏器植入術(shù)等手術(shù)史；④無持續(xù)房顫、房撲或者頻發(fā)室早等心律不齊病史；⑤腎功正常，血清肌酐<1.7 mg/dL；⑥沒有懷孕或備孕；⑦無確診惡性腫瘤史；⑧無阿司匹林、硫酸氯化格雷、肝素等藥物過敏史；⑨心電圖無明確心肌缺血；⑩冠脈診斷基本正常，CAD-RADS分級[12]為0～1級。

按上述標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用簡單隨機(jī)法篩選出本院(廣州中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院)行Siemens 2代雙源CT一站式冠狀動(dòng)脈造影+靜息態(tài)心肌首過灌注的174例患者，其中男68例，女106例，平均年齡56歲，平均BMI值約(23.4±3.30) kg/m2，平均心率約65.3次/分。其中高濃度對比劑組(碘帕醇，濃度370 mg I/mL)97例，男33例，女64例，平均年齡(55.77±12.08)歲，BMI值(23.82±3.40) kg/m2。CT低濃度對比劑組(碘必樂，濃度320 mg I/mL)77例，男35例，女42例，平均年齡(56.32±13.14)歲，BMI為(22.87±3.11) kg/m2。所有受試者檢查前均簽署知情同意書，該試驗(yàn)通過廣東省中醫(yī)院倫理委員會審核。

2.檢查設(shè)備及掃描參數(shù)

檢查前告知患者檢查流程及可能產(chǎn)生的感受，消除緊張情緒，訓(xùn)練患者呼吸，減少或避免呼吸運(yùn)動(dòng)偽影影響圖像質(zhì)量。受檢者取仰臥位，頭足方向，先行冠脈鈣化積分掃描，掃描范圍從氣管隆突水平至膈肌下2.0 cm水平，掃描時(shí)檢查者在深吸氣后屏氣，應(yīng)用bolus tracking技術(shù)，于升主動(dòng)脈為監(jiān)測點(diǎn)，閾值為130 HU，延遲5 s。采用一站式前瞻性門控行冠脈CTA+靜息態(tài)心肌首過灌注檢查。將心電脈沖的帶寬放寬至30%～80% R-R間期。采用Siemens Somotom Definition Flash雙源CT。CT掃描參數(shù)：準(zhǔn)直采用2×64×0.6 mm，球管旋轉(zhuǎn)時(shí)間為280 ms，層厚3 mm。管電壓根據(jù)BMI選擇80、100或120 kV，管電流參考值250 mAs，開啟4D自動(dòng)毫安調(diào)節(jié)技術(shù)。根據(jù)患者體重制定個(gè)性化注射方案、降低個(gè)體差異性，達(dá)到冠脈均一的強(qiáng)化效果。用22G套管針穿刺靜脈，采用Ulrich高壓雙筒注射器自肘前靜脈團(tuán)注對比劑，劑量1.0 mL/kg，最低總量不低于55.0 mL，對比劑注射時(shí)間均為12.0 s，隨后同步注射40 mL生理鹽水。

3.后處理方法

掃描完成后，根據(jù)最佳時(shí)相技術(shù)重組處最佳舒張期、最佳收縮期軸位圖像，層厚0.75 mm，間距0.5 mm，Kernal值B26f。導(dǎo)入Syingovia后處理工作站，應(yīng)用Syngovia VB1140工作站中的Cardiac function進(jìn)行心肌灌注成像處理，依據(jù)計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)勾畫左心室室壁，軟件勾畫室壁導(dǎo)致小部分室壁范圍縮小，需要人工對軟件勾不足部分進(jìn)行人工校正，軟件依據(jù)勾畫左心室室壁形成心肌灌注“牛眼圖”(依據(jù)美國心臟病協(xié)會規(guī)定的分段法將左心室分成17個(gè)節(jié)段)，左心室心肌供血區(qū)域分為三組，由左前降支供血的心肌節(jié)段為1、2、7、8、13、14及17段，左側(cè)回旋支供血的心肌節(jié)段為5、6、11、12及16段，右冠供血的心肌節(jié)段為3、4、9、10及15段。預(yù)先對心肌灌注圖像的左心室室壁進(jìn)行逐層觀察，必要時(shí)手動(dòng)動(dòng)校正左心室心肌內(nèi)壁及心外膜輪廓，根據(jù)軟件自動(dòng)生成的心肌灌注“牛眼圖”評判心肌低灌注偽影，具體心肌節(jié)段及供血支配區(qū)見圖1[13-14]。

4.數(shù)據(jù)測量及統(tǒng)計(jì)

主動(dòng)脈根部CT值測量選擇冠狀竇上2.0 cm范圍內(nèi)測量，測量興趣區(qū)(regions of interest，ROI)面積為20.0 mm2，左主干選取中段區(qū)域，ROI為3.0 mm2，在心尖四腔心位置，ROI面積為20.0 mm2，左心室前間壁選擇左心室短軸位，并盡量遠(yuǎn)離室壁肌肉的邊緣、腱索、肉柱，可選用圓形或橢圓形，測三次求平均值并記錄(圖2)。

統(tǒng)計(jì)高、低濃度對比劑組正常心肌靜息態(tài)首過灌注出現(xiàn)的低灌注區(qū)域位置、數(shù)目、主動(dòng)脈根部CT值、左主干CT值、左心室CT值及左心室前間壁CT值和CTA掃描參數(shù)如管電壓、管電流、對比劑用量。對符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，不符合正態(tài)分布的采用中位數(shù)進(jìn)行描述。采用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行兩獨(dú)立樣本秩和檢驗(yàn)、卡方檢驗(yàn)和單因素方差分析，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖2 男，64歲，CAD-RADS 0級，對比劑濃度320mgI/mL，左心室前間壁心肌測量方法、左心室測量方法；灌注圖提示缺損偽影區(qū)位于4區(qū)。

對比劑濃度節(jié)段1234567891011121314151617320mg I/mL40247125004301214018370mg I/mL702145035003131334124

表2 高、低濃度對比劑組各參數(shù)比較

結(jié) 果

高、低濃度對比劑兩組共出現(xiàn)心肌低灌注偽影199個(gè)節(jié)段(表1)。低灌注偽影節(jié)段依次集中在第7、17、13及第4節(jié)段區(qū)域(圖2)，低濃度對比劑組出現(xiàn)低灌注偽影數(shù)85個(gè)，中位數(shù)為1.5個(gè)節(jié)段；高濃度對比劑組出現(xiàn)低灌注偽影區(qū)域數(shù)為114個(gè)，中位數(shù)為2個(gè)節(jié)段。兩組出現(xiàn)低灌注偽影數(shù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=-0.406，P=0.685)。

高、低濃度對比劑兩組主動(dòng)脈根部、左主干、左心室及左心室前間壁CT值、對比劑用量和BMI、管電壓、管電流等資料及相關(guān)統(tǒng)計(jì)值見表2、3。

表3 高、低濃度兩組不同管電壓病例數(shù)比較

低濃度組CT有效輻射劑量為(173.48±71.90) mGy，高濃度組CT有效輻射劑量為(187.41±93.63) mGy，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=2.188，P=0.141)。對兩組主動(dòng)脈根部CT值、左主干CT值、左心室CT值及左心室前間壁CT值和管電流、對比劑用量、BMI進(jìn)行單因素方差分析，P值分別為0.01、0.07、0.06、0.49、0.251、0.957、0.059。高、低濃度兩組管電壓差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=1.100，P=0.577)。

討 論

冠脈CTA已成為冠心病篩查和診斷的首選檢查，臨床除了形態(tài)方面的診斷需求外，仍需對心肌微循環(huán)進(jìn)行評估，故在降低CT輻射劑量和碘負(fù)荷的基礎(chǔ)上，常采用一站式冠脈CTA+心肌首過灌注成像[15-18]。靜息態(tài)CT心肌灌注檢查實(shí)際上就是常規(guī)的CCTA檢查，不同點(diǎn)是除保證冠狀動(dòng)脈顯影質(zhì)量外，充分使對比劑擴(kuò)散入心肌，但CT心肌灌注由于各種原因會導(dǎo)致一定的假陽性，對心肌微循環(huán)評估存在過度診斷風(fēng)險(xiǎn)。心肌灌注偽影除患者本身因素外，主要為X線硬線束偽影(beam hardening，BH)干擾所致，硬線束偽影還與左心室碘的濃度有關(guān)。因?yàn)椴煌M織X線的衰減值不同，計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)行的重建過程中，會對各個(gè)組織射線投影進(jìn)行測量，計(jì)算投照射線的衰減程度，而不同投照角度X射線能量的不一致或者鄰近組織X線衰減值差異較大的，則使得組織X射線衰減值計(jì)算存在偏移，從而最終導(dǎo)致了射線硬線束偽影的產(chǎn)生，使得心肌的CT值出現(xiàn)了虛假的減低或者升高。同時(shí)心肌灌注的偽影與注射流率、時(shí)間相關(guān)；So等[19]研究指出時(shí)間密度曲線的斜率與組織的灌注相關(guān)，通過斜率或者反褶積計(jì)算所得的心尖部心肌的灌注值就會被高估。所以有關(guān)降低心肌灌注偽影的研究，如硬線束干擾的研究，主要集中在CT重建算法、對比劑最佳延遲時(shí)間、雙能量心肌灌注等方法[8- 9,20-21]。

本研究應(yīng)用一站式前瞻性門控冠脈CTA+靜息態(tài)心肌首過灌注檢查模式，應(yīng)用個(gè)體化的對比劑注射方案，排除心率方面的干擾，同時(shí)對受試者的基線資料和CT掃描參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，兩組在受試者基線資料、CTA掃描參數(shù)、對比劑用量方面沒有顯著差異，排除了受試者基線資料、CT掃描參數(shù)及對比劑用量的等因素的干擾。在減低CT輻射劑量的的基礎(chǔ)上，比較了不同比劑濃度導(dǎo)致正常心肌靜息態(tài)CT首過灌注產(chǎn)生灌注偽影的差異性。筆者發(fā)現(xiàn)高濃度CT對比劑與低濃度CT對比劑發(fā)生灌注偽影無顯著差異，即行心肌灌注檢查時(shí)，可采用低濃度CT對比劑，這樣在對比劑同等用量的情況下可以減少檢查者的碘負(fù)荷，降低對比劑腎損害的風(fēng)險(xiǎn)，對左心室心肌灌注產(chǎn)生的灌注缺損偽影與對比劑濃度無關(guān)。

心肌灌注缺損偽影除與X線特性相關(guān)外，可能與左心室舒張和收縮的運(yùn)動(dòng)、對比劑注射速率有關(guān)、觸發(fā)閾值及延遲時(shí)間有關(guān)[22]。本研究還發(fā)現(xiàn)易發(fā)生心肌灌注缺損偽影的節(jié)段為心尖、左心室前壁中間段、左心室下壁基底段等心肌節(jié)段，這與Carrascosa等[11]和Rodriguez-Granillo等[23]的研究相一致。而不同濃度對比劑的主動(dòng)脈根部CT值差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但低濃度主動(dòng)脈根部CT值為(658.81±133.96)HU，完全能達(dá)到診斷主動(dòng)脈病變CT值要求。兩組的冠脈左主干、左心室的CT值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且都能達(dá)到臨床診斷需求，如低濃度組左主干CT值平均值為(645.45±140.88)HU，血管的圖像質(zhì)量完全能達(dá)到診斷需求，關(guān)于低濃度對比劑不會降低對冠脈CTA圖像質(zhì)量已得到相關(guān)研究證實(shí)[24]。

而高低濃度組左心室室壁的CT值差異同樣無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，心肌的強(qiáng)化受對比劑注射流率、用量和延遲時(shí)間的影響。本研究參照國際心血管CT協(xié)會于2009年發(fā)布的冠脈CTA成像指南中推薦的注射時(shí)間[20]，即12s內(nèi)完成對比劑的注射，并依據(jù)患者體重制定出個(gè)體化的對比劑注射方案，使心肌強(qiáng)化達(dá)到一致，降低了個(gè)體心肌差異性，故不同對比劑濃度的左心室心肌強(qiáng)化程度無差異，因此靜息態(tài)心肌首過灌注，高低濃度對比劑的心肌灌注缺損偽影也無差異。同時(shí)本研究采用前瞻性門控方式，CT輻射劑量得到大幅度降低。對于以往研究發(fā)現(xiàn)前瞻性門控易在左心室導(dǎo)致"階梯"偽影，本研究由于采用限定時(shí)間內(nèi)完成掃描，且患者律齊、心率約65次/分，同時(shí)雙源CT掃描速度快，故由前瞻性門控導(dǎo)致的左心室“分層”征象顯示不明顯，同時(shí)不同濃度對比劑下前瞻性門控的心肌灌注缺損沒有差異，故在心肌首過灌注中可以使用前瞻性門控，以降低CT輻射劑量。

總之，不同濃度對比劑在一站式前瞻性門控冠脈CTA檢查+靜息態(tài)心肌首過CT灌注中，發(fā)生心肌灌注缺損缺損偽影無顯著差異，在排除受試者基線資料、CT掃描參數(shù)和對比劑用量的干擾因素外，采用個(gè)體化注射方案，在一定時(shí)間內(nèi)，達(dá)到一定注射流率和對比劑劑量，冠狀動(dòng)脈、左心室、心肌CT值無顯著性差異，這為今后進(jìn)行CT心肌灌注如負(fù)荷灌注、動(dòng)態(tài)灌注使用低濃度對比劑提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。