雙源CT前瞻性心電門控冠狀動脈成像中心率對對比劑強化的影響

曹希明， 鄭君惠， 鐘小梅， 巫梓斌， 李新云

廣東省人民醫(yī)院(廣東省醫(yī)學科學院)放射科(廣東廣州 510080)

隨著CT設備的飛速發(fā)展，無創(chuàng)冠狀動脈的CT檢查日漸普遍。雙源CT采用兩套球管及探測器系統(tǒng)，極大地提高了時間分辨率，在自然心率情況下即可完成掃描[1-3]。影響冠狀動脈CT圖像質量的因素有很多，其中心率和對比劑注射方案是非常重要的因素。冠狀動脈CT成像中，心率不同，其泵血快慢不同，可能導致達閾值時間不同。另外，不同心率下冠狀動脈運動速度也不同，大多數(shù)CT設備會自動調整旋轉時間和螺距來匹配冠狀動脈的運動幅度，因此不同心率下曝光時間和檢查時間(包括曝光時間和移床時間)也可能不同，而這兩者與最終的對比劑強化效果息息相關。目前，已有很多文獻在心率對冠狀動脈CT圖像質量的影響方面做了研究，但是主要集中在成像模式的選擇、最佳重建時相的選擇、心率與螺距的匹配等[4-5]，而在對比劑注射方案的研究方面主要集中在體重及管電壓等對其的影響[6-7]，較少探討如何根據(jù)心率優(yōu)化對比劑注射方案。本研究擬探討雙源CT前瞻性心電門控冠狀動脈成像中心率對對比劑強化的影響，以此指導對比劑注射方案的優(yōu)化。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本研究為前瞻性研究，選取2016年1-6月于廣東省人民醫(yī)院接受冠狀動脈CT檢查的受檢者100例，所有入選者65 kg≤體重≤75 kg，其中50例心率≤50 次/min，定義為低心率組，男32例，女18例；年齡35～81 歲，平均(59.8±11.4)歲，體重(69.32±3.21)kg，身高(162.86±7.67)cm；另50例心率≥ 100 次/min，定義為高心率組，男23例，女27例，年齡30～83 歲，平均(60.8±13.2)歲，體重(69.62±3.29)kg，身高(163.28±8.26) cm。所有受檢者均為自然心率而未人為控制。排除標準：(1)心律不齊；(2)碘對比劑過敏；(3)嚴重心、肝、腎功能不全；(4)不能配合屏氣；(5)冠狀動脈搭橋術后；(6)冠狀動脈高位開口；(7)風濕性心臟病。兩組一般資料差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，有可比性。

1.2 儀器與方法 采用 Somatom Definition Flash 炫速雙源CT機。受檢者仰臥于檢查床上，頭先進，雙上肢上舉，心臟置于掃描中心。采用自適應前瞻性心電門控序列掃描模式，相對值掃描，掃描時間窗設置為30%～75%。掃描結束后常規(guī)重建自動最佳舒張期、自動最佳收縮期、手動45%及手動75%四組圖像。掃描范圍：氣管分叉下1 cm至心臟膈面。掃描參數(shù)：兩組完全一致，采用自動化實時動態(tài)放射劑量調節(jié)技術(CAREDose 4D)，參考管電壓120 kV；參考管電流320 mAs；彈性旋轉時間(根據(jù)心率自動調整)；準直128×0.6 mm。重建參數(shù)：重建層厚1 mm；重建層間距0.7 mm；重建算法SAFIRE迭代重建，級別3。對比劑注射方案：兩組完全一致，經(jīng)肘靜脈注射非離子型對比劑(碘帕醇，商品名：碘比樂370(Iopamiro 370)，上海博萊科信誼藥業(yè)有限公司)，總量為70 mL，流速5 mL/s，對比劑注射后以30 mL生理鹽水沖管，流速5 mL/s。采用Blous-Tracking技術啟動掃描，開始注射對比劑10 s后啟動跟蹤，跟蹤層面為氣管分叉下1 cm層面，感興趣區(qū)設在升主動脈，觸發(fā)閾值為100 HU，觸發(fā)后6 s開始掃描。

1.3 數(shù)據(jù)采集 檢查完成后記錄曝光時間和檢查時間(包括曝光時間和移床時間)，根據(jù)追蹤監(jiān)測曲線圖計算達閾值時間并記錄。將所有軸位圖像傳至工作站進行數(shù)據(jù)測量，在軸位圖像分別測量升主動脈(左冠開口水平層面)、上腔靜脈(右肺動脈主干水平層面)及右心房(右下肺靜脈水平層面)CT值，每個部位測量3次并取其平均值。

1.4 圖像質量 主要評價對比劑強化情況及上腔靜脈和右心系統(tǒng)的對比劑殘留情況，將圖像質量分為3級[8-9]：1級，上腔靜脈和右心腔內(nèi)基本無對比劑充盈，且升主動脈CT值>350 HU，同時多平面重組(MPR)圖像上冠脈強化無明顯遞減梯度差、遠端滿足診斷；2級，上腔靜脈或右心腔內(nèi)有少量對比劑，但不形成偽影，且升主動脈CT值為>350 HU，同時MPR圖像上冠脈強化無明顯遞減梯度差、遠端滿足診斷；3級，上腔靜脈或右心腔內(nèi)大量對比劑殘留且偽影顯著,或者升主動脈CT值<350 HU或者MPR圖像上冠脈強化有明顯遞減梯度差、遠端不能滿足診斷。

1.5 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件，達閾值時間、曝光時間、檢查時間(包括曝光時間和移床時間)以及升主動脈、上腔靜脈和右心房的CT值采用獨立樣本t檢驗；圖像質量主觀分級評價采用2檢驗比較組間各指標差異,P<0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 兩組達閾值時間、曝光時間、檢查時間 低心率組的達閾值時間、曝光時間、檢查時間(包括曝光時間和移床時間)均大于高心率組，差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，見表1。

項目達閾值時間曝光時間檢查時間低心率組16.92±2.430.81±0.057.41±2.44高心率組11.00±1.550.47±0.034.91±0.84t值-9.611-29.593-5.144P值<0.05<0.05<0.05

2.2 圖像質量 低心率組的升主動脈CT值高于高心率組，上腔靜脈、右心房CT值遠低于高心率組，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，見表2。低心率組所有病例均無上腔靜脈及右心系統(tǒng)的對比劑聚集(圖1)，且均未出現(xiàn)MPR圖像上冠脈強化明顯遞減梯度差至遠端不能滿足診斷的情況。高心率組39例 (78%)存在上腔靜脈及右心系統(tǒng)的對比劑聚集并產(chǎn)生偽影(圖2)，兩組圖像質量評價差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表3。

項目升主動脈上腔靜脈右心房低心率組561.08±96.90156.67±56.61153.50±62.28高心率組483.25±111.65578.47±375.55282.45±159.63t值-2.1293.8473.896P值<0.05<0.05<0.05

A：平均心率46 次/min；B：達閾值時間20 s；C：上腔靜脈基本無對比劑殘；D：右心房基本無對比劑

圖1 低心率組血管強化情況

A：平均心率110 次/min；B：達閾值時間10 s；C：上腔靜脈大量對比劑；D：右心房少量對比劑

圖2 高心率組血管強化情況

3 討論

影響冠狀動脈CT圖像質量的因素有很多，包括受檢者的心率、心律、掃描模式、掃描參數(shù)和對比劑注射方案等[10]，對比劑注射方案是其中非常重要的一個因素。冠狀動脈CT成像時，對比劑的理想狀態(tài)是在保證冠狀動脈及左心系統(tǒng)保持足夠強化的同時，上腔靜脈及右心系統(tǒng)基本沒有或者有少量對比劑，不形成高密度放射狀偽影[11]。當對比劑過多或掃描太早時，上腔靜脈及右心系統(tǒng)會有大量對比劑聚集，形成高密度放射狀偽影而影響診斷。當對比劑過少或掃描太晚時，也可能造成冠狀動脈遠端對比劑充盈不足。

心率是影響冠狀動脈CT圖像質量的另一個重要因素，其對圖像質量的影響主要是因為心臟冠狀動脈的自身搏動而造成運動偽影[11]，在圖像上表現(xiàn)為階梯狀或者扭曲等。通常在設定對比劑注射方案時，主要是依據(jù)受檢者的體重及心功能情況等來決定對比劑的注射總量及注射流度。實際上，心率與達閾值時間是具有相關性的。另外，對于不同心率水平的受檢者，在檢查時機器會根據(jù)心率自動調整旋轉時間，以保證在最短時間內(nèi)獲取可滿足圖像重建需要的數(shù)據(jù)，因此心率會間接影響曝光時間、檢查時間(包括曝光時間和移床時間)。而達閾值時間、曝光時間、檢查時間(包括曝光時間和移床時間)都是我們在設定對比劑注射方案時需要考慮的因素，最終都會影響到對對比劑的強化效果。

本研究中，低心率組的達閾值時間、曝光時間、檢查時間(包括曝光時間和移床時間)分別為(16.92±2.43)、(0.81±0.05)、(7.41±2.44)s，從開始注射對比劑起約22.92 s開始增強掃描，30.33 s完成增強掃描。高心率組的達閾值時間、曝光時間、檢查時間(包括曝光時間和移床時間)分別為(11.00±1.55)、(0.47±0.03)、(4.91±0.84)s，均低于低心率組，從開始注射對比劑起約17 s開始增強掃描, 21.91 s完成增強掃描。按常規(guī)對比劑注射方案，主要考慮體重因素，本研究納入病例的體重均在65～75 kg，兩組對比劑總量均為70 mL，注射流速均為5 mL/s，對比劑注射后同樣流率以30 mL生理鹽水沖管，因此在20 s即完成對比劑和生理鹽水的注射。

因此，在高心率組一方面由于達閾值時間早，掃描早；另一方面由于曝光時間短、檢查時間(包括曝光時間和移床時間)短，掃描結束也快。最終就容易出現(xiàn)在對比劑剛注射完而生理鹽水還沒有完全沖管時，掃描就已結束，就會出現(xiàn)上腔靜脈及右心系統(tǒng)的對比劑聚集。相反，在低心率組，達閾值時間晚，掃描晚，曝光時間長、檢查時間(包括曝光時間和移床時間)長，掃描結束也晚，在增強掃描啟動時對比劑及生理鹽水已注射完成，不會出現(xiàn)上腔靜脈及右心系統(tǒng)的對比劑聚集。本研究中高心率組上腔靜脈、右心房CT值分別為(578.47±375.55)、(282.45±159.63)HU，均高于低心率組(156.67±56.61)、(153.50±62.28)HU。在高心率組有39例有嚴重對比劑高密度偽影，低心率組都沒有出現(xiàn)對比劑高密度偽影。

心輸出量是影響冠狀動脈強化CT值的主要因素之一，強化CT值隨心輸出量的增加而降低，心率和心輸出量呈正相關。因此，同等條件下高心率患者的強化CT值低于低心率患者[11-13]。本研究中高心率組升主動脈CT值低于低心率組，與文獻報道相符。

由于雙源CT時間分辨率高，冠狀動脈CT檢查的適用心率范圍非常廣，不需要人為控制心率，在日常工作會遇到很多高心率受檢者。對于心率極高(≥100 次/min)或極低(≤50 次/min)的這部分受檢者，在設定對比劑注射方案時，不僅要考慮體重等因素，還應根據(jù)心率來優(yōu)化對比劑注射方案。心率極高者(≥100 次/min)，達閾值時間早，曝光時間短、檢查時間(包括曝光時間和移床時間)短，為了提高冠狀動脈的強化程度，同時避免過早啟動掃描造成的對比劑聚集，可以通過增加觸發(fā)閾值、設降主動脈為感興趣區(qū)、提高對比劑注射流率等方法來優(yōu)化。心率極低者(≤50 次/min)，達閾值時間晚，曝光時間長、檢查時間(包括曝光時間和移床時間)長，為了保證遠端對比劑的充盈，可適當增加對比劑總量。

總之，雙源CT前瞻性心電門控冠狀動脈成像中，心率高，達閾值時間早，曝光時間短、檢查時間(包括曝光時間和移床時間)短，容易出現(xiàn)上腔靜脈及右心系統(tǒng)的對比劑聚集，血管強化程度降低；心率低，達閾值時間晚，曝光時間長、檢查時間(包括曝光時間和移床時間)長，不容易出現(xiàn)上腔靜脈及右心系統(tǒng)的對比劑聚集，會出現(xiàn)遠端充盈不足現(xiàn)象。根據(jù)心率優(yōu)化對比劑注射方案，以達到最佳強化。

本研究的不足之處主要有：(1)本研究兩組病例心率差別大，不是大多數(shù)受檢者的心率；(2)為最大程度減小體重的影響，本研究中所選病例體重均在65～75 kg，對其他體重者未納入研究；(3)在圖像質量評價時，沒有考慮心率對冠脈搏動方面的影響，僅在對比劑強化方面進行評價；(4)本研究得出的優(yōu)化對比劑注射方案是理論上的，還沒有經(jīng)過驗證。驗證本研究得到的優(yōu)化對比劑注射方案；在大多數(shù)受檢者心率范圍內(nèi)，心率是如何影響達閾值時間、曝光時間和檢查時間(包括曝光時間和移床時間)；在設定對比劑注射方案時如何平衡體重和心率的影響，是接下來我們擬研究的內(nèi)容。