心功能不全(Ⅲ級)患者采用團注追蹤技術(shù)行冠狀動脈血管造影的可行性

于雅美，李釗，賈淑蘭，段玉婷*

(山東省聊城市人民醫(yī)院：1放射科，2CT室，3東昌府院區(qū)影像中心，山東 聊城 252000)

心功能不全是嚴重影響成人生命健康的全球性心血管疾病，隨著人口平均年齡的增長，其發(fā)病率逐年增加。過去心功能不全患者應(yīng)用小劑量預(yù)測峰值(test bolus)技術(shù)行冠狀動脈血管造影(coronary computer tomography angiography，CCTA)被認為是有效方法，該技術(shù)的優(yōu)點是能夠監(jiān)測達峰時間，提高檢查成功率，缺點是增加了對比劑總量及監(jiān)測輻射劑量，且檢查步驟繁瑣。以往團注追蹤(bolus tracking)技術(shù)無法實現(xiàn)的原因主要是受心功能狀態(tài)、血壓、心率等諸多不確定因素影響，其中心功能狀態(tài)被認為是影響掃描延遲時間最重要的因素。由于對比劑到達靶血管的峰值時間各不相同，因此要想完成掃描就必須維持較長的平臺期，勢必注射較多的對比劑，存在潛在危險[1]。本研究所用設(shè)備能一次覆蓋全心臟，使被掃描者不用屏氣就可以在一個心跳周期內(nèi)完成掃描[2]?？焖儆|發(fā)bolus tracking的優(yōu)點在于動態(tài)觀察各心腔對比劑變化情況，當主動脈達到閾值后快速(1.1 s轉(zhuǎn)化時間)觸發(fā)。本研究基于自由呼吸狀態(tài)快速觸發(fā)技術(shù)，通過有無小劑量測試的比較，探討能否免除小劑量測試，減少患者的造影劑用量及輻射劑量。

1 對象與方法

1.1 研究對象

選擇聊城市人民醫(yī)院2017年1月至2019年12月收治的40例冠心病伴心功能不全(Ⅲ級)患者為研究對象，其中男21例，女19例；平均年齡(68.52±11.25)歲；體質(zhì)量指數(shù)17.51～31.22 kg/m2，平均(24.81±3.22)kg/m2；掃描心率45～124次/min，平均(71.25±16.88)次/min。40例患者按隨機數(shù)表法隨機分為A組(應(yīng)用test bolus技術(shù))與B組(應(yīng)用bolus tracking技術(shù))，每組各20例。

納入標準：(1)臨床診斷為冠心??；(2)心功能不全(Ⅲ級)，臨床心功能按照美國1994年修訂的心功能評分標準分級，即紐約心臟病協(xié)會(New York Heart Association，NYHA)分級標準。(3)發(fā)病3 d內(nèi)行CCTA檢查；(4)同意參與本研究并簽署知情同意書。排除標準：(1)肝、腎功能不全；(2)不能耐受冠狀動脈CT血管成像檢查；(3)碘對比劑高危及過敏；(4)冠狀動脈搭橋術(shù)后。

比較2組觸發(fā)時間、對比劑用量、左冠狀動脈主干水平升主動脈CT值及SD值(standard deviation，SD)、信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)、主觀評分(5分制，5分最佳，1分最差)與輻射劑量，其中SD值代表圖像噪聲。

1.2 掃描技術(shù)與參數(shù)

所有患者應(yīng)用256層Revolution CT(GE Healthcare)行單心跳冠狀動脈造影。A組應(yīng)用test bolus技術(shù)掃描進行小劑量測試(20 ml對比劑)，對監(jiān)測層面每間隔1 s進行小劑量動態(tài)監(jiān)測，當主動脈CT值由最高變淡時停止監(jiān)測掃描，記錄峰值時間(T1)，之后依照小劑量測試時間進行常規(guī)屏氣掃描(延遲5.9 s觸發(fā))。B組應(yīng)用bolus tracking技術(shù)，感興趣區(qū)(region of interest，ROI)置于四腔心層面的降主動脈，閾值設(shè)為250 HU，記錄觸發(fā)時間(T2)，檢查全過程無屏氣口令，采用智能觸發(fā)技術(shù)，達到閾值后延遲1.1 s觸發(fā)掃描(最短轉(zhuǎn)換時間)?；颊咴谝粋€心動周期內(nèi)完成冠狀動脈采集。根據(jù)心臟大小不同，Z軸覆蓋范圍選擇140 mm或160 mm。掃描范圍由氣管分叉至心底下方1.0 cm。管電壓為智能電壓(100或120 kV)，管電流由智能毫安(smart mA)智能選擇決定，范圍200～720 mA，預(yù)設(shè)噪聲指數(shù)(noise index，NI)為25。機架旋轉(zhuǎn)速度為0.28 s/rot。根據(jù)患者心率不同，自動門控技術(shù)智能選擇合適曝光時相(心率<60次/min，選擇75% R-R間期；心率61～70次/min，選擇70%～80% R-R間期；心率71～85次/min時，選擇70%～80%和40%～55% R-R間期；心率86～100次/min時，選擇40%～55% R-R間期；心率>101次/min時，選擇40%～60% R-R間期)[2,3]。層厚及層間距均為0.625 mm。迭代重建ASiR-V選擇50%。重建矩陣為512×512，重建類型選擇為標準(standard)。

1.3 圖像后處理

掃描結(jié)束后，應(yīng)用自動選擇最佳期相(Smartphase)技術(shù)自動挑選最佳時相，并開啟冠狀動脈追蹤凍結(jié)技術(shù)提高圖像質(zhì)量。然后將數(shù)據(jù)傳至AW4.7后處理工作站行容積再現(xiàn)(volume rendering，VR)、最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)及曲面重建(curved planar reformation，CPR)綜合分析判斷血管有無狹窄及斑塊形成。

1.4 圖像質(zhì)量評價

(1)客觀評價：記錄左冠狀動脈主干水平升主動脈CT值及SD值作為圖像噪聲指標，計算出SNR(SNR=右冠脈起始處升主動脈CT值/SD值)。(2)主觀評價：根據(jù)美國心臟協(xié)會血管分段的方法將冠狀動脈分為15段[4,5]，該分段包括右冠狀動脈(節(jié)段S1～4)、左主干(節(jié)段S5)、左前降支(節(jié)段S6～10)和左回旋支(節(jié)段S11～15)。圖像由2位經(jīng)驗豐富的醫(yī)師在不知患者分組的情況下獨立完成血管圖像質(zhì)量評價，評價不一致時共同閱片，協(xié)商達成一致。閱片者對圖像質(zhì)量進行獨立評分，采用5分制[6]。5分：圖像噪聲小，管腔連續(xù)，管壁清晰，無偽影(最佳)；4分：輕度圖像噪聲，管腔連續(xù)，管壁較光滑，輕微偽影(較好)；3分：圖像噪聲增大，管壁略模糊或出現(xiàn)偽影(中等)；2分：圖像噪聲大，管壁模糊、不光滑，較多偽影(差)；1分：圖像噪聲非常大，管壁模糊不清，血管不連續(xù)，嚴重偽影(極差)。5分、4分、3分為可診斷圖像，2分、1分為不可診斷圖像。評價直徑1.5 mm以上的冠狀動脈段。

1.5 輻射劑量評估

檢查后記錄劑量長度乘積(dose length product，DLP)，計算有效輻射劑量(effective dose，ED)，ED=0.014×DLP。

1.6 對比劑用量

2組患者注射對比劑時間固定為12 s。A組應(yīng)用test bolus技術(shù)小劑量測試，先注射20 ml對比劑進行測試，后根據(jù)患者體質(zhì)量按0.85 ml/kg注射對比劑；B組不進行小劑量測試，根據(jù)體質(zhì)量按0.85 ml/kg注射對比劑。A、B兩組患者對比劑注射結(jié)束后立即以相同速率加注30 ml生理鹽水。

1.7 統(tǒng)計學(xué)處理

2 結(jié) 果

2.1 2組患者一般資料比較

2組患者性別、年齡、體質(zhì)量、身高、體質(zhì)量指數(shù)(body mass index, BMI)及心率比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(表1)。

2.2 2組冠狀動脈圖像評價結(jié)果比較

2.2.1 客觀評價 2組圖像升主動脈CT值及SD值、SNR值比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(表2)。

2.2.2 主觀評分 40例受檢者冠狀動脈共分483個節(jié)段，其中A組238段，B組245段。在最佳成像時相的重建圖像上，2組右冠狀動脈主觀評分、左前降支主觀評分、左回旋支主觀評分比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05；表2)。2組圖像質(zhì)量評分5、4、3、2、1分的冠狀動脈節(jié)段數(shù)，A組分別為102(42.86%)、105(44.12%)、28(11.76%)、3(1.26)%、0(0.00%)；B組分別為100(40.82%)、110(44.90%)、31(12.65%)、4(1.63%)、0(0.00%)，2組比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。圖像質(zhì)量評分A組為(3.78±0.51)分，B組為(3.81±0.48)分，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。CTA冠狀動脈重建圖像見圖1。圖1A～C：A組患者，男性，75歲，掃描心率：64次/min，78% R-R間期重建。圖1D～F：B組患者，男性，80歲，掃描心率為89次/min，45% R-R間期重建。

表1 2組患者一般資料比較

表2 2組主、客觀圖像質(zhì)量評分比較

2.3 2組輻射劑量比較

2組冠狀動脈掃描輻射劑量比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.848)，但A組test bolus測試掃描的輻射劑量大于B組bolus tracking監(jiān)測掃描的輻射劑量，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01；表3)。

2.4 2組對比劑用量及觸發(fā)時間比較

A組平均對比劑用量明顯高于B組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)，2組掃描觸發(fā)時間比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.192；表3)。

3 討 論

心功能不全患者的心肌收縮力下降使心排出量不能滿足機體代謝的需要[5]。心輸出量是影響對比增強時間最重要的患者因素，心輸出量減少時，基于碘對比劑的稀釋效應(yīng)及廓清作用減弱，血管強化峰值增高，達峰時間延遲[6]。心功能正?；颊咭话悴恍行┝繙y試，心功能不全患者由于心排出量、心率及血壓等存在諸多差異，在行冠狀動脈CT造影劑前無法計算冠狀動脈峰值，為減少檢查失敗率，以往常規(guī)采用test bolus小劑量測試的方法。Test bolus掃描方式可明顯提高掃描成功率，但也增加了對比劑注射的總量。本研究中，有1例患者對比劑用量僅使用了33 ml，與小劑量測試的用量非常接近，若該患者去掉小劑量測試，將會減少36%對比劑的攝入。另外心功能不全患者較心功能正?；颊哌_峰時間延長，導(dǎo)致監(jiān)測掃描次數(shù)增加，增加了患者的輻射劑量，本研究中延遲時間最長可達45 s。

隨著CT掃描設(shè)備時間分辨率的不斷提高，本研究應(yīng)用的設(shè)備時間分辨率可達到0.28 s，Z軸可覆蓋

16cm的寬體探測器，可在一個心動周期內(nèi)完成心臟掃描。與此同時越來越多的學(xué)者探索在自由呼吸模式下行冠狀動脈成像的可行性，如Kang 等[7]應(yīng)用320排CT在低心率(<75次/min)自由呼吸狀態(tài)下行CCTA與標準屏氣組進行對比，圖像質(zhì)量無顯著差異。Liu等[8]利用Revolution CT嘗試無心率控制在自由呼吸下行CCTA，與常規(guī)屏氣組比較，試驗中最高心率達101次/min，證實高心率可以在自由呼吸狀態(tài)下行CCTA。本研究中B組所有患者均在自由呼吸掃描模式下進行，其中有8例心率≥80次/min，3例心率>90次/min，1例心率>100次/min，最高心率為124次/min，結(jié)合冠狀動脈追蹤凍結(jié)技術(shù)有效縮短了重建的時間窗[9]，從而降低了呼吸運動產(chǎn)生的影響，即便在屏氣不佳的情況下，也可得到高質(zhì)量圖像。本研究心率>80次/min患者各節(jié)段主觀評分均≥3分，均滿足診斷要求。對于本研究應(yīng)用的設(shè)備，高心率受檢者可以在自由呼吸狀態(tài)下行CCTA檢查。

圖1 CTA冠狀動脈重建(VR、MPR與CPR圖像)Figure 1 Reconstruction of coronary artery(VR，MPR and CPR image) A-C: group A(test bolus), coronary CTA images of a 75-year-old man (HR=64 beats/min) at 78% R-R interval; D-F: group B(bolus tracking), coronary CTA images of an 80-year-old man (HR=89 beats/min) at 45% R-R interval. CTA: computed tomograghy angiography; VR: volume rendering; MPR: multi-planner reformation; CPR: curved planar reformation.

表3 2組輻射劑量、對比劑用量與觸發(fā)時間比較

研究中B組采用自由呼吸快速觸發(fā)技術(shù)，即只有關(guān)閉屏氣指令，并將監(jiān)測層面置于四腔心層面時(相當于心臟掃描范圍的中間層面)，才能保證機器最短轉(zhuǎn)化時間為1.1 s，其優(yōu)點在于能夠動態(tài)監(jiān)測降主動脈、右心房、右心室、左心房及左心室CT值，當降主動脈CT值達到合適的強化程度瞬間觸發(fā)、采集掃描數(shù)據(jù)，即“所見即所得”，總能得到想要的冠狀動脈強化值。自由呼吸快速觸發(fā)的優(yōu)點在于無需顧及患者心功能狀態(tài)、心率、血壓等諸多因素，不用測試峰值時間，免去小劑量測試，從而降低對比劑總量和輻射劑量，簡化掃描流程。

本研究的不足之處有3點：(1)小劑量測試患者注射20 ml對比劑后，再做冠狀動脈掃描時心率會有波動或輕度增快，研究中并沒有進行詳細統(tǒng)計。(2)樣本量較少，對于心律異常的患者未作討論。(3)本研究成功具有設(shè)備依賴性，因此該技術(shù)的推廣具有一定局限性。

綜上所述，小劑量測試掃描技術(shù)和基于自由呼吸掃描模式下采用高閾值、快速觸發(fā)技術(shù)均能很好地選擇觸發(fā)時機，若采用新技術(shù)檢查，可免除小劑量測試，不僅減少對比劑用量，還可減少test bolus小劑量測試所受輻射劑量，可應(yīng)用于臨床。