心功能不全(Ⅲ級)患者采用團(tuán)注追蹤技術(shù)行冠狀動(dòng)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(yán)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(dòng)脈血管造影(coronary computer tomography angiography，CCTA)被認(rèn)為是有效方法，該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是能夠監(jiān)測達(dá)峰時(shí)間，提高檢查成功率，缺點(diǎn)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(tuán)注追蹤(bolus tracking)技術(shù)無法實(shí)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(rèn)為是影響掃描延遲時(shí)間最重要的因素。由于對比劑到達(dá)靶血管的峰值時(shí)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(xiǎn)[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(gè)心跳周期內(nèi)完成掃描[2]?？焖儆|發(fā)bolus tracking的優(yōu)點(diǎn)在于動(dòng)態(tài)觀察各心腔對比劑變化情況，當(dāng)主動(dòng)脈達(dá)到閾值后快速(1.1 s轉(zhuǎn)化時(shí)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(jī)數(shù)表法隨機(jī)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(biāo)準(zhǔn)：(1)臨床診斷為冠心病；(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(biāo)準(zhǔn)分級，即紐約心臟病協(xié)會(huì)(New York Heart Association，NYHA)分級標(biāo)準(zhǔn)。(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(biāo)準(zhǔn)：(1)肝、腎功能不全；(2)不能耐受冠狀動(dòng)脈CT血管成像檢查；(3)碘對比劑高危及過敏；(4)冠狀動(dòng)脈搭橋術(shù)后。

比較2組觸發(fā)時(shí)間、對比劑用量、左冠狀動(dòng)脈主干水平升主動(dòng)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(dòng)脈造影。A組應(yīng)用test bolus技術(shù)掃描進(jìn)行小劑量測試(20 ml對比劑)，對監(jiān)測層面每間隔1 s進(jìn)行小劑量動(dòng)態(tài)監(jiān)測，當(dāng)主動(dòng)脈CT值由最高變淡時(shí)停止監(jiān)測掃描，記錄峰值時(shí)間(T1)，之后依照小劑量測試時(shí)間進(jìn)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(dòng)脈，閾值設(shè)為250 HU，記錄觸發(fā)時(shí)間(T2)，檢查全過程無屏氣口令，采用智能觸發(fā)技術(shù)，達(dá)到閾值后延遲1.1 s觸發(fā)掃描(最短轉(zhuǎn)換時(shí)間)。患者在一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)完成冠狀動(dòng)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(jī)架旋轉(zhuǎn)速度為0.28 s/rot。根據(jù)患者心率不同，自動(dòng)門控技術(shù)智能選擇合適曝光時(shí)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(shí)，選擇70%～80%和40%～55% R-R間期；心率86～100次/min時(shí)，選擇40%～55% R-R間期；心率>101次/min時(shí)，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(biāo)準(zhǔn)(standard)。

1.3 圖像后處理

掃描結(jié)束后，應(yīng)用自動(dòng)選擇最佳期相(Smartphase)技術(shù)自動(dòng)挑選最佳時(shí)相，并開啟冠狀動(dòng)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(jià)

(1)客觀評價(jià)：記錄左冠狀動(dòng)脈主干水平升主動(dòng)脈CT值及SD值作為圖像噪聲指標(biāo)，計(jì)算出SNR(SNR=右冠脈起始處升主動(dòng)脈CT值/SD值)。(2)主觀評價(jià)：根據(jù)美國心臟協(xié)會(huì)血管分段的方法將冠狀動(dòng)脈分為15段[4,5]，該分段包括右冠狀動(dòng)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(yàn)豐富的醫(yī)師在不知患者分組的情況下獨(dú)立完成血管圖像質(zhì)量評價(jià)，評價(jià)不一致時(shí)共同閱片，協(xié)商達(dá)成一致。閱片者對圖像質(zhì)量進(jìn)行獨(dú)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(yán)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(jià)直徑1.5 mm以上的冠狀動(dòng)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(jì)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(shí)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(jìn)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(jìn)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(jì)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(jì)學(xué)意義(表1)。

2.2 2組冠狀動(dòng)脈圖像評價(jià)結(jié)果比較

2.2.1 客觀評價(jià) 2組圖像升主動(dòng)脈CT值及SD值、SNR值比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表2)。

2.2.2 主觀評分 40例受檢者冠狀動(dòng)脈共分483個(gè)節(jié)段，其中A組238段，B組245段。在最佳成像時(shí)相的重建圖像上，2組右冠狀動(dòng)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(jì)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(dòng)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(jì)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(jì)學(xué)意義(P>0.05)。CTA冠狀動(dòng)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(dòng)脈掃描輻射劑量比較，差異無統(tǒng)計(jì)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(jì)學(xué)意義(P<0.01；表3)。

2.4 2組對比劑用量及觸發(fā)時(shí)間比較

A組平均對比劑用量明顯高于B組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，2組掃描觸發(fā)時(shí)間比較，差異無統(tǒng)計(jì)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(jī)體代謝的需要[5]。心輸出量是影響對比增強(qiáng)時(shí)間最重要的患者因素，心輸出量減少時(shí)，基于碘對比劑的稀釋效應(yīng)及廓清作用減弱，血管強(qiáng)化峰值增高，達(dá)峰時(shí)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(dòng)脈CT造影劑前無法計(jì)算冠狀動(dòng)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(huì)減少36%對比劑的攝入。另外心功能不全患者較心功能正常患者達(dá)峰時(shí)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(shí)間最長可達(dá)45 s。

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

16cm的寬體探測器，可在一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)完成心臟掃描。與此同時(shí)越來越多的學(xué)者探索在自由呼吸模式下行冠狀動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)屏氣組進(jìn)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(yàn)中最高心率達(dá)101次/min，證實(shí)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(jìn)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(dòng)脈追蹤凍結(jié)技術(shù)有效縮短了重建的時(shí)間窗[9]，從而降低了呼吸運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(shí)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(shí)(相當(dāng)于心臟掃描范圍的中間層面)，才能保證機(jī)器最短轉(zhuǎn)化時(shí)間為1.1 s，其優(yōu)點(diǎn)在于能夠動(dòng)態(tài)監(jiān)測降主動(dòng)脈、右心房、右心室、左心房及左心室CT值，當(dāng)降主動(dòng)脈CT值達(dá)到合適的強(qiáng)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(dòng)脈強(qiáng)化值。自由呼吸快速觸發(fā)的優(yōu)點(diǎn)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(shí)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(diǎn)：(1)小劑量測試患者注射20 ml對比劑后，再做冠狀動(dòng)脈掃描時(shí)心率會(huì)有波動(dòng)或輕度增快，研究中并沒有進(jìn)行詳細(xì)統(tǒng)計(jì)。(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(shí)機(jī)，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。