寬體探測(cè)器非門控心腦聯(lián)合CT血管成像的可行性

張怡夢(mèng)，劉佳賓，沈翀，汪愛丹，杜祥穎，盧潔

首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院放射科，北京 100053；*通信作者 杜祥穎 duxying_xw@163.com

卒中是嚴(yán)重威脅人類生命的重大疾病，其中70%為缺血性卒中[1]。依據(jù)Org 10172治療急性卒中（trial of Org 10172 in acute stroke treatment，TOAST）分型，缺血性腦卒中包括大動(dòng)脈粥樣硬化、心源性栓塞、小動(dòng)脈閉塞、其他原因及原因不明5種類型[2]，其中心源性卒中通常較其他病因所致的卒中病情更重，病死率更高[3]。其快速診斷和治療的迫切性不斷提升。因此，在缺血性卒中的急診評(píng)估中，若能夠快速、可靠地評(píng)估心臟情況，將對(duì)其病因判斷、臨床處理和預(yù)后評(píng)估具有重要意義。

針對(duì)大血管性卒中，聯(lián)合CT灌注成像（CT perfusion imaging，CTP）與CTA檢查對(duì)于急診患者評(píng)估具有重要價(jià)值。心腦聯(lián)合CTA可同時(shí)評(píng)估心腦血管整體動(dòng)脈粥樣硬化負(fù)荷，指導(dǎo)臨床診治。但對(duì)于急性缺血性卒中而言，需重點(diǎn)考慮成像時(shí)間。常規(guī)心電門控心腦聯(lián)合掃描中的心電連接和確認(rèn)是檢查中主要的限速步驟，從而影響了心腦聯(lián)合CTA在急診卒中的應(yīng)用。寬體探測(cè)器CT可在單個(gè)心動(dòng)周期完成心臟成像，使自由呼吸、無心電連接的高質(zhì)量心臟CT成像成為可能。本研究擬通過比較自由呼吸狀態(tài)下無心電門控心腦聯(lián)合CTA與心電門控冠狀動(dòng)脈CTA心臟成像質(zhì)量，驗(yàn)證自由呼吸、非門控心腦聯(lián)合CTA在缺血性卒中急診應(yīng)用的可行性。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 前瞻性招募2019年3月—2019年5月具有心腦血管疾病危險(xiǎn)因素的志愿者行自由呼吸、非門控心腦聯(lián)合CTA（研究組）。心腦血管疾病危險(xiǎn)因素包括高血壓、高血脂與高膽固醇血癥、糖尿病及肥胖等。收集同期行心電門控冠狀動(dòng)脈CTA患者作為對(duì)照（對(duì)照組）。排除標(biāo)準(zhǔn)：①肝腎功能不全者；②對(duì)碘對(duì)比劑過敏者；③心肌梗死急性期及一般情況較差不能耐受增強(qiáng)檢查者。本研究通過醫(yī)院倫理委員會(huì)批注[臨研審（2018）065號(hào)]。所有志愿者均簽署知情同意書。

1.2 方法 采用256排寬體探測(cè)器revolution CT掃描機(jī)（GE）。研究組掃描方案包括：定位掃描，心腦聯(lián)合平掃及團(tuán)注示蹤觸發(fā)CTA掃描。掃描范圍自膈面至顱頂。采用非離子型對(duì)比劑碘普羅胺370（Ultravist，370 mgI/ml），應(yīng)用雙筒高壓注射器經(jīng)右肘靜脈團(tuán)注，總量60 ml，速度5 ml/s。追加生理鹽水40 ml，速度5 ml/s。選擇升主動(dòng)脈為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，達(dá)到預(yù)設(shè)閾值100 Hu后延遲7.9 s行CTA采集。心腦聯(lián)合CTA掃描包括心臟軸位掃描和胸主動(dòng)脈至顱頂螺旋掃描兩段。掃描間延遲2.3 s、管電壓100 kV、Smart mA管電流450～720 mA。心臟軸掃覆蓋寬度14 cm（224×0.625 mm）或16 cm（256×0.625 mm），管球旋轉(zhuǎn)速度0.28 s/圈，采集模式為單次心動(dòng)周期掃描。心臟掃描采用無心電門控連接的方式進(jìn)行，通過CT設(shè)備生成模擬心電信號(hào)完成檢查。檢查前測(cè)定心率，并設(shè)定為模擬心電的心率。螺旋掃描準(zhǔn)直為128×0.625 mm，旋轉(zhuǎn)速度0.28 s/圈，螺距0.992。對(duì)照組掃描方案包括：定位掃描，鈣化積分掃描，小劑量測(cè)試（testbolus）及冠狀動(dòng)脈CTA掃描。對(duì)比劑注射方案與研究組相同。小劑量測(cè)試采用20 ml對(duì)比劑及20 ml生理鹽水，注射速度相同。CTA掃描延遲時(shí)間為小劑量測(cè)試達(dá)峰時(shí)間加4 s。CTA掃描采用心臟軸位掃描，球管旋轉(zhuǎn)速度0.28 s/圈，管電壓100 kV、Smart mA管電流450～720 mA、采集時(shí)相30%～80%。

1.3 圖像重建及處理 所有圖像均由2名具有5年以上工作經(jīng)驗(yàn)的放射科主治醫(yī)師分析。心臟部分CTA圖像重建采用Smart Phase技術(shù)自動(dòng)尋找最佳圖像。常規(guī)應(yīng)用冠狀動(dòng)脈運(yùn)動(dòng)偽影校正技術(shù)（SSF技術(shù)）行運(yùn)動(dòng)偽影校正，生成0.625 mm層厚的校正后圖像。應(yīng)用GE AW 4.7工作站進(jìn)行后處理。

1.4 觀察指標(biāo) 所有觀察指標(biāo)均在0.625 mm層厚軸位圖像上測(cè)量。感興趣區(qū)（ROI）選取主動(dòng)脈根部左主干起源層面，面積約100 mm2。冠狀動(dòng)脈客觀顯影強(qiáng)度評(píng)價(jià)：測(cè)量升主動(dòng)脈根部（左冠狀竇水平）CT值，圖像噪聲值取圖像CT值的標(biāo)準(zhǔn)差；對(duì)比噪聲比（CNR）：于主動(dòng)脈根部（左主干起源層面）選取ROI，CNR=增強(qiáng)后?增強(qiáng)前CT值/圖像噪聲值[4]。冠狀動(dòng)脈主觀圖像質(zhì)量：2名放射科主治醫(yī)師對(duì)冠狀動(dòng)脈圖像質(zhì)量進(jìn)行主觀評(píng)估，0.625 mm層厚軸位圖像結(jié)合CPR重建圖像進(jìn)行冠狀動(dòng)脈節(jié)段評(píng)分，主觀評(píng)價(jià)采用美國心臟協(xié)會(huì)的15分段法[5]。以Likert 4分制評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各血管節(jié)段進(jìn)行評(píng)分，將圖像質(zhì)量分為4級(jí)，即1～4分。4級(jí)：血管無偽影或中斷；3級(jí)：血管有輕度偽影；2級(jí)：血管有中度偽影；1級(jí)：血管有嚴(yán)重偽影。2～4級(jí)為可滿足診斷的圖像質(zhì)量。當(dāng)2名醫(yī)師意見存在分歧時(shí)，應(yīng)一同重新閱片，達(dá)成一致。心腔成像圖像質(zhì)量：測(cè)量各心腔平均CT值，選擇心臟成像最佳時(shí)相。記錄每名患者檢查時(shí)CT容積劑量指數(shù)（CTDIvol）、劑量長度乘積（DLP），計(jì)算其有效劑量（ED）：ED=DLP×k，其中心臟k系數(shù)為0.0140、顱腦k系數(shù)為0.0021、腹部及盆腔k系數(shù)為0.015，多部位取其平均值[6]。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。年齡、BMI、心率、血管顯影強(qiáng)度、圖像噪聲、CNR、ED等計(jì)量資料以±s表示，組間比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料組間比較采用χ2檢驗(yàn)。采用Mann-WhitneyU檢驗(yàn)比較組間冠狀動(dòng)脈平均圖像質(zhì)量評(píng)分。采用Kappa檢驗(yàn)分析2名醫(yī)師對(duì)冠狀動(dòng)脈圖像質(zhì)量主觀評(píng)分的一致性。P<0.05表示有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料 兩組研究對(duì)象性別、年齡、體質(zhì)量指數(shù)（BMI）差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。研究組平均心率大于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），見表1。

表1 兩組研究對(duì)象一般資料比較

2.2 冠狀動(dòng)脈圖像質(zhì)量 2名醫(yī)師對(duì)冠狀動(dòng)脈圖像質(zhì)量主觀評(píng)分一致性較強(qiáng)（Kappa=0.82，P<0.001）。兩組升主動(dòng)脈根部CT值、CNR差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。研究組升主動(dòng)脈噪聲大于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）?？稍u(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈節(jié)段共544段，其中研究組281段、對(duì)照組263段。研究組冠狀動(dòng)脈平均圖像質(zhì)量評(píng)分為3.10±0.79，圖像質(zhì)量1分14段（5.0%），2分33段（11.7%），3分144段（51.3%），4分90段（32.0%）；對(duì)照組冠狀動(dòng)脈平均圖像質(zhì)量評(píng)分為3.28±0.71，圖像質(zhì)量1分8段（3.0%），2分24段（9.1%），3分117段（44.5%），4分114段（43.4%）。研究組與對(duì)照組冠狀動(dòng)脈圖像質(zhì)量評(píng)分比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），見表2。典型病例見圖1、2。

表2 兩組冠狀動(dòng)脈圖像質(zhì)量比較（±s）

表2 兩組冠狀動(dòng)脈圖像質(zhì)量比較（±s）

項(xiàng)目研究組對(duì)照組（n=24）（n=21）t/U值P值升主動(dòng)脈CT值（Hu）0.241噪聲 23.71±3.21 19.62±4.73 3.438 <0.05 502.25±115.02 464.68±93.86 1.19 CNR 21.68±6.14 24.81±6.86 1.613 0.114平均圖像質(zhì)量評(píng)分（分） 3.10±0.79 3.28±0.71 1.366 0.172

圖1 男，57歲，冠狀動(dòng)脈單支病變。A、B.行非門控心腦聯(lián)合CTA，容積再現(xiàn)及最大密度投影示頭頸血管圖像質(zhì)量佳；C～E.容積再現(xiàn)及曲面重組示右冠狀動(dòng)脈、前降支及回旋支圖像質(zhì)量佳，滿足診斷需求；箭示前降支近段重度狹窄

圖2 男，50歲，冠狀動(dòng)脈硬化改變。A～C.行常規(guī)冠狀動(dòng)脈CTA，曲面重組及容積再現(xiàn)示冠狀動(dòng)脈圖像質(zhì)量佳

2.3 心腔圖像質(zhì)量 研究組左心房、右心房及右心室平均CT值均大于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），見表3。

表3 兩組心腔圖像質(zhì)量比較（Hu，±s）

表3 兩組心腔圖像質(zhì)量比較（Hu，±s）

注：LA為左心房，LV為左心室，RA為右心房，RV為右心室，LAA為左心耳

心腔結(jié)構(gòu)研究組對(duì)照組（n=24）（n=21）t值P值LA 515.06±105.31 429.98±108.00 2.672 <0.05 LV 495.30±102.71 0.174 RA 397.39±229.50 137.55±33.67 5.480 <0.05 454.18±95.59 1.384<0.05 LAA 449.90±132.34 435.11±95.58 0.431 0.669 RV 436.10±200.36 152.52±49.11 6.707

2.4 冠狀動(dòng)脈輻射劑量 兩組冠狀動(dòng)脈ED差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），見表4。

表4 兩組冠狀動(dòng)脈輻射劑量比較（±s）

表4 兩組冠狀動(dòng)脈輻射劑量比較（±s）

注：CTDIvol為CT容積劑量指數(shù)，DLP為劑量長度乘積，ED為有效劑量

項(xiàng)目研究組對(duì)照組（n=24）（n=21）t值P值CTDIvol（mGy）13.41±4.91 12.68±4.65 0.492 0.625 DLP 187.71±68.71 202.09±69.03 0.659 0.514（mGy·cm）ED（mSv) 2.63±0.96 2.83±0.97 0.916 0.366

3 討論

心源性栓塞型卒中是缺血性卒中的重要類型。某些隱源性卒中的病因也可能為潛在的心臟及大血管栓塞。此外，缺血性卒中引起的心血管并發(fā)癥是卒中后死亡的第二大原因[7]。及時(shí)發(fā)現(xiàn)心臟病變對(duì)全面評(píng)估卒中具有重要價(jià)值。因此，臨床上需要一種無創(chuàng)性成像方法同步評(píng)價(jià)急性缺血性卒中患者的心臟情況。

經(jīng)食管超聲心動(dòng)圖是目前檢測(cè)腦栓塞潛在來源的參考標(biāo)準(zhǔn)方式[8]，但其為有創(chuàng)性檢查，臨床應(yīng)用受限。心臟MRI是卒中后心臟評(píng)估的重要方法，是測(cè)量心力衰竭患者心室容量、質(zhì)量和射血分?jǐn)?shù)的金標(biāo)準(zhǔn)[9]；但其急診應(yīng)用明顯受限。CTA具有無創(chuàng)、簡單易行、特異度較高的優(yōu)點(diǎn)，是缺血性卒中患者心臟評(píng)估的合理替代方案。

然而，將常規(guī)心臟加入急診評(píng)估需要與頭頸血管CTA分2次掃描，檢查時(shí)間長、對(duì)比劑用量大、操作復(fù)雜。Sun等[10]采用雙源CT、大螺距掃描模式行心腦血管聯(lián)合心臟成像為前瞻性門控螺旋掃描，患者需要呼吸訓(xùn)練及心電連接；而急診患者通常病情較重，依從性差，容易出現(xiàn)不能配合屏氣、心律不齊和心率過快等情況。該方案為確保心率較低和節(jié)律穩(wěn)定，檢查前準(zhǔn)備復(fù)雜耗時(shí)，僅用于非急診患者。寬體探測(cè)器CT的應(yīng)用使單次心跳的冠狀動(dòng)脈CTA成為常規(guī)，并提供了自由呼吸和無心電門控心臟成像的可能。已有研究顯示，采用寬體探測(cè)器CT可行自由呼吸冠狀動(dòng)脈CTA，提供良好的圖像質(zhì)量，并減少心率變化的影響[11]。也有研究采用寬體探測(cè)器CT行心腦血管CTA“一站式”掃描，圖像質(zhì)量符合診斷要求，同時(shí)不受屏氣不佳、心率過快或心律不齊等因素的限制[12]。

除呼吸訓(xùn)練以外，心電連接也可延長急診患者的檢查時(shí)間。在急性缺血性卒中救治中，如何在確保檢查成功的基礎(chǔ)上縮短檢查時(shí)間是需要考慮的關(guān)鍵因素。已有研究采用64排CT掃描儀（Philips Brilliance）行非門控心臟CTA有助于檢測(cè)急性缺血性卒中患者的心臟栓塞來源；但對(duì)觀察房間隔、冠狀動(dòng)脈等細(xì)微結(jié)構(gòu)異常存在不足[13]。而采用256排寬體探測(cè)器CT行自由呼吸、非門控心腦聯(lián)合CTA則因無心電連接、不實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)心電圖的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了簡單、快速操作，適用于急診缺血性卒中患者。

本研究的掃描方案與原有急性缺血性卒中的多模態(tài)CT成像方案在頭頸部CTA部分并無顯著差異，因此圖像質(zhì)量不應(yīng)受到明顯影響。研究結(jié)果顯示：自由呼吸、非門控心腦聯(lián)合CTA不影響頭頸部血管成像圖像質(zhì)量，成像圖像質(zhì)量佳，能滿足診斷需求。

相對(duì)而言，心臟圖像質(zhì)量所面臨的挑戰(zhàn)更大。本研究結(jié)果顯示：自由呼吸下無門控的CTA掃描提供了良好的冠狀動(dòng)脈圖像質(zhì)量。由于寬體探測(cè)器CT的心臟成像采用單個(gè)心動(dòng)周期采集的方式，不再有不同心動(dòng)周期間的空間配準(zhǔn)的需求，心電圖信號(hào)對(duì)于成像而言的主要作用是獲得心動(dòng)周期長度的信息、定義圖像采集的時(shí)相和輔助定位心臟運(yùn)動(dòng)較弱的時(shí)相。但如果在掃描前獲取心率的粗略信息，并設(shè)計(jì)大致足夠長的采集時(shí)間，即可以保證在采集中包括所需的心臟運(yùn)動(dòng)較弱的時(shí)相數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)已經(jīng)獲取的基礎(chǔ)上，即使缺少心電圖信號(hào)也可通過按一定間隔重建所有時(shí)相數(shù)據(jù)的方法找到所需的時(shí)相。本研究結(jié)果顯示：研究組所有病例的成像均獲取到所需的時(shí)相。相對(duì)于人為尋找，CT掃描系統(tǒng)提供了計(jì)算機(jī)自動(dòng)尋找的功能。本研究中采用Smart Phase技術(shù)，研究組病例的圖像質(zhì)量均足夠好。

心腔對(duì)時(shí)間分辨率的要求比冠狀動(dòng)脈更低，圖像質(zhì)量更能夠保障?？陀^評(píng)價(jià)也顯示各心腔平均CT值均能滿足診斷需求，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)心腔血栓等異常病變。同時(shí)，寬體探測(cè)器CT非門控心腦聯(lián)合CTA冠狀動(dòng)脈有效輻射劑量與門控冠狀動(dòng)脈CTA相比并無增加。

本研究的局限性：①樣本量較小，且并非用于真正的急診患者，該技術(shù)的臨床價(jià)值有待進(jìn)一步研究；②由于采用先進(jìn)行心臟掃描的心腦聯(lián)合掃描模式，為保證頭頸部CTA的圖像質(zhì)量，無法在心臟掃描時(shí)洗出右心內(nèi)的對(duì)比劑，可能影響部分較小分流性疾病的診斷，有待進(jìn)一步設(shè)計(jì)更好的掃描方案同時(shí)滿足分流性病變的檢測(cè)。

總之，寬體探測(cè)器CT可行自由呼吸、非門控心腦聯(lián)合CTA掃描，在快速完成成像的同時(shí)可提供良好的圖像質(zhì)量以評(píng)價(jià)心臟和血管病變。