冠脈CTA聯(lián)合能譜雙下肢CTA檢查在多血病變患者中的可行性研究?

車小雙 魏 里 賈惠娟 吳昆鵬 高 磊 劉大亮,*

1.聊城市人民醫(yī)CT室(山東 聊城 252000)

2.聊城市人民醫(yī)中原生物醫(yī)學(xué)研究院(山東 聊城 252000)

動(dòng)脈粥樣硬化是一種全身性疾病，發(fā)病率和死亡率高，患者常多系統(tǒng)受累[1-2]。對(duì)合并高血壓、糖尿病、血脂異常、吸煙、肥胖體質(zhì)及運(yùn)動(dòng)量少等危險(xiǎn)因素者，更易發(fā)生下肢動(dòng)脈疾病和冠狀動(dòng)脈疾病(coronary artery disease,CAD)[3]。近年來(lái)，外周下肢動(dòng)脈血管病變發(fā)病趨勢(shì)逐年增加，嚴(yán)重影響患者的生存質(zhì)量[4]。罹患下肢動(dòng)脈病變并冠狀動(dòng)脈病變者，血管造影檢查(digital subtraction angiography,DSA)是為診斷的金標(biāo)準(zhǔn)，但診治費(fèi)用昂貴增加患者家庭及社會(huì)負(fù)擔(dān)[5]；隨著CT技術(shù)的發(fā)展，無(wú)創(chuàng)性CTA檢查技術(shù)已經(jīng)逐步成為診斷血管疾病的主要手段，但傳統(tǒng)冠脈CTA和下肢CTA檢查需要分開檢查，且對(duì)比劑用量較大，且操作復(fù)雜，需要患者配合度較高。CT能譜技術(shù)的出現(xiàn)為聯(lián)合檢查提高了可行性，能譜CT技術(shù)通過(guò)組合高和低keV電壓瞬時(shí)切換來(lái)產(chǎn)生各種單能量CT圖像和物質(zhì)分離圖像[6-7]。低keV可以有效的對(duì)提高圖像對(duì)比度，且低造影劑用量檢查切實(shí)可行[8]。在有臨床癥狀的下肢動(dòng)脈病變患者中，能譜下肢CTA可準(zhǔn)確地檢測(cè)下肢動(dòng)脈狹窄>50%的患者，且能有效克服下肢鈣化斑塊影響管腔狹窄程度觀察的問(wèn)題[9]。以往有學(xué)者[10]提出心臟聯(lián)合下肢動(dòng)脈CTA檢查的方案，但需加掃雙小腿以解決末端血管強(qiáng)化程度差的情況，且存在造影劑用量高、輻射劑量大等問(wèn)題，限制其臨床推廣。鑒于此，我們?cè)O(shè)計(jì)了冠脈CTA聯(lián)合能譜下肢CTA掃描的方案，探索其對(duì)于心臟下肢動(dòng)脈血管病變?cè)\斷的可行性。

1 資料與方法

1.1 臨床資料前瞻性納入2017年2月至2018年9月因下肢及冠脈血管病變于聊城市人民醫(yī)院行冠脈CTA和下肢動(dòng)脈CTA檢查患者60例，通過(guò)我院倫理委員會(huì)同意，并簽署知情同意書。

納入標(biāo)準(zhǔn)：同一患者行冠脈CTA和下肢動(dòng)脈CTA并且掃描成功患者，兩種掃描方式分開掃描的時(shí)間間隔小于7天。排除標(biāo)準(zhǔn)：因患者無(wú)法配合未完成兩部位掃描，有嚴(yán)重的碘對(duì)比劑過(guò)敏史，心功能不全，肝腎功能損害影響對(duì)比劑代謝。冠脈搭橋術(shù)后因無(wú)法評(píng)估血管分?jǐn)?shù)故予以排除3例，最終60例患者最終納入研究，其中女性34例，男性26例，患者年齡42～75歲，平均65.21±10.12歲，體重指數(shù)(body mass index，BMI)：范圍21.22～24.25，平均22.64±3.62，其中一站式完成兩種CTA檢查患者臨床資料30例，分開掃描患者臨床資料30例。將30例行冠脈CTA和能譜下肢動(dòng)脈CTA聯(lián)合掃描的患者納入A組；先行冠脈CTA掃描，而后7天內(nèi)行下肢動(dòng)脈CTA掃描的患者納入B組。

1.2 掃描方案及后處理A組及B組患者心臟掃描時(shí)均采用自動(dòng)門控技術(shù)掃描，在長(zhǎng)達(dá)10s的心電圖記錄后，計(jì)算機(jī)會(huì)以此心電圖計(jì)算患者的合適的掃描期項(xiàng)，并推薦給操作者，操作者根據(jù)實(shí)際情況給予設(shè)置。A組、B組我們均采用表1內(nèi)方案。所有患者掃描均采用GE revolution CT進(jìn)行掃描，圖像后處理采用ADW4.7平臺(tái)軟件處理。

表1 冠脈CTA檢查掃描期像的選擇

A組掃描方案：100kV，自動(dòng)mAs(50～500mAs)，冠脈噪聲指數(shù)(NI)設(shè)為24，下肢動(dòng)脈噪聲指數(shù)(NI)設(shè)為16，手動(dòng)前門控，心動(dòng)周期期像選擇依據(jù)表1，單心動(dòng)周期，軸位掃描，探測(cè)器寬度14～16cm，轉(zhuǎn)速0.28s，激發(fā)閾值250HU，激發(fā)位置定于升主動(dòng)脈根部，激發(fā)后1.1s(無(wú)吸氣憋氣口令)曝光掃描，經(jīng)過(guò)11～12s后行腎動(dòng)脈至足部的能譜CT掃描。對(duì)比劑(370mgI/mL)用量 1.0mL/kg，注射速度4mL/s；而后給予30mL造影劑，以2.5mL/s注射，造影劑注射結(jié)束后，會(huì)繼續(xù)給予生理鹽水30mL，以2.0mL/s速度繼續(xù)團(tuán)注，直至結(jié)束，后重建50keV圖像作為參考圖像，并記錄造影劑注射至掃描結(jié)束時(shí)間。

B組冠脈掃描方案：100kV，自動(dòng)mAs(50～500mAs)，噪聲指數(shù)(NI)設(shè)為24，手動(dòng)前門控，心動(dòng)周期期像選擇依據(jù)表1，探測(cè)器寬度14～16cm，轉(zhuǎn)速0.28s，激發(fā)閾值50HU，激發(fā)位置定于升主動(dòng)脈根部，激發(fā)后5.9s曝光掃描，有吸氣、憋氣口令。常規(guī)心臟CTA摒氣式軸位掃描，對(duì)比劑(370mgI/mL)用量0.8mL/kg，注射速度=4.0mL/s。

B組下肢動(dòng)脈掃描方案：100kV，自動(dòng)mAs(50～500mAs)，噪聲指數(shù)(NI)設(shè)為16，轉(zhuǎn)速 0.5s，激發(fā)閾值150HU，激發(fā)位置定于腹主動(dòng)脈下段近分叉處，激發(fā)后12s曝光開始掃描,迭代重建采用ASiR-V50%。對(duì)比劑(370mgI/mL)用量 95mL，前55mL為4mL/s 其余40mL的注射速度為2.5mL/s。注射完造影劑后，用30mL生理鹽水以2.5mL/秒的注射速度沖刷造影劑，直至結(jié)束，并記錄造影劑注射至掃描結(jié)束時(shí)間。

1.3 圖像質(zhì)量主觀評(píng)估由2位經(jīng)驗(yàn)豐富的診斷經(jīng)驗(yàn)的高年資醫(yī)師對(duì)圖像質(zhì)量盲評(píng)。冠脈CTA評(píng)分采用3級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[11]，分別對(duì)左前降支(left anterior descending coronary artery，LAD)，左旋支(Left circumflex coronary artery，LCX) 右冠脈(Right coronary artery，RCA)行圖像質(zhì)量。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如下：3分，圖像質(zhì)量出色，無(wú)偽影；2分：圖像質(zhì)量良好，有少量偽影；1分：圖像偽影較多，無(wú)法診斷。

下肢動(dòng)脈CTA主觀圖像評(píng)分采用4級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)：圖像質(zhì)量：造影劑淺淡，血管輪廓不清，無(wú)法診斷；造影劑淡，血管輪廓尚清，勉強(qiáng)診斷；造影劑充盈可，輪廓清，可診斷；血管清晰，輪廓清晰；≥2分以上符合診斷要求。

1.4 圖像質(zhì)量客觀評(píng)估冠脈CTA客觀評(píng)價(jià)：測(cè)量主脈根部CT值及SD值，以及同層面背部肌肉的CT值及SD值，并計(jì)算SNR及CNR。計(jì)算公式如下：SNR=主動(dòng)脈根部CT值/主動(dòng)脈根部SD值，CNR=(主動(dòng)脈根部CT值–同層面背部肌肉CT值)/同層面背部肌肉SD值。

下肢動(dòng)脈CTA客觀評(píng)估：分別測(cè)量并計(jì)算腰大肌、腹主動(dòng)脈下段、股淺動(dòng)脈及脛前動(dòng)脈三段雙支血管的平均值作為其CT值及SD值，以腰大肌SD值作為背景噪聲，并計(jì)算各段CNR以及SNR，作為客觀評(píng)價(jià)的指標(biāo)。計(jì)算公式如下：SNR=相應(yīng)節(jié)段動(dòng)脈管腔內(nèi)部CT值/同層面動(dòng)脈管腔內(nèi)部SD值，CNR=(動(dòng)脈管腔內(nèi)部CT值–腰大肌CT值)/腰大肌SD值。

1.5 有效輻射劑量的比較有效輻射劑量計(jì)算公式：ED=DLP×k,下肢k=0.006 mSv·mGy-1·cm-1 [12]，心臟k=0.014 mSv·mGy-1·cm-1

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用SPSS 20.0軟件行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，BMI及年齡、ED、造影劑用量組間比較采獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，主、客觀評(píng)價(jià)使用Mann-Whitney u秩和檢驗(yàn)。兩位醫(yī)生的評(píng)分結(jié)果采用Kappa一致性檢驗(yàn)評(píng)價(jià)。當(dāng)P<0.05時(shí)，認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 患者一般情況60例患者影像資料收集完整，數(shù)據(jù)測(cè)量完整。2組患者BMI及年齡接近，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；A組對(duì)比劑用量(92.68±6.48)ml明顯低于B組造影劑用量之和(145.52±5.53)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；A組輻射劑量(6.01±1.2)與B組的輻射總量接近，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見(jiàn)表2。

表2 各組患者的一般情況匯總

2.2 A.B兩組患者主觀及客觀圖像質(zhì)量比較A組冠脈與B組冠脈可觀圖像質(zhì)量參數(shù)比較，主動(dòng)脈根部CT值，SNR、CNR并無(wú)明顯差異(P<0.05)，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(見(jiàn)表3)；主觀圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)：兩組冠脈圖像共評(píng)價(jià) 180根血管。A組(聯(lián)合組)，3、2分者分別為59、31根；單獨(dú)冠狀動(dòng)脈組3、2分者分別為54、36根，兩組均無(wú)1分者，A組評(píng)分與B組無(wú)明顯差異(Z=-0.769，P=0.442)；兩位評(píng)價(jià)醫(yī)生結(jié)果的Kappa值為0.848，有高度一致性。

表3 A、B兩組冠脈CTA客觀圖像質(zhì)量比較

2.3 A.B兩組下肢動(dòng)脈CTA主觀及客觀圖像質(zhì)量比較A組冠脈與C組下肢動(dòng)脈可觀圖像質(zhì)量參數(shù)比較，A組下肢動(dòng)脈CTA各段CT值均高于C組(P<0.05)，SNR以及CNR除股淺動(dòng)脈動(dòng)脈段A組優(yōu)于B組外，余無(wú)明顯差異(見(jiàn)表4)；主觀圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)：兩組下肢動(dòng)脈圖像共評(píng)價(jià)360個(gè)節(jié)段血管。A組(聯(lián)合組)，4、3、2分者分別為100、56、24根；B組下肢動(dòng)脈CTA組4、3、2分者分別為 90、68、22根，兩組均無(wú) 1分者，比較差異A組圖像主觀評(píng)分與B組無(wú)明顯差異(Z=-0.376，P=0.17)；兩位評(píng)價(jià)醫(yī)生結(jié)果的Kappa值為0.825，顯示高度一致性。

表4 A、B兩組下肢動(dòng)脈客觀圖像質(zhì)量參數(shù)比較

2.4 病例資料典型病例影像分析見(jiàn)圖1～圖5。

圖1～圖3 55歲女性患者，掃描方式為冠脈聯(lián)合下肢CTA掃描冠脈圖像，心率65～70次/分，掃描期像為75%，冠脈圖像質(zhì)量評(píng)分3分，對(duì)比劑用量為95mL(370mgI/mL)，ED為5.3mSv：圖1 成像為心臟與下肢融合圖像，患者下肢血管顯示良好，狹窄不明顯；圖2 為左前降支橫斷面圖像，如圖標(biāo)注出非鈣化斑塊顯示良好；圖3 為左前降支多角度重建(CPR)圖像，黑色箭頭所示為非化斑塊，管腔狹窄；圖4～圖5 像為72歲男性患者，為冠脈聯(lián)合下肢CTA掃描的下肢圖像，患者雙下肢多發(fā)彌漫性混合斑塊形成，管腔狹窄明顯，下肢血管圖像質(zhì)量評(píng)分為4分：圖4 為VRT及最大密度投影(MIP)重建圖像，可見(jiàn)雙側(cè)股淺動(dòng)脈下段及腘動(dòng)脈管壁多發(fā)彌漫性斑塊形成，管腔粗細(xì)不均；圖5 為CPR重建圖像結(jié)合橫斷面軸位圖像，可見(jiàn)管腔混合斑塊顯示良好，橫截面標(biāo)記部位所示可見(jiàn)左側(cè)股前動(dòng)脈明顯混合斑塊形成。

3 討 論

隨著我國(guó)人口的老齡化，動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生率逐漸增高，同時(shí)并發(fā)下肢動(dòng)脈和冠脈病變患者數(shù)量增多，治療前采用無(wú)創(chuàng)檢查以完善兩個(gè)部位的血管的病情是有必要的，GE revolution CT因16cm寬體探測(cè)器以及高轉(zhuǎn)速(0.28s)可以1～2s內(nèi)完成單心動(dòng)周期前門控冠脈CTA掃描，同時(shí)利用能譜低Kev技術(shù)，使單次對(duì)比劑注射情況完成冠脈聯(lián)合下肢CTA檢查的可行性大大提高。

如果需要同時(shí)完成兩項(xiàng)檢查，分開掃描需要的對(duì)比劑用量是比較大的，本研究聯(lián)合掃描的碘化劑用量(92.68±6.48)ml較分開掃描約減少了40%的造影劑用量，主要為能譜下肢CTA對(duì)比劑用量的減少，這個(gè)結(jié)果稍優(yōu)于魏恒樂(lè)[13]在GE寶石CT上關(guān)于能譜下肢CTA的研究，這可能與機(jī)器效能相關(guān)，不是本研究范圍。Liu等[14]報(bào)道過(guò)自由呼吸冠脈CTA掃描與摒氣冠脈CTA掃描的比較，認(rèn)為自由呼吸造影劑用量少，圖像質(zhì)量可達(dá)診斷標(biāo)準(zhǔn)。故本研究聯(lián)合掃描組使用了自由呼吸條件掃描冠脈CTA，這也是造影劑用量小的原因之一，較低的對(duì)比劑用量會(huì)降低腎功能不全患者使用CIN(對(duì)比劑腎病)的風(fēng)險(xiǎn)。

Khandelwal等[15]研究心臟聯(lián)合下肢CTA的掃描方式，但受限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)，造影劑用量以及輻射劑量均比較大。近年來(lái)，隨著能譜技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬單能量技術(shù)可以有效的促進(jìn)下肢動(dòng)脈CTA成像的發(fā)展，利用不同的虛擬kev值對(duì)成像血管系統(tǒng)進(jìn)行圖像質(zhì)量研究[16]，而且能譜下肢CTA的結(jié)果不受圖像重建方法的影像[17]，且有效輻射劑量并未明顯增加。本研究聯(lián)合組掃描方案中有效輻射劑量為(6.01±1.2)mSv，較B組分開掃描(6.11±1.98)mSv并未明顯增加，且在可接受的范圍內(nèi)。

得益于Julian等[18]的研究結(jié)果，我們選擇了50keV作為最佳單能量重建下肢CTA圖像，促進(jìn)對(duì)周圍動(dòng)脈的有效成像，保證目標(biāo)血管的高亮度同時(shí)獲得較高的CNR和SNR,但Kev的降低會(huì)增加圖像的噪聲值，故本研究中能譜組背景噪聲值及管腔內(nèi)噪聲值是高于普通組，腹主動(dòng)脈下段及脛前動(dòng)脈段SNR及CNR比較并無(wú)明顯差異，兩組下肢CTA主觀評(píng)分亦無(wú)明顯差異，此結(jié)果與李林坤[19]研究結(jié)果相近，本研究意在探討聯(lián)合掃描的可行性，故圖像質(zhì)量差異不明顯亦在可接受范圍內(nèi)。同時(shí)兩組冠脈CTA圖像質(zhì)量主客觀比較無(wú)明顯差異，也是研究開展的有效前提。聯(lián)合掃描組在掃描完冠脈之后會(huì)延遲11～12秒掃描，對(duì)照組腹主動(dòng)脈達(dá)到閾值后會(huì)有12s延遲時(shí)間讓造影劑預(yù)先填充血管，避免掃描進(jìn)度超過(guò)造影劑填充速度，一份有關(guān)下肢動(dòng)脈CTA血流動(dòng)力學(xué)研究中證實(shí)下肢動(dòng)脈樹充盈時(shí)間為6～39s，注射時(shí)間至少為35s[20]，本研究?jī)山M的下肢動(dòng)脈注射總時(shí)間均大于45s，且聯(lián)合組時(shí)間更長(zhǎng)，雙小腿充盈時(shí)間充足，基于能譜低Kev技術(shù)，雙小腿及末端血管顯示效果良好。

本研究表明此種聯(lián)合掃描方式是可行的，在獲得優(yōu)質(zhì)圖像質(zhì)量的同時(shí)，并能有效減少輻射劑量和造影劑使用量。然而，我們的研究有一定局限性。首先：納入患者數(shù)量較少，每組僅30例；其次，未研究下肢血管局部具體病灶的顯示和效能；第三，未對(duì)其他對(duì)比劑注射方案對(duì)聯(lián)合方案掃描的影響；第四，心衰患者因心臟泵血能力下降，計(jì)劃時(shí)間內(nèi)下肢動(dòng)脈無(wú)法充盈造影劑，故本實(shí)驗(yàn)未納入心衰患者，此類患者如何檢查是后續(xù)需要研究的方向。

本研究意在利用更新技術(shù)設(shè)備和持續(xù)優(yōu)化的掃描方案，在保證圖像質(zhì)量的同時(shí)降低對(duì)比劑用量及其他方面的檢查風(fēng)險(xiǎn)。