影像融合在冠狀動(dòng)脈搭橋術(shù)后橋血管造影中的應(yīng)用

閆瑞 閆繼鋒 于運(yùn)福 陳小貞

冠狀動(dòng)脈搭橋術(shù)（coronary artery bypass grafting，CABG）患者由于冠狀動(dòng)脈疾病的自然病史及主動(dòng)脈冠狀動(dòng)脈搭橋術(shù)的自然演變，每年有10%～15%的靜脈橋血管阻塞，10 年后只有38%～45%的靜脈橋保持通暢［1-3］。通常需通過(guò)冠狀動(dòng)脈造影術(shù)（coronary arteriography，CAG）進(jìn)行評(píng) 估。然 而，CABG 不同術(shù)者橋血管吻合口的差異及近端吻合位置的變化，冠狀動(dòng)脈造影時(shí)很難定位橋血管的位置。對(duì)于并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)較高（高齡、心力衰竭、患有多血管疾病、腎功能衰竭等）的患者，這些操作持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，因此導(dǎo)致放射線暴露水平更高［4］，腎毒性增加［5］。心臟CT 掃描系統(tǒng)可以在任何感興趣的結(jié)構(gòu) 的三維（three-dimensional，3D）中進(jìn)行 重組，然后將重組模型與其他形式的介入成像實(shí)時(shí)融合［6］。這種將從目標(biāo)結(jié)構(gòu)重組CT 圖像獲得的3D 模型與傳統(tǒng)的介入圖像實(shí)時(shí)合并，進(jìn)而提高醫(yī)學(xué)圖像的二維（2D）空間可視化效果的技術(shù)，通常稱為圖像融合。該技術(shù)最初應(yīng)用在神經(jīng)介入放射學(xué)［7,8］，目前在腹腔［9］及血管［10,11］的放射介入治療中也得到應(yīng)用。心臟方面，僅限于用于房撲及房顫射頻消融手術(shù)過(guò)程中［12,13］，但也適用于復(fù)雜先天性心臟病的血流動(dòng)力學(xué)介入治療［14,15］。此外，影像融合技術(shù)的發(fā)展為結(jié)構(gòu)性心臟病領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)評(píng)估和導(dǎo)航做出了重要貢獻(xiàn)［16］。冠狀動(dòng)脈影像融合技術(shù)是將冠脈CT 血管造影（CT angiography，CTA）圖像與CAG 影像進(jìn)行融合，進(jìn)一步指導(dǎo)介入治療。該技術(shù)目前在冠脈搭橋術(shù)后橋血管造影方面應(yīng)用較少，本研究擬采用CABG 患者的CTA 圖像通過(guò)融合技術(shù)術(shù)中實(shí)時(shí)指導(dǎo)橋血管造影，并對(duì)相關(guān)影像及指標(biāo)，如尋找橋血管所需時(shí)間、對(duì)比劑使用量、射線暴露時(shí)間等進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取我院2018 年10 月—2019 年10 月的100 例冠狀動(dòng)脈搭橋術(shù)后需要行血管造影檢查的患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：1）CABG 患者行CAG 術(shù)，術(shù)前同意行冠脈CTA，或已在外院行冠脈CTA 檢查；2）簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：急性冠狀動(dòng)脈血管閉塞、血流動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定的患者、年齡小于18 周歲的未成年人或受監(jiān)護(hù)的成年人、合并有惡性腫瘤、急性左心衰、肺部感染、急性腦血管疾病、主動(dòng)脈夾層等。本研究經(jīng)過(guò)阜外華中心血管病醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。術(shù)前已做冠脈CTA 和同意做冠脈CTA 的患者作為實(shí)驗(yàn)組（融合指導(dǎo)組），不接受做冠脈CTA 或沒(méi)有行冠脈CTA 的患者作為對(duì)照組（CAG 指導(dǎo)組），每組各收集50 例患者的臨床資料。兩組的臨床基線資料具有可比性（P＞0.05）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)組：應(yīng)用冠脈CTA 通過(guò)融合技術(shù)實(shí)時(shí)指導(dǎo)術(shù)中橋血管的尋找。對(duì)照組：僅應(yīng)用冠脈造影技術(shù)指導(dǎo)尋找橋血管。記錄兩組患者的手術(shù)操作時(shí)間、術(shù)中射線的暴露時(shí)間、射線暴露量、對(duì)比劑和造影導(dǎo)管的使用量等。

1.3 融合技術(shù)［17］及評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

融合技術(shù)：影像融合過(guò)程主要有三個(gè)步驟——圖像重組處理、三維二維圖像匹配和實(shí)時(shí)融合聯(lián)動(dòng)。1）GE 血管造影系統(tǒng)IGS 520 Assist，應(yīng)用影像處理工作站（ADW4.6）可以對(duì)任何廠家的標(biāo)準(zhǔn)格式（符合DICOM 3.0）的CT 影像進(jìn)行圖像處理。2）胸椎配準(zhǔn)：選擇重組，使用第7 到第11 胸椎進(jìn)行，以三維重組的胸椎與透視、電影采集序列下的實(shí)際解剖進(jìn)行兩個(gè)體位下的配準(zhǔn)（兩個(gè)體位相差至少50°）。氣管配準(zhǔn)：選擇一級(jí)和二級(jí)支氣管進(jìn)行，使用三維重組的氣管結(jié)構(gòu)與透視、電影采集序列下的實(shí)際解剖進(jìn)行兩個(gè)體位下的配準(zhǔn)（兩個(gè)體位相差至少50°）。特殊匹配：對(duì)于某些特殊患者，體內(nèi)的某些植入物可能在CT 中顯影。例如起搏器、鈦架、鋼板、胸骨鋼絲、骨水泥等，在體內(nèi)位置相對(duì)固定。配準(zhǔn)時(shí)，可直接利用這些作為標(biāo)記進(jìn)行定位。造影配準(zhǔn)：根據(jù)病例不同特點(diǎn)，在實(shí)際操作中可選擇以上三種方式之一進(jìn)行校準(zhǔn)。完成校準(zhǔn)后，在之后冠脈造影中，利用血管影像進(jìn)一步進(jìn)行校準(zhǔn)匹配，提高配準(zhǔn)的準(zhǔn)確度。3）在完成匹配后，通過(guò)EPVision 軟件進(jìn)行融合聯(lián)動(dòng)。三維立體影像與二維透視融合疊加在一起，醫(yī)生改變實(shí)時(shí)投照體位時(shí)，三維影像也會(huì)實(shí)時(shí)改變，并與透視中的解剖結(jié)構(gòu)吻合，達(dá)到融合引導(dǎo)的目的。

評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)：尋找橋血管的時(shí)間（min）是從橋血管搜索開始到完成所有橋血管尋找的總時(shí)間。由手術(shù)醫(yī)生口頭宣布開始計(jì)時(shí)，通常是在全部橋血管造影完成后結(jié)束?？偸中g(shù)時(shí)間（min）是在插入造影導(dǎo)管后開始，并在醫(yī)師拔出導(dǎo)管后停止操作，內(nèi)容包括冠狀動(dòng)脈原位血管及橋血管造影。射線暴露時(shí)間（min）及射線暴露總量［劑量面積乘積（dose area product，DAP），Gy·cm2］由DSA 自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)的提供。對(duì)比劑用量（mL）依據(jù)術(shù)后護(hù)理記錄單的記錄。影像融合技術(shù)方面，影像融合圖像存在一定的偏差，可由兩名技術(shù)工程師校正融合圖像。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

本研究使用SPSS 21.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，定量資料采用t 檢驗(yàn)進(jìn)行組間差異分析，定性資料采用χ2檢驗(yàn)進(jìn)行組間差異分析，P＜0.05 差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 患者臨床基線資料的比較

兩組患者的性別、年齡、血壓、血脂、腎功能等指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果顯示兩組患者的臨床基線資料無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（表1）。

表1 兩組患者臨床基線資料的比較（）

表1 兩組患者臨床基線資料的比較（）

注：1 mmHg=0.133 kPa；HbA1c：glycated hemoglobin，糖化血紅蛋白；NT-proBNP：Nterminal pro-brain natriuretic peptide，氨基末端腦利鈉肽前體。

2.2 患者介入手術(shù)指標(biāo)的比較

實(shí)驗(yàn)組的對(duì)比劑用量、總輻射時(shí)間、放射劑量、總手術(shù)時(shí)間、導(dǎo)管數(shù)量、尋找橋血管時(shí)間與對(duì)照組相比明顯下降，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），術(shù)后腎功的指標(biāo)肌酐清除率比較，兩組存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05），但是術(shù)后心功能指 標(biāo)NT-proBNP 在兩組間沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表2）。

表2 兩組患者介入相關(guān)指標(biāo)比較（）

表2 兩組患者介入相關(guān)指標(biāo)比較（）

注：DAP，Gy·cm2：劑量面積乘積，灰度-平方厘米。

2.3 患者術(shù)前及術(shù)后心腎功能指標(biāo)的比較

對(duì)照組患者的肌酐清除率在手術(shù)前后有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.001），實(shí)驗(yàn)組患者的肌酐清除率及NTproBNP 在手術(shù)前后均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05）（表3）。典型病例見圖1、2。

圖1 患者，男，75 歲，CABG 術(shù)后5 年余，近期再發(fā)心絞痛。a)冠脈CTA；b)胸椎及氣管配準(zhǔn)；c)右冠狀動(dòng)脈橋血管精準(zhǔn)融合；d)回旋支橋血管精準(zhǔn)融合；e)乳內(nèi)動(dòng)脈橋血管精準(zhǔn)融合；f)左前斜45°右冠狀動(dòng)脈橋血管影像；g)左前斜45°回旋支橋血管影像；h)正位乳內(nèi)動(dòng)脈橋血管影像。

圖2 患者，女，63 歲，CABG 術(shù)后7 年余，近期再發(fā)心絞痛。a)冠脈CTA；b)正位，胸椎配準(zhǔn)；c)左前斜90°，胸骨鋼絲配準(zhǔn)；d)乳內(nèi)動(dòng)脈橋血管精準(zhǔn)融合；e)對(duì)角支橋血管精準(zhǔn)融合；f)左前斜90°胸骨鋼絲與c)精準(zhǔn)配準(zhǔn)；g)左前斜45°乳內(nèi)動(dòng)脈橋血管影像；h)左前斜45°對(duì)角支橋血管影像；i)頭位30°右冠狀動(dòng)脈重度狹窄（本次心絞痛罪犯血管）。

表3 兩組術(shù)前及術(shù)后肌酐、NT-proBNP 比較（）

表3 兩組術(shù)前及術(shù)后肌酐、NT-proBNP 比較（）

注：a：與術(shù)前比較，P＜0.001；b：兩組手術(shù)前后差值比較，P＜0.05。

3 討論

多年來(lái)臨床沒(méi)有停止對(duì)冠脈造影中搜索橋血管的技術(shù)改進(jìn)。Cikirik?iolu 等［18］研究顯 示，主動(dòng)脈冠狀動(dòng)脈移植物標(biāo)記物對(duì)術(shù)后橋血管造影術(shù)的使用具有一定幫助。其他研究證實(shí)了這種方法的可行性，由于使用了這些標(biāo)記物，需要的對(duì)比劑數(shù)量、透視時(shí)間及導(dǎo)管數(shù)量減少［19］。實(shí)際上，使用此類標(biāo)記物會(huì)影響CT 掃描結(jié)果的分析，且由于標(biāo)記物可視性很差可能產(chǎn)生假象，所以并未在外科手術(shù)中廣泛開展［20］。因此，這并不是改善冠狀動(dòng)脈造影期間橋血管搜索的有效解決方案。目前隨著介入醫(yī)師手術(shù)技巧逐漸增進(jìn)，高年資介入醫(yī)師可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或冠脈CTA 影像記憶橋血管位置尋找橋血管，但對(duì)于大多數(shù)醫(yī)師或初學(xué)者于原位冠脈血管造影中橋血管造影仍較困難。本研究通過(guò)冠脈CTA 圖像導(dǎo)入DSA 機(jī)器中，應(yīng)用融合技術(shù)提供的橋血管位置實(shí)時(shí)指導(dǎo)尋找橋血管。首先，為冠脈搭橋術(shù)前行冠脈CTA 檢查，從CTA 上判斷橋血管通暢情況及開口位置；其次，完成胸椎及氣管配準(zhǔn)或胸骨鋼絲配準(zhǔn)；再次，造影導(dǎo)管根據(jù)融合技術(shù)提供的血管位置準(zhǔn)確尋找到靜脈橋血管及乳內(nèi)動(dòng)脈橋血管。

CABG 患者多數(shù)合并并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)較高的疾病，例如多血管疾病、心力衰竭、心臟瓣膜病及腎功能衰竭，對(duì)CABG 患者行冠脈造影檢查存在風(fēng)險(xiǎn)性及復(fù)雜性。在風(fēng)險(xiǎn)性方面，X 射線輻射對(duì)患者和醫(yī)務(wù)人員的不利影響已被關(guān)注［21,22］。限制X 射線輻射暴露將帶來(lái)益處，并提出了限制X 射線輻射的準(zhǔn)則［23,24］。常規(guī)保護(hù)手段為醫(yī)務(wù)操作人員提供了適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)，卻伴有發(fā)生脊柱病變風(fēng)險(xiǎn)［25］。所以減少輻射暴露的有效方法是盡可能減少手術(shù)時(shí)間。此外，碘對(duì)比劑的腎毒性危害也不容忽視。在復(fù)雜性方面，CABG 患者的CAG 操作持續(xù)時(shí)間一般比冠心病患者CAG 時(shí)間長(zhǎng)，這也容易導(dǎo)致患者的輻射量和腎毒性危險(xiǎn)更高［26,27］。本研究結(jié)果證實(shí)融合技術(shù)可有效提高橋血管造影效率，減少X 射線輻射、對(duì)比劑用量。另外，本研究結(jié)果表明，融合技術(shù)的應(yīng)用可降低腎功能受損，對(duì)心功能變化并無(wú)影響。此外，對(duì)照組的肌酐清除率在手術(shù)前后，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001），而實(shí)驗(yàn)組無(wú)差異，考慮應(yīng)用融合技術(shù)后對(duì)比劑用量明顯減少，有效保護(hù)腎功能。然而在心功能（NT-proBNP）指標(biāo)方面，兩組術(shù)前與術(shù)后及組內(nèi)比較，變化均不明顯，但在手術(shù)前后差值比較中有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），考慮與融合技術(shù)的應(yīng)用可縮短手術(shù)時(shí)間并減少對(duì)比劑使用量使差值波動(dòng)上有差異有關(guān)。結(jié)果表明，在橋血管造影中融合技術(shù)的應(yīng)用并不會(huì)增加腎功能及心功能不全的風(fēng)險(xiǎn)，反而在一定程度上具有保護(hù)作用。

綜上所述，影像融合技術(shù)是一種新穎、安全且有效的技術(shù)，通過(guò)減少X 射線輻射、對(duì)比劑用量和手術(shù)時(shí)間來(lái)降低介入手術(shù)相關(guān)的醫(yī)源性并發(fā)癥，且可有效保護(hù)心腎功能。本研究為影像融合技術(shù)在冠脈搭橋術(shù)后橋血管造影的應(yīng)用提供了實(shí)踐依據(jù)，相信隨著影像融合技術(shù)進(jìn)一步完善和發(fā)展，更多復(fù)雜心臟疾病患者能從中獲益。