极速CT在冠心病诊断中的临床应用

马恩森 ，王 武

（中日友好医院 放射科，北京 100029）

选择性插管冠状动脉造影 （selective coronary angiography，SCA）做为诊断冠心病的金标准，因为有创、具有潜在危险性、检查费用较高且部分患者不需要或不适合于介入治疗，所以亟需一种可靠、无创和经济、方便的冠状动脉成像技术。由于多层螺旋CT（multidetector-row computed tomography，MDCT）设备的逐渐完善和技术的迅猛发展，以及图像时间分辨率及空间分辨率的进一步提高，使其在心血管系统应用更为广泛，目前我院最新引进的高端CT设备——多排极速CT（美国飞利浦公司生产）充分体现了它在冠心病诊断中的强大优势，本文仅就极速CT的技术创新和其在冠心病中临床应用做一简要综述。

1 极速CT的技术创新

全新CT技术体系包括：模块化纳米探测器、先进的iMRC X线球管、立体散射线滤线器、气垫轴承扫描架以及个性化低剂量扫描等先进技术和设计，该体系为突破现有CT在速度、图像质量、临床应用、辐射剂量等多方面瓶颈提供了可能。

1.1 强大的高压发生器和iMRC管球系统

极速CT的X线发生器采用融合4项专利技术的固、液、气三态高压绝缘设计，实现了高压发生器轻量化超高速旋转设计要求，具备目前业内最高的工作负荷输出和成像能力；与之相配的iMRC球管，其热容量大、散热率快，寿命更长更可靠；双支撑轴承转动更稳定，更有利于图像清晰还原；智能动态四焦点技术，更保证高清图像的采样要求。

1.2 立体球面探测器系统

Nano Panel三维球面探测器的应用是MDCT发展上的里程碑。极速CT首先应用了8cm球面探测器，它采用纳米高集成探测器技术，实现将传统CT探测器组件高度集成于一个模块，每块Nano Panel都相当于256个传统CT的探测器单元。由于采用球面排列，在探测器Z轴方向上的每个探测器模块均垂直于球管光源，这样就使得Nano Panel成为唯一一种可以使用三维立体滤线器来同时过滤X-Y-Z三轴的散射线的探测器，降低线阻和X射线散射线噪声，提高探测器采集效率，大幅度提高图像质量，降低辐射剂量。在临床应用中，有利于后颅凹亨氏区伪影、冠脉钙化伪影和支架伪影的消除，提高诊断效能[1]。

1.3 气垫轴承机架系统

气垫轴承通过气流层把以往相关运动的2个摩擦表面分离开，实现将机架悬浮在5μm的高度做稳定高精度的相对旋转运动。由于气垫机架完全消除固体之间的摩擦及由此引起的摩擦热，所以机架可以超高速旋转，最快旋转速度达到0.27s/圈，较常规螺旋CT提高接近一倍，使其时间分辨率大大提高。更重要的是消除传动滚珠式机架转动中产生无法避免的震动所致的影像质量衰减，精度比普通滚珠轴承CT高200倍，确保了高质量的成像。

1.4 个性化低剂量扫描模式

在多排螺旋CT设计过程中，将辐射剂量的控制放在首位，集中体现在优化每一个部件和对新的低剂量扫描模式的探索。极速CT基于快速旋转和8cm的球面探测器，可提供多种低剂量扫描模式，如在冠状动脉成像中采用低剂量前瞻性心电门控技术，可以使检查的辐射剂量比传统的回顾性心电门控技术减少64.6%，在得到高质量图像的前提下最大限度地降低了辐射剂量[2~4]。最新研究发现，极速CT冠状动脉成像采用前瞻性心电门控扫描时，辐射剂量仅仅为 4.0±1.0mSv（范围 2.1~7.0mSv）[2]。

2 临床应用

极速CT由于扫描速度的加快和探测器覆盖范围的增宽，它可以轻松完成包括冠心病、瓣膜病、心肌病、先心病、风心病、心脏肿瘤、血管变异、动脉瘤等心脏大血管疾病在内的各种疾病的筛查和诊断。下面对冠心病中的应用分别简述如下：

2.1 钙化积分

冠状动脉钙化作为冠状动脉粥样硬化的基本病变之一，可以在一定程度上反映动脉粥样硬化的程度。Agaston等[5]较早应用电子束CT （electron beam computed tomography，EBCT）对冠状动脉钙化进行量化分析，发现冠心病组冠状动脉钙化发生率显著高于非冠心病组。最近研究发现，MDCT同EBCT相比较，信噪比明显提高，联合应用前瞻性心电门控技术，可以准确计算钙化积分，同时大大降低辐射剂量[6]。虽然目前尚未见极速CT应用于冠状动脉钙化积分的相关报道，根据以往64层MDCT研究经验，钙化积分多以400为界，高于400患有冠状动脉狭窄的几率明显增大[7，8]。Ma等[7]研究发现，低剂量冠状动脉钙化积分与冠状动脉的狭窄程度存在中等程度的相关性。因此，冠状动脉钙化积分既可以用于冠心病高危人群筛查，又可监测冠状动脉粥样硬化的进展情况，从而进行早期诊断以及指导治疗。

2.2 冠状动脉的狭窄程度评价

多项研究发现以SCA作为金标准，64层MDCT检测狭窄度≥50%的敏感度和特异度可高达90%以上[9，10]。但是由于时间、空间分辨率相对较低，不能对高心率患者进行心脏检查，也不能清楚显示冠状动脉细小分支及细微病理结构，据Pannu等[11]报道，64层MDCT上只可以对89%的冠脉节段进行正确评估。极速CT可以将心脏冠脉成像时间大大缩短，结合多排独有的心脏专用软件技术能够适应高心率检查，甚至完成部分房颤患者的冠状动脉成像[1]。此外，由于MDCT对冠状动脉中度以上狭窄的阴性预测值很高，有助于避免冠状动脉正常或不需介入治疗的患者SCA检查，这使得MDCT冠状动脉成像成为可疑冠心病患者筛选的重要检查手段。

2.3 冠状动脉斑块成分分析

对粥样硬化斑块成分的分析多采用冠状动脉内超声，但由于其临床操作复杂性和有创性，所以利用MDCT通过对斑块密度的测量来判断斑块成分也一度成为研究的热点。许多学者利用MDCT对斑块成分进行了研究，其中Schroeder等[12]采用尸体心脏作为标本，并与组织病理学检查相对照，根据CT值将斑块分为3类：软斑块（主要成分为脂质）≤60CT 单位（hounsfield unit，HU）；中间型斑块（纤维斑块）：61～119HU； 钙化斑块 （钙化成分为主）≥120HU。最近采用64层MDCT与血管内超声的对照研究也得出相同的结论。另外研究还发现，64层MDCT仅对冠状动脉近中段没有伪影和钙化不严重的病例具有较好的相关性和重复性，所以对斑块分析的准确性有赖于CT时间和空间分辨率的提高[13]。初步研究表明极速CT不仅可以准确的测定斑块CT值，无创性对斑块性质进行评价，早期检测不稳定斑块，甚至能分辨出容易破裂造成急性心肌梗塞的脂肪性斑块的纤维环、脂质池，从而减少导管造影操作中并发症的发生，因此具有广大的应用前景[1]。

2.4 对冠状动脉变异和畸形的诊断

目前，对冠状动脉变异和畸形的定义及分类尚缺乏统一的认识，一般认为冠状动脉的起始、分布和终止异常均为变异或畸形。虽然冠状动脉变异和畸形的发病率较低（约1%），但是其临床表现复杂、多样，严重者可造成心绞痛、心肌梗死甚至心源性猝死，因此，早期对冠状动脉变异和畸形的诊断有助于避免心脏不良事件的发生。64层MDCT曾在此病诊断上显示出明显的优势，一方面，通过容积再现技术显示其开口及行程全貌；另一方面，通过多平面重建可以显示有无血管的先天性狭窄或闭锁，以及测量壁冠状动脉及心肌桥的深度、长度[14，15]。但是由于部分患者心率较快，以及考虑到对患儿尽量减少辐射剂量的原则，使得其临床应用受到一定限制，极速CT扫描速度快结合低剂量前瞻性门控技术很好的解决了此问题，取得了良好的效果[16，17]。

2.5 旁路移植血管成像

冠状动脉旁路血管移植术 （coronary artery bypass graft，CABG）做为治疗晚期冠心病患者主要方法之一，而其远期疗效取决于旁路移植血管的通畅程度。传统上对移植血管的评价要靠SCA，近年来，许多学者研究发现，术后64层MDCT冠脉成像更能直观和整体显示旁路移植血管及其连接关系，探测旁路血管有无狭窄，对狭窄程度进行评估，并进一步探讨重新搭桥手术的路径和可行性[18，19]。虽然64层MDCT诊断旁路血管狭窄的敏感性、特异性较高，但是由于CABG术后扫描范围的扩大，导致扫描时间延长和辐射剂量增大，极速CT快速的扫描及低剂量扫描方案可以有效的解决此问题。此外，还可以同时发现CABG术后的并发症，如血栓形成、旁路血管的错位或扭曲、心包积液等[19]。

2.6 支架治疗术后疗效评价

众所周知，支架置入术后所面临的主要问题是支架的再狭窄，支架材料不同，发生再狭窄的几率也不相同，其中，金属裸支架再狭窄的发生率较高，术后6个月平均再狭窄率为46%[20]。由于支架内再狭窄严重影响患者的生存质量，作为传统的复查手段，SCA逐渐被MDCT冠状动脉成像所取代。有学者应用64层MDCT研究发现，平均支架内腔可见直径比率达80%左右，评价支架的狭窄情况与SCA相一致[21]。作者的最近研究也证实了上述结论[22]。但是血管壁钙化较明显时影响支架内腔的评价，而且由于支架成分、粗细、直径大小不同，部分支架通畅度评价较为困难。极速CT通过创新性的使用三维立体滤线器，降低线阻和X射线散射线噪声，可以更好的显示支架腔内的情况。

2.7 心肌灌注

心肌灌注定义为单位时间内通过单位体积心肌的血流容积，目前以MRI和单光子发射计算机断层成像对心肌灌注的评价较为准确。CT心肌灌注的原理是静脉注射造影剂后，在特定部位定义感兴趣区，进行同层动态扫描，从而构建出该区域心肌的血流灌注时间密度曲线，通过计算曲线下面积、峰值时间、平均通过时间和相对血流量来分析心肌的血供。研究发现，急性心肌梗死可出现相对的延迟增强即早期灌注缺损，数分钟后部分灌注缺损消失；而慢性心梗则不出现增强[23]。64层MDCT通过对狗的实验性研究发现类似结果，但是由于探测器宽度受限，覆盖面积相对较小，极速CT以8cm宽度的三维球面探测器有望在心肌灌注领域发挥更大的作用[24]。

2.8 心功能分析

冠心病最直接的病理生理变化是心功能异常，主要表现在心搏输出量及射血分数的下降。由于MRI具有较好的时空分辨率使得MRI目前被认为心功能测量的金标准。MDCT对心功能的评价方法同MRI，包括计算各种心功能参数，如舒张末期容积、收缩末期容积、每搏输出量和射血分数等，同时观察室壁运动。有学者研究发现，MDCT采用多时相重建算法测得心功能与MRI有良好的一致性，因而具有广泛的临床应用价值[25]。目前尚未见有关极速CT在心功能方面的研究。作为CT心脏检查的一部分，可以在观察冠状动脉的同时进行心功能分析，从而完成心脏解剖及功能的综合分析。

总之，随着计算机技术的不断发展和进步，CT将会在心脏病的筛查和诊断中发挥更大的作用，由原来的以显示解剖形态、位置为主向功能成像方面发展。

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