双源CT低剂量适应性序列扫描对心律不齐冠状动脉成像的初步研究

冯越，蔡国龙，李伟，何浪，刘铁

近年来，随着多层螺旋CT(multislice CT，MSCT)的发展，尤其是64层螺旋CT和双源CT的问世，冠状动脉CT血管造影(computed tomography angiography，CTA)已成为冠心病的一项重要无创检查手段。但在冠状动脉CTA检查中，由于回顾性心电门控的应用和小螺距的重叠扫描，辐射剂量显著增高，其有效辐射剂量甚至明显高于常规冠状动脉造影[1-4]。CT电离辐射的致癌风险以及放射防护与安全问题开始成为关注的焦点[5-6]。双源CT序列扫描模式采用前瞻性心电触发的非螺旋扫描方式，可显著降低辐射剂量，目前已有将其应用于冠状动脉CTA检查的报道[7]，但该技术对心律要求非常严格，使其在心律不齐患者中的应用受到了一定限制。适应性序列扫描技术的出现弥补了前者的局限性。本研究就适应性序列扫描技术在心律不齐患者冠状动脉CTA中的应用进行初步研究并做出评价，旨在为该技术的临床应用提供依据。

1 资料与方法

1.1 临床资料 2009年1月－2010年12月在浙江医院行双源CT冠状动脉造影检查并进行传统冠状动脉造影(conventional coronary angiography，CAG)的心律不齐患者共134例。所有患者均已知或者怀疑冠状动脉疾病，排除已放置支架、屏气欠佳、冠脉搭桥术后的患者。按照检查时间先后分成两组：A组患者采用常规回顾性心电门控螺旋扫描(2009年6月30日之前)，B组采用适应性序列扫描(2009年7月1日之后)。冠状动脉CTA与传统冠状动脉造影的间隔时间不超过2周。CTA图像资料中均包括检查时完整的心电图数据。A组共78例，其中男50例，女28例，年龄65.3±13.5(37～87)岁，扫描期间的心率为75.5±12.9(44～122)/min；B组共56例，其中男41例，女15例，年龄62.6±14.5(40～85)岁，扫描期间的心率为76.5±13.8(50～117)/min。B组患者中不包括室性心律失常和房颤的患者。所有患者均完成扫描。

1.2 扫描设备及参数 所有CT检查均由双源CT(Somatom Definition)完成。采集时间为83ms。扫描范围：头尾向自气管隆突下1cm到心脏下缘1.5cm。所有患者均在CT检查前2min舌下喷5mg硝酸甘油喷剂，但不服用β受体阻滞剂。经肘正中静脉注入70～80ml非离子造影剂(优维显，370mg/ml)，速度5ml/s，注射完毕后立即用50ml生理盐水冲洗。在升主动脉根部采用Bolus Tracking技术，当达到100Hu的阈值后延迟7s启动扫描。A组采用回顾性心电门控法和心电图脉冲放射剂量降低技术，全剂量曝光的范围为20%～80% R-R间期，扫描参数如下：准直32×0.6mm，利用Z轴飞焦点技术采集64层，层厚0.75mm，机架旋转时间330ms，心率依赖螺距0.2～0.5，管电流400mAs，管电压120kV。B组采用适应性序列扫描，扫描参数如下：准直32×0.6mm，利用Z轴飞焦点技术采集64层，层厚0.75mm，机架旋转时间330ms，管电流400mAs，管电压120kV。时相采集中心为每个R波后295ms，扫描时间为10～14s。

1.3 图像重建及后处理 A组利用回顾性心电门控重建所有图像，每例患者均在右侧冠状动脉中段水平利用PREVIEW功能以10ms为间隔预览并选择最佳时相。B组以每个R波后295ms为中心重建所有图像。重建层厚0.75mm，重建间隔0.5mm，重建算法为中等软组织算法(B26f)。视野(Fov)手动调整至包括整个心脏(图像矩阵512×512)。所有图像均传到安装了心脏后处理软件(Syngo Circulation，Siemens)的三维工作站(Leonado，Siemens)。图像处理包括最大密度投影重组(maximum intensity projection，MIP)、曲面重组(curved planar reformations，CPR)和容积漫游重组(volume rendering，VR)。不可诊断图像的定义为：图像质量差，重建图像上冠状动脉错位、管壁严重伪影，不能做出诊断[8]。按照美国心脏联合会建议的方案将冠状动脉分为15段，1－4段为右侧冠状动脉，5－10段为左主干和前降支，11－15段为回旋支，如果存在中间支则为16段[9]。在未知传统冠状动脉造影结果的情况下利用Circulation软件的冠状动脉血管测量功能(quantitative coronary angiography，QCA)测定冠状动脉狭窄程度，共测定两次，取其平均值。将狭窄程度≥50%的节段标记为阳性。

1.4 辐射剂量评价 本研究统计的辐射剂量仅为冠状动脉CTA的辐射剂量，不包括定位像和触发扫描的辐射剂量。通过CT自动计算得到容积CT剂量指数(CTDIvol)和剂量长度乘积(dose lengthproduct，DLP)，以DLP乘以特定的转换系数k估计有效剂量(effective dose，ED)。参考欧盟委员会关于CT的质量标准指南[10]，转换系数k=0.017mSv・mGy－1・cm－1。

1.5 传统冠状动脉造影 采用Philips Xper FD10心血管数字减影机以常规的Judkin法进行传统冠状动脉造影。采用QCA半自动分析系统定量分析，经导管校正后在舒张期末测量血管直径及狭窄程度，由同一操作者测量两次，取平均值。将狭窄程度≥50%的节段标记为阳性。

1.6 统计学处理 采用SPSS 12.0软件进行统计分析，计量资料以±s表示，计数资料以频数或百分比表示。两组患者辐射剂量的比较采用Mann-Whitney检验。以传统冠状动脉造影为金标准，以每支冠状动脉和患者为单位分别计算冠状动脉CTA的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值(左主干和前降支合并统计)，组间比较采用χ2检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 A组结果 A组78例患者共显示1013个节段，最佳重建期相260～340(295±18)ms。78例患者中室性早搏2例、房颤2例，共7个节段图像未达到诊断要求。A组冠状动脉CTA诊断冠状动脉狭窄≥50%的段数分别为右侧冠状动脉38段、左主干与前降支55段、回旋支18段，传统冠状动脉造影诊断狭窄≥50%的段数分别为右侧冠状动脉35段、左主干与前降支50段、回旋支15段。以传统冠状动脉造影为金标准，双源CT冠状动脉CTA诊断右侧冠状动脉≥50%狭窄的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值分别为91.4%、97.8%、84.2%、98.9%，诊断左主干及前降支≥50%狭窄的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值分别为100%、98.6%、90.9%、100%，诊断回旋支≥50%狭窄的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值分别为100%、99.0%、83.3%、100%，诊断冠状动脉整体≥50%狭窄的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值分别为97.0%、98.5%、87.4%、99.7%。

2.2 B组结果 B组56例患者共显示738个节段，其中不可评估节段4段(2例患者，原因为造影剂注射诱发室性早搏)。B组冠状动脉CTA诊断冠状动脉狭窄≥50%的段数分别为右侧冠状动脉21段、左主干与前降支40段、回旋支11段，传统冠状动脉造影诊断狭窄≥50%的段数分别为右侧冠状动脉17段、左主干与前降支38段、回旋支11段。以传统冠状动脉造影为金标准，双源CT冠状动脉CTA诊断右侧冠状动脉≥50%狭窄的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值分别为100%、98.0%、81.0%、100%，诊断左主干及前降支≥50%狭窄的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值分别为100%、99.2%、95.0%、100%，诊断回旋支≥50%狭窄的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值分别为81.8%、99.0%、81.8%、99.0%，诊断冠状动脉整体≥50%狭窄的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值分别为97.0%、98.8%、88.9%、99.7%。

统计学分析显示，B组双源CT冠状动脉CTA诊断右侧冠状动脉、左主干及前降支、回旋支及冠状动脉整体≥50%狭窄的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值与A组比较均无显著性差异(P＞0.05)。

2.3 低剂量适应性序列扫描冠状动脉CTA与冠状动脉狭窄程度的图像对比 两者均可多方向显示病变冠状动脉节段的狭窄，并可测量管腔的狭窄程度。CTA同时还可显示病变节段管壁的细节。VR可显示冠状动脉狭窄位置，CPR可测量管腔狭窄程度，与CAG符合良好。

2.4 两组患者辐射剂量比较 A组容积CT剂量指数为50.9±14.7mGy，有效剂量为12.0±3.6mSv，B组容积CT剂量指数为13.6±2.6mGy，有效剂量为3.1±0.7mSv，组间比较差异均有统计学意义(Z=–9.854，P=0.00；Z=–9.826，P=0.00)。

3 讨 论

心律不齐患者进行常规的回顾性心电门控扫描后采用绝对时相重建图像可提高图像质量，减少图像错层的发生[11]。本研究中A组仅有极少数的冠状动脉节段图像为不可诊断(共4例7段，占0.6%，心电图分别表现为室性早搏和房颤)，其原因为：室性心律失常患者左心室的收缩从位于心室的异位激动点开始，舒张期缩短更明显，心室收缩呈扭转变形的状态，常规重建的冠脉图像上出现明显、多发的错层甚至冠状动脉节段缺失，需要进行心电编辑，但经常达不到满意的效果；房颤则以心房壁的快速颤动为特点，频率常可达150/min以上，图像特征为冠状动脉呈串珠样改变，实为CT的时间分辨率尚不够所致。为此，B组排除了室性心律不齐和房颤的患者，但在实际操作中，由于造影剂注射所诱发的室性心律不齐仍难以避免。

双源CT时间分辨率高达83ms，采用回顾性心电门控螺旋扫描即使在心率高至90次/min时仍可获得可诊断的图像，但其主要缺点是辐射剂量过高[12-14]。有研究表明前瞻性心电触发序列扫描可获得优质的图像，同时辐射剂量能降低83%[13]。但是对于心律不齐的患者，由于CT扫描期间的心率变化，R-R间期不成比例的缩短和延长，常规的前瞻性心电门控扫描技术所采用的相对时相重建不能在同一心脏期相产生影像，而且在重建时不能改变时相，图像表现为阶梯样外观，严重时可影响诊断的准确性[15-17]。适应性序列扫描是在前瞻性心电触发序列扫描的基础上改进的一项新技术，通过增大扫描角度，实现了重建相位调整，可以在R-R间期±8%或者±80ms范围内选择最佳重建期相，国内已用于高心率患者的冠状动脉CTA检查，并获得了良好效果[8]。本研究结合绝对时相和适应性序列扫描技术，在心律不齐的患者中获得了良好的图像质量，同时使辐射剂量明显降低。

本研究结果显示，A、B两组双源CT冠状动脉CTA的诊断敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值差异均无统计学意义，而双源CT冠状动脉CTA与传统冠状动脉造影的差别主要在于狭窄程度的判断，原因可能是前者造影剂流经冠状动脉时更符合常态下冠脉血流的特性，而后者是在加压状态下注射造影剂，若病变处与临近冠状动脉的扩张程度不一致，可导致管径出现变化，从而影响对狭窄程度的判断，尤其是在狭窄程度为50%左右的病变节段。

综上所述，双源CT适应性序列扫描结合绝对时相重建可用于心律不齐患者的CTA检查，能获得良好的图像质量及较高的诊断准确性，并可降低辐射剂量。但适应性序列扫描不能进行心脏功能评价及瓣膜、心肌桥的多期动态显示，且对于特定种类的心律不齐如室性心律失常、房颤目前尚难以应用。

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