多排螺旋CT成像在心脏疾病诊断应用中的研究现状

朱水波 朱 健 周孜孜

(广州军区武汉总医院心胸外科，湖北 武汉 430070)



多排螺旋CT成像在心脏疾病诊断应用中的研究现状

朱水波 朱 健 周孜孜

(广州军区武汉总医院心胸外科，湖北 武汉 430070)

心脏；辅助检查；X线计算机；三维重建

手术前准确了解病变与周围器官之间的关系是准确进行医患沟通的前提,也是心脏疾病矫正手术获得成功的关键。然而在心脏外科临床实际中心脏与大血管组织器官存在着复杂多样的解剖学变异〔1〕，使得精确的手术前评估变得困难。多排螺旋(MD)CT是近年来在CT成像技术上的最新突破〔2〕。MDCT通过横轴扫描三维采集数据进行多种方向重建，能表达组织器官间的三维关系，使得大量的数据利用起来更加直观有效。最终的影像能发现各种病变，或能让心脏外科医师更容易准确地发现解剖学细节，对于安全开展手术有极大的临床指导意义。本文就MDCT成像在心脏疾病诊断应用中的研究现状作一综述。

1 MDCT发展现状

1998年MDCT的问世使得无创、准确、可靠诊断心脏疾病成为可能〔3〕。MDCT是在常规CT基础上发展起来的一项现代新型影像学技术，它通过多种探测器快速扫描身体某一大范围区域并同步取得数量增加的轴向CT薄片扫描三维采集数据进行多种方向的重建。近年来MDCT 成像技术、硬件和软件技术的飞速进步推动了无创心血管成像的发展,相继出现了16、64、128层MDCT。MDCT改进了常规CT，使它从单一横断面成像发展为动态的、三维成像形态。具体来讲就是采用比较高的空间和时间分辨率及高质量的多维重建图像。多平面重建影像是三维影像通过自体积加权地获得性轴向CT数据集，伴随着任意选择的计划，包括冠状面、矢状面、垂直线和曲线。在横轴三维采集数据后，重建出的轴位像、冠状切面和矢状切面都具有一致的空间分辨率，在任意方向重建出的图像质量高度清晰的〔4～9〕。而且它可以进行多种多样的后处理，如显示心血管的解剖部位、对一些大血管和心脏进行三维检查。2007年320排动态容积CT(320-DVCT)问世。其在探测器宽度方面取得了重大突破,达到单圈扫描320层的能力,扫描范围达到16 cm。

2 MDCT在心脏疾病中的应用

先天性心脏病是新生儿中最常见的一种先天性畸形，约占各种先天性疾病的28%〔10〕，是近年来幼儿3大疾病(先天性心脏病、听力缺失、视力发育障碍)筛查的主要项目。先天性心脏病多在胚胎发育时期由于心脏或大血管形成障碍或发育异常而引起的解剖结构异常或出生后应自动关闭的通道未能闭合(在胎儿属正常)。先天性心脏病一般可以通过临床症状、典型的体征、胸部正位片、心电图和心脏彩超做出诊断。经验丰富的心脏外科医生一般能通过这些资料估计其血流动力学改变、病情程度及范围，制定一个较好的治疗方案。但对于合并多种畸形的复杂性心脏病，往往需更精密的检查手段。在过去一段时间里，心导管心血管造影等检查手段对了解其病变程度、类型及范围有满意的效果，然而因为其具有一定的创伤性没有得到大范围的临床推广。随着影像学技术的发展MDCT不仅能缩短扫描时间、减少造影剂的使用、降低射线曝光剂量、较少受快心率及心律不齐的影响,具有较好的应用前景〔11〕。而复杂心脏病的诊断方面，更是需要准确的辅助检查手段。

320-DVCT无疑是医学影像设备发展史上一场空前的革命。经周围静脉通过高压注射器快速注入造影剂，延迟一定时间至靶血管内造影剂充盈达到高峰，通过电子束成像系统，进行快速体积数据采集，获取增强扫描的多层面断层影像，结合计算机进行心血管图像的三维重建，最终得到靶血管数字化的立体影像〔12〕。它是在MDCT技术的基础上结合计算机进行后处理的心血管三维重建。从表面上看320-DVCT和过去CT的进化史一样是探测器范围的增宽，但这对于心脏的扫描产生的是革命性的变化，它仅需0.35 s完成无须屏气的全心脏扫描，大大降低了由屏气不良造成扫描失败的可能性。因此，它完全规避了以往CT无法解决的长时间螺旋扫描带来的多次心跳，螺旋错层伪影等各类问题，极大地减少了假阳性的诊断。因为总曝光时间大大降低，最多可降低80%辐射剂量。

对于复杂心脏病的诊断，320-DVCT结合多平面重组(MPR)、最大密度投影(MIP)及容积再现(VR)等多种图像后处理技术避免了影像的重叠，能很好地显示心脏心内结构和心外结构异常。三维重建技术能很好地展示解剖学房室位置、形态、房室内部连接及结构、房室与大血管连接、大血管形态及空间位置关系〔4～9〕。MPR将横断面图像的数据通过后处理使体素重新排列，根据诊断需要显示任意方向的二维断面图像，可以充分显示病变的细节及与周围组织的关系，方便测量病变大小。由于MPR的容积数据较少，不能显示整体血管的情况，可能漏诊一些细小的病变，例如本组中的一个小的房间隔缺损。MIP是利用投射成像的原理，在可视化平面之上投射三维空间数据的一种计算机可视化方法。它是将一组投影线沿着预先的视角透过容积数据系列，取每条投影线经过的所有体素中最大的一个体素值作为投影图像中对应的像素值，这样由所有投影线对应的最大密度像素组成的二维投影图像称之为MIP。MIP图像主要提供密度信息，优点在于投影的分辨率高，可以任意角度旋转，有利于观察心血管及病变的整体形态和位置。VR是利用CT 血管造影数据的三维显示技术，将投影线通过容积数据，以不同灰阶和伪彩来显示表浅或深在结构，可完全利用扫描容积内的数据对心血管腔进行三维重建，是近年来开发的一种最新、最复杂的重建方法。VR技术的优点在于能三维旋转、任意角度观察、随意切割，不易受器官重叠影响，VR的不足之处是对计算机硬件要求很高，行图像三维重建及阅片所花费的时间相对较长〔13～15〕。

当前选择性冠状动脉造影(CAG)仍然是诊断冠心病的金标准，但因其有创、具有潜在严重并发症、费用高、有放射性损伤、在中小医院不易开展等因素限制了它的临床使用。冠状动脉钙化是冠心病的标志，是其发展到一定程度的必然产物。研究〔16〕发现冠状动脉钙化积分(CACS)与相应冠脉管腔的狭窄有高度的相关性，从而得出结论，由CACS可以在一定程度上推测出冠脉的狭窄程度。一直以来，电子束CT常被用作评价冠脉钙化程度的“金标准”，但价格昂贵、适应证单一，使得电子束CT不能得到广泛推广。最新研究表明在对冠脉钙化程度的定量分析方面， MDCT与电子束CT技术在冠脉钙化评价方面的相关系数达到0.95，即高度相关〔11，16，17〕。一次320-DVCT心脏冠状动脉扫描不仅可以获得冠脉钙化积分、冠脉CT造影等常规形态学信息，更能测出包括射血量、射血分数、心肌活性、心肌灌注评价、心室运动、心房运动等结果，满足临床准确诊断的需要。

3 MDCT在心脏疾病应用的优点

MDCT通过多种探测器快速扫描身体某一大范围区域并同步取得数量增加的轴向CT薄片扫描三维采集数据进行多方向的重建能够提供较为全面的解剖学立体图像。其原始横轴面成像避免了影像的重叠，能很好地显示解剖学心脏的位置、形态与血管的连接情况〔18〕。近年来，迅速发展起来的320-DVCT 跟前一代CT 相比,最大的突破在于检测的覆盖范围大大提高了,它的覆盖范围是64排CT的5倍,它可以把人体最难检查的器官——心脏完全覆盖起来,不需要移动床体就可以进行扫描和重建,也不再需要高度重叠的扫描。320-DVCT 在临床上单次扫描就可以完全覆盖心脏,大大缩短了检查时间,由原来的6～10 s 缩短到0.35～0.5 s,例如最短仅用0.35 s 就能将整个心脏瞬间显示成像。320-DVCT 在硬件软件技术方面的改进,明显缩短扫描时间,提高了时间和空间分辨力,在心率70次/min以下时扫描即可完全避免因呼吸运动带来的伪影,心脏运动伪影也减到了最低,图像质量得到极大改善〔3〕。许多三维动态容积扫描技术，例如三维容积再现、最大密度投影、最小密度投影、遮蔽表面显示、表面阴影显示技术及模拟血管内径技术显示多种组织和显示它们与另一不同组织关系的能力。三维扫描的过程创造出了二维影像，这些影像表达了组织器官之间的三维关系使我们充分利用巨大数量的二维数据直观性和有效性的优点。

此外，放射剂量问题是一直困扰CT广泛使用的一个重要因素。64排CT 一次心脏检查的整体辐射剂量约(20±3.5)mSv,320-DVCT因扫描时间缩短并采用前瞻性心电门控技术可明显减少射线曝光量,并可取得高质量的冠状动脉图像, 一次选择性冠状动脉造影患者所受到的辐射剂量达3～10 mSv，个别患者甚至可通过更低的剂量(<1 mSv)即可完成一次扫描，因此检查的照射剂量减少了约75%〔19，20〕。

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3 郝宝顺，刘 勇，周 彬, 等.320 排动态容积CT 冠状动脉成像诊断冠状动脉狭窄的价值〔J〕.中国动脉硬化杂志,2013；21(1)：74-8.

4 Akiba T, Marushima H, Harada J,etal.Importance of preoperative imaging with 64-row threedimensional multidetector computed tomography for safer videoassisted thoracic surgery in lung cancer〔J〕.Surg Today，2009；39(10):844-7.

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20 Sabarudin A, Sun Z.Coronary CT angiography:diagnostic value and clinical challenges〔J〕.World J Cardiol，2013；5(12):473-83.

〔2015-08-01修回〕

(编辑 苑云杰/王一涵)

朱水波(1962-)，男，教授，主任医师，博士，博士生导师，主要从事心血管疾病研究。

R654.2；R816.2

A

1005-9202(2016)21-5475-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2016.21.117