双源CT 心脏成像对正常成年人肺静脉和左心房的双时相评估价值

何艳琴 赵士海 余芸菲 周 洁 吴 东 金 航△

（1上海市影像医学研究所 上海 200032；2复旦大学附属中山医院放射科 上海 200032；3四川大学华西医院超声科 成都 610041）

近年来房颤发病率逐年升高，作为潜在致死性心律失常疾患之一，严重威胁着人类健康［1］。冷冻或射频等消融术能有效安全地治疗房颤［2-4］，而这些治疗方法有赖于对肺静脉与左心房的精确认识［5-7］，因此，国内外出现了较多对房颤患者肺静脉与左心房相关研究的报道［8-11］。然而，正常个体肺静脉和左心房结构的研究尚较缺乏，且活体状态下肺静脉和左心房的形态在不同心动周期有所不同，相关的研究报道更少，加之肺静脉变异也非少见［11］，而肺静脉的解剖变异对外科肺段切除方式的制定有重要意义［12］。本研究拟利用双源CT 心脏图像，研究正常成年人肺静脉和左心房双时相的影像结构，力图探讨肺静脉变异情况及其在左心房开口（肺静脉孔径）的尺寸，以期为评估临床患者尤其是房颤患者的肺静脉和左心房提供参考资料，并对大体标本解剖作补充。

资料和方法

研究对象收集来自2009 年1 月至2017 年12月于复旦大学附属中山医院放射科自愿参加健康体检心脏CT 成像冠脉评估的个体，采用回顾性收集的方法。纳入标准：体检个体于双源CT 完成心脏成像冠状动脉重建检查；年龄＞18 岁；冠状动脉、左心房及肺静脉均显示良好。排除标准：心律不齐；冠脉狭窄≥50%；先天性心脏或风湿性瓣膜病变，导致心室心房异常扩大，或者有心脏手术史；肺静脉异位引流；重建图像肺静脉或左心房显示不全。本研究最终纳入符合要求的成人218 例，年龄26～76 岁，平均（48.42±9.67）岁，其中男性147 例，女性71 例。所有研究对象于检查前均签署增强扫描知情同意书，本研究图像数据的使用获得复旦大学附属中山医院伦理委员会批准。

心脏CT 成像方法本研究采用SIEMENS 公司的双源CT 扫描机（SOMATOM Definition）。被检者扫描前至少禁食4 h，扫描前1～2 h 酌情服用倍他乐克（25～50 mg）：心率60 次/分以下或心电图提示传导阻滞，不服用倍他乐克；心率在60～70 次/分服用倍他乐克半颗；心率在70 次/分以上服用一颗倍他乐克，并训练患者屏气以配合检查。选择心脏扫描冠状动脉成像序列，放置心电导联，先完成定位像，采用高压注射器（MEORAO Stellant），通过肘前静脉团注非离子型碘对比剂（碘帕醇注射液）1.1 mL/kg，对女性被检者注射速率为4 mL/s，男性被检者注射速率为5 mL/s，注射后以生理盐水冲刷（约4 mL/s，25 mL）。在受检者屏气的情况下，注射对比剂前在主动脉上设置观察点，注射对比剂后当观察点的CT 值因为对比剂充盈升至120 HU 时，人工智能软件将自动触发机器扫描，并在扫描过程中采用心电门控技术。扫描参数：管电压120 kV，管电流203 mA，准直器（32 个）宽度0.6 mm，层厚（64排）0.6 mm，有效层厚0.75 mm，螺距0.2～0.4，球管旋转时间0.33 s，扫描时间约10 s。

图像后处理CT 扫描后常规重建获得冠状动脉图像，并完成评估。根据纳入排除标准，于院内PACS 系统筛选出符合标准的受检者，将其CT 心脏最佳收缩期和舒张期的双期相薄层原始图像，传输至后处理工作站（ADW 4.3），重建肺静脉和左心房的双期图像，对图像的后处理包括最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）、多平面重建（multiplanar reconstruction，MPR）和容积再现（volume representation，VR）技术。由于心室的收缩及舒张引起形态变化的幅度较大，容易通过观察图像识别，在临床工作中涉及心脏的收缩期及舒张期时相的概念，通常指左心室的收缩期及舒张期，因此本研究沿用临床工作的习惯，用左心室的收缩期及舒张期作为两个对照研究的时相。三维VR 图像重组时，选取左心房中心作为起点，肺静脉的总支端某点为终点，由后处理工作站软件进行左心房及肺静脉全貌的重组，以显示左心房和所有肺静脉以及它们之间的连接关系。

观察记录肺静脉分型、发育变异情况根据肺静脉的MPR 横断位、冠状位、矢状位图像，结合肺静脉的VR 图像，对肺静脉进行分型，并观察发育变异情况。根据临床工作经验及既往文献［11］，拟作如下分型统计：常规类型，该型在左心房左右各有两支总肺静脉汇入左心房；左中类型，除常规类型的四支肺静脉外，在左上肺静脉（left superior pulmonary vein，LSPV）与左下肺静脉（left inferior pulmonary vein，LIPV）之间多出一条额外左中肺静脉；右中类型，除常规类型的四支肺静脉外，在右上肺静脉（right inferior pulmonary vein，RIPV）与右下肺静脉（right superior pulmonary vein，RSPV）之间多出一条额外右中肺静脉；左共类型，该型左侧上下肺静脉共同开口于左心房，即右侧上下肺静脉在左心房起始处共干；右共类型，该型右侧上下肺静脉共同开口于左心房，即右侧上下肺静脉在左心房起始处共干；其他类型，除以上类型以外的其他类型。

肺静脉及左心房的相关数据测量选取左心房中心点为起点，依次选择肺静脉总分支上的某点作为终点，再由软件后处理重建图像（图1～3），获得沿肺静脉走行伸展方向的曲面重组平铺拉直图像。

在重组图像上选取肺静脉与左心房连接处（图2A），平面图以直径急剧减小到基本不变为观察点，即视为由左心房变为肺静脉的标志，确定肺静脉开口。记录软件自动测出的肺静脉孔最小径及最大径（图2B），并计算平均值与指数。偶然情况下，机器不能识别肺静脉开口边缘，肺静脉直径测量明显偏差时，可人工手动干预测量。

肺静脉开口的最小径和最大径的平均值作为肺静脉开口的平均值，最小径与最大径的比值作为肺静脉开口的指数，当指数越接近1 时代表肺静脉开口形状越圆，当指数越远离1 代表肺静脉开口形状越接近卵圆型。

图1 肺静脉前后径与上下径的测量Fig 1 Measurement of anteroposterior/superoinferior diameter of pulmonary veins

图2 肺静脉最小径与最大径的测量Fig 2 Measurement of minimum/maximum diameter of pulmonary veins

图3 左心房直径的测量Fig 3 Measurement of left atrial diameter

统计学分析本研究计量资料以表示，分类资料以百分比表示。对常规类型组肺静脉开口的前后径、上下径、最小径、最大径、平均直径和指数的收缩期和舒张期数据，采用配对t检验；对所有研究对象左心房的前后径、纵径、横径的收缩期和舒张期数据，采用配对t检验；随机选取常规四支肺静脉类型中的30 例个体，进行2 名研究者测量数据的组内一致性分析，计算相关系数（ICC）；P＜0.05 为差异有统计学意义。

结果

肺静脉变异情况本研究共纳入218 例。其中常规类型158 例（构成比72.48%），左中类型2 例（0.92%），右中类型18 例（8.26%），左共类型29 例（13.3%），右共类型2 例（0.92%）。在其他类型中，右侧两支中静脉类型4 例（1.83%），左共肺静脉伴随右中肺静脉类型3 例（1.38%），左共肺静脉伴右最下肺静脉类型1 例（0.46%），右侧最上肺静脉1 例（0.46%）（图4）。

肺静脉的测量结果常规类型组肺静脉孔平均直径显示：肺静脉孔径由大到小依次为RSPV、RIPV、LSPV、LIPV，上肺静脉孔径普遍大于下肺静脉孔径，右肺静脉孔径较左肺静脉孔径大，其中RSPV 孔径最大［收缩期（19.03±2.66）mm，舒张期（17.59±2.50）mm］，LIPV 孔径最小［收缩期（13.50±1.55）mm，舒张期（12.66±1.45）mm］；从肺静脉指数来看，右侧肺静脉孔径较左侧肺静脉孔径更圆，其中RSPV 孔径最圆（收缩期0.81±0.07，舒张期0.75±0.09），LIPV 孔径最卵圆（收缩期0.61±0.12，舒张期0.58±0.11）。除RSPV 上下径与RIPV指数收缩期同舒张期差异无统计学意义外，其他常规类型肺静脉开口各径线的测量及指数收缩期同舒张期的差异均具有统计学意义（P＜0.05，表1）。

图4 肺静脉变异展示Fig 4 The display of pulmonary vein variations

表1 常规类型肺静脉孔径测量及计算结果Tab 1 The measurement and calculation results of pulmonary vein ostium in routine types（n=158，）

在肺静脉的变异类型组中，LMPV（2 例）平均直径：收缩期（9.10±0.35）mm，舒张期（8.85±0.92）mm；RMPV（18 例）平均直径：收缩期（9.28±1.16）mm，舒张期（9.09±1.12）mm。LCPV（29 例）平均直径：收缩期（23.33±3.01）mm，舒张期（21.88±3.48）mm；RCPV（2 例）平均直径：收缩期（25.25±4.67）mm，舒张期（25.13±4.77）mm。LCPV 指数：收缩期0.49±0.11，舒张期0.46±0.12。

左心房的测量结果左心房三径线测量结果显示其横径最大、纵径次之、前后径最小，且收缩期各径线均大于舒张期，且差异均有统计学意义（表2）。

组内相关系数分析组内相关系数分析显示，肺静脉及左心房直径测量的可重复性较好（表3、4）。

表2 左心房直径的测量结果Tab 2 The measurement results of left atrial diameter（n=218）

表3 30 例随机个体肺静脉数据测量组内相关系数Tab 3 Correlation coefficient in group of PV from 30 random individuals（ICC/P）

表4 30 例随机个体左心房数据测量组内相关系数Tab 4 Correlation coefficient in group of LA from 30 random individuals（ICC/P）

讨论

双源CT 可获得高质量的心脏解剖图像，空间分辨率可达亚毫米级别，且可获得心脏搏动周期中不同时相的图像。本研究利用双源CT 最佳图像质量的收缩期和舒张期双时相数据，开展正常成年人肺静脉和左心房的在体动态影像研究，以期对大体标本解剖作补充，并测量成年人肺静脉在左心房开口孔径尺寸的范围，为评估临床患者尤其是房颤患者的肺静脉孔径及变异情况提供参考。

本研究发现，肺静脉变异较为常见，在肺静脉变异中，额外肺中静脉更易发生于右侧，而共干肺静脉则更易发生于左侧，此结果与既往研究发现相同［11］。在不同的肺静脉变异类型中，左共类型最常见，右中类型次之，其他混合类型少见，此结果与部分研究［13-14］相同，但也与部分研究结果不同［15-16］。我们推测造成不同类型变异肺静脉发生概率不同的可能原因为：（1）样本组成本身不同。本研究根据纳入排除标准，尽可能选择正常成人入组，而其他研究多针对房颤患者进行成像测量。（2）在不同的研究中某些肺静脉变异的定义略有差异。比如，本研究定义共干为上下肺静脉有共行部分，即上下肺静脉交汇点距左心房边缘距离＞0，若选择距离比此分类定义大，共干肺静脉发现率便会偏低，而有部分学者定义上下肺静脉间距离小于0.5 cm 即视为共干［17］，可能会造成共干发生率更高，本研究将上下肺静脉有共同的走形段视为共干，这样更符合临床诊疗工作的需要。

肺静脉开口的直径可以在肺静脉开口切面上经过圆心360°角的任意一个方向上测量，通常在前后径较上下径要短，但此二者并不能代表所有直径的范围，所以在计算肺静脉开口平均直径和指数时采用了最小径和最大径，以利于统计分析。

在肺静脉测量中，肺静脉前后径普遍小于上下径，肺静脉孔径由大到小依次为RSPV、RIPV、LSPV、LIPV。从测量结果数据初步来看，上肺静脉孔径大于下肺静脉，右肺静脉孔径较左肺静脉大，右侧肺静脉孔径普遍较左肺静脉孔径圆，其中RSPV 直径最大最圆，LIPV 直径最小最卵圆，额外肺静脉较常规肺静脉孔径小，共干肺静脉较常规肺静脉孔径更大，LCPV 更卵圆，此结果与既往研究［18］相同。我们分析左右肺静脉形态的差异，除了先天发育的因素外，还可能在心脏CT 成像受检者处于仰卧位时，与正常人的心脏偏左侧胸腔分布有关。我们推测心脏对左侧肺静脉的压迫较右侧肺静脉明显，造成左侧肺静脉形态更趋扁平，左肺静脉孔指数小于右侧肺静脉，若采用俯卧位成像，左右肺静脉孔指数的差异是否会缩小，有待于进一步探讨。本研究中，由于其他类型样本过小，只列出了具体数值，不适合进行统计比较分析。在心脏收缩期和舒张期双时相的比较分析中，我们发现除RSPV 上下径与RIPV 指数双期差异无统计学意义外，在常规肺静脉的测量中，总体上肺静脉孔径于心室收缩期较舒张期大而圆，可提示由于在心室收缩时，左心房血液因房室瓣的关闭增加，进入左心房的血流减缓，继而导致肺静脉血量增加，最终使肺静脉孔径增大变圆。因此，在临床诊疗过程中，进行肺静脉CT 成像时需采用心电门控，以控制心脏搏动伪影，且分析测量肺静脉时，尚需注意心脏所处的心动周期。本研究仅选择心脏CT 成像图像质量最佳的舒张期和收缩期两个时相，尚不能全面展示肺静脉形态于心动周期中的变化规律，但在一定程度上或许能解释RSPV 上下径与RIPV 指数双期差异无统计学意义的现象。在未来的研究中，如果采用无电离辐射的心脏磁共振成像方法，有可能获得更全面的关于肺静脉孔随心动周期变化的全过程，可更加准确地测量肺静脉孔于整个心动周期中的峰值。

在左心房径线测量中，横径最大，次为纵径，最小者为前后径，且左心房各径线收缩期均大于舒张期，提示心脏处于不同心动周期中，左心房的大小会有所不同，心脏收缩期时，左心房血液停止进入左心室，而肺静脉血液继续仍充盈左心房，致使左心房较心脏舒张期增大。因此，在临床工作中需注意CT 扫描所处的心动周期，可以更准确的评估左心房的形态及大小。房颤患者中左室的泵血功能会受不整齐心律的影响。从理论上推测，左心房的血液滞留及充盈应该高于正常个体，如结合心动周期评估左心房的大小，更具有可比性。

由于本研究样本量不是很大，不适合在年龄和性别上进一步分亚组，研究肺静脉和左心房的大小在不同年龄、性别上是否有差异。有研究认为左心房直径随年龄增长而增大［19］，但这方面的文献较少，有待于扩大样本量开展亚组研究。

肺静脉CT 可提示肺静脉的变异情况。当肺静脉有多支时，肺静脉CT 可防止消融术中遗漏可诱发房颤的多余肺静脉，从而达到有效治疗房颤。本研究对肺静脉在双期尺寸差异特点的发现给予临床消融术导管放置以及消融触发伴随心动周期的时间选择以提示，以更加安全地治疗房颤。左心房CT 成像亦可发现左心房血栓，此为临床消融术的禁忌证，具有重要提示作用。本研究发现，正常个体中肺静脉变异的情况不算少见，其变异的情况、解剖分布、孔径的大小，对临床房颤患者治疗具有重要意义。临床房颤患者的变异发生率是否更常见，以及变异后肺静脉的孔径是否有差异，我们拟开展进一步研究。由于房颤患者的心律属于无规律性的绝对不齐，CT 扫描时，很难获得双期相的高质量图像，如要分析房颤患者变异肺静脉的孔径是否有别于健康人的变异肺静脉，我们认为有必要和相应时相的健康人数据作对照。本研究获得的双期数据可为房颤患者的CT 研究提供基础的研究对照资料，也可为传统解剖学测量作一定的补充。

本研究的不足在于：肺静脉的分类较为复杂，本研究采用的肺静脉分类方法主要考虑肺静脉支数，在某些少见的特定情况下，例如常规类型中引流右中叶静脉血的RMPV 可汇入RSPV，亦可汇入RIPV，有报道显示右上叶后段肺静脉亦可汇入RIPV［12］，此情况在肺段切除时应特别说明，但左右肺静脉主干仍为四支常规类型，由于此种情况见于少数，本研究采用的分类方法仍适用于大部分案例。健康人的心脏CT 影像较难获得，本研究只能严格按照纳入排除标准筛选个体，尽量排除可能影响到左心房与肺静脉的病变，将符合要求的研究对象作为相对健康的个体开展研究工作。

总之，双源CT 心脏成像可良好的显示及评估肺静脉，肺静脉变异较为常见，肺静脉和左心房大小、形态在心动周期中的舒张期和收缩期存有差异，临床诊疗工作中，需注意肺静脉和左心房处于心动周期中的时相。