320排探测器CT单心动周期扫描应用于心律不齐患者冠状动脉成像的可行性

严 诚， 周琳夕， 周国锋， 朱 硕， 邹奕轩， 徐士杰， 陆秀良*

1. 复旦大学附属中山医院放射诊断科，上海 200032 2. 上海联影医疗科技股份有限公司，上海 200032

近年来，随着多排探测器计算机断层扫描(multi detector computed tomography, MDCT)技术的不断改进，冠状动脉CT血管造影(coronary CT angiography, CCTA)的图像采集和后处理技术迅速发展[1-3]，以获取更高质量的图像进而更准确地检测和诊断冠状动脉疾病(coronary artery diseases, CADs)[4-5]。但患者心脏不同周期数据不匹配产生的重叠伪影[2]以及心动过速时产生的运动伪影[6]，仍是限制心律不齐患者CCTA的主要影响因素。心律不齐的表现为心脏节律不规整，包括窦性心律不齐和异位心律不齐。其中异位心律不齐包括房性早搏、室性早搏、房室交界性早搏、心房纤颤(房颤)，二度一型、二度二型房室传导阻滞[7]。更宽的探测器和更高的时间分辨率有助于解决这些问题。QIN等[8]使用256-MDCT评估20例窦性心律的患者和20例房颤患者的CCTA图像质量，得到信噪比(signal to noise ratio, SNR)、对比噪声比(contrast to noise ratio, CNR)、有效辐射剂量(effective radiation dose, ED)等，证明宽体探测器CT可用于房颤患者CCTA。Tan等[9]评价慢性房颤患者与正常窦性心律的患者单次心跳CCTA的图像质量和剂量，表明320排探测器CT单次心动周期检查可用于房颤患者CCTA。

uCT960+将超高系统转速与时空探测器结合，实现了时间分辨率、空间分辨率与对比度分辨率的三重提升。ePhase智能寻心算法能够基于各心动周期智能重建和选择最佳检查时相，提升病变复杂患者的检查成功率。虽然uCT960+理论上不受心率和心律的限制，但仍缺乏应用于心律不齐患者CCTA的报道。本研究主要探讨uCT960+宽体探测器CT扫描在心律不齐患者CCTA中的应用价值，为临床提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2020年6月至12月复旦大学附属中山医院放射诊断科收治的用uCT960+行CCTA的成年心律不齐患者63例，同期随机入组正常心律的患者63例。本研究经复旦大学附属中山医院伦理委员会批准(B2020-061R)，所有患者均知情并签署知情同意书。

纳入标准：用uCT960+行CCTA的心律不齐患者；临床疑诊或确诊冠状动脉病变。排除标准：(1)既往对含碘造影剂过敏；(2)肾功能不全(血清肌酐水平>15 mg/L)；(3)甲状腺功能亢进;(4)妊娠；(5)严重呼吸衰竭或心力衰竭;(6)临床状态不稳定、不能遵循屏气指导；(7)正常心律组无房性早搏、室性早搏或阵发性心律不齐。

1.2 CCTA扫描方法 根据CCTA的检查流程，所有患者检查前至少禁食4 h,检查前1～1.5 h 口服美托洛尔25～50 mg，并于检查前5 min舌下含服硝酸甘油0.5 mg。采用320排探测器CT(uCT960+，上海联影医疗科技股份有限公司)，探测器宽度为160 mm，球管旋转时间为0.25 s/圈。采用前瞻性心电门控序列扫描；扫描范围覆盖自隆突下至心底。根据扫描方案，分为心律不齐组(n=63)和正常心律组(n=63)。扫描前根据患者的心电信息进行采集时相设置。心律不齐组：单心动周期采集范围为30%～80% R-R间期，当心率波动较大时，CT扫描程序自动再采集1个心动周期，保证CCTA的成功率。正常心律组：心率≤65次/min时，采集范围为70%～80% R-R间期；心率为65～85次/min时，采集范围为30%～80%R-R间期；心率≥85次/min时，采集范围为35%～55%R-R间期。两组管电压100～120 kV，管电流120～140 mAs；其余扫描参数相同。

1.3 对比剂注射方案 患者均采用高压注射器经右侧肘静脉注射碘帕醇注射液(含碘370 mg/mL)，流速4～5 mL/s，注射总量0.7 mL/kg。对比剂注射完后再以同样的流速注入0.9%氯化钠液25 mL。采用Bolus Tracking自动触发扫描技术，将感兴趣区(regionofinterest，ROI)定位于心脏四腔心层面的降主动脉，触发阈值设定为120 HU，当超过触发阈值时延迟6 s自动启动CCTA扫描程序。

1.4 CT图像后处理 将数据传至联影工作站，利用自动冠状动脉分析软件进行后处理。后处理技术包括容积再现(volume rendering，VR)、最大强度投影(maximum intensity projection，MIP)、曲面重组(curved planar reformation，CPR)及多平面重组(multi-planar reformation，MPR)等。将层厚0.5 mm、层间距0.5 mm，采用KARL 3D重建算法，C-SOFT-AA的滤波函数，D-FOV为220 mm的数据传给2名放射科医师。

1.5 评分方法 2名医师分别按照美国心脏协会(American Heart Association，AHA)冠状动脉18节段模型进行三大主干5分制评分，采用双盲双评、背对背打分，并进行一致性分析。分别在患者图像主动脉根部、右冠状动脉(RCA)近段、左前降支(LAD)主干、左旋支(LCX)近段及其邻近的ROI中测量CT值和噪声。用SNR、CNR、CT值对目标图像质量进行评估。采用5分法对冠状动脉图像质量进行评分，1分：血管模糊不清，伪影严重，无法诊断；2分：血管轮廓模糊，伪影严重，影响诊断；3分：血管轮廓模糊，有明显伪影，不影响诊断；4分：血管轮廓较清晰，伪影较小，不影响诊断；5分:血管轮廓清晰，无伪影，完全能够用于诊断。

尽量避开上腔静脉、主动脉壁及肌间隙，尽可能选择大的ROI；计算主动脉根部、RCA近段、左冠状动脉(LCA)主干(LM)、LAD近段、LCX近段的SNR和CNR[10-11]。SNR=主动脉CT值/背景噪声，CNR=(升主动脉CT值-竖脊肌CT值)/背景噪声，计算冠状动脉病变的诊断准确性。记录CT扫描系统自动生成的容积CT剂量指数(CT dose index, CTD)、剂量长度乘积(dose length product, DLP)，计算有效辐射剂量(effective radiation dose, ED)。ED=DLP×k(转换系数)；k=0.014 mSv/(mGy×cm)计算[12]。

2 结 果

2.1 基线资料 结果(表1)显示：心律不齐组包括房颤24例，窦性心律不齐17例，室性期前收缩14例，房性期前收缩8例。2组患者性别、年龄、心脏扫描范围等差异均无统计学意义。心律不齐组心率大于正常心律组，差异有统计学意义(P<0.01)。

表1 2组患者基线资料比较

2.2 CCTA定量指标 结果(表2)显示：心律不齐组与正常心律组扫描时间、扫描长度、容积CTD、DLP和ED差异均有统计学意义(P<0.01)。心律不齐组ED约为正常心律组的150%，可接受内。

表2 2组患者CCTA定量指标比较

2.3 CCTA图像质量 结果(表3)显示：心律不齐组和正常心律组的SNR分别为23.55±4.58、24.15±4.98，差异无统计学意义。2组RCA、LM、LAD、LCX的CNR差异均无统计学意义。2组主动脉、RCA、LM、LAD、LCX的CT值差异均无统计学意义。

表3 2组SNR及冠脉各段CNR与CT值比较

2.4 CCTA图像评分 结果(表4)显示：对RCA、LM、LAD三大主干进行CCTA图像评分，其中心律不齐组与正常心律组评分为5的段数为193、210；评分为4的段数为48、40；评分为3的段数为9、2；评分为2的段数2、0；评分为1的段数为1、0。评分为3时，2组差异有统计学意义(P=0.03)。

表4 2组及各分支CCTA图像评分(5分法)结果比较 n=63

3 讨 论

本研究基于320排探测器CT对心律不齐和正常心律患者进行CCTA，结果表明，心律不齐患者和正常心律组患者的SNR和CNR差异不明显，表明两组图像质量相似，心律不齐组患者的ED高于正常心律组，但仍在可接受范围内。对心律不齐患者可应用宽体探测器CT行CCTA，此结果与近年来相关研究结果[13-15]相似。

临床上心律不齐相对普遍，尤其是偶发性的房性早搏和室性早搏等。要想提高这些患者的CCTA成功率，则须采用无创方法对冠状动脉的狭窄情况正确判断[15]。心律不齐扫描方式常规利用64排螺旋CT结合药物控制、心理安慰、呼吸训练、心率预测及螺距调节技术，进行图像的多时相及多扇区重建技术结合，建立符合诊断的图像。320排螺旋CT使扫描可在1～2个心动周期内完成。本研究使用的联影uCT960+是目前全球转速最快的CT，采用轴扫模式单心动周期成像，为心律不齐扫描提供硬件基础。uCT960+具有16 cm宽的探测器，在心律不齐患者单次心动周期中，球管仅旋转1周即可完成全心冠脉成像。320排宽体探测器CT在实现球管旋转时间为0.25 s/圈的高速轴位平扫基础上，将前瞻性心电门控技术与单扇区重建算法相结合，既提高了CCTA的时间分辨率，又增强了图像的空间分辨率和密度分辨率，故可在心动周期内较窄的相位窗上进行冠脉CT图像重组。

对于心律不齐组部分心率波动范围大的患者，机器会自动识别扫描1个或2个心脏时相(1次扫描中在收缩期和舒张期分别采集1次数据)，最终选择相对较好的心脏时相图像进行重建。所有病例均通过单个心动周期扫描，因此图像质量不受心率波动的影响。本研究结果显示，2组图像质量差异无统计学意义，表明uCT960+CTA在心律不齐患者冠状动脉诊断中的应用价值较好。320排宽体探测器CCTA成像快速，在轴扫模式下无需移动床位，可有效避免由于床位移动所造成的伪影。本研究共观察了1 411个冠状动脉节段，其中心律不齐组252个，250个(99.2%)可用于诊断，包括图像质量评分3分9个(3.6%)、4分48个(19.0%)、5分193个(76.6%)。正常心律组252个冠状动脉节段均可用于诊断(100%)，包括3分2个(0.8%)，4分40个(15.9%)，5分210个(83.3%)。2组图像质量评分相似，这与以往研究[15]结果一致。

值得注意的是，本研究中心律不齐组和正常心律组的平均ED分别为(3.12±1.10) mSv、(2.08±0.65) mSv。为提高心率波动范围大的患者重建心脏时相的可选择性，经自动识别心率，部分患者扫描了2个时相，因此心律不齐组ED略高。尽管心律不齐组患者的ED高于正常心律组，约为正常心律组的150%，但较以往研究[12]低。

综上所述，采用联影uCT960+宽体探测器CT单心动扫描在心律不齐患者CCTA中可行，可满足临床诊断要求。本研究存在一定的局限性：样本量较小；病变较简单；未分析灵敏度、特异度、阳性预测值和阴性预测值。