極速CT在冠心病診斷中的臨床應用

馬恩森 ，王 武

（中日友好醫(yī)院 放射科，北京 100029）

選擇性插管冠狀動脈造影 （selective coronary angiography，SCA）做為診斷冠心病的金標準，因為有創(chuàng)、具有潛在危險性、檢查費用較高且部分患者不需要或不適合于介入治療，所以亟需一種可靠、無創(chuàng)和經(jīng)濟、方便的冠狀動脈成像技術。由于多層螺旋CT（multidetector-row computed tomography，MDCT）設備的逐漸完善和技術的迅猛發(fā)展，以及圖像時間分辨率及空間分辨率的進一步提高，使其在心血管系統(tǒng)應用更為廣泛，目前我院最新引進的高端CT設備——多排極速CT（美國飛利浦公司生產(chǎn)）充分體現(xiàn)了它在冠心病診斷中的強大優(yōu)勢，本文僅就極速CT的技術創(chuàng)新和其在冠心病中臨床應用做一簡要綜述。

1 極速CT的技術創(chuàng)新

全新CT技術體系包括：模塊化納米探測器、先進的iMRC X線球管、立體散射線濾線器、氣墊軸承掃描架以及個性化低劑量掃描等先進技術和設計，該體系為突破現(xiàn)有CT在速度、圖像質(zhì)量、臨床應用、輻射劑量等多方面瓶頸提供了可能。

1.1 強大的高壓發(fā)生器和iMRC管球系統(tǒng)

極速CT的X線發(fā)生器采用融合4項專利技術的固、液、氣三態(tài)高壓絕緣設計，實現(xiàn)了高壓發(fā)生器輕量化超高速旋轉(zhuǎn)設計要求，具備目前業(yè)內(nèi)最高的工作負荷輸出和成像能力；與之相配的iMRC球管，其熱容量大、散熱率快，壽命更長更可靠；雙支撐軸承轉(zhuǎn)動更穩(wěn)定，更有利于圖像清晰還原；智能動態(tài)四焦點技術，更保證高清圖像的采樣要求。

1.2 立體球面探測器系統(tǒng)

Nano Panel三維球面探測器的應用是MDCT發(fā)展上的里程碑。極速CT首先應用了8cm球面探測器，它采用納米高集成探測器技術，實現(xiàn)將傳統(tǒng)CT探測器組件高度集成于一個模塊，每塊Nano Panel都相當于256個傳統(tǒng)CT的探測器單元。由于采用球面排列，在探測器Z軸方向上的每個探測器模塊均垂直于球管光源，這樣就使得Nano Panel成為唯一一種可以使用三維立體濾線器來同時過濾X-Y-Z三軸的散射線的探測器，降低線阻和X射線散射線噪聲，提高探測器采集效率，大幅度提高圖像質(zhì)量，降低輻射劑量。在臨床應用中，有利于后顱凹亨氏區(qū)偽影、冠脈鈣化偽影和支架偽影的消除，提高診斷效能[1]。

1.3 氣墊軸承機架系統(tǒng)

氣墊軸承通過氣流層把以往相關運動的2個摩擦表面分離開，實現(xiàn)將機架懸浮在5μm的高度做穩(wěn)定高精度的相對旋轉(zhuǎn)運動。由于氣墊機架完全消除固體之間的摩擦及由此引起的摩擦熱，所以機架可以超高速旋轉(zhuǎn)，最快旋轉(zhuǎn)速度達到0.27s/圈，較常規(guī)螺旋CT提高接近一倍，使其時間分辨率大大提高。更重要的是消除傳動滾珠式機架轉(zhuǎn)動中產(chǎn)生無法避免的震動所致的影像質(zhì)量衰減，精度比普通滾珠軸承CT高200倍，確保了高質(zhì)量的成像。

1.4 個性化低劑量掃描模式

在多排螺旋CT設計過程中，將輻射劑量的控制放在首位，集中體現(xiàn)在優(yōu)化每一個部件和對新的低劑量掃描模式的探索。極速CT基于快速旋轉(zhuǎn)和8cm的球面探測器，可提供多種低劑量掃描模式，如在冠狀動脈成像中采用低劑量前瞻性心電門控技術，可以使檢查的輻射劑量比傳統(tǒng)的回顧性心電門控技術減少64.6%，在得到高質(zhì)量圖像的前提下最大限度地降低了輻射劑量[2~4]。最新研究發(fā)現(xiàn)，極速CT冠狀動脈成像采用前瞻性心電門控掃描時，輻射劑量僅僅為 4.0±1.0mSv（范圍 2.1~7.0mSv）[2]。

2 臨床應用

極速CT由于掃描速度的加快和探測器覆蓋范圍的增寬，它可以輕松完成包括冠心病、瓣膜病、心肌病、先心病、風心病、心臟腫瘤、血管變異、動脈瘤等心臟大血管疾病在內(nèi)的各種疾病的篩查和診斷。下面對冠心病中的應用分別簡述如下：

2.1 鈣化積分

冠狀動脈鈣化作為冠狀動脈粥樣硬化的基本病變之一，可以在一定程度上反映動脈粥樣硬化的程度。Agaston等[5]較早應用電子束CT （electron beam computed tomography，EBCT）對冠狀動脈鈣化進行量化分析，發(fā)現(xiàn)冠心病組冠狀動脈鈣化發(fā)生率顯著高于非冠心病組。最近研究發(fā)現(xiàn)，MDCT同EBCT相比較，信噪比明顯提高，聯(lián)合應用前瞻性心電門控技術，可以準確計算鈣化積分，同時大大降低輻射劑量[6]。雖然目前尚未見極速CT應用于冠狀動脈鈣化積分的相關報道，根據(jù)以往64層MDCT研究經(jīng)驗，鈣化積分多以400為界，高于400患有冠狀動脈狹窄的幾率明顯增大[7，8]。Ma等[7]研究發(fā)現(xiàn)，低劑量冠狀動脈鈣化積分與冠狀動脈的狹窄程度存在中等程度的相關性。因此，冠狀動脈鈣化積分既可以用于冠心病高危人群篩查，又可監(jiān)測冠狀動脈粥樣硬化的進展情況，從而進行早期診斷以及指導治療。

2.2 冠狀動脈的狹窄程度評價

多項研究發(fā)現(xiàn)以SCA作為金標準，64層MDCT檢測狹窄度≥50%的敏感度和特異度可高達90%以上[9，10]。但是由于時間、空間分辨率相對較低，不能對高心率患者進行心臟檢查，也不能清楚顯示冠狀動脈細小分支及細微病理結構，據(jù)Pannu等[11]報道，64層MDCT上只可以對89%的冠脈節(jié)段進行正確評估。極速CT可以將心臟冠脈成像時間大大縮短，結合多排獨有的心臟專用軟件技術能夠適應高心率檢查，甚至完成部分房顫患者的冠狀動脈成像[1]。此外，由于MDCT對冠狀動脈中度以上狹窄的陰性預測值很高，有助于避免冠狀動脈正?；虿恍杞槿胫委煹幕颊逽CA檢查，這使得MDCT冠狀動脈成像成為可疑冠心病患者篩選的重要檢查手段。

2.3 冠狀動脈斑塊成分分析

對粥樣硬化斑塊成分的分析多采用冠狀動脈內(nèi)超聲，但由于其臨床操作復雜性和有創(chuàng)性，所以利用MDCT通過對斑塊密度的測量來判斷斑塊成分也一度成為研究的熱點。許多學者利用MDCT對斑塊成分進行了研究，其中Schroeder等[12]采用尸體心臟作為標本，并與組織病理學檢查相對照，根據(jù)CT值將斑塊分為3類：軟斑塊（主要成分為脂質(zhì)）≤60CT 單位（hounsfield unit，HU）；中間型斑塊（纖維斑塊）：61～119HU； 鈣化斑塊 （鈣化成分為主）≥120HU。最近采用64層MDCT與血管內(nèi)超聲的對照研究也得出相同的結論。另外研究還發(fā)現(xiàn)，64層MDCT僅對冠狀動脈近中段沒有偽影和鈣化不嚴重的病例具有較好的相關性和重復性，所以對斑塊分析的準確性有賴于CT時間和空間分辨率的提高[13]。初步研究表明極速CT不僅可以準確的測定斑塊CT值，無創(chuàng)性對斑塊性質(zhì)進行評價，早期檢測不穩(wěn)定斑塊，甚至能分辨出容易破裂造成急性心肌梗塞的脂肪性斑塊的纖維環(huán)、脂質(zhì)池，從而減少導管造影操作中并發(fā)癥的發(fā)生，因此具有廣大的應用前景[1]。

2.4 對冠狀動脈變異和畸形的診斷

目前，對冠狀動脈變異和畸形的定義及分類尚缺乏統(tǒng)一的認識，一般認為冠狀動脈的起始、分布和終止異常均為變異或畸形。雖然冠狀動脈變異和畸形的發(fā)病率較低（約1%），但是其臨床表現(xiàn)復雜、多樣，嚴重者可造成心絞痛、心肌梗死甚至心源性猝死，因此，早期對冠狀動脈變異和畸形的診斷有助于避免心臟不良事件的發(fā)生。64層MDCT曾在此病診斷上顯示出明顯的優(yōu)勢，一方面，通過容積再現(xiàn)技術顯示其開口及行程全貌；另一方面，通過多平面重建可以顯示有無血管的先天性狹窄或閉鎖，以及測量壁冠狀動脈及心肌橋的深度、長度[14，15]。但是由于部分患者心率較快，以及考慮到對患兒盡量減少輻射劑量的原則，使得其臨床應用受到一定限制，極速CT掃描速度快結合低劑量前瞻性門控技術很好的解決了此問題，取得了良好的效果[16，17]。

2.5 旁路移植血管成像

冠狀動脈旁路血管移植術 （coronary artery bypass graft，CABG）做為治療晚期冠心病患者主要方法之一，而其遠期療效取決于旁路移植血管的通暢程度。傳統(tǒng)上對移植血管的評價要靠SCA，近年來，許多學者研究發(fā)現(xiàn)，術后64層MDCT冠脈成像更能直觀和整體顯示旁路移植血管及其連接關系，探測旁路血管有無狹窄，對狹窄程度進行評估，并進一步探討重新搭橋手術的路徑和可行性[18，19]。雖然64層MDCT診斷旁路血管狹窄的敏感性、特異性較高，但是由于CABG術后掃描范圍的擴大，導致掃描時間延長和輻射劑量增大，極速CT快速的掃描及低劑量掃描方案可以有效的解決此問題。此外，還可以同時發(fā)現(xiàn)CABG術后的并發(fā)癥，如血栓形成、旁路血管的錯位或扭曲、心包積液等[19]。

2.6 支架治療術后療效評價

眾所周知，支架置入術后所面臨的主要問題是支架的再狹窄，支架材料不同，發(fā)生再狹窄的幾率也不相同，其中，金屬裸支架再狹窄的發(fā)生率較高，術后6個月平均再狹窄率為46%[20]。由于支架內(nèi)再狹窄嚴重影響患者的生存質(zhì)量，作為傳統(tǒng)的復查手段，SCA逐漸被MDCT冠狀動脈成像所取代。有學者應用64層MDCT研究發(fā)現(xiàn)，平均支架內(nèi)腔可見直徑比率達80%左右，評價支架的狹窄情況與SCA相一致[21]。作者的最近研究也證實了上述結論[22]。但是血管壁鈣化較明顯時影響支架內(nèi)腔的評價，而且由于支架成分、粗細、直徑大小不同，部分支架通暢度評價較為困難。極速CT通過創(chuàng)新性的使用三維立體濾線器，降低線阻和X射線散射線噪聲，可以更好的顯示支架腔內(nèi)的情況。

2.7 心肌灌注

心肌灌注定義為單位時間內(nèi)通過單位體積心肌的血流容積，目前以MRI和單光子發(fā)射計算機斷層成像對心肌灌注的評價較為準確。CT心肌灌注的原理是靜脈注射造影劑后，在特定部位定義感興趣區(qū)，進行同層動態(tài)掃描，從而構建出該區(qū)域心肌的血流灌注時間密度曲線，通過計算曲線下面積、峰值時間、平均通過時間和相對血流量來分析心肌的血供。研究發(fā)現(xiàn)，急性心肌梗死可出現(xiàn)相對的延遲增強即早期灌注缺損，數(shù)分鐘后部分灌注缺損消失；而慢性心梗則不出現(xiàn)增強[23]。64層MDCT通過對狗的實驗性研究發(fā)現(xiàn)類似結果，但是由于探測器寬度受限，覆蓋面積相對較小，極速CT以8cm寬度的三維球面探測器有望在心肌灌注領域發(fā)揮更大的作用[24]。

2.8 心功能分析

冠心病最直接的病理生理變化是心功能異常，主要表現(xiàn)在心搏輸出量及射血分數(shù)的下降。由于MRI具有較好的時空分辨率使得MRI目前被認為心功能測量的金標準。MDCT對心功能的評價方法同MRI，包括計算各種心功能參數(shù)，如舒張末期容積、收縮末期容積、每搏輸出量和射血分數(shù)等，同時觀察室壁運動。有學者研究發(fā)現(xiàn)，MDCT采用多時相重建算法測得心功能與MRI有良好的一致性，因而具有廣泛的臨床應用價值[25]。目前尚未見有關極速CT在心功能方面的研究。作為CT心臟檢查的一部分，可以在觀察冠狀動脈的同時進行心功能分析，從而完成心臟解剖及功能的綜合分析。

總之，隨著計算機技術的不斷發(fā)展和進步，CT將會在心臟病的篩查和診斷中發(fā)揮更大的作用，由原來的以顯示解剖形態(tài)、位置為主向功能成像方面發(fā)展。

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