雙能量CT心臟成像的臨床應用進展

魏淼，王思杭綜述 呂發金審校

雙能量CT心臟成像的臨床應用進展

魏淼，王思杭綜述 呂發金審校

近年來，雙能量CT心臟成像在國內外的研究逐漸增多，雙能量CT虛擬單能譜成像可減少高密度對比劑所致的X線束硬化偽影，碘圖則能反映心肌微循環狀況，相對于SPECT和DSA，雙能量CT能便捷地提供更豐富的臨床信息。本文主要對雙能量CT在冠心病中的臨床應用進展進行綜述。

冠心病；心肌灌注顯像；雙能量CT

冠心病（coronary artery disease，CAD）包括冠狀動脈粥樣硬化、狹窄型缺血缺氧性心臟病和冠狀動脈功能改變（痙攣）型缺血缺氧性心臟病，多發生在40歲以上人群。CAD的主要病理基礎是冠狀動脈血流量調節障礙和心肌微循環狀態失衡。

Rocha－Filho等［1］研究表明心肌缺血最早可出現在冠狀動脈造影和心電圖異常之前，解剖學狹窄并不是引起心肌缺血的唯一原因；冠狀動脈血管造影無法完全顯示心肌內的微小血管，診斷心肌缺血不可僅依據冠狀動脈可見的病變程度，還需了解心肌的供血情況，故“冠狀動脈血管造影聯合心肌灌注顯像的一站式成像”對于診斷缺血性心臟病，準確劃分缺血灶責任血管的意義較大。

目前，冠狀動脈疾病的篩查方法有DSA和CTA，心肌灌注顯像的方法有SPECT和MSCT，但能完成“冠狀動脈造影聯合心肌灌注一站式成像”的技術，首選CT。

雙能量CT心臟成像技術

雙能量CT早在1925年即被提出，80年代已實現早期的臨床應用，但因低管電壓球管無法滿足高能量子輸出率、時間分辨力和空間分辨力低、后處理技術薄弱等問題，未能得到廣泛推廣［2－3］。隨著CT技術近10年來的發展，上述問題得到解決，且雙能量CT技術有了新進展。在心血管領域，雙能量CT心肌灌注成像成為國內外學者近年來研究的熱點，與64層螺旋CT和雙源CT（dual－source computed tomography，DSCT）相比，雙能量模式下綜合評價冠狀動脈狹窄和心肌缺血的敏感度和特異度均達到80%以上［1，4－5］。

目前心臟CT研究使用較多的是西門子的第二代雙源雙能量CT，一站式心臟CT技術包括冠狀動脈CTA和心肌灌注顯像，基本步驟為：①心臟掃描：常規鈣化積分掃描后，行一次性碘對比劑增強掃描，采用三期注射法（一期對比劑和生理鹽水以不同比例混合注射，二期純對比劑注射，三期純生理鹽水注射），啟動掃描后，成90°放置的A和B（純化）兩套球管－探測器系統，分別以100和140kV的管電壓產生2束混合能量X線（高低混合比例現多使用7：3），經被檢者胸部吸收衰減后，分別被探測器A和B接收，經各自對應的數據處理系統采集、轉換，獲得100、140和120kV（混合能量）的3組獨立數據。②冠狀動脈CTA：利用Circulation、Inspace、Carscoring程序對采集到的最佳舒張期的平均加權數據進行容積再現（VR）、最大密度投影（MIP）及曲面重組（CPR）后處理和鈣化積分統計，觀察冠狀動脈管腔有無狹窄／擴張，管壁有無斑塊／鈣化，走行是否紆曲等。③心肌CT灌注成像：分別重建高能量和低能量的最佳收縮期薄層圖像（層厚0．75mm，間隔0．5mm，卷積函數值D26，單幅圖像矩陣512×512），調入Dual－Energy應用程序后，先通過monoenergy的特殊算法，將A、B雙能量數據融合、分解為40～190keV的虛擬單能譜，觀察適宜單能量下的心肌密度，再選擇“Heart PBV”，調和CT和碘融合比例，生成碘偽彩圖，測定心肌碘含量。

雙能量CT心肌灌注的缺血心肌表現

雙能量CT心肌灌注成像的關鍵是辨別心肌內的心肌成分、測定碘含量。觀察圖像時，較為常用的方法是根據美國心臟協會（AHA）的標準，在心室短軸位下將左心室劃分為17段，選擇monoenergy重建出40～190keV的單能量圖像后，依次推移虛擬單能量譜，在窗寬200HU、窗位100HU、層厚5mm的條件下，觀察圖像噪聲、左室心肌的整體密度變化、低密度區的范圍、形態及其與周圍組織的對比度的改變［1，6］。

心肌缺血在CT上常表現出直接征象和間接征象。直接征象為心肌內低密度及灌注缺損（perfusion defect，PD）。急性心肌梗死表現為不強化或輕度強化；陳舊性心肌梗死的CT值較急性時更低（表1）。PD或心肌內低密度并不一定都代表梗死，嚴重的局灶性缺血導致的脂肪變形和淀粉樣變也可在CT上表現為增強早期心內膜下心肌強化低于鄰近心肌。間接征象有冠狀動脈嚴重狹窄或閉塞、梗死區不成比例心肌層變薄、附壁血栓形成、心包炎、胸膜炎、心肌鈣化、肺內斑片影等［7］。

表1 急性、陳舊性心肌梗死的CT表現

雙能量CT心肌灌注成像中，最主要的是在碘偽彩圖上測量正常心肌和低灌注區的碘含量。碘偽彩圖是將增強后的心肌圖像以一定層厚進行MIP，后處理軟件根據組織密度進行彩色編碼后與灰度圖融合而成。一般選擇280ms數據重建，半掃描140ms（180°波束角）重建數據較全掃描280ms（360°波束角）的圖像粗糙。碘偽彩圖包含的碘濃度范圍較廣，分別代表了不同的組織，從正常心肌到梗死后心肌，表現出不同的碘濃度差異。

完成心臟CT一站式檢查的意義在于合理分析缺血心肌的密度和碘含量，找到責任血管。當存在良好的側支循環時，側支血管可供應閉塞血管遠端心肌血液，利于減輕閉塞區缺血、缺氧，縮小急性心肌梗死面積。側支血管多分為冠脈間側支、冠脈內側支和冠脈外側支。若疑似閉塞或接近閉塞的血管遠端顯影，閉塞遠端與其他分支間有彎曲、曲折的血管交通，則提示側支血管的存在。

雙能量CT心肌灌注圖像的偽影分析

偽影在心臟雙能量CT圖像上經常出現，主要分為運動偽影、階梯偽影和線束硬化（beam－hardening，BH）偽影。既往研究［1，6，8］顯示：心肌CT灌注圖像上，正常心肌的CT值為87～95HU，而BH影響區域CT值為49．9～54．0HU，與灌注前的心肌組織相同，故常被誤認為灌注缺損區。BH的產生是因為組織優先吸收了混合能量X線束里的低能光子束能量，產生不均勻的部分高密度，它常會影響心肌組織的CT值衰減程度，導致在心肌灌注成像中出現過度量化低灌注區的情況［9－10］。如何辨別BH？首先BH多呈三角形、透壁性，常以心肌高密度區的放射狀低強化灶的形式出現［11］；其次BH導致的假性缺血區主要出現在基底段、室間隔和左室后壁。

實驗證明［12］，近50%的基底段假陽性灌注缺損灶來自于左心室、主動脈內殘留的對比劑吸收射線后過度衰減產生的BH，通過掃描無冠心病病史的對照組，可見同一部位仍然存在灌注缺損，證明了BH的存在［1，6］。室間隔的BH與右側心腔內對比劑的不均勻混合、快速流入導致血流分布的急速轉變等情況有關，心腔內高濃度對比劑常常影響雙能量CT對BH的校正效果，無法滿意消除BH［2］。

So等［2］比較雙源雙能量CT、單源雙能量CT、單源單能量CT的圖像質量和校正BH的效果發現，雙源雙能量CT得到的70keV圖像最能縮小BH范圍，單源雙能量CT得到的80和140keV的圖像質量和單源單能量CT相似，二者對BH的校正效果差別不大。但也有研究［13］表明高、低能量瞬切法產生的虛擬單能量圖像中，90keV數據對糾正BH引起的灌注缺損假象效果較好，60～80keV的圖像質量最好。雙源雙能量CT產生的BH導致的組織衰減程度常在10HU以內，通過雙源雙能量CT的投影數據能有效減少偽影，當心腔充滿高密度對比劑時，心肌的CT值轉換較小，而與SPECT相比，在無心肌缺血時，雙源雙能量CT的最佳單能量圖像顯示的灌注情況更加均勻［14］。綜上可見，相對于單源混合能量CT掃描，雙源雙能量CT掃描不僅能有效縮小BH范圍，還有助于提高圖像質量，更好的反映灌注缺損區的范圍和位置。

雙能量CT心肌灌注成像的臨床價值

雙能量CT心肌灌注成像技術在不降低圖像質量的情況下，能夠顯著降低患者的有效輻射量，具有很高的臨床應用價值［15］。較多對比實驗表明，心臟雙源雙能量CT能有效篩查冠心病。與侵入性的冠脈造影相比，冠狀動脈CTA和心肌灌注顯像聯合掃描對狹窄性冠心病的診斷率甚至較DSA更高，敏感度從83%上升到91%，特異度從71%上升到91%［1］。Ko等［16］的研究發現：冠狀動脈CTA和心肌灌注顯像聯合掃描與單純冠狀動脈CTA比較，診斷冠脈狹窄性冠心病的敏感度為93．2%，特異度為85．5%，對于＞50%的狹窄性冠心病，心肌CT灌注顯像顯示缺血灶的特異度為98%，而對＜50%者，特異度為100%，冠狀動脈CTA和心肌灌注顯像聯合掃描較單純冠脈CTA對狹窄性冠心病的診斷能力有所提高，近幾年的研究［9，12］提示，以SPECT為參照，雙能量CT心肌灌注成像較冠脈CTA能更好的預測血流動力學異常引起的狹窄性冠心病。血管張力較差也會導致一些假陽性病灶［17］，一些面積較小的缺血灶，可能與觀察時窗口設置條件欠佳有關［18］，是否為真正的灌注缺損區有待進一步研究。

雙能量CT心肌灌成像的優勢和不足

雙能量CT技術具有物質成分分析和BH矯正兩大優勢，也存在一些弊端，如后門控全期相曝光時間長、輻射量偏高、對比劑易過量注射、心腔內的高濃度對比劑易產生偽影、圖像噪聲大等亟需解決的問題。隨著雙能量CT時間分辨力的逐步提高，低對比劑、低輻射量成像的研究逐步成熟，未來可著眼于心臟CT掃描參數的進一步優化，實現圖像質量的進一步提高和缺血心肌灌注異常的準確顯示，使其成為心臟一站式檢查的重要手段。

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·書訊·

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400016 重慶，重慶醫科大學附屬第一醫院放射科

魏淼（1988－），女，四川遂寧人，碩士研究生，主要從事中樞神經系統及心血管系統的影像學研究工作。

呂發金，E－mail：fajinlv＠163．com

國家臨床重點專科建設項目經費資助（國衛辦醫函［2013］544號）