冠狀動脈CT成像鈣化斑塊減影技術的臨床應用

過偉鋒 綜述 曾蒙蘇 審校

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冠狀動脈CT成像鈣化斑塊減影技術的臨床應用

過偉鋒 綜述 曾蒙蘇 審校

冠狀動脈CT血管成像(CCTA)作為一種無創的冠狀動脈成像方法，已經成為臨床診斷冠心病的首選影像檢查方法。由于鈣化斑塊往往會干擾CCTA對冠狀動脈狹窄嚴重程度的評估，現臨床上開發出一種新的冠狀動脈成像技術方法——冠狀動脈CT成像鈣化斑塊減影技術。通過去除鈣化斑塊對冠狀動脈成像的干擾，從而對冠狀動脈血管作出有效的評估。本文就這種新的影像技術方法的進展、原理及其在臨床中的應用進行綜述。

減影技術； 血管鈣化； 冠心??； 體層攝影術，X線計算機

隨著多排螺旋CT(multidetector computed tomography,MDCT)技術的不斷發展，特別是自后64排CT問世以來，冠狀動脈CT血管成像(coronary computed tomography angiography,CCTA)已經成為臨床常規篩選冠心患者的重要檢查方法。大量研究證實其臨床確診冠心病、指導治療及隨訪療效等，具有重要臨床指導價值，特別對于排除無明顯冠狀動脈狹窄的患者，CCTA具有很高的陰性預測值(95%～100%)[1-3]。因此，臨床上冠狀動脈CCTA逐步取代傳統有創的冠狀動脈造影(invasive coronary angiography,ICA)技術，已成為診斷冠狀動脈有無狹窄及其判斷狹窄程度的臨床首選無創檢查手段[4,5]。然而，CCTA由于對冠狀動脈狹窄的陽性預測值及準確性仍有一定限度，尤其對于具有嚴重鈣化斑塊的動脈節段，在進行冠狀動脈CCTA成像時，由于鈣化的放射狀及硬化束偽影放大效應，加之冠狀動脈管腔本身細小等因素，極大干擾冠狀動脈管腔狹窄程度的準確性評價，常造成過度狹窄的判斷。為去除嚴重鈣化斑塊對冠狀動脈成像狹窄度可靠性評價的影響，近幾年，CT設備廠商研發了一種新的去鈣化冠狀動脈減影成像的軟件技術。

減影CCTA發展臨床背景

由于頭顱及周圍血管所在臟器不存在運動偽影之影響，減影CTA已在中樞及周圍的血管成像中得到了廣泛運用，并取得極好成效，已成為臨床應用常規技術。Tomandl等[6]認為減影CTA可以去除顱底骨對小動脈瘤成像重疊的干擾，完全可與DSA相媲美，已成為臨床診斷顱內動脈瘤的首選影像檢查技術；Poletti等[7]報道了減影CTA在下肢的應用，其去除骨、鈣化及支架的影響后，圖像質量更滿意，明顯提高了對下肢動脈狹窄判斷的準確性。但針對冠狀動脈成像而言，由于受到心臟周期搏動的影響，勢必會產生搏動性偽影，進而影響冠狀動脈的細節觀察；再者，由于受探測器寬度、時間及空間分辨率等限制，常常一次掃描很難獲得各向同時同性的完整冠狀動脈原始數據[8]；第三，又需要更高性能的計算機軟硬件技術支持，從而限制了減影技術在冠狀動脈成像中的臨床應用。

隨著CT技術的不斷發展，更寬覆蓋面高排數的螺旋CT(320排CT)逐漸投入到臨床應用。例如，日本東芝公司研發的320排CT，由寬度0.5mm的探測器單元，構成320排超寬探測器陳列，X管球旋轉1周僅為0.275s，而在Z軸的最大覆蓋范圍則為16cm。這就意味著在不移動掃描床的情況下，機架旋轉1周可以覆蓋整個心臟容積，同時采集完整的心臟數據，而64排CT在獲得完整的心臟掃描數據時，必須進行螺旋掃描或步進掃描，難以在冠狀動脈時相上保持同步。因此，320排CT進行心臟掃描時，一次掃描就可以獲得各向同時和各向同性的整個心臟掃描數據。若320排CT采用半重建技術，即采集1個心動周期的數據,完成整個心臟成像的重建，這完全不同于以前采用的多扇區采集技術，更加保證了采集數據的各向同時和同性。基于320排CT的優良物理特性，因此，采用減影技術降低嚴重鈣化斑塊對冠狀動脈成像的影響成為可能，從而可獲得更加清晰可靠的冠狀動脈圖像，更加提高判斷冠狀動脈狹窄的準確性。

Yoshioka等[9]首次報道了320排CT減影技術在含有嚴重鈣化冠狀動脈斑塊中的成像應用及價值。報道稱可以有效去除嚴重鈣化斑塊，進而消除鈣化斑塊對冠狀動脈成像的不良影響，更提高了對冠狀動脈狹窄評價的準確性。

減影CCTA的現狀與進展

1.CCTA減影技術基本原理

CCTA減影技術采用是一種稱作“容積CT數字減影血管成像”[10]的專門運算軟件。首先通過平掃獲得增強前的影像(也稱為“蒙片”)數據；再通過注入高濃度碘對比劑后掃描獲得增強的影像數據。減影就是用增強后的影像數據減去蒙片數據，從而獲得冠狀動脈減影的數字化信息。最后高性能計算機將數字信號轉換成圖像，這樣就獲得了去除鈣化斑塊而得到純冠狀動脈血管的影像。由于圖像不再受鈣化斑塊的干擾，冠狀動脈圖像更加清晰，尤其有助于提高評價冠狀動脈管腔狹窄的準確性。

2.減影CCTA圖像采集方法

減影CCTA可通過單次屏氣或兩次屏氣的掃描方法獲得原始數據，其各有裨益[9]。單次屏氣掃描法是通過一次屏氣完成平掃和增強兩次掃描，即同時獲得蒙片和增強后的原始影像數據。該掃描方法缺點一次屏氣時間較長(大概需要20 s)，對于較長時間屏氣困難的患者，該方法常不適合；其優點是在一次屏氣下完成兩次掃描，則兩次掃描心臟所處的位置相同，因此，計算機進行失配準時，其偽影將大大減低，獲得減影后可得到完全不受鈣化斑塊干擾的冠狀動脈圖像，則極大提高了判斷冠狀動脈狹窄的準確性。兩次屏氣掃描法即平掃和增強掃獲得原始數據是在兩次呼吸屏氣下完成。由于兩次呼吸屏氣下的掃描可能存在心臟位置的一定移動，因此，可產生更多的失配準偽影，減影圖像可有鈣化斑塊殘留，由此影響冠狀動脈管腔狹窄的準確性評估。兩次屏氣優點為常規的CCTA掃描方法一樣，對呼吸屏氣的要求不高，則大部分患者都能耐受完成掃描。

3.輻射劑量降低技術

常規回顧性心電門控掃描技術的CCTA檢查盡管成功率高，但輻射劑量尚較高(>10 mSv)，因此，如何降低掃描劑量為目前業界熱點研究領域之一，實現低輻射劑量(<3mSv)掃描更易被臨床接受和推廣采用，目前臨床應用中開展的低輻射劑量掃描技術為：①前瞻性的心電門控掃描技術，與傳統的回顧性心電門控掃描技術相比，在保證成像質量的同時，可以極大降低掃描時的輻射劑量。Earls等[11]報道通過此技術可以將有效輻射劑量降低70%～80%，同時圖像質量并未受損。②迭代重建(IR)算法是一種新的圖像后處理重建方法，目前各家廠商均已發展到第三代，甚至第四代迭代重建算法，在保證圖像質量前提下，通過降低掃描時的曝光參數可以更顯著降低掃描有效輻射劑量。若與傳統的濾波反投影(FBP)重建算法相比，IR算法不僅極大降低掃描輻射劑量，并且還可提高圖像質量。Williams等[12]通過研究認為與傳統的FBP重建算法相比，采用3D自適應迭代劑量減低(AIDR3D)技術，有效輻射劑量由原來3.84 mSv降低為2.35 mSv(約降低了39%)，同時，圖像質量也大為改善。Chen等[13]研究報道同樣保證相同成像質量前提下，有效輻射劑量降低50%左右。隨著IR技術不斷優化以及計算機軟硬件更新，掃描有效輻射劑量將不斷減低。③隨著CT技術不斷革新，掃描速度也更快，從而進一步減少掃描時間。相較于第一代東芝320排CT(Aquilion ONETM,Toshiba Medical Systems)的管球旋轉周期為350 ms，第二代東芝320排CT(Aquilion VisionTM,Toshiba Medical Systems)的管球旋轉周期為275 ms，加快了掃描速度，即提高了時間分辨率。Tanaka等[13]臨床研究結果揭示第一代東芝320排CT(旋轉周期為350 ms)進行減影CCTA成像時，有效輻射劑量平均為(11.97±4.72) mSv；Amanuma[14]及Yoshioka等[15]使用第二代東芝320排CT掃描，并結合最新后處理重建迭代算法(AIDR3D)，其有效輻射劑量平均分別為(5.1±2.9)和(3.2±1.8) mSv。因此，通過提高CT掃描速度結合最新迭代重建算法則可進一步降低掃描輻射劑量。雙源CT(dual-source CT,DSCT)由于采用兩套相互垂直的X線管球和探測器采集系統，故只需旋轉球管約1/4周期，通過180°內插重建技術，即可獲得成像所需原始數據，其時間分辨率又可明顯提高。西門子最新DSCT (Somatom Definition Flash/Force)時間分辨率可提高達75 ms。Wang等[16]通過研究發現心臟CCTA成像時，常規64排CT回顧性心電門控技術掃描時，其平均有效輻射劑量為(9.3±0.5) mSv；而行最新DSCT掃描時，則根據不同心率，其有效輻射劑量隨著心率提高而逐步降低。心率50～59 bpm、60～69 bpm、70～90 bpm、80～89 bpm和90～100 bpm時，其有效輻射劑量分別為(9.1±1.3)、(8.3±1.1)、(7.9±1.1)、(6.9±0.7)和(5.9±1.3) mSv。④由于320排CT在Z軸的覆蓋范圍可達16 cm，因此，若患者心臟為橫位者，則可通過采用減少探測器排數[17]，也可減少掃描范圍，而降低有效輻射劑量。研究結果為選擇探測器排數為280排(14 cm)、256排(12.5 cm)、240排(12 cm)和200排(10 cm)的覆蓋范圍進行心臟容積掃描時，與選擇320排(16 cm)相比，其有效輻射劑量分別降低12.5%、20%、25%和37.5%。⑤通過合理地降低管電壓技術也可減低掃描有效輻射劑量[18]。Hausleiter等[19]研究報道若選用100和120 kV的管電壓進行掃描相比，前者可使有效輻射劑量降低約31%，并圖像質量兩者沒有明顯差異。但降低掃描管電壓技術，尚未見應用于減影CCTA的臨床報道，其在減影CCTA中的有效性和圖像穩定性等，尚需進一步的臨床實踐驗證[15]。

事實上，在臨床實踐中，往往是多種技術聯合采用，針對不同患者，進行個性化掃描方案的設計，方能在保證圖像質量前提下，合理有效地降低掃描時的有效輻射劑量。

減影CCTA的臨床應用

嚴重的鈣化斑塊在CT冠狀動脈血管成像時，可產生放射狀及射線硬化束偽影，影響冠狀動脈脈管腔的真實顯示。研究發現大部分情況下，常會高估冠狀動脈節段的狹窄嚴重程度，偶爾產生低估情況。Zhang等[20]研究認為對于中等程度以下的鈣化斑塊，與ICA金標準相比，CCTA診斷冠狀動脈狹窄節段程度的準確性，其一致性可達90%以上；而對于含有嚴重鈣化斑塊的冠狀動脈節段，其診斷狹窄程度的一致性與ICA相比只有67%。同樣，Vavere等[21]研究報道揭示與無鈣化冠狀動脈節段相比，CCTA在診斷具有嚴重鈣化斑塊的冠狀動脈狹窄節段時，其狹窄程度判斷的準確性由86%下降到81%；并且，提示隨著弧形鈣化圍繞管周的范圍不斷增加，出現假陽性的結果可能性也不斷增大。而CCTA減影技術應用，可以消除嚴重鈣化斑塊對冠狀動脈管腔狹窄程度顯示的干擾，從而提高CCTA對冠狀動脈狹窄程度評價的準確性。Tanaka等[22]報道與未采用減影的CCTA圖像質量相比，不光CTTA減影技術可以明顯提高冠狀動脈成像質量；同時，把ICA作為診斷金標準，研究對象為鈣化積分超過400的患者，在診斷狹窄>50%的冠狀動脈節段時，與常規CCTA技術相比，減影CCTA技術將判斷冠狀動脈狹窄程度的準確性由74.1%提高到90.5%。類似研究結果同樣見于Amanuma等[14]報道，即當冠狀動脈節段發生嚴重鈣化斑塊時，臨床常視為不可評價時，減影CCTA技術判斷狹窄準確性由67.8%上升到82.8%；當把嚴重鈣化斑塊的冠狀動脈節段視作明顯狹窄時，準確性從70.1%提高到82.1%。Yoshioka等[15]研究結果認為對于冠狀動脈鈣化積分>400的患者，減影CCTA技術對冠狀動脈節段的狹窄(>50%)評價，其敏感度達94.1%，特異度達85.4%；而常規CCTA技術，其敏感度為88.2%，而特異度僅為62.5%。

植入冠狀動脈支架者，無論裸支架，還是藥物涂層支架，尤其前者更易發生支架內新的血栓形成或內膜增生等，因此，術后隨訪常規CCTA判斷有無細小血栓形成和/或內膜增生及其鑒別等，常常有難度。以往一般認為，常規CCTA技術對于直徑>3 mm的冠狀動脈支架，則可以良好的顯示其管腔；而直徑<3 mm的支架，常規CCTA常難于對其管腔進行評價。Yoshioka等[9]實驗研究發現通過減影CCTA技術，可將冠狀動脈遠端(直徑<3 mm支架)以及附著管壁上的鈣化斑塊消除，從而可清晰顯示支架內管腔的通暢情況。但相關研究報道鮮見，有待深入研究，方能得出更客觀科學結論。

減影CCTA的不足與展望

減影CCTA技術目前尚存在一定不足，如失配準偽影后處理時間較長，要求計算機配置性能高，尚未廣泛應用于所有廠商生產的CT設備，目前僅見于東芝320排CT臨床應用的研究報道。對于減影CCTA技術的臨床應用，尚處于臨床探索和研究階段，雖已取得一定成效，但若獲得臨床廣泛認可，尚需要進行大規模臨床隨機和雙盲的對照研究。另外，雙能CT掃描技術的發展及不斷完善，對冠狀動脈節段嚴重鈣化的狹窄程度準確性判斷，也將有極大的提高。隨著影像設備和計算機技術的不斷發展，相信減影CCTA技術將克服上述缺點，實現更加高效、快捷、更高的圖像質量以及更低輻射劑量的冠狀動脈成像掃描。因此，減影CCTA技術將在診斷冠狀動脈狹窄，尤其嚴重鈣化節段狹窄程度及支架置入術后的通暢度評價等方面，將極大提高判斷的準確性。

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200032 上海，上海市影像醫學研究所/復旦大學附屬中山醫院放射科/復旦大學上海醫學院影像學系

過偉鋒(1991-)，男，安徽亳州人，碩士，主要從事心肌灌注的影像學基礎研究工作。

R541.4; R814.42

A

1000-0313(2016)10-1010-03

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.10.025

2015-12-01

2016-03-07)