16cm寬體探測器全胸軸掃模式在胸痛三聯征檢查中的可行性研究

陳玉環， 賀太平， 賈永軍， 于楠， 楊祺， 劉振堂

胸痛三聯征(triple-rule-out，TRO)是指臨床上表現為急性胸痛發作的包括急性冠狀動脈綜合征、肺動脈栓塞和主動脈夾層三種疾病及各種并發癥的一類疾病，常發病急驟且嚴重威脅患者的生命[1]。胸痛三聯CTA檢查是指一次檢查CT即能完成肺動脈、冠狀動脈及主動脈掃描并顯示各種相關病變[2]。64排和128排CT或者雙源CT應用于胸痛三聯檢查在臨床上已逐步成熟，不管是哪種類型的CT機，掃描技術的共同點是采用心電門控全胸部螺旋掃描，由于探測器寬度僅為4或者8cm、而且時間分辨率較低，故而多采用大范圍、小螺距掃描方案，掃描的輻射劑量較大[3-6]。有研究證實，CT輻射劑量每增加1Sv致癌風險將增加4.1%[7]。而且，胸痛三聯征具有致死率極高及發病急驟的特點，因此如何在保證圖像質量基礎上盡可能有效地減低射線劑量，已經成為業內關注的焦點。與窄體探測器CT機相比，16cm寬檢測器CT機顯著增加了單次旋轉掃描的覆蓋范圍。本研究旨在探討使用16cm寬探測器CT機連續兩個心臟軸掃模式在胸痛三聯檢查中減少輻射劑量的可行性。

材料與方法

1.一般資料

將2016年11月-2017年2月本院因急性胸痛就診并擬行胸痛三聯檢查的患者納入研究。病例納入標準：無碘對比劑過敏；體重指數(body mass index，BMI)<28.0 kg/m2。排除標準：嚴重肝腎功能不全者；不能配合檢查者。按納入和排除標準最終共40例患者納入本研究。將所有患者分為2組，每組20例。A組中男11例、女9例；年齡41～74歲，平均(56.6±8.2)歲；B組中男 12例，女8例；年齡 50～91歲，平均(60.5±13.0)歲。所有患者在CTA檢查前知情同意并簽署知情同意書。

2.檢查方法

使用GE Revolution 256層CT機和德國Ulrich雙筒高壓注射器。對比劑為碘帕醇(370 mg I/mL)，使用對比劑追蹤和閾值觸發技術。掃描參數：100 kVp，320～600 mA(智能mAs技術)，噪聲指數(moise index，NI)為25 ，重建層厚和間隔為0.625 mm，轉速0.28 r/s，自動匹配前置多模型迭代重建算法(adaptive statistical iterative reconstruction-VEO，ASIR-V)，后置ASIR-V權重為50%。

A組掃描方案：氣管分叉下1 cm層面監測降主動脈的CT值，閾值設為220 HU，延遲1.6～2.2 s開始掃描，采用smart coverage心臟軸掃模式，根據患者的心影大小選擇探測器寬度為12 cm疊加16 cm或者8 cm疊加16 cm，準直器寬度256i×0.625 mm，一次掃描完成肺動脈、冠狀動脈及主動脈成像，兩次軸位掃描之間移床時間為1.4～1.6 s，總掃描時間平均約3.5 s。掃描范圍為胸廓入口處至膈頂水平。對比劑分兩期注射：第一期對比劑劑量為300 mg I/kg，注射時間12 s；第二期采用3.0 mL/s的流率注射20 mL對比劑(圖1)。

B組掃描方案：氣管分叉下1 cm監測肺動脈干，閾值設為100 HU，延遲2.2～2.5 s開始掃描，常規三次掃描完成，分別為螺旋掃描肺動脈(范圍包括胸廓入口處至膈頂水平、掃描時間0.8～1.2 s)、心臟軸掃模式掃描冠狀動脈(范圍包括氣管分叉下1 cm至心底、掃描時間0.4～0.7 s)、螺旋掃模式掃描主動脈(范圍包括主動脈弓上至膈頂水平、掃描時間0.7～1.0 s)。其中肺動脈掃描結束，延遲8～9 s后開始掃描冠狀動脈，冠脈掃描結束后，以最短延遲時間(一般約2.0 s)開始掃描主動脈，總平均掃描時間13.0～15.0 s。肺動脈及主動脈螺旋掃描時，探測器寬度為8 cm，準直器寬度為128×0.625 mm，螺距為0.992:1；冠狀動脈軸掃選用cardical模式探測器寬度依據患者心影大小不同選擇12 cm、14 cm或16 mm，轉速0.28 s/r。對比劑劑量350 mgI/kg，注射時間14 s(圖1、2)。

3.圖像處理和分析

由專業影像醫師分別對兩組圖像的冠狀動脈(選擇最佳期相)、肺動脈及主動脈掃描原始數據進行薄層重建，層厚0.625 cm。將所有重建后數據傳入ADW4.6工作站。分別采用多平面重組(multi-planar reformation，MPR)、最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)、血管樹的提取及容積再現(volume rendering，VR)等技術進行圖像后處理。

對圖像質量的主觀和客觀評價均由兩位有8 年以上工作經驗的CT醫師共同完成。

客觀評價：測量胸主動脈(升主動脈、主動脈弓及降主動脈)、肺動脈(主肺動脈和左、右肺動脈近段)、冠狀動脈(右冠狀動脈主干、左冠脈前降支及左回旋支近段)、各支冠狀動脈所在層面的鄰近脂肪以及豎脊肌的CT值，計算脂肪和豎脊肌CT值的標準差(standard deviation，SD)。測量時盡量避開血管壁、鈣化斑塊，不同患者之間測量位置相對一致，興趣區的大小為接近管腔直徑的最大徑，每個部位測量3次取平均值。按照以下公式計算各支血管的對比噪聲比(contrast noise ratio，CNR)：

(1)

(2)

(3)

主觀評價：參考美國心臟病協會(American Heart Association，AHA)制定的15節段冠狀動脈分段標準對冠狀動脈血管進行分段[8]，并采用5分法分別對冠狀動脈及肺動脈圖像質量進行主觀評價[9]。5分：幾乎無偽影，血管顯示清楚，邊緣清晰、光滑，與周圍軟組織對比良好；4分：偽影很少，血管顯示基本清楚，邊緣基本清晰、光滑，與周圍軟組織對比基本良好；3分：有少許偽影，血管顯示尚可，邊緣局部稍模糊，與周圍軟組織對比尚良好；2分：偽影稍多，血管顯示不佳，邊緣模糊，與周圍軟組織對比不佳，較難進行血管評價和診斷；1分：偽影嚴重，血管顯示差，無法進行血管評價和診斷。以得分≥3分為滿足診斷要求，當觀點不同時，兩位醫師經過協商達成一致意見。其中冠狀動脈評分以各節段血管的最低評分作為最終評分，并對各分支血管評分取平均值。

圖1 a) 實驗組掃描方案示意圖，通過兩個連續軸位掃描一次完成胸痛三聯掃描的圖像; b) 對照組掃描方案示意圖，胸痛三聯常規掃描方案，即3次掃描：肺動脈螺旋掃描+心臟軸掃+主動脈螺旋掃描的圖像。

輻射劑量評估：只計算增強掃描過程中的劑量長度乘積(dose length product，DLP)和有效劑量(effective dose，ED)，其中 k值采用歐盟委員會的推薦值0.014mSv·mGy-1·cm-1[10]。

4.統計學方法

使用SPSS 21.0 統計軟件進行統計學分析，所得數據結果均采用平均值±標準差的形式表示。采用獨立樣本t檢驗比較兩組的輻射劑量、圖像質量客觀評價指標及對比劑用量，采用Mann-Whitney秩和檢驗比較兩組圖像的主觀質量評分。P<0.05 為差異有統計學意義。

結 果

1.兩組的一般資料

兩組受試者的基本臨床資料、CT掃描的輻射劑量和對比劑用量及統計分析結果見表1。兩組間年齡、體重、體重指數和心率的差異均無統計學意義(P>0.05)。A組的有效輻射劑量較B組降低40.3%，兩組間差異有統計學意義(P<0.01)。A組的對比劑用量較B組明顯減少，兩組間對比劑用量的差異有統計學意義(P<0.05)。

2.兩組的圖像質量

兩組圖像質量的客觀評價結果見表2。兩組中主動脈、肺動脈和冠狀動脈各段的CT值和CNR值的差異均無統計學意義(P>0.05)。

兩組圖像質量的主觀評分見表3。A、B組冠狀動脈圖像質量的主觀評分分別為3.95±0.50和4.20±0.70，A組的圖像質量較B組略有下降(圖3、4)，但兩組間差異無統計學意義(P>0.05)。

表1 兩組患者的臨床資料及輻射劑量

表2 兩組中各支血管的CT值和CNR

表3 冠狀動脈及肺動脈的主觀評分結果

討 論

胸痛三聯征指以胸痛、呼吸困難和咯血三個臨床表現為主的臨床綜合征，起病急驟，癥狀缺乏特異性。在急診患者中約占5%～20%[11]，尤其是以胸痛為主要臨床表現的嚴重致死性疾病，如急性心肌梗死、肺動脈栓塞和主動脈夾層等，為明確診斷，必要的輔助檢查不可忽視。隨著CT設備的不斷發展，TRO“一站式”檢查為無創性血管成像技術，能較好地同時顯示肺動脈、主動脈及冠狀動脈的各種病變，逐漸廣泛應用于臨床，但傳統窄體探測器CT機在完成TRO檢查時，通常采用全門控螺旋掃描模式，具有掃描時間較長、輻射劑量較大等缺點，限制了其臨床應用[12-13]。

圖2 患者，男，59歲，胸痛三聯常規掃描方案，肺動脈及左、右冠狀動脈評分分別為5分、5分和4分。a) VR圖像； b) 軸位MIP圖像； c) 矢狀位MIP圖像。 圖3 患者，男，63歲，掃描方案為連續兩次軸掃法，肺動脈及左、右冠狀動脈評分分別為4分、4分和4分。a) VR圖像； b) 軸位MIP圖像； c) 矢狀位MIP圖像。

本研究中采用的256層CT機具有16cm超寬探測器，可以實現一個在心動周期內掃描范圍覆蓋整個心臟[14]。同時采用最新的迭代重建算法ASIR-V，可以顯著降低輻射劑量[15]。本研究中采用全軸掃模式，并通過持續低流率注射對比劑來保證肺動脈內維持較高CT值，一次掃描即可完成肺動脈、冠狀動脈及主動脈成像。

本研究中的對照組(B組)采用常規掃描方案，即分三次掃描來完成肺動脈、冠狀動脈及主動脈成像。相比于傳統的窄體探測器，因16cm寬體探測器CT機的時間分辨力較高，可以在14.0 s左右完成TRO掃描，從而顯著降低了輻射劑量和縮短了掃描時間。本研究中對照組的平均輻射劑量為(5.56±0.67) mSv，顯著低于目前大多數文獻報道的TRO檢查的輻射劑量(約9.1 mSv)[16]。

本研究中實驗組(A組)采用連續兩次心臟軸位掃描的模式，平均時間僅約3.5 s即能完成掃描，且能得到與常規掃描方案(B組)相似的肺動脈、冠狀動脈及主動脈成像效果，各支血管的CT值、CNR及圖像質量主觀評分結果均無明顯差異，而輻射劑量卻從5.56 mSv進一步降低至3.30 mSv，降低程度達到了約40.3%。筆者認為，達到這種效果的主要原因有以下兩個方面：首先是兩組曝光范圍的差異，A組中兩次掃描的范圍相對于解剖結構是連續的，沒有重復掃描的部分；而B組中分三次掃描，肺動脈掃描時同時也覆蓋了冠狀動脈及主動脈，主動脈掃描時也覆蓋了冠狀動脈。另外，雖然本研究中B組三次掃描的總輻射劑量較其它的窄體探測器CT掃描顯著減低，但相對于A組的全軸掃模式，由于其肺動脈及主動脈采用螺旋掃描，而螺旋掃描的成像方式決定了掃描過程中存在同一解剖部位重復曝光(over-scan)的問題，所以輻射劑量較A組增加。

本研究中實驗組的對比劑注射方案中，第二期采用3.0 mL/s的低流率持續注射對比劑的方法來取代注射生理鹽水的傳統方法，以確保主動脈及肺動脈在掃描全程中能持續顯影，對比劑總量為(75.78±6.58) mL，高于B組的對比劑用量[(63.45±11.01) mL]，但相對于以往傳統TRO掃描方案，其對比劑用量還是明顯減少的。在Haidary等[17]及Johnson等[18]采用64排和雙源CT機的類似研究中，對比劑分別用量為130～164 mL。于淑靖等[19]使用320排640層動態容積CT進行胸痛三聯檢查時對比劑用量也達到了80～90 mL。

本研究存在一定的局限性：首先，病例數較少，且未納入過低和過高體重者；其次，兩種檢查方法對冠狀動脈病變的診斷敏感性和特異性未與DSA檢查結果進行對照分析；此外，A組掃描方案中因掃描過程中肺循環內含有一定量的對比劑而導致肺靜脈顯影，考慮到完全減少肺靜脈的影像在技術上存在一定困難[20]，且其對肺栓塞的診斷影響較小，在能明顯減少受檢者輻射劑量這一優勢下仍值得臨床推廣。

在TRO檢查中，本研究所提出的采用16 cm寬體探測器CT 進行連續兩個軸位掃描的方案與需三次掃描的常規方案相比，在圖像質量有保障的情況下可以顯著降低輻射劑量，臨床可行性高，值得推廣。

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