寬體探測器CT絕對時相單心動周期掃描在心律不齊患者CCTA中的可行性

管延芳， 劉軍波， 范麗娟， 張計旺， 凌堅

近年來，隨著CT硬件和軟件技術的不斷更新，冠狀動脈CT成像得到快速發展，其成功率和圖像質量都大幅提高，并且越來越受到臨床的重視和認可[1，2]。常規冠狀動脈CT成像(coronary computed tomography angiography，CCTA)無論是前瞻性還是回顧性掃描都需要采集多個心動周期的同一期相數據成像，對于心律不齊患者由于采集數據的相位不一致導致階梯狀偽影而影響圖像質量，所以心律不齊成為冠狀動脈CT成像的“禁忌證”之一[3]。256排寬體探測器冠狀動脈CT成像采用軸掃模式在一個心動周期成像，使心律不齊患者的CCTA成為可能。本文對絕對時相掃描在心律不齊患者CCTA中的可行性進行探討。

材料與方法

1. 病例資料

搜集2016年12月-2017年3月間行CCTA檢查的200例患者，其中心律不齊(6個周期內心率變化大于20次/分)和竇性律齊者各100例。100例心律不齊(心律不齊組)患者中男47例，女53例，心率(82.26±24.29)次/分；100例竇性律齊(竇性律齊組)患者中男51例，女49例，心率(84.09±18.71)次/分。病例排除標準：體質量指數(body mass index，BMI)≥28 kg/m2、甲亢、碘對比劑過敏、嚴重肝腎功能不全、心功能不全、瓣膜置換術、冠脈旁路移植、硝酸甘油禁忌癥的患者等。所有患者檢查前均簽署知情同意書。

2.檢查方法

CT檢查采用GE Revolution 256 CT機。檢查前患者舌下含服硝酸甘油5 mg，使用歐力奇高壓注射器，以5 mL/s的流率注射碘對比劑歐乃派克(濃度為350 mg I/mL)，劑量為0.8 mL/kg體重，隨后注入生理鹽水20 mL。采用對比劑智能追蹤技術，于氣管分叉下1 cm升主動脈中心設定約1 cm2的圓形感興趣區。觸發閾值差值為50 HU，觸發后延遲7 s啟動正式掃描，屏氣掃描。掃描參數：掃描范圍為氣管分叉下1 cm至膈肌下1 cm，探測器寬度根據掃描范圍選擇12 cm、14 cm或16 cm；層厚0.625 cm，矩陣512×512，迭代重組權重ASIR-V 50%。管電壓為智能kV(100 kV或者120 kV)，管電流為智能毫安(范圍300～740 mA)，設定噪聲指數(noise index，NI)為22，機架旋轉速度為0.28 s/r。設備根據心率和心率波動情況自動選擇最佳的掃描期相，使用冠狀動脈追蹤凍結技術(snap shot freeze，SSF)對掃描后數據運動偽影進行校準。兩組均根據心率選擇不同的曝光時間窗，心律不齊組采用絕對時相掃描，曝光時間窗：心率≤65次/分時為400～750 ms，66～75次/分時為200～550 ms，76～90次/分時為200～500 ms，91～120次/分時為200～400 ms；竇性律齊組采用相對時相掃描，曝光時間窗：心率≤65次/分時為70%～80%，66～75次/分時為40%～80%，76～90次/分時為40%～50%，91～120次/分時為35%～55%(表1)。

表1 心律不齊組和竇性律齊組掃描期相選擇方案

3.圖像評價及分析

設備自動重建最佳期相，經過SSF校準得到最終診斷圖像。采用多平面重組(multi-planar reformation，MPR)、容積再現(volume rendering，VR)和最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)等圖像后處理技術進行圖像重建。評價冠狀動脈的前降支、回旋支和右冠狀動脈的血管圖像質量，圖像質量評分按4分制原則：1分，不可評價圖像，冠狀動脈血管顯示不連續，重度偽影，無法診斷；2分，不可評價圖像，節段管腔出現較重偽影，影響診斷；3分，可評價圖像，部分節段血管有偽影但不影響診斷；4分，優質圖像，各節段血管光滑完整無偽影[4]。

有效輻射劑量(effective dose，ED)采用公式ED=K×DLP,K=0.014 mSv/(mGy·cm)進行計算。

4.統計學分析

采用SPSS 17.0軟件進行統計學分析。計量資料的組間比較采用Student獨立樣本t檢驗；頻數資料以百分率表示，組間比較采用χ2檢驗；有序變量指標的組間比較采用兩獨立樣本秩和檢驗。以P<0.05為差異有統計學意義。

結 果

1.患者基本資料

兩組患者的性別、年齡、BMI、掃描心率差異均無統計學意義；心律不齊組心率波動大于竇性律齊組，差異有統計學意義(表2)。

2.CCTA圖像質量

心律不齊組與竇性律齊組的圖像評分差異無統計學意義(P=0.813,表3)，兩組的主動脈根部CT值、信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)和對比噪聲比(contrast noise ratio,CNR)比較差異均無統計學意義(P值分別為0.458、0.350、0.203，表4)。圖1為心律不齊組某患者CCTA檢查的輻射劑量、掃描中心電圖截圖、VR圖像和MPR圖像。

圖1 心律不齊患者，女，71歲，胸悶憋氣，臨床建議行CCTA檢查以排除冠狀動脈疾病，心率波動范圍為57～145次/分，采用絕對時相單心跳掃描。a) 輻射劑量圖； b) 掃描中心電圖； c) VR重組圖像； d) 前降支MPR重組圖像； e) 回旋支MPR重組圖像； f) 右冠狀動脈MPR重組圖像。

表2 兩組患者基本資料比較

表3 心律不齊組與竇性律齊組圖像評分以及有效輻射劑量對比

表4 心律不齊組與竇性律齊組圖像客觀指標比較

3.有效輻射劑量

心律不齊組與竇性律齊組的ED值分別為(3.21±1.20)和(2.59±1.16) mSv，心律不齊組的輻射劑量高于竇性律齊組，差異有統計學意義(P=0.000，表3)。

討 論

CCTA檢查越來越受到臨床的認可，但由于設備硬件與軟件的限制，心律不齊患者的CCTA檢查一直存在著很大挑戰[2]。Revolution 256 CT采用軸掃模式單心動周期成像，提高了Z軸方向的時間分辨力，一個心動周期即可成像，為心律不齊掃描提供了硬件基礎[5，6]。本研究心律不齊組包含竇性心律不齊、房顫、房早和室早等，為了驗證絕對時相掃描的可行性，心律不齊的篩選條件設定為6個心動周期內心率變化大于20次/分。

普通CT行CCTA檢查時需要在多個心動周期采集數據成像，當出現心律不齊時，多個心動周期時相數據匹配時會出現錯層偽影，很大程度降低了CCTA的成功率。而Revolution 256寬體探測器CT所有數據均在一個心動周期內采集完成，單心動周期成像從理論上不存在心律齊或不齊的問題，沒有錯層偽影。同時采用SSF 重建，進一步提高了時間分辨力[7-9]，單心動周期成像和SSF相結合，使心律不齊的CCTA成為現實。

本研究針對心律不齊的掃描方式采用絕對時相，即在R波觸發后固定時間段(如200～400 ms)進行掃描，與常規心臟掃描方式的相對期相(如R-R間期的40%～50%)不同。由于心律不齊患者R-R間期差異較大，如采用相對時相掃描，采集到的數據經常不是實際所需期相而造成檢查失敗；而采用絕對時相掃描，掃描時間窗不依賴于心率的變化，設備會按照預采集時相在R波后固定時間準確掃描，既滿足心律不齊的低心率同時又滿足高心率。因此對于心律不齊患者，絕對時相掃描優于相對時相掃描，很大程度上提高了檢查的成功率[10-12]。

本研究對心律不齊及竇性律齊患者依據不同心率均做了詳細的掃描方案，其主要依據是冠狀動脈運動過程中有兩個相對靜止的時間窗即收縮末期和舒張末期[13]。當受檢者心率較低時，冠狀動脈在舒張末期相對靜止，因此低心率時舒張末期掃描可獲取最佳冠狀動脈圖像；而當心率較快時在收縮末期可獲得冠狀動脈最佳期相。相關研究結果表明，當患者心率≤70次/分時，應在舒張末期采集數據，當心率>70次/分時應選擇心臟收縮末期采集數據[14，15]。心率與精確的采集期相匹配，不僅減少運動偽影提高圖像質量與成功率，同時有效控制了輻射劑量。本研究中不可評價血管(評分為1分或2分)竇性律齊組為5例(1.66%)，心律不齊組為4例(1.33%)，分析其原因皆為對比劑充盈不良造成SSF校準欠佳而無法滿足診斷要求，需要進一步優化掃描參數從而降低不可診斷率。

本研究中心律不齊組的輻射劑量高于竇性律齊組，是因為當心律齊時通過預掃描可獲得心率的范圍，從而設定較窄的精確掃描窗；而心律不齊時，掃描過程中心率變化較大，無法獲得心率的準確范圍，為了保證成功率，心律不齊組絕對期相掃描時掃描窗設定較寬，造成其輻射劑量略高于竇性律齊組。

綜上所述，Revolution 256寬體探測器 CT絕對時相單心動周期掃描在心律不齊患者冠狀動脈CT成像中可行，可滿足臨床診斷要求，可作為常規掃描。