320排探測器CT單心動周期掃描應用于心律不齊患者冠狀動脈成像的可行性

嚴 誠， 周琳夕， 周國鋒， 朱 碩， 鄒奕軒， 徐士杰， 陸秀良*

1. 復旦大學附屬中山醫(yī)院放射診斷科，上海 200032 2. 上海聯(lián)影醫(yī)療科技股份有限公司，上海 200032

近年來，隨著多排探測器計算機斷層掃描(multi detector computed tomography, MDCT)技術的不斷改進，冠狀動脈CT血管造影(coronary CT angiography, CCTA)的圖像采集和后處理技術迅速發(fā)展[1-3]，以獲取更高質量的圖像進而更準確地檢測和診斷冠狀動脈疾病(coronary artery diseases, CADs)[4-5]。但患者心臟不同周期數(shù)據(jù)不匹配產(chǎn)生的重疊偽影[2]以及心動過速時產(chǎn)生的運動偽影[6]，仍是限制心律不齊患者CCTA的主要影響因素。心律不齊的表現(xiàn)為心臟節(jié)律不規(guī)整，包括竇性心律不齊和異位心律不齊。其中異位心律不齊包括房性早搏、室性早搏、房室交界性早搏、心房纖顫(房顫)，二度一型、二度二型房室傳導阻滯[7]。更寬的探測器和更高的時間分辨率有助于解決這些問題。QIN等[8]使用256-MDCT評估20例竇性心律的患者和20例房顫患者的CCTA圖像質量，得到信噪比(signal to noise ratio, SNR)、對比噪聲比(contrast to noise ratio, CNR)、有效輻射劑量(effective radiation dose, ED)等，證明寬體探測器CT可用于房顫患者CCTA。Tan等[9]評價慢性房顫患者與正常竇性心律的患者單次心跳CCTA的圖像質量和劑量，表明320排探測器CT單次心動周期檢查可用于房顫患者CCTA。

uCT960+將超高系統(tǒng)轉速與時空探測器結合，實現(xiàn)了時間分辨率、空間分辨率與對比度分辨率的三重提升。ePhase智能尋心算法能夠基于各心動周期智能重建和選擇最佳檢查時相，提升病變復雜患者的檢查成功率。雖然uCT960+理論上不受心率和心律的限制，但仍缺乏應用于心律不齊患者CCTA的報道。本研究主要探討uCT960+寬體探測器CT掃描在心律不齊患者CCTA中的應用價值，為臨床提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2020年6月至12月復旦大學附屬中山醫(yī)院放射診斷科收治的用uCT960+行CCTA的成年心律不齊患者63例，同期隨機入組正常心律的患者63例。本研究經(jīng)復旦大學附屬中山醫(yī)院倫理委員會批準(B2020-061R)，所有患者均知情并簽署知情同意書。

納入標準：用uCT960+行CCTA的心律不齊患者；臨床疑診或確診冠狀動脈病變。排除標準：(1)既往對含碘造影劑過敏；(2)腎功能不全(血清肌酐水平>15 mg/L)；(3)甲狀腺功能亢進;(4)妊娠；(5)嚴重呼吸衰竭或心力衰竭;(6)臨床狀態(tài)不穩(wěn)定、不能遵循屏氣指導；(7)正常心律組無房性早搏、室性早搏或陣發(fā)性心律不齊。

1.2 CCTA掃描方法 根據(jù)CCTA的檢查流程，所有患者檢查前至少禁食4 h,檢查前1～1.5 h 口服美托洛爾25～50 mg，并于檢查前5 min舌下含服硝酸甘油0.5 mg。采用320排探測器CT(uCT960+，上海聯(lián)影醫(yī)療科技股份有限公司)，探測器寬度為160 mm，球管旋轉時間為0.25 s/圈。采用前瞻性心電門控序列掃描；掃描范圍覆蓋自隆突下至心底。根據(jù)掃描方案，分為心律不齊組(n=63)和正常心律組(n=63)。掃描前根據(jù)患者的心電信息進行采集時相設置。心律不齊組：單心動周期采集范圍為30%～80% R-R間期，當心率波動較大時，CT掃描程序自動再采集1個心動周期，保證CCTA的成功率。正常心律組：心率≤65次/min時，采集范圍為70%～80% R-R間期；心率為65～85次/min時，采集范圍為30%～80%R-R間期；心率≥85次/min時，采集范圍為35%～55%R-R間期。兩組管電壓100～120 kV，管電流120～140 mAs；其余掃描參數(shù)相同。

1.3 對比劑注射方案 患者均采用高壓注射器經(jīng)右側肘靜脈注射碘帕醇注射液(含碘370 mg/mL)，流速4～5 mL/s，注射總量0.7 mL/kg。對比劑注射完后再以同樣的流速注入0.9%氯化鈉液25 mL。采用Bolus Tracking自動觸發(fā)掃描技術，將感興趣區(qū)(regionofinterest，ROI)定位于心臟四腔心層面的降主動脈，觸發(fā)閾值設定為120 HU，當超過觸發(fā)閾值時延遲6 s自動啟動CCTA掃描程序。

1.4 CT圖像后處理 將數(shù)據(jù)傳至聯(lián)影工作站，利用自動冠狀動脈分析軟件進行后處理。后處理技術包括容積再現(xiàn)(volume rendering，VR)、最大強度投影(maximum intensity projection，MIP)、曲面重組(curved planar reformation，CPR)及多平面重組(multi-planar reformation，MPR)等。將層厚0.5 mm、層間距0.5 mm，采用KARL 3D重建算法，C-SOFT-AA的濾波函數(shù)，D-FOV為220 mm的數(shù)據(jù)傳給2名放射科醫(yī)師。

1.5 評分方法 2名醫(yī)師分別按照美國心臟協(xié)會(American Heart Association，AHA)冠狀動脈18節(jié)段模型進行三大主干5分制評分，采用雙盲雙評、背對背打分，并進行一致性分析。分別在患者圖像主動脈根部、右冠狀動脈(RCA)近段、左前降支(LAD)主干、左旋支(LCX)近段及其鄰近的ROI中測量CT值和噪聲。用SNR、CNR、CT值對目標圖像質量進行評估。采用5分法對冠狀動脈圖像質量進行評分，1分：血管模糊不清，偽影嚴重，無法診斷；2分：血管輪廓模糊，偽影嚴重，影響診斷；3分：血管輪廓模糊，有明顯偽影，不影響診斷；4分：血管輪廓較清晰，偽影較小，不影響診斷；5分:血管輪廓清晰，無偽影，完全能夠用于診斷。

盡量避開上腔靜脈、主動脈壁及肌間隙，盡可能選擇大的ROI；計算主動脈根部、RCA近段、左冠狀動脈(LCA)主干(LM)、LAD近段、LCX近段的SNR和CNR[10-11]。SNR=主動脈CT值/背景噪聲，CNR=(升主動脈CT值-豎脊肌CT值)/背景噪聲，計算冠狀動脈病變的診斷準確性。記錄CT掃描系統(tǒng)自動生成的容積CT劑量指數(shù)(CT dose index, CTD)、劑量長度乘積(dose length product, DLP)，計算有效輻射劑量(effective radiation dose, ED)。ED=DLP×k(轉換系數(shù))；k=0.014 mSv/(mGy×cm)計算[12]。

2 結 果

2.1 基線資料 結果(表1)顯示：心律不齊組包括房顫24例，竇性心律不齊17例，室性期前收縮14例，房性期前收縮8例。2組患者性別、年齡、心臟掃描范圍等差異均無統(tǒng)計學意義。心律不齊組心率大于正常心律組，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。

表1 2組患者基線資料比較

2.2 CCTA定量指標 結果(表2)顯示：心律不齊組與正常心律組掃描時間、掃描長度、容積CTD、DLP和ED差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。心律不齊組ED約為正常心律組的150%，可接受內(nèi)。

表2 2組患者CCTA定量指標比較

2.3 CCTA圖像質量 結果(表3)顯示：心律不齊組和正常心律組的SNR分別為23.55±4.58、24.15±4.98，差異無統(tǒng)計學意義。2組RCA、LM、LAD、LCX的CNR差異均無統(tǒng)計學意義。2組主動脈、RCA、LM、LAD、LCX的CT值差異均無統(tǒng)計學意義。

表3 2組SNR及冠脈各段CNR與CT值比較

2.4 CCTA圖像評分 結果(表4)顯示：對RCA、LM、LAD三大主干進行CCTA圖像評分，其中心律不齊組與正常心律組評分為5的段數(shù)為193、210；評分為4的段數(shù)為48、40；評分為3的段數(shù)為9、2；評分為2的段數(shù)2、0；評分為1的段數(shù)為1、0。評分為3時，2組差異有統(tǒng)計學意義(P=0.03)。

表4 2組及各分支CCTA圖像評分(5分法)結果比較 n=63

3 討 論

本研究基于320排探測器CT對心律不齊和正常心律患者進行CCTA，結果表明，心律不齊患者和正常心律組患者的SNR和CNR差異不明顯，表明兩組圖像質量相似，心律不齊組患者的ED高于正常心律組，但仍在可接受范圍內(nèi)。對心律不齊患者可應用寬體探測器CT行CCTA，此結果與近年來相關研究結果[13-15]相似。

臨床上心律不齊相對普遍，尤其是偶發(fā)性的房性早搏和室性早搏等。要想提高這些患者的CCTA成功率，則須采用無創(chuàng)方法對冠狀動脈的狹窄情況正確判斷[15]。心律不齊掃描方式常規(guī)利用64排螺旋CT結合藥物控制、心理安慰、呼吸訓練、心率預測及螺距調節(jié)技術，進行圖像的多時相及多扇區(qū)重建技術結合，建立符合診斷的圖像。320排螺旋CT使掃描可在1～2個心動周期內(nèi)完成。本研究使用的聯(lián)影uCT960+是目前全球轉速最快的CT，采用軸掃模式單心動周期成像，為心律不齊掃描提供硬件基礎。uCT960+具有16 cm寬的探測器，在心律不齊患者單次心動周期中，球管僅旋轉1周即可完成全心冠脈成像。320排寬體探測器CT在實現(xiàn)球管旋轉時間為0.25 s/圈的高速軸位平掃基礎上，將前瞻性心電門控技術與單扇區(qū)重建算法相結合，既提高了CCTA的時間分辨率，又增強了圖像的空間分辨率和密度分辨率，故可在心動周期內(nèi)較窄的相位窗上進行冠脈CT圖像重組。

對于心律不齊組部分心率波動范圍大的患者，機器會自動識別掃描1個或2個心臟時相(1次掃描中在收縮期和舒張期分別采集1次數(shù)據(jù))，最終選擇相對較好的心臟時相圖像進行重建。所有病例均通過單個心動周期掃描，因此圖像質量不受心率波動的影響。本研究結果顯示，2組圖像質量差異無統(tǒng)計學意義，表明uCT960+CTA在心律不齊患者冠狀動脈診斷中的應用價值較好。320排寬體探測器CCTA成像快速，在軸掃模式下無需移動床位，可有效避免由于床位移動所造成的偽影。本研究共觀察了1 411個冠狀動脈節(jié)段，其中心律不齊組252個，250個(99.2%)可用于診斷，包括圖像質量評分3分9個(3.6%)、4分48個(19.0%)、5分193個(76.6%)。正常心律組252個冠狀動脈節(jié)段均可用于診斷(100%)，包括3分2個(0.8%)，4分40個(15.9%)，5分210個(83.3%)。2組圖像質量評分相似，這與以往研究[15]結果一致。

值得注意的是，本研究中心律不齊組和正常心律組的平均ED分別為(3.12±1.10) mSv、(2.08±0.65) mSv。為提高心率波動范圍大的患者重建心臟時相的可選擇性，經(jīng)自動識別心率，部分患者掃描了2個時相，因此心律不齊組ED略高。盡管心律不齊組患者的ED高于正常心律組，約為正常心律組的150%，但較以往研究[12]低。

綜上所述，采用聯(lián)影uCT960+寬體探測器CT單心動掃描在心律不齊患者CCTA中可行，可滿足臨床診斷要求。本研究存在一定的局限性：樣本量較小；病變較簡單；未分析靈敏度、特異度、陽性預測值和陰性預測值。