寬體探測器非門控心腦聯合CT血管成像的可行性

張怡夢，劉佳賓，沈翀，汪愛丹，杜祥穎，盧潔

首都醫科大學宣武醫院放射科，北京 100053；*通信作者 杜祥穎 duxying_xw@163.com

卒中是嚴重威脅人類生命的重大疾病，其中70%為缺血性卒中[1]。依據Org 10172治療急性卒中（trial of Org 10172 in acute stroke treatment，TOAST）分型，缺血性腦卒中包括大動脈粥樣硬化、心源性栓塞、小動脈閉塞、其他原因及原因不明5種類型[2]，其中心源性卒中通常較其他病因所致的卒中病情更重，病死率更高[3]。其快速診斷和治療的迫切性不斷提升。因此，在缺血性卒中的急診評估中，若能夠快速、可靠地評估心臟情況，將對其病因判斷、臨床處理和預后評估具有重要意義。

針對大血管性卒中，聯合CT灌注成像（CT perfusion imaging，CTP）與CTA檢查對于急診患者評估具有重要價值。心腦聯合CTA可同時評估心腦血管整體動脈粥樣硬化負荷，指導臨床診治。但對于急性缺血性卒中而言，需重點考慮成像時間。常規心電門控心腦聯合掃描中的心電連接和確認是檢查中主要的限速步驟，從而影響了心腦聯合CTA在急診卒中的應用。寬體探測器CT可在單個心動周期完成心臟成像，使自由呼吸、無心電連接的高質量心臟CT成像成為可能。本研究擬通過比較自由呼吸狀態下無心電門控心腦聯合CTA與心電門控冠狀動脈CTA心臟成像質量，驗證自由呼吸、非門控心腦聯合CTA在缺血性卒中急診應用的可行性。

1 資料與方法

1.1 研究對象 前瞻性招募2019年3月—2019年5月具有心腦血管疾病危險因素的志愿者行自由呼吸、非門控心腦聯合CTA（研究組）。心腦血管疾病危險因素包括高血壓、高血脂與高膽固醇血癥、糖尿病及肥胖等。收集同期行心電門控冠狀動脈CTA患者作為對照（對照組）。排除標準：①肝腎功能不全者；②對碘對比劑過敏者；③心肌梗死急性期及一般情況較差不能耐受增強檢查者。本研究通過醫院倫理委員會批注[臨研審（2018）065號]。所有志愿者均簽署知情同意書。

1.2 方法 采用256排寬體探測器revolution CT掃描機（GE）。研究組掃描方案包括：定位掃描，心腦聯合平掃及團注示蹤觸發CTA掃描。掃描范圍自膈面至顱頂。采用非離子型對比劑碘普羅胺370（Ultravist，370 mgI/ml），應用雙筒高壓注射器經右肘靜脈團注，總量60 ml，速度5 ml/s。追加生理鹽水40 ml，速度5 ml/s。選擇升主動脈為監測點，達到預設閾值100 Hu后延遲7.9 s行CTA采集。心腦聯合CTA掃描包括心臟軸位掃描和胸主動脈至顱頂螺旋掃描兩段。掃描間延遲2.3 s、管電壓100 kV、Smart mA管電流450～720 mA。心臟軸掃覆蓋寬度14 cm（224×0.625 mm）或16 cm（256×0.625 mm），管球旋轉速度0.28 s/圈，采集模式為單次心動周期掃描。心臟掃描采用無心電門控連接的方式進行，通過CT設備生成模擬心電信號完成檢查。檢查前測定心率，并設定為模擬心電的心率。螺旋掃描準直為128×0.625 mm，旋轉速度0.28 s/圈，螺距0.992。對照組掃描方案包括：定位掃描，鈣化積分掃描，小劑量測試（testbolus）及冠狀動脈CTA掃描。對比劑注射方案與研究組相同。小劑量測試采用20 ml對比劑及20 ml生理鹽水，注射速度相同。CTA掃描延遲時間為小劑量測試達峰時間加4 s。CTA掃描采用心臟軸位掃描，球管旋轉速度0.28 s/圈，管電壓100 kV、Smart mA管電流450～720 mA、采集時相30%～80%。

1.3 圖像重建及處理 所有圖像均由2名具有5年以上工作經驗的放射科主治醫師分析。心臟部分CTA圖像重建采用Smart Phase技術自動尋找最佳圖像。常規應用冠狀動脈運動偽影校正技術（SSF技術）行運動偽影校正，生成0.625 mm層厚的校正后圖像。應用GE AW 4.7工作站進行后處理。

1.4 觀察指標 所有觀察指標均在0.625 mm層厚軸位圖像上測量。感興趣區（ROI）選取主動脈根部左主干起源層面，面積約100 mm2。冠狀動脈客觀顯影強度評價：測量升主動脈根部（左冠狀竇水平）CT值，圖像噪聲值取圖像CT值的標準差；對比噪聲比（CNR）：于主動脈根部（左主干起源層面）選取ROI，CNR=增強后?增強前CT值/圖像噪聲值[4]。冠狀動脈主觀圖像質量：2名放射科主治醫師對冠狀動脈圖像質量進行主觀評估，0.625 mm層厚軸位圖像結合CPR重建圖像進行冠狀動脈節段評分，主觀評價采用美國心臟協會的15分段法[5]。以Likert 4分制評分標準對各血管節段進行評分，將圖像質量分為4級，即1～4分。4級：血管無偽影或中斷；3級：血管有輕度偽影；2級：血管有中度偽影；1級：血管有嚴重偽影。2～4級為可滿足診斷的圖像質量。當2名醫師意見存在分歧時，應一同重新閱片，達成一致。心腔成像圖像質量：測量各心腔平均CT值，選擇心臟成像最佳時相。記錄每名患者檢查時CT容積劑量指數（CTDIvol）、劑量長度乘積（DLP），計算其有效劑量（ED）：ED=DLP×k，其中心臟k系數為0.0140、顱腦k系數為0.0021、腹部及盆腔k系數為0.015，多部位取其平均值[6]。

1.5 統計學方法 采用SPSS 22.0統計分析軟件。年齡、BMI、心率、血管顯影強度、圖像噪聲、CNR、ED等計量資料以±s表示，組間比較采用兩獨立樣本t檢驗。計數資料組間比較采用χ2檢驗。采用Mann-WhitneyU檢驗比較組間冠狀動脈平均圖像質量評分。采用Kappa檢驗分析2名醫師對冠狀動脈圖像質量主觀評分的一致性。P<0.05表示有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料 兩組研究對象性別、年齡、體質量指數（BMI）差異無統計學意義（P>0.05）。研究組平均心率大于對照組，差異有統計學意義（P<0.05），見表1。

表1 兩組研究對象一般資料比較

2.2 冠狀動脈圖像質量 2名醫師對冠狀動脈圖像質量主觀評分一致性較強（Kappa=0.82，P<0.001）。兩組升主動脈根部CT值、CNR差異無統計學意義（P>0.05）。研究組升主動脈噪聲大于對照組，差異有統計學意義（P<0.05）。可評價冠狀動脈節段共544段，其中研究組281段、對照組263段。研究組冠狀動脈平均圖像質量評分為3.10±0.79，圖像質量1分14段（5.0%），2分33段（11.7%），3分144段（51.3%），4分90段（32.0%）；對照組冠狀動脈平均圖像質量評分為3.28±0.71，圖像質量1分8段（3.0%），2分24段（9.1%），3分117段（44.5%），4分114段（43.4%）。研究組與對照組冠狀動脈圖像質量評分比較，差異無統計學意義（P>0.05），見表2。典型病例見圖1、2。

表2 兩組冠狀動脈圖像質量比較（±s）

表2 兩組冠狀動脈圖像質量比較（±s）

項目研究組對照組（n=24）（n=21）t/U值P值升主動脈CT值（Hu）0.241噪聲 23.71±3.21 19.62±4.73 3.438 <0.05 502.25±115.02 464.68±93.86 1.19 CNR 21.68±6.14 24.81±6.86 1.613 0.114平均圖像質量評分（分） 3.10±0.79 3.28±0.71 1.366 0.172

圖1 男，57歲，冠狀動脈單支病變。A、B.行非門控心腦聯合CTA，容積再現及最大密度投影示頭頸血管圖像質量佳；C～E.容積再現及曲面重組示右冠狀動脈、前降支及回旋支圖像質量佳，滿足診斷需求；箭示前降支近段重度狹窄

圖2 男，50歲，冠狀動脈硬化改變。A～C.行常規冠狀動脈CTA，曲面重組及容積再現示冠狀動脈圖像質量佳

2.3 心腔圖像質量 研究組左心房、右心房及右心室平均CT值均大于對照組，差異有統計學意義（P<0.05），見表3。

表3 兩組心腔圖像質量比較（Hu，±s）

表3 兩組心腔圖像質量比較（Hu，±s）

注：LA為左心房，LV為左心室，RA為右心房，RV為右心室，LAA為左心耳

心腔結構研究組對照組（n=24）（n=21）t值P值LA 515.06±105.31 429.98±108.00 2.672 <0.05 LV 495.30±102.71 0.174 RA 397.39±229.50 137.55±33.67 5.480 <0.05 454.18±95.59 1.384<0.05 LAA 449.90±132.34 435.11±95.58 0.431 0.669 RV 436.10±200.36 152.52±49.11 6.707

2.4 冠狀動脈輻射劑量 兩組冠狀動脈ED差異無統計學意義（P>0.05），見表4。

表4 兩組冠狀動脈輻射劑量比較（±s）

表4 兩組冠狀動脈輻射劑量比較（±s）

注：CTDIvol為CT容積劑量指數，DLP為劑量長度乘積，ED為有效劑量

項目研究組對照組（n=24）（n=21）t值P值CTDIvol（mGy）13.41±4.91 12.68±4.65 0.492 0.625 DLP 187.71±68.71 202.09±69.03 0.659 0.514（mGy·cm）ED（mSv) 2.63±0.96 2.83±0.97 0.916 0.366

3 討論

心源性栓塞型卒中是缺血性卒中的重要類型。某些隱源性卒中的病因也可能為潛在的心臟及大血管栓塞。此外，缺血性卒中引起的心血管并發癥是卒中后死亡的第二大原因[7]。及時發現心臟病變對全面評估卒中具有重要價值。因此，臨床上需要一種無創性成像方法同步評價急性缺血性卒中患者的心臟情況。

經食管超聲心動圖是目前檢測腦栓塞潛在來源的參考標準方式[8]，但其為有創性檢查，臨床應用受限。心臟MRI是卒中后心臟評估的重要方法，是測量心力衰竭患者心室容量、質量和射血分數的金標準[9]；但其急診應用明顯受限。CTA具有無創、簡單易行、特異度較高的優點，是缺血性卒中患者心臟評估的合理替代方案。

然而，將常規心臟加入急診評估需要與頭頸血管CTA分2次掃描，檢查時間長、對比劑用量大、操作復雜。Sun等[10]采用雙源CT、大螺距掃描模式行心腦血管聯合心臟成像為前瞻性門控螺旋掃描，患者需要呼吸訓練及心電連接；而急診患者通常病情較重，依從性差，容易出現不能配合屏氣、心律不齊和心率過快等情況。該方案為確保心率較低和節律穩定，檢查前準備復雜耗時，僅用于非急診患者。寬體探測器CT的應用使單次心跳的冠狀動脈CTA成為常規，并提供了自由呼吸和無心電門控心臟成像的可能。已有研究顯示，采用寬體探測器CT可行自由呼吸冠狀動脈CTA，提供良好的圖像質量，并減少心率變化的影響[11]。也有研究采用寬體探測器CT行心腦血管CTA“一站式”掃描，圖像質量符合診斷要求，同時不受屏氣不佳、心率過快或心律不齊等因素的限制[12]。

除呼吸訓練以外，心電連接也可延長急診患者的檢查時間。在急性缺血性卒中救治中，如何在確保檢查成功的基礎上縮短檢查時間是需要考慮的關鍵因素。已有研究采用64排CT掃描儀（Philips Brilliance）行非門控心臟CTA有助于檢測急性缺血性卒中患者的心臟栓塞來源；但對觀察房間隔、冠狀動脈等細微結構異常存在不足[13]。而采用256排寬體探測器CT行自由呼吸、非門控心腦聯合CTA則因無心電連接、不實時監測心電圖的設計實現了簡單、快速操作，適用于急診缺血性卒中患者。

本研究的掃描方案與原有急性缺血性卒中的多模態CT成像方案在頭頸部CTA部分并無顯著差異，因此圖像質量不應受到明顯影響。研究結果顯示：自由呼吸、非門控心腦聯合CTA不影響頭頸部血管成像圖像質量，成像圖像質量佳，能滿足診斷需求。

相對而言，心臟圖像質量所面臨的挑戰更大。本研究結果顯示：自由呼吸下無門控的CTA掃描提供了良好的冠狀動脈圖像質量。由于寬體探測器CT的心臟成像采用單個心動周期采集的方式，不再有不同心動周期間的空間配準的需求，心電圖信號對于成像而言的主要作用是獲得心動周期長度的信息、定義圖像采集的時相和輔助定位心臟運動較弱的時相。但如果在掃描前獲取心率的粗略信息，并設計大致足夠長的采集時間，即可以保證在采集中包括所需的心臟運動較弱的時相數據。在數據已經獲取的基礎上，即使缺少心電圖信號也可通過按一定間隔重建所有時相數據的方法找到所需的時相。本研究結果顯示：研究組所有病例的成像均獲取到所需的時相。相對于人為尋找，CT掃描系統提供了計算機自動尋找的功能。本研究中采用Smart Phase技術，研究組病例的圖像質量均足夠好。

心腔對時間分辨率的要求比冠狀動脈更低，圖像質量更能夠保障。客觀評價也顯示各心腔平均CT值均能滿足診斷需求，有助于及時發現心腔血栓等異常病變。同時，寬體探測器CT非門控心腦聯合CTA冠狀動脈有效輻射劑量與門控冠狀動脈CTA相比并無增加。

本研究的局限性：①樣本量較小，且并非用于真正的急診患者，該技術的臨床價值有待進一步研究；②由于采用先進行心臟掃描的心腦聯合掃描模式，為保證頭頸部CTA的圖像質量，無法在心臟掃描時洗出右心內的對比劑，可能影響部分較小分流性疾病的診斷，有待進一步設計更好的掃描方案同時滿足分流性病變的檢測。

總之，寬體探測器CT可行自由呼吸、非門控心腦聯合CTA掃描，在快速完成成像的同時可提供良好的圖像質量以評價心臟和血管病變。