自由呼吸狀態下寬體探測器CT單心動周期冠脈造影的可行性

周琳夕， 陸秀良， 朱 碩， 周國鋒， 徐士杰， 鄒奕軒， 嚴 誠*

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

冠脈CT造影(coronary CT angiography，CCTA)作為一種無創檢查方法能有效排查冠脈疾病[1]。傳統影響CCTA的兩大關鍵因素是呼吸和心率。但是心血管病患者年齡偏大，常伴有聽力障礙、語言交流困難，或合并呼吸或神經系統疾病等，CT檢查過程中實現呼吸控制較為困難，嚴重影響檢查效果。320排探測器CT的優點是具有達16 cm的寬探測器準直，使覆蓋整個心臟的掃描在1次軸向旋轉中完成且時間短于1 s[2]，降低了呼吸運動對CCTA的影響，提高了檢查的時間分辨率，是目前CCTA研究的熱點。

前期對依從性較差幼兒的研究[3]發現，自由呼吸CCTA與標準屏氣CCTA的圖像質量無明顯差別，雙源CT比單源CT更能提高自由呼吸幼兒的冠脈可見度[4]。但目前仍缺乏成人相關的研究結果。上海聯影醫療科技股份有限公司研發的uCT960+是目前轉速最快的320排CT儀器，其球管旋轉時間為0.25 s，結合超高系統轉速與時空探測器，能夠實現時間分辨率、空間分辨率與對比度分辨率的多重提升。ePhase智能尋心算法能基于各心動周期智能重建和選擇最佳時相，提升病情復雜患者的檢查成功率。因此，本研究探討自由呼吸狀態下用寬體探測器CT經單心動周期行320排CCTA的可行性，為其臨床應用提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料 隨機納入2020年6月至8月臨床疑診或確診冠脈病變，于我院放射診斷科行CCTA的成年患者100例，最終入組94例，其中男性56例、女性38例，年齡31～85歲，平均年齡(59±12)歲。排除標準：碘對比劑過敏，腎功能不全，甲狀腺功能亢進，心律不齊，心率>75 次/min[5]。本研究獲得醫院倫理委員會批準(B2020-061R)；患者知情同意。

1.2 CCTA掃描 采用320排CT機(uCT960+，聯影)，探測器16 cm，球管旋轉機時間為0.25 s/圈。排除禁忌證后，所選患者CCTA進行檢查前1～1.5 h口服美托洛爾25～50 mg，并于檢查前舌下含服硝酸甘油0.5 mg。掃描范圍為自隆突下至心底心臟區域。掃描前根據患者心電信息進行采集時相的設置，均采用前瞻性心電門控掃描。心率≤65次/min時，采集70%～80% R-R間期；心率為65～75次/min時，采集30%～50% R-R間期。根據掃描方案，將研究對象分為自由呼吸組(n=47)和屏氣組(n=47)。兩組管電壓100～120 kV，管電流120～140 mA，其余掃描參數也相同。

1.3 對比劑注射方案 患者均采用雙筒高壓注射器經右側肘靜脈注射非離子型對比劑碘帕醇注射液(含碘370 g/L)，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自動觸發掃描技術，將觸發感興趣區(region of interest，ROI)定于心臟四腔心層面的降主動脈，觸發閾值設定為120 HU，當超過觸發閾值時機器延遲6 s自動啟動CCTA掃描程序。

1.4 CT圖像后處理 將層厚0.5 mm、層間距0.5 mm，使用KARL 3D重建算法、C-SOFT-AA濾波函數，DFOV為220 mm的圖像傳至2名放射科醫師，由其根據美國心臟協會(American Heart Association，AHA)冠脈18節段模型，在主動脈根部、右冠狀動脈(RCA)近段及中段、左冠狀動脈(LCA)主干、前降支(LAD)近段、回旋支(LCX)近段的ROI中測量CT值和SD。利用信噪比(signal to noise ratio，SNR)和對比噪聲比(contrast to noise ratio，CNR)對目標圖像質量進行評估[6]。根據心血管計算機體層攝影學會冠脈模型，對1、2、5、6、11節段(左主干、LAD近段、LCX近段、RCA近段及中段)進行分析(圖1A)。ROI位于1、2、5、6、11節段(圖1B)。

圖1 冠脈測量部位示意圖(A)及ROI定位(B)

1.5 圖像質量的評定標準 采用5分法對冠脈圖像質量進行評分[7]。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，選擇盡可能大的ROI計算1、2、5、6、11節段的SNR和CNR[8]。SNR=主動脈/背景噪聲，CNR=(升主動脈CT值-豎脊肌CT值)/背景噪聲，計算冠脈病變的診斷準確性。記錄CT掃描系統自動生成的容積CT劑量指數(CTD)、劑量長度乘積(DLP)，計算有效輻射劑量(effective dose, ED)。ED=k×DLP，k=0.014 mSv/(mGy×cm)計算[9-11]。

2 結 果

2.1 一般資料 結果(表1)顯示：2組患者年齡和性別差異均無統計學意義；2組患者心率、掃描時間、掃描范圍、CTD、DLP、ED差異有統計學意義(P<0.05)。

表1 2組患者的一般特征和CCTA掃描結果

2.2 圖像質量分析 結果(表2)顯示：屏氣組與自由呼吸組患者主動脈的SNR差異無統計學意義；屏氣組與自由呼吸組RCA近段及中段的CNR差異無統計學意義；屏氣組和自由呼吸組LCA、LAD、LCX的CNR差異無統計學意義。2組患者的主動脈、RCA、LM密度差異無統計學意義。2名醫師測量一致性良好。圖2、圖3分別顯示屏氣組和自由呼吸組典型患者CCTA情況。

表2 2組患者的SNR、CNR及CT值比較

圖2 屏氣狀態下患者CCTA影像

男性，65歲，冠脈粥樣硬化性心臟病伴高血壓近20年，因胸悶、氣短加重再次就診，行CCTA檢查，心率為77次/min. A：容積再現(VR)圖像顯示冠脈多處鈣化；B:右冠脈管壁見多發軟斑塊及鈣化，曲面重組(CPR)顯示血管管腔中度狹窄(箭頭處)；C：左前降支多發鈣化，中段局部管腔中重度狹窄，余管腔顯示清晰

圖3 自由呼吸狀態下患者CCTA影像

2.3 圖像質量主觀評分 屏氣組包含47支右冠脈(RCA)、46支右后降支(R-PDA)、45支右后外側支(R-PLB)、47支左冠脈主干(LM)、47支左前降支(LAD)、46支第一對角支(D1)、45支第二對角支(D2)、47支左旋支(LCX)、39支第一鈍緣支(OM1)、9支第二鈍緣支(OM2)、5支左后外側支(L-PLB)、13支冠脈分支(RAMUS)，各分支評分見表3。自由呼吸組包含45支RCA、46支R-PDA、45支R-PLB、47支LM、47支LAD、46支D1、45支D2、47支LCX、39支OM1、9支OM2、5支L-PLB、13支RAMUS，各分支評分見表4。兩組患者圖像由放射科醫生評價，一致性良好(κ= 0.77，P<0.05)。

表3 屏氣組18節段評分 n=47

表4 自由呼吸組18節段評分 n=47

2.4 圖像質量優秀率對比 屏氣組總評分段數為718段，自由呼吸組總評分段數為693段。評分在3分以上符合診斷要求。屏氣組3.1%的圖像不符合診斷要求，自由呼吸組1.9%的圖像不符合診斷要求，兩組圖像質量差異無統計學意義(P=0.768，表5)。

表5 兩組患者圖像質量評分各分值段數 n(%)

3 討 論

本研究基于320排探測器CT在患者自由呼吸或屏氣狀態下對其進行CCTA，比較兩組患者的輻射劑量和圖像質量，探究心率<75次/min患者行CCTA自由呼吸的可行性。本研究采用首臺國產320排CT(聯影)，探測器寬度為16 cm，球管旋轉時間也達到0.25 s，并對此機器成像性能進行探討。結果表明，自由呼吸和屏氣患者的SNR和CNR差異無統計學意義，說明心率<75次/min患者行CCTA時不受自由呼吸影響，與近年來多項相關研究[12-17]結果一致。

以往研究[18]發現，正常呼吸時(12～20 次/min)，膈肌運動引起的冠脈運動速度為6.4～29.3 mm/s，心跳引起的冠脈速度為22.4～108.6 mm/s，提示呼吸引起的偽影可忽略不計。寬探測器CT的發展有助于提高時間分辨率，從而可抑制冠脈的運動偽影，包括由心臟運動和呼吸運動引起的運動偽影[19]。與屏氣相比，自由呼吸CCTA減少了屏氣指令引起的心率變異，進而提高了成功率[20]。uCT960+是目前轉速最快的320排CT，將超高系統轉速與時空探測器結合，實現了時間分辨率、空間分辨率與對比度分辨率的三重提升。ePhase智能尋心算法，基于各心動周期智能重建和選擇最佳時相，能提升復雜患者的檢查成功率。本研究中寬探測器CT共觀察了1 411個冠脈節段，其中屏氣組718個中，696個(96.9%)可用于診斷；自由呼吸組693個冠脈節段中，680個(98.1%)可用于診斷。兩組圖像質量差異無統計學意義，與以往研究結果[21-24]相近。由于寬體探測器CT寬度達16 cm，時間分辨率為0.25 s，可在1個心動周期內旋轉1周而獲得全心臟數據，減少冠脈運動偽影。不同掃描參數之間相互切換時間也得以縮短，可在CCTA成像時間點瞬時切換成相對較高的參數。此外，寬探測器CT也明顯縮短了曝光時間、成像時間，因此對比劑用量和ED較少(P<0.01)。

綜上所述，對于心率<75次/min患者，自由呼吸CCTA是一種可以接受的方案。本研究的不足之處在于未研究同一患者自由呼吸和屏氣時的CCTA圖像，未將冠脈造影結果作為金標準等，后續將繼續深入研究。

利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突