平靜呼吸輕屏氣在改善肺動脈CT強化效果中的應用研究

黃書然，姜鑫，王洪杰，陳月芹，亓志瑩，孫占國

肺動脈CT血管成像(computer tomography pulmonary angiography，CTPA)是目前臨床篩查肺栓塞(pulmonary embolism，PE)的首選無創影像學檢查，良好的圖像質量是準確檢出PE的基礎。然而在日常工作中，盡管采用常規的掃描方法及對比劑注射方案，肺動脈強化不佳的現象卻時有發生，嚴重時甚至無法滿足診斷。文獻報道，這一現象主要因未強化的下腔靜脈血一過性大量回流入右心房，稀釋右心腔對比劑，繼而引起肺動脈短暫性強化程度減低，被稱為短暫性對比劑中斷(transient interruption of contrast，TIC)[1-2]。目前認為，TIC的發生與CTPA掃描前深吸氣及吸氣后屏氣有關，對應的解決方案尚不統一，亦無定論[1-3]。2019年前，筆者所在科室的CTPA檢查呼吸指令均采用“深吸氣后屏氣”，一旦發生影響診斷的嚴重TIC現象，則改用“平靜呼吸輕屏氣”呼吸指令完成二次掃描。本研究回顧分析因TIC而行重復CTPA掃描的患者資料，比較兩種呼吸指令下CTPA檢查的肺動脈成像效果，探討“平靜呼吸輕屏氣”在改善肺動脈強化效果中的應用價值。

材料與方法

1.研究對象

在PACS系統回顧性分析2017年1月-2019年4月在本院完成的2774例CTPA檢查患者，篩選因肺動脈強化不佳而立即行CTPA重復掃描者，分析CT圖像、調閱技師操作記錄。納入標準：①“深吸氣后屏氣”狀態下CTPA檢查發生TIC不能滿足診斷者，其CT特點為上腔靜脈持續對比劑流入，右房室對比劑濃度不均勻減低，肺動脈強化不佳并其內對比劑濃度低于左心房，左心室及主動脈可見不同程度強化(圖1)；②當日內完成“平靜呼吸輕屏氣”狀態下CTPA重復掃描。排除標準：①因掃描時相錯誤、對比劑外滲等其他原因致首次CTPA檢查失敗者；②經下肢靜脈或深靜脈置管注射對比劑者；③合并嚴重瓣膜疾病或心功能不全患者。

圖1 男，52歲，“深吸氣后屏氣”狀態下CTPA掃描。a)冠狀面，上腔靜脈(SVC)對比劑回心量少，右心房(RA)內大量無強化下腔靜脈血回流；b)橫軸面，右心房(RA)、右心室(RV)強化不佳，左心房(LA)及左心室(LV)強化明顯優于右房室；c)橫軸面，肺動脈干(PAT)CT值143HU，強化程度低于升主動脈(AA)及降主動脈(DA)。 圖2 與圖1為同一患者，“平靜呼吸輕屏氣”狀態下重復CTPA掃描。a)冠狀面，SVC對比劑充盈及回流佳，RA強化程度明顯優于首次掃描；b)橫軸面，RA、RV強化程度優于首次掃描，LA、LV強化程度與首次掃描相仿；c)橫軸面，PAT CT值232HU，強化程度高于主動脈，AA、DA強化程度與首次掃描相仿。

2.掃描設備、參數及呼吸指令

采用Siemens雙源CT(Definition Flash,Siemens Healthcare,Forchheim,Germany)行CTPA掃描。采用雙筒高壓注射器(Stellant D,Medrad,Indianola,PA)靜脈注射60 mL非離子型碘對比劑(碘佛醇注射液320 mg I/mL)，注射流率4.5 mL/s，相同流率追加生理鹽水30 mL。采用對比劑示蹤技術，感興趣區置于肺動脈干，觸發閾值60 HU，對比劑開始注射5 s后啟動監測層面掃描，掃描間隔1 s，達到閾值后延遲5 s自動啟動CTPA掃描，范圍自肺尖至肺底。掃描參數：機架旋轉時間0.28 s，采用Z-軸飛焦點技術，螺距1.0，準直器寬度2×64×0.6 mm，重組層厚1 mm；體重指數(body mass index，BMI)<25 kg/m2者，管電壓設為100 kV，BMI≥25 kg/m2者設為120 kV；開啟CARE Dose4D實時管電流調節模式，參考管電流150 mAs。

所納入患者的第1次掃描前先行深吸氣后屏氣訓練，采用機器預置自動呼吸指令，達到觸發預值后囑患者“吸口氣，憋住”；第2次掃描前進行平靜呼吸輕屏氣訓練，囑患者平靜放松狀態下自由呼吸，呼吸頻率、幅度自然，聽到屏氣指令后，于自然吸氣末輕輕屏住呼吸，避免用力屏氣(保持腹部柔軟)，掃描時采用人工指令，達到觸發預值后由實施呼吸訓練的操作技師喊話，囑患者“輕輕憋住氣”。

3.圖像評估

由2位富有經驗的胸部CT診斷醫師獨立對肺動脈段級及以上分支強化效果進行主觀評分。參考既往研究，采用5分法[4]：1分，肺動脈幾乎無強化；2分，肺動脈強化較差，不能滿足PE診斷；3分，肺動脈及分支均勻/不均勻中等強化，診斷PE信心不足；4分，肺動脈及分支呈均勻/不均勻較好強化，能夠滿足PE診斷；5分，肺動脈強化均勻且對比極好，能夠對PE做出明確診斷。肺動脈強化程度最終評分取2位醫生評分的均值，二者評分差值≥2分時，通過商討縮小評分差距。

由另1名具有15年工作經驗的胸部CT診斷醫師在5 mm層厚橫軸面圖像上測量上腔靜脈下段(奇靜脈匯入點下1 cm處至右心房段)、右心房(中部層面)、右心室(中部層面)、肺動脈干(氣管隆突下方肺動脈干顯示較佳層面)、左心房(中部層面)、左心室(中部層面)、升主動脈及降主動脈(同肺動脈干測量層面)的CT值，取圓形或橢圓形感興趣區(region of interest，ROI)，在測量目標區域內使用盡量大的ROI面積，測量上下連續的3層圖像，取平均值。前后兩次掃描同一部位的CT值測量選取同一層面和相同ROI面積。

4.統計學分析

采用SPSS 20.0統計學軟件進行數據分析。計數資料采用頻數表示，計量資料采用均數±標準差表示。兩次檢查肺動脈強化程度評分及各測量部位CT值以中位數(25%四份位數，75%四分位數)表示，比較采用兩相關樣本的非參數Wilcoxon符號秩檢驗，以P<0.05為差異有統計學意義。

結 果

1.患者一般情況

2774例CTPA檢查的患者中，接受重復掃描者共29例，其中7例被本研究排除：2例掃描啟動過晚，CT表現為上腔靜脈、右房室及肺動脈對比劑濃度低，左房室對比劑濃度升高，主動脈強化較好；1例掃描啟動過早，CT表現為上腔靜脈持續對比劑流入，右房室見對比劑充盈，肺動脈干輕微強化，肺動脈分支及左房室、主動脈均無強化；2例對比劑外滲所致，CT表現為肺循環、體循環對比劑濃度均較低；1例經深靜脈置管注射對比劑；1例合并左心功能衰竭。本研究最終納入22例因發生TIC而重復CTPA掃描的患者，男13例，女9例，平均年齡(54.86±13.51)歲，BMI(24.30±3.41)kg/m2；左室射血分數均>50%，平均(61.50±2.67)%；共5例檢出PE，均為段級及以下肺動脈分支。

2.兩次掃描肺動脈強化主觀評分比較

第1次掃描，肺動脈強化程度中位評分為2(2.0，2.5)分，其中20例最終評分<3分，2例評分為3分。第2次掃描，肺動脈強化程度中位評分為4(3.5，4.6)分，其中最終評分≥4分15例、3.5分4例、3分2例、2.5分1例。兩次掃描的肺動脈強化程度評分差異具有統計學意義(Z=4.137，P<0.001)。

3.兩次掃描心血管強化程度比較

第2次掃描所獲右心房、右心室及肺動脈干CT值高于第1次掃描，差異有統計學意義(P<0.05)；而所獲上腔靜脈、左心房、左心室、升主動脈及降主動脈的CT值差異均無統計學意義(P>0.05)，見表1、圖2。22例患者肺動脈干CT值均有不同程度增加，第2次掃描所獲CT值為213～409 HU(圖3)。基于心血管腔內中位CT值的二維折線圖示：除右心房、右心室及肺動脈干外，兩次掃描其余部位的心血管強化幅度及整體變化趨勢均相仿(圖4)。

圖3 22例患者兩次掃描所獲肺動脈干CT值的變化。 圖4 基于兩次檢查心血管腔內中位CT值的二維折線圖(SVC，上腔靜脈；RA，右心房；RV，右心室；PAT，肺動脈干；LA，左心房；LV，左心室；AA，升主動脈；DA，降主動脈)。

表1 兩次掃描心血管腔內絕對CT值比較 (HU，n=22)

討 論

TIC現象在CTPA掃描中并不罕見，由于定義不統一，文獻報道其發生率為5%～37%[1]，其中大部分患者CT表現為肺動脈強化不佳，僅少數患者會影響PE的診斷。若肺動脈強化彌漫減低，可掩蓋低密度血栓導致PE漏診；若肺動脈局部強化減低，則可能誤認為充盈缺損，導致假陽性[5]。目前多數學者認為，CTPA掃描時患者的呼吸動作是影響TIC發生的主要因素，尤其與深吸氣及屏氣動作相關性較大[5-6]。患者深吸氣時，胸腔負壓增大，促進腔靜脈回流，下移的膈肌使腹壓升高，在胸腹部壓力差(胸腹泵)的作用下，下腔靜脈的回流量增加較明顯，大量無強化的下腔靜脈血經右心系統快速泵入肺動脈，導致肺動脈內對比劑濃度一過性減低。吸氣末突然屏氣會使胸腔壓力突然增加，腔靜脈回流明顯減少，心輸出量顯著減低，右心腔及肺動脈無法在短時間內被對比劑重新充盈[7]；同時，突然增大的胸腔壓力還可導致上腔靜脈對比劑回心減少或中斷，進一步促進TIC的發生[8]。研究表明，正常人平靜呼吸時，上、下腔靜脈回流比值約1:1.9；而在深吸氣時，腔靜脈回心血量增加近50%，以下腔靜脈回流增加為著，上、下腔靜脈回流比值約達1:2.6[11]。Wittram等[9]研究發現采用深吸氣后屏氣狀態下CTPA掃描，發生TIC的患者右心房80.1%的血液來自下腔靜脈，這一比例明顯高于未發生TIC的患者(52.8%)。本組病例第1次掃描也發現，TIC現象始于右心房，大量未強化下腔靜脈血回流至右心房對比劑濃度不均勻減低，繼發后續的右心室、肺動脈強化不佳，與上述文獻報道相符。

日常工作中，當出現嚴重TIC影響診斷時，需重復CTPA檢查，患者將接受雙倍的輻射劑量和對比劑用量，如重復檢查時仍然采用相同的檢查方案，再次出現TIC的幾率極高[5,7]。目前，減少TIC的方法文獻報道不一，普遍認為避免深吸氣及吸氣末Valsalva動作是簡單、有效的方法。本研究表明，“吸氣后屏氣”CTPA檢查發生嚴重TIC時，改用“平靜呼吸輕屏氣”掃描能夠明顯改善右心腔及肺動脈強化效果，肺動脈段級及以上分支強化程度改善(主觀評分升高)，肺動脈干CT值增加約94.56%(中位CT值由147 HU增至286 HU)。一般認為，CTPA診斷急性PE要求肺動脈CT值>93 HU，診斷慢性PE肺動脈CT值需>211 HU[10]。因此，本組重復CTPA掃描所獲取的肺動脈強化程度足以滿足診斷要求。

“平靜呼吸輕屏氣”避免了深吸氣及用力屏氣所致的胸腔壓力劇烈變化，上、下腔靜脈血液回流占比相對穩定，能夠有效提高CTPA肺動脈強化效果。研究表明，常規CTPA檢查采用平靜呼吸輕屏氣掃描所獲肺動脈CT值較深吸氣后屏氣掃描增加17.95%，且前者TIC發生率(2.67%)明顯低于后者(15.69%)[6]。該呼吸指令簡便、易行，效果明確，但本組仍有少數患者肺動脈強化改善程度較小，可能與患者緊張或對該呼吸指令理解不充分而出現依從性不佳有關，因此需要在檢查前反復訓練呼吸[5]。

此外，也有學者建議使用其它呼吸指令或檢查技術來減少TIC的發生。①平靜呼吸不屏氣：平靜呼吸不屏氣掃描可有效解決患者對呼吸指令依從性差的問題，且肺動脈強化效果及發生TIC的幾率與平靜呼吸輕屏氣相仿，但圖像運動偽影略有增加[2,11]。②呼氣后屏氣：呼氣相胸腔壓力多為正壓，且屏氣時不易伴發Valsalva動作，胸腹壓差減小，能夠一定程度上避免下腔靜脈的大量回流[1]。但由于肺含氣量減少，肺組織圖像質量下降，且同樣存在患者依從性不佳的情況[1,2]。③抗阻力吸氣狀態下屏氣：在自由呼吸的基礎上，通過末端連接測壓儀的管道進行恒壓抽吸狀態下屏氣，這種輕度負壓的屏氣方法能夠使下腔靜脈膈肌裂孔持續收緊，下腔靜脈回流量不增甚至略有減少，且胸腔增大的負壓能促進上腔靜脈對比劑回心，從而改善肺動脈強化程度[12,13]。然而，此法操作復雜，較難普及應用。④能譜CT掃描：使用雙源CT 60 keV虛擬單能成像[14]或40 keV改進的虛擬單能成像[15]能明顯改善TIC患者的肺動脈強化程度，且肺灌注血容量圖(碘圖)能將肺動脈內碘分布可視化，有助于鑒別TIC偽影及PE栓子[10]。近年推出的雙層光譜探測器CT實現了能譜成像的常規應用，一旦發生TIC，可通過單能量成像技術改善肺動脈強化效果，避免額外的重復檢查[16]。

本研究不足之處：首先，作為單中心回顧性研究，樣本量較小，結果難免存在偏倚；其次，本研究僅測量了肺動脈干CT值，對雙側肺動脈及其肺內分支的成像僅做了主觀評價，存在一定的局限性；再者，兩觀察者對肺動脈強化效果的主觀評分存在一定分歧，但二者一致認為所觀察到的改善效果是明確的。

本研究提供了一種臨床可行且效果明顯的改進肺動脈強化效果的方法，既可用于嚴重TIC的補救掃描，也可嘗試作為CTPA的常規呼吸指令使用。相信隨著國內學者對TIC重視程度的提高，會有越來越多的研究提出更適合國人的個性化CTPA掃描方案。