王子軍 WANG Zijun

王慶軍 WANG Qingjun

郭 勇 GUO Yong

陸 偉 LU Wei

張 云 ZHANG Yun

李小娟 LI Xiaojuan

論著 Original Research

心電門控多層螺旋CT血管造影評(píng)價(jià)年齡相關(guān)的頸動(dòng)脈彈性

王子軍 WANG Zijun

王慶軍 WANG Qingjun

郭 勇 GUO Yong

陸 偉 LU Wei

張 云 ZHANG Yun

李小娟 LI Xiaojuan

目的通過多層螺旋CT血管造影評(píng)價(jià)年齡相關(guān)的頸動(dòng)脈彈性。資料與方法對(duì)34例心血管健康人群進(jìn)行多時(shí)相心電門控多層螺旋CT血管造影，測(cè)量不同時(shí)相頸內(nèi)動(dòng)脈、頸動(dòng)脈球和頸總動(dòng)脈的橫截面，結(jié)合不同時(shí)相頸動(dòng)脈橫截面積以及脈壓計(jì)算頸內(nèi)動(dòng)脈、頸動(dòng)脈球部和頸總動(dòng)脈的彈性。結(jié)果頸內(nèi)動(dòng)脈、頸動(dòng)脈球部和頸總動(dòng)脈的彈性與年齡之間均呈顯著線性負(fù)相關(guān)（r=－0.73、－0.74、－0.64, P＜0.01）。結(jié)論作為一種新的方法，心電門控多層螺旋CT血管造影可以可靠地定量評(píng)價(jià)頸動(dòng)脈彈性。在心血管健康人群，隨著年齡增加頸動(dòng)脈彈性降低。

體層攝影術(shù)，螺旋計(jì)算機(jī)；血管造影術(shù)；頸動(dòng)脈；彈性；年齡因素

多層螺旋CT血管造影（multi-detector CT angiography, MDCTA）可以用來測(cè)量主動(dòng)脈彈性[1]，然而目前這種方法尚未應(yīng)用于頸動(dòng)脈彈性的測(cè)量。本研究使用的測(cè)量方法，定量評(píng)價(jià)頸動(dòng)脈彈性，并分析頸動(dòng)脈彈性與年齡之間的變化規(guī)律。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 選取2011-06～2012-09在海軍總醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科因頭頸部病變行頭頸部檢查的34例患者，所有患者均未進(jìn)行過頭頸部放、化療及手術(shù)治療。詳細(xì)記錄患者病史以及血液生化檢查，排除有動(dòng)脈粥樣硬化及心血管疾病因素的患者；患者在進(jìn)行MDCTA檢查前均進(jìn)行頸動(dòng)脈超聲檢查，排除有頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的患者。入組對(duì)象均為因頭頸部病變需要進(jìn)行頭頸部CTA檢查的患者，因此本研究并未加重患者的檢查負(fù)擔(dān)以及因檢查而帶來的風(fēng)險(xiǎn)。本研究經(jīng)我院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有患者均簽署知情同意書。

1.2 MDCTA原始數(shù)據(jù)獲取及輻射劑量分析 所有MDCTA檢查均使用256層螺旋CT（Philips Brilliance iCT, Eindhoven, Netherlands）。機(jī)架旋轉(zhuǎn)時(shí)間為270 ms/周，時(shí)間分辨率36～135 ms，空間分辨率為0.67×0.67×0.67 mm3。使用回顧性心電門控技術(shù)，以便能夠?qū)υ紨?shù)據(jù)進(jìn)行多時(shí)相重建。使用高壓注射器，以5.5 ml/s經(jīng)靜脈團(tuán)注80 ml碘造影劑（Ultravist 370, Bayer Healthcare），以相同流速注射40 ml生理鹽水沖洗。將感興趣區(qū)放置于降主動(dòng)脈，使用觸發(fā)掃描技術(shù)開始掃描。掃描范圍包括顱底及整個(gè)頸部，采用回顧性心電門控技術(shù)，掃描時(shí)間為6～8 s，固定管電壓120 kV，管電流300 mAs。探測(cè)器準(zhǔn)直寬度為2×128×0.625 mm，螺距0.18。將原始數(shù)據(jù)在一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)重建20個(gè)時(shí)相（間隔5%），層厚0.8 mm，重疊間距0.4 mm。有效劑量的計(jì)算方法為劑量長(zhǎng)度乘積和器官權(quán)重因子[K=0.005 9 mSv/ (mGy·cm)][2]。本研究計(jì)算出研究對(duì)象平均的劑量長(zhǎng)度乘積以及有效輻射劑量，以便與常規(guī)頸動(dòng)脈MDCTA的輻射劑量進(jìn)行直觀比較。

1.3 血壓測(cè)量 由于血壓值直接關(guān)系到頸動(dòng)脈彈性的計(jì)算結(jié)果，因此最為理想的血壓值應(yīng)該在掃描過程中測(cè)出。為此，檢查前培訓(xùn)患者學(xué)會(huì)使用電子血壓計(jì)，檢查技師在掃描前10 s左右通過對(duì)講系統(tǒng)讓患者按一下電子血壓計(jì)“開始”按鈕，這樣電子血壓計(jì)基本能夠在掃描過程中或緊鄰掃描過程測(cè)得患者血壓。在檢查中掃描同時(shí)測(cè)量患者肱動(dòng)脈收縮壓、舒張壓及脈壓。將脈壓值由毫米汞柱換算為帕，換算標(biāo)準(zhǔn)為1 mmHg≈133.322 Pa。

1.4 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià) 所有重建后的圖像數(shù)據(jù)傳到處理工作站進(jìn)行分析。圖像質(zhì)量由2名有經(jīng)驗(yàn)的主治醫(yī)師共同分級(jí)評(píng)價(jià)，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[3]：1級(jí)為很好，2級(jí)為好，3級(jí)為中度，4級(jí)為差。所有評(píng)為4級(jí)的圖像均被排除。

1.5 圖像分析 不同時(shí)相的圖像統(tǒng)一放大4倍并同步顯示在2臺(tái)高分辨顯示器上。在3個(gè)解剖層面上測(cè)量頸動(dòng)脈橫截面積。頸內(nèi)動(dòng)脈（internal carotid artery, ICA）：分叉水平以上4 mm處；頸動(dòng)脈球部（carotid bulb, CB）：分叉水平以下2 mm處；頸總動(dòng)脈（common carotid artery, CCA）：分叉水平以下8 mm處。由1名影像主治醫(yī)師使用半自動(dòng)測(cè)量軟件（Edge Finder）測(cè)量每個(gè)時(shí)相以上3處頸動(dòng)脈橫截面積。如果軟件對(duì)于動(dòng)脈壁的勾畫出現(xiàn)偏差則由測(cè)量醫(yī)師進(jìn)行校正。在測(cè)量前，先有圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)的2名主治醫(yī)師隨機(jī)抽取10例研究對(duì)象的頸動(dòng)脈MDCTA圖像，分別記錄這10例頸動(dòng)脈圖像最佳觀察窗寬和窗位，并分別計(jì)算窗寬和窗位的平均值，所得結(jié)果為窗寬=212 HU，窗位=1086 HU，并以此作為主治醫(yī)師測(cè)量頸動(dòng)脈橫截面積的窗寬、窗位。找到每個(gè)心動(dòng)周期最小橫截面積（A0[mm2]）以及最大橫截面積（A[mm2]），并計(jì)算面積差值（△A[mm2]），動(dòng)脈彈性（E[Pa-1]）=△A[mm2]/（A0[mm2]×PP[Pa]）[4]，計(jì)算方法見圖1。對(duì)于每個(gè)檢查對(duì)象，首先計(jì)算單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈彈性（elasticity at internal carotid artery, EICA）、頸動(dòng)脈球部彈性（elasticity at carotid bulb, ECB）、頸總動(dòng)脈彈性（elasticity at common carotid artery, ECCA），分別對(duì)照上述3個(gè)測(cè)量部位左右側(cè)頸動(dòng)脈彈性值是否存在差異，如果無(wú)差異則取雙側(cè)平均值進(jìn)行最后的統(tǒng)計(jì)分析，如果有差異分別使用單側(cè)頸動(dòng)脈彈性值進(jìn)行最后的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 15.0軟件，使用One-Sample Kolmogorov-Smirnov Test檢驗(yàn)數(shù)據(jù)分布情況，使用配對(duì)t檢驗(yàn)分析每個(gè)測(cè)量部位（EICA、ECB、ECCA）左右側(cè)頸動(dòng)脈彈性值是否存在差異，頸動(dòng)脈彈性與年齡之間的相關(guān)性使用線性相關(guān)分析，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖1 頸動(dòng)脈彈性計(jì)算方法

2 結(jié)果

2.1 患者一般資料情況 共有34例符合入組條件的患者完成心電門控MDCTA檢查。排除2例圖像質(zhì)量被評(píng)為4級(jí)和3例頸動(dòng)脈與靜脈無(wú)法分清的患者，最終有29例患者（58個(gè)頸動(dòng)脈）的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)入統(tǒng)計(jì)分析。入組患者中男16例，女13例；平均年齡（45.31±12.31）歲；體重指數(shù)（22.06±2.33）kg/m2；收縮壓（115.55±10.55）mmHg，舒張壓（74.03± 9.582）mmHg，脈壓（41.52±8.35）mmHg，三酰甘油（1.04±0.47）mmol/L，總膽固醇（3.99±0.82）mmol/L，高密度脂蛋白膽固醇（1.32±0.23）mmol/L，低密度脂蛋白膽固醇（1.73±0.46）mmol/L。以上指標(biāo)均在正常標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。

2.2 頸動(dòng)脈彈性與年齡的相關(guān)性 心電門控MDCTA能清晰顯示頸動(dòng)脈（圖2）。29例雙側(cè)ICA、CB和CCA面 積 平 均 值 分 別（47.07±14.49）mm2、（82.09±25.61）mm2和（46.56±14.89）mm2。同一個(gè)心動(dòng)周期中，ICA、CB和CCA的面積-時(shí)相曲線相似：在25%～40% RR間期時(shí)最大，而在0%～10% RR間期時(shí)最?。▓D3）。每個(gè)測(cè)量部位（EICA、ECB、ECCA）左右側(cè)頸動(dòng)脈彈性值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表1）。EICA、ECB、ECCA雙側(cè)平均值分別為（2.70±1.76）×10-5Pa-1、（2.38±1.53）×10-5Pa-1和（3.38±1.66）×10-5Pa-1。

EICA與年齡之間存在線性相關(guān)（圖4A）：

ECB與年齡之間存在線性相關(guān)（圖4B）：

ECCA與年齡之間存在線性相關(guān)（圖4C）：

2.3 輻射劑量 平均的劑量長(zhǎng)度乘積為（441±41.8）mGy·cm，有效平均輻射劑量為（2.38±0.23）mSv。

圖2 同一層面不同時(shí)相左側(cè)頸總動(dòng)脈橫截面積

圖3 一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)ICA、CB及CCA面積-時(shí)相曲線

表1 雙側(cè)EICA、ECB、ECCA及對(duì)比分析（×10-5Pa-1, n=29）

3 討論

圖4 頸內(nèi)動(dòng)脈彈性（A）、頸動(dòng)脈球部彈性（B）、頸總動(dòng)脈彈性（C）與年齡的相關(guān)性

頸動(dòng)脈彈性減低是早期動(dòng)脈粥樣硬化病變中動(dòng)脈內(nèi)皮功能損傷的一個(gè)標(biāo)志，也是動(dòng)脈粥樣硬化病變的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[5,6]。頸動(dòng)脈易患動(dòng)脈粥樣硬化且接近體表，通常被視為測(cè)量頸動(dòng)脈彈性的窗口。一些研究已經(jīng)表明，頸動(dòng)脈彈性降低與動(dòng)脈粥樣硬化所導(dǎo)致的總體死亡率[7]、心血管事件和缺血性腦卒中[8]密切相關(guān)。當(dāng)使用動(dòng)脈彈性來反映動(dòng)脈粥樣硬化的嚴(yán)重程度時(shí)，必須考慮到影響動(dòng)脈彈性的一些因素，比如年齡、高血壓、糖尿病、高脂血癥和吸煙等。以往超聲研究已提示頸動(dòng)脈彈性與年齡之間具有相關(guān)性[9,10]。目前，應(yīng)用最為廣泛的無(wú)創(chuàng)性評(píng)估動(dòng)脈彈性的方法為兩種超聲學(xué)技術(shù)：頸動(dòng)脈-股動(dòng)脈脈搏波傳導(dǎo)速率（pulse wave velocity，PWV）和反射波增益指數(shù)（augmentation index, AI）[11,12]。PWV主要測(cè)量依據(jù)是脈沖波從頸動(dòng)脈到股動(dòng)脈脈搏波傳導(dǎo)速度。動(dòng)脈彈性的減低能增加動(dòng)脈脈搏波速度，PWV就會(huì)增加。然而，PWV中脈搏波傳導(dǎo)所經(jīng)的動(dòng)脈結(jié)構(gòu)變化較大：頸動(dòng)脈、髂動(dòng)脈、股動(dòng)脈主要為肌性動(dòng)脈，主動(dòng)脈主要為彈性動(dòng)脈，因此PWV實(shí)際上測(cè)量的是復(fù)合動(dòng)脈彈性而非真正的局部動(dòng)脈彈性[13]。同樣，基于壓力波理論的AI反映的是全身動(dòng)脈樹彈性而不是一個(gè)單一的動(dòng)脈彈性（如頸動(dòng)脈）[11]。通過使用一些特殊的成像序列，MRI也可以測(cè)量頸動(dòng)脈彈性[14]。但是，由于掃描時(shí)間長(zhǎng)，MRI評(píng)價(jià)頸動(dòng)脈彈性的劣勢(shì)在于時(shí)間分辨率低以及容易出現(xiàn)吞咽、頭頸部運(yùn)動(dòng)偽影[15]。

隨著探測(cè)器和旋轉(zhuǎn)速度的改進(jìn)，MDCTA是具有更大掃描覆蓋范圍和更高的時(shí)間分辨率，理論上能夠觀察到一個(gè)心動(dòng)周期中無(wú)窮盡時(shí)相動(dòng)脈橫斷面積的變化，因此相對(duì)于超聲（如PWV和AI），MDCTA更能夠客觀、準(zhǔn)確地測(cè)量單一動(dòng)脈局部的彈性[16]。通過使用心電門控MDCTA技術(shù)，Ganten等[1]研究了主動(dòng)脈彈性與年齡的相關(guān)性，結(jié)果顯示隨著年齡的增加主動(dòng)脈彈性降低。Ganten等[1]還將MDCTA所測(cè)的主動(dòng)脈彈性值通過公式轉(zhuǎn)換為PWV動(dòng)脈彈性值，結(jié)果顯示該P(yáng)WV動(dòng)脈彈性值與以往文獻(xiàn)報(bào)告的數(shù)值基本一致。Ganten等[1]的研究說明，雖然心電門控MDCTA技術(shù)是測(cè)量動(dòng)脈彈性的新方法，但是這一方法具有比較強(qiáng)的可靠性。

本研究中，我們同樣使用心電門控MDCTA技術(shù)，對(duì)心血管健康人群進(jìn)行了頸動(dòng)脈彈性成像。我們經(jīng)過嚴(yán)格篩選，排除那些有頸動(dòng)脈斑塊和各種動(dòng)脈粥樣硬化危險(xiǎn)因素的對(duì)象。結(jié)果顯示：與低年齡組相比，高年齡組在ICA彈性明顯降低，而且隨著年齡增加，頸動(dòng)脈彈性減低，兩者具有線性相關(guān)性。本研究結(jié)果表明，頸動(dòng)脈彈性可以反映動(dòng)脈血管壁自然老化過程中病理生理的細(xì)微改變。以往對(duì)于靈長(zhǎng)類動(dòng)物研究顯示，隨著年齡的增加，動(dòng)脈血管壁會(huì)出現(xiàn)內(nèi)膜和中膜增厚、平滑肌細(xì)胞增生、膠原纖維含量的增加、內(nèi)皮功能損傷等，這些細(xì)微的變化將導(dǎo)致動(dòng)脈壁變硬、彈性減低[17]。雖然總體上頸動(dòng)脈彈性存在隨著年齡增加而下降的趨勢(shì)，但是不同解剖部位下降的程度和速度可能存在差異。本研究顯示，相對(duì)于頸動(dòng)脈球部和頸總動(dòng)脈，頸內(nèi)動(dòng)脈彈性下降更為明顯，這可能與頸動(dòng)脈分叉處特殊的血流動(dòng)力學(xué)有關(guān)。Xue等[18]研究發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于其他解剖部位，頸內(nèi)動(dòng)脈受到的管壁剪切應(yīng)力更低，這或許會(huì)導(dǎo)致在動(dòng)脈自老化過程中，頸內(nèi)動(dòng)脈更容易發(fā)生血管內(nèi)皮功能損傷、內(nèi)中膜增厚、平滑肌細(xì)胞增生等變化，從而使彈性減低更為明顯。

本研究還對(duì)心電門控MDCTA頸動(dòng)脈彈性成像的輻射劑量進(jìn)行了分析。由于頸動(dòng)脈MDCTA掃描范圍包括甲狀腺區(qū)域，可能會(huì)增加甲狀腺癌發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，因此頸動(dòng)脈MDCTA必須考慮到輻射劑量的控制。為了獲得多時(shí)相重建圖像，我們使用了回顧性心電門控MDCTA掃描方法。相對(duì)于前瞻性心電門控MDCTA或常規(guī)螺旋掃描方法，回顧性心電門控MDCTA輻射劑量通常較高[19]。然而值得注意的是，輻射劑量同時(shí)受多種因素影響，如管電壓、管電流和掃描范圍。在本研究中，使用固定的管電壓（120 kV）和管電流（300 mAs），平均輻射劑量為2.4 mSv，而在另一個(gè)有關(guān)頸動(dòng)脈MDCTA的研究中，管電壓固定為140 kV，自動(dòng)管電流，輻射劑量為3.8 mSv[20]。由于本研究中臨床診斷的需要，掃描范圍包括了顱底和整個(gè)頸部，如果僅僅是測(cè)量頸動(dòng)脈彈性，范圍只覆蓋頸動(dòng)脈分叉段即可，輻射劑量還會(huì)明顯降低。

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（本文編輯 馮 婕）

Electrocardiogram-gated Multi-detector CT Angiography in the Evaluation of Age-related Carotid Artery Elasticity

PurposeTo evaluate the correlation between carotid elasticity and age using electrocardiogram (ECG)-gated multi-detector CT angiography (MDCTA).Materials and MethodsECG-gated multiple phases MDCTA was performed on 34 vascular health subjects. Cross-section of the internal carotid artery (ICA), carotid bulb (CB) and common carotid artery (CCA) were measured at different phases. Carotid elasticity at ICA (EICA), CB (ECB) and CCA (ECCA) was calculated based on the carotid cross-sectional area changes and pulse pressure (PP).ResultsThe EICA, ECB and ECCA showed signifcantly negative linear correlation with age (r=－0.73, －0.74 and －0.64, P＜0.01).ConclusionThe ECG-gated MDCTA is a novel method to evaluate carotid elasticity quantitatively and reliably. Carotid elasticity decreases with aging in vascular health population.

Tomography, spiral computed; Angiography; Carotid arteries; Elasticity; Age factors

海軍總醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科 北京 100048

王慶軍

Department of Medical Imaging, Navy General Hospital, Beijing 100048, China

Address Correspondence to: WANG Qingjun

E-mail: wangqingjun77@163.com

R445.3；R543.1

2014-05-15

修回日期：2014-10-16

中國(guó)醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志

2014年 第22卷 第11期：801-804，810

Chinese Journal of Medical Imaging

2014 Volume 22(11): 801-804, 810

10.3969/j.issn.1005-5185.2014.11.001