王貴生 金 堯 趙經(jīng)緯 劉 婷 陳曉霞,*

1.北京市解放軍總醫(yī)院第三醫(yī)學(xué)中心放射診斷科 (北京 100039)

2.北京上地醫(yī)院放射科 (北京 100084)

3.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院腫瘤醫(yī)院影像診斷科 (北京 100029)

4.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京佑安醫(yī)院放射科 (北京 100069)

冠心病是當(dāng)前威脅人類健康的重大疾病之一，在因冠心病相關(guān)癥狀而接受冠狀動脈造影的患者中，20%～30%的患者并無明顯的心外膜冠狀動脈狹窄或閉塞[1]，這些癥狀被認(rèn)為與冠狀動脈微血管功能或結(jié)構(gòu)異常有關(guān)，即冠狀動脈微循環(huán)疾病(coronary microvascular disease，CMVD)[2]，現(xiàn)已成為當(dāng)前心血管疾病防治領(lǐng)域的研究熱點。冠狀動脈造影(DSA)是診斷冠心病的“金標(biāo)準(zhǔn)”；心臟冠狀動脈CT血管成像是診斷冠狀動脈疾病的主要無創(chuàng)性檢查工具[3]，但是以上兩種方法均不能評估占冠脈循環(huán)95%的微小血管。雖然現(xiàn)階段已有非侵入性成像技術(shù)[4]和侵入性檢查技術(shù)，但均各有優(yōu)缺點而在臨床廣泛應(yīng)用于中受到限制，目前尚未有檢查方法能夠較為精確的顯示具體的冠狀動脈循環(huán)時間[5]。本研究擬采用GE64排CT容積螺旋穿梭掃描技術(shù)，精確采集心臟首過心肌灌注數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)測量對比劑在首過灌注周期內(nèi)主動脈竇及冠狀靜脈竇完全充盈的達(dá)峰時間，繼而兩者相減計算出冠狀動脈循環(huán)時間，為客觀評價冠狀動脈微循環(huán)功能，正確指導(dǎo)治療、改善患者預(yù)后提供證據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料選取我院2018年1月至10月接受冠狀動脈CT檢查的冠狀動脈循環(huán)時間測定招募者，設(shè)定病例組與正常組。病例組入組標(biāo)準(zhǔn)為明確糖尿病病史(糖尿病病史≥10年)且此前已經(jīng)心臟冠狀動脈CT檢查確診冠狀動脈三支病變多發(fā)混合性斑塊呈不同程度狹窄，存在冠狀動脈微循環(huán)功能障礙可能性大，此次為行復(fù)查的招募者，最終入組50例；正常組入組標(biāo)準(zhǔn)為無冠心病癥狀、經(jīng)檢查冠狀動脈無狹窄梗阻性病變的健康招募者，最終入組50例。分別收集性別、年齡、體重指數(shù)(BMI)、吸煙史、高血壓病史、糖尿病史、血脂情況、心血管病家族史等，上述個人信息均采用問卷調(diào)查表的形式收集。剔除標(biāo)準(zhǔn)：冠狀動脈支架植入術(shù)后；冠脈搭橋術(shù)后；冠狀靜脈引流畸形存在；CT增強檢查禁忌癥；碘對比劑禁忌癥；房顫；重度心率不齊；心腎功能不全。本研究通過中心倫理委員會的審查并獲得批準(zhǔn)，所有受試者均簽署了知情同意書。

1.2 應(yīng)用設(shè)備及掃描方法采用GE Discovery CT750 HD進(jìn)行冠狀動脈掃描。檢查前通過對患者的解釋和疏導(dǎo)，緩解患者緊張情緒，并進(jìn)行嚴(yán)格有效的屏氣訓(xùn)練，心率控制在80次/分以下。患者取仰臥位雙手上舉，選取容積螺旋穿梭技術(shù)(volume helical shuttle)掃描模式進(jìn)行掃描，采集靜息狀態(tài)下首過心肌灌注數(shù)據(jù)。掃描范圍以能覆蓋主動脈竇及冠狀靜脈竇的最小長度。使用雙筒高壓注射器經(jīng)肘前靜脈以5.0mL/s的流率注射非離子型對比劑(320mgI/mL 碘佛醇)20 mL，隨后緊跟注射20mL生理鹽水沖刷，注射后12秒開始掃描，根據(jù)動靜脈循環(huán)時間經(jīng)驗值，volume helical shuttle掃描模式的掃描時間設(shè)定為30秒(實際掃描時間依據(jù)掃描范圍大小，在29秒-31秒之間，為CT掃描機自動計算所得)。掃描參數(shù)：探測器寬度4cm，球管旋轉(zhuǎn)時間為0.4秒/周，管電壓80kV,管電流120mA。掃描結(jié)束后得到若干序列圖像，每一序列稱為一個pass，即CT掃描床一次單程穿梭掃描；volume helical shuttle掃描模式所得序列數(shù)目按照掃描范圍大小自動計算得出。helical shuttle mode掃描結(jié)束后，患者不下檢查床，根據(jù)患者心率、體重選擇相應(yīng)的冠狀動脈掃描模式，進(jìn)行常規(guī)冠脈CTA掃描。

1.3 圖像處理和數(shù)據(jù)測量volume helical shuttle掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行薄層后重建，為保證密度分辨率，將圖像重建為2.5mm層厚，重建后將圖像傳至GE AW4.7工作站。選擇工作站中volume viewer功能，在每個pass的主動脈竇及冠狀靜脈竇分別畫感興趣區(qū)(ROI)并測量CT值。所有pass按照相同方式測量結(jié)束后，記錄主動脈竇CT值(見圖1A)最高的pass時間，記錄冠狀靜脈竇CT值(見圖1B)最高的pass時間，將二者相減，記錄為冠狀動脈微循環(huán)時間。

圖1A 箭號所指為主動脈竇達(dá)峰ROI。圖1B 箭號所指為冠狀靜脈竇達(dá)峰ROI。

1.4 輻射劑量記錄每位患者的CT容積劑量指數(shù)(CT dose index volume，CTDI-VOL) 和劑量長度乘積(dose-length product，DLP)，計算有效劑量(ED) :ED(mSv)=DLP × 轉(zhuǎn)換系數(shù)k,[k成人=0.014 mSv/(mGy·cm) ]。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行處理。計量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，兩組間比較采用t檢驗；計數(shù)資料用百分比表示，兩組間比較使用卡方檢驗，以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 掃描有效輻射劑量心臟冠狀動脈CT成像聯(lián)合容積螺旋穿梭掃描總輻射劑量為(9.08±2.25)mSv。

2.2 兩組患者臨床基線資料結(jié)果比較與正常組相比，病例組的高血壓發(fā)病率(38%)、血脂異常發(fā)生率(46%)較高，二者差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。正常組和病例組在年齡、性別、是否吸煙、體重指數(shù)、心血管病家族史發(fā)生率方面比較，其差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)(見表1)。

2.3 兩組患者冠狀動脈循環(huán)時間定測比較統(tǒng)計結(jié)果分析顯示，病例組的冠狀動脈循環(huán)時間為(12.09±2.35)秒，正常組的冠狀動脈循環(huán)時間為(11.18±1.95)秒，兩組比較其差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)(見表1)。

表1 病例組與正常組臨床基線資料及冠狀動脈循環(huán)時間比較

3 討論

3.1 冠狀動脈微血管疾病的臨床基礎(chǔ)冠狀動脈微循環(huán)微血管疾病(coronary microvascular disease,CMVD)是許多心臟疾病的重要病理生理機制，其是指在多種致病因素的作用下，冠狀動脈前小動脈個小動脈結(jié)構(gòu)和(或)功能異常所致的勞力性心絞痛或心肌缺血客觀證據(jù)的臨床綜合癥，1973年，Kemp HG 首次將此種疾病命名為X綜合征[6]。

冠狀動脈循環(huán)系統(tǒng)由外部的心外膜下冠狀動脈、中間部分的前小動脈、位于遠(yuǎn)端部分的小動脈這三部分構(gòu)成。心外膜下冠狀動脈直徑大于500μm，這部分血管幾乎不對血流產(chǎn)生阻力；前小動脈直徑約為100-500μm，對血流產(chǎn)生微小的阻力，小動脈血管內(nèi)經(jīng)小于100μm，根據(jù)心肌代謝的需求調(diào)節(jié)血管張力和血流量，是血流阻力的主要產(chǎn)生部位。前小動脈和小動脈共同構(gòu)成了冠狀動脈微循環(huán)?；诓煌馄式Y(jié)構(gòu)的血管對于冠狀動脈循環(huán)壓力和時間作用的不同，冠狀動脈循環(huán)時間的異常，主要來自于其微循環(huán)結(jié)構(gòu)及功能異常，而心外膜下冠狀動脈的異常對冠狀動脈循環(huán)時間影響微乎其微，因此，冠狀動脈循環(huán)時間也可被視為冠狀動脈微循環(huán)時間，從而作為評價冠狀動脈微循環(huán)異常的指標(biāo)之一。

3.2 冠狀動脈微循環(huán)評價技術(shù)概述正確、直觀的評價冠狀動脈微循環(huán)狀態(tài)，是正確診斷冠狀動脈微循環(huán)血管疾病的前提。目前臨床各種檢測冠狀動脈微循環(huán)方法各有優(yōu)劣，現(xiàn)階段非侵入性冠狀動脈微血管評價方法有：(1)經(jīng)胸多普勒超聲心動圖(TTDE)間接測量冠狀動脈血流速度[7]；(2)心肌聲學(xué)造影(MCE)計算心肌血流量(MBF)，半定量評估CMVD[8]；(3)正電子發(fā)射計算機斷層成像(PET)準(zhǔn)確計算每克心肌單位時間的充血及靜息狀態(tài)下的MBF比值。(4)心臟磁共振(CMR)采集首過心肌灌注顯像可以定量測量靜息和充血狀態(tài)的 MBF[9]。侵入性冠狀動脈微血管評價方法有：(1)TIMI 心肌灌注幀數(shù)法(TIMI myocardial perfusion frame count，TMPFC)，其測定對比劑進(jìn)入心肌至排空所需的幀數(shù)，進(jìn)而換算成冠狀靜脈竇充盈時間，較為直接、快捷的評價冠狀動脈循環(huán)時間[10]；(2)微循環(huán)阻力指數(shù)(index of microcirculatory resistance，IMR)；還有尚處于研究階段的充血微循環(huán)阻力(hyperemic microvascular resistance，HMR)[11]和充血期絕對冠狀動脈流量(absolute coronary blood flow，ABF)[12]。

3.3 CT容積螺旋穿梭掃描定量評估冠狀動脈微循環(huán)時間的臨床價值在上述評價方法中，TIMI 心肌灌注幀數(shù)法(TIMI myocardial perfusion frame count，TMPFC)由Haridasan等[13]在2013年首次論述。在冠狀動脈造影患者術(shù)中，主動脈竇對比劑最大充盈時間至冠狀靜脈竇完全充盈的時間差可提示冠狀動脈微循環(huán)充盈時間(CSFT)，從而提出CSFT定義為主動脈竇充分顯影至冠狀靜脈竇充分顯影的幀計數(shù)，并可作為一種簡單有效的評估冠狀動脈微循環(huán)功能的參數(shù)，這也是目前現(xiàn)有冠狀動脈微循環(huán)評價方法中唯一使用具體時間作為評價結(jié)果的方法。其后我國學(xué)者巢勝吾[14]等將CSFT計數(shù)的最末幀數(shù)調(diào)整為冠狀靜脈竇開始顯影的幀數(shù)，完善了這一評價方法并進(jìn)行了初步驗證。

CT容積螺旋穿梭掃描模式，其實質(zhì)是收集靜息態(tài)CT首過心肌灌注成像數(shù)據(jù)。心肌灌注指流經(jīng)心肌組織內(nèi)冠狀動脈血管網(wǎng)的血流，即從小動脈流入經(jīng)毛細(xì)血管至靜脈流出的血流，是完整的冠狀動脈循環(huán)過程，受TIMI 心肌灌注幀數(shù)法測量冠狀動脈微循環(huán)充盈時間(CSFT)的提示，我們利用CT容積螺旋穿梭掃描技術(shù)收集靜息態(tài)CT首過心肌灌注成像數(shù)據(jù)，測量單個冠狀動脈循環(huán)過程時間，即：記錄碘對比劑自主動脈竇達(dá)峰時間至冠狀靜脈竇完全充盈達(dá)峰時間的時間差，即可視為冠狀動脈循環(huán)時間，進(jìn)而對冠狀動脈微血管循環(huán)狀態(tài)進(jìn)行評價。本研究中，在選擇病例組方面，糖尿病是公認(rèn)的心血管病危險因素之一，糖尿病患者常發(fā)生冠狀動脈微循環(huán)功能障礙，其常與糖尿病冠狀動脈狹窄同時存在或者先于其發(fā)生[15]，故選取有明確糖尿病病史、此前已經(jīng)心臟冠狀動脈CT檢查確診冠狀動脈三支病變多發(fā)混合性斑塊呈不同程度狹窄，存在冠狀動脈微循環(huán)功能障礙可能性大的為病例組，該組冠狀動脈循環(huán)時間為(12.09±2.35)秒，正常組的冠狀動脈循環(huán)時間為(11.18±1.95)秒，兩組比較其差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)，這也初步證實了這種方法的可行性。本研究還存在不足之處，由于樣本量有限，測定的正常組冠狀動脈循環(huán)時間尚不能認(rèn)為具有普遍代表性；雖然本研究中病例組的冠狀動脈循環(huán)時間雖較正常組為延長，但是在不同病因所致的冠狀動脈微循環(huán)功能障礙疾病中，冠狀動脈循環(huán)時間延長還是縮短，應(yīng)在不同病因的基礎(chǔ)上更大樣本、更精確分類。這也將是今后研究的方向。在進(jìn)行圖像后處理時，感興趣區(qū)ROI的選擇也受人因可靠性的影響，即不同測量者可能勾畫的區(qū)域有所偏差，在今后的研究中應(yīng)加強對測量人員的培訓(xùn)，盡量保證測量的一致性及準(zhǔn)確性，減少這方面誤差。

國際公認(rèn)的64 排CT 應(yīng)用于心臟冠狀動脈血管成像(coronary CT angiography，CCTA)已經(jīng)超過10 年，目前已經(jīng)成為診斷冠狀動脈疾病的主要無創(chuàng)影像學(xué)工具。近年來CT 設(shè)備成像能力進(jìn)一步提升，CCTA 圖像質(zhì)量進(jìn)一步提高，而患者的輻射劑量大幅降低[16]。單純冠狀動脈形態(tài)學(xué)方面的診斷難以滿足臨床需求，隨著影像技術(shù)的飛速發(fā)展，以256排160mm寬體探測器CT機為代表的后超高端CT提供的一站式心臟冠狀動脈CT成像+心肌灌注的檢查模式也已經(jīng)應(yīng)用臨床，但受各種條件所限，后超高端CT機絕大多數(shù)裝機在級別較高醫(yī)院。本研究使用目前裝機數(shù)量較多、使用較為普遍的GE64排CT機，選擇其volume helical shuttle模式采集相應(yīng)數(shù)據(jù)，為64排CT機實行一站式心臟冠狀動脈CT成像+CT容積螺旋穿梭掃描檢查模式以評價冠狀動脈微循環(huán)功能提供了方法和思路。