袁知東 曾建奇 范秀松 徐德敏 馮 飛 成官迅,*

1.汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院 (廣東 汕頭 515041)

2.北京大學(xué)深圳醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科 (廣東 深圳 518036)

心臟冠狀動(dòng)脈CT血管成像(coronary CT angiography，CCTA)是一種廣泛應(yīng)用于心臟結(jié)構(gòu)和冠狀動(dòng)脈疾病診斷的無(wú)創(chuàng)影像學(xué)檢查。隨著CT時(shí)間分辨力提高和探測(cè)器覆蓋寬度的增加，尤其是雙源CT的應(yīng)用使心房顫動(dòng)患者的CCTA檢查成為常規(guī)[1-2]。由于房顫患者R-R間期的差別巨大，為保證圖像質(zhì)量和檢查成功率，CCTA通常采用小螺距回顧性心電門控全心動(dòng)周期掃描或適應(yīng)性前門控寬時(shí)間窗掃描，這就導(dǎo)致患者接受的輻射劑量大幅增加[3]。作者回顧性分析和比較采用這兩種掃描方法的房顫患者的心電波形、圖像重建時(shí)相位置和圖像質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)采用絕對(duì)時(shí)相(毫秒，ms)收縮期重建可獲得理想的圖像質(zhì)量。本研究探討房顫患者采用絕對(duì)時(shí)相收縮期窄曝光窗前門控掃描[4-5]的可行性和降低患者輻射劑量的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象前瞻性納入2022年1月至2022年12月間在北京大學(xué)深圳醫(yī)院進(jìn)行冠脈CTA和左房肺靜脈CTV聯(lián)合檢查的心房顫動(dòng)患者145例，其中13例被排除，本研究納入132例，其中男性73例，女性59例；年齡35-72歲，中位年齡56歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：碘對(duì)比劑過(guò)敏、嚴(yán)重心肝腎功能不全、不能配合屏氣和冠狀動(dòng)脈搭橋術(shù)后的患者。根據(jù)隨機(jī)數(shù)表法分為研究組和對(duì)照組，每組66例。患者體重指數(shù) BMI范圍為18.8～28kg/m2，平均23.4kg/m2。兩組間性別、年齡、BMI差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)審查通過(guò)，所有患者均簽署知情同意書。

1.2 研究方法使用Siemens Somatom Definition Flash雙源CT，機(jī)架轉(zhuǎn)速0.28s/圈，時(shí)間分辨力75ms，準(zhǔn)直層厚0.6mm×64×2。兩組掃描參數(shù)完全相同，管電壓100kVp，管電流采用自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)，根據(jù)定位像進(jìn)行調(diào)整，參考mAs為320mAs/圈?；颊哐雠P于檢查床上，雙上肢上舉伸直，心臟置于掃描野等中心位置，心電信號(hào)穩(wěn)定且每個(gè)R波均能被CT機(jī)正確識(shí)別。檢查前進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范的呼吸訓(xùn)練，患者達(dá)到要求后才能開始CTA掃描。掃描范圍從氣管分叉下1cm至心臟膈面約12-14cm，需掃描3-4個(gè)心動(dòng)周期。經(jīng)右肘正中靜脈置入20G的留置針，采用Medrad Stellant雙筒高壓注射器，對(duì)比劑為碘佛醇(350mgI/mL，江蘇恒瑞)，注射方案為0.075mL/kg/秒，注射時(shí)長(zhǎng)為12秒，并以同流速追加注射生理鹽水10秒。CTA掃描采用對(duì)比劑跟蹤觸發(fā)技術(shù)，升主動(dòng)脈內(nèi)CT值達(dá)到120 HU時(shí)觸發(fā)延遲5秒開始CTA掃描，CTA掃描結(jié)束后仔細(xì)觀察左心耳的充盈情況，有充盈缺損者延遲30秒再次掃描左心房。研究組采用絕對(duì)時(shí)相收縮期窄曝光窗(R波后220-380ms)前門控掃描；對(duì)照組采用相對(duì)時(shí)相 (R-R間期30%～75%)適應(yīng)性前門控掃描。所有患者均不控制心率，掃描前給予舌下含服硝酸甘油以擴(kuò)張冠狀動(dòng)脈。

1.3 圖像重建重建層厚0.75mm；重建層間距0.5mm；平滑卷積核I26f，迭代重建SAFIRE 3。兩組掃描結(jié)束后機(jī)器均自動(dòng)重建絕對(duì)時(shí)相(ms)的最佳收縮期圖像，如圖像層面內(nèi)出現(xiàn)較明顯的冠脈運(yùn)動(dòng)偽影或圖像層面間出現(xiàn)錯(cuò)層則需要手動(dòng)進(jìn)行以自動(dòng)最佳時(shí)相為中心前后各60ms并以20ms為步進(jìn)的絕對(duì)值多時(shí)相圖像重建，選擇最佳時(shí)相的圖像傳輸至Syngo.via三維后處理工作站，采用MPR、VR、MIP、CPR和截面等技術(shù)方法顯示冠脈的三維圖像并進(jìn)行圖像質(zhì)量分析。

1.4 圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)根據(jù)美國(guó)心臟協(xié)會(huì)(American heart association，AHA)分類指南將冠狀動(dòng)脈分成15個(gè)節(jié)段[6]，參照Frank J等的CCTA 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[7]，由2名放射科副主任醫(yī)師獨(dú)立對(duì)冠狀動(dòng)脈圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分，評(píng)分不一致時(shí)兩位醫(yī)師共同商討達(dá)成一致。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如下：4分 ：無(wú)偽影，可明確診斷 ；3分 ：輕度偽影，對(duì)診斷無(wú)明顯影響 ；2分 ：中度偽影，尚能診斷；1分 ：重度偽影，無(wú)法診斷。

1.5 輻射劑量的計(jì)量從掃描結(jié)束后CT機(jī)自動(dòng)生成的劑量報(bào)告中找出CTA掃描序列的CT劑量容積(CTDIvol)和劑量長(zhǎng)度乘積(DLP)，根據(jù)公式ED=DLP×K，有效劑量(ED)由DLP乘以轉(zhuǎn)換系數(shù)k值(采用成人胸部，k=0.014)來(lái)計(jì)算得出。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用SPSS 23.0軟件對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。正態(tài)分布計(jì)量資料以表示，應(yīng)用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)對(duì)兩組基本資料(對(duì)年齡、身高、體重、BMI、平均心率、最低心率、最高心率、心率波動(dòng))和輻射劑量指標(biāo)(CTDIvol、DLP、ED)進(jìn)行比較，圖像質(zhì)量主觀評(píng)分的一致性采用Kappa檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 臨床資料分析兩組患者的年齡、BMI、平均心率、心率波動(dòng)等各指標(biāo)間差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，見表1。

表1 研究組和對(duì)照組患者的臨床資料比較

2.2 圖像質(zhì)量分析兩組患者均順利完成檢查，兩位醫(yī)生對(duì)圖像質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)有非常高的一致性，Kappa=0.84。兩組患者的圖像均能滿足診斷要求，圖像質(zhì)量差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見表2。

表2 研究組和對(duì)照組患者的圖像質(zhì)量評(píng)分比較

2.3 輻射劑量分析研究組的CT劑量容積(CTDIvol)、劑量長(zhǎng)度乘積(DLP)、有效劑量(ED)分別為(15.01±5.62)mGy、(210.14±74.63)mGy·cm、(2.95±1.05)mSv，明顯低于對(duì)照組的(28.43±20.82)mGy、(398.02±203.56)mGy·cm、(5.57±2.88)mSv，兩組間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均＜0.05)，見表3。

表3 研究組和對(duì)照組患者的輻射劑量比較

3 討論

隨著CT技術(shù)的快速發(fā)展和臨床經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，心房顫動(dòng)患者的CCTA檢查已經(jīng)成為臨床常規(guī)，CCTA可以一站式解決臨床醫(yī)生關(guān)注的房顫患者有無(wú)冠狀動(dòng)脈病變、心臟和肺靜脈結(jié)構(gòu)異常、左心耳血栓[8-9]等核心問(wèn)題而在臨床上廣泛使用。由于房顫患者心率變化極大且無(wú)任何規(guī)律，雙源CT的回顧性心電門控掃描模式[10]通常采用小螺距全心動(dòng)周期曝光(圖1A)，掃描時(shí)間長(zhǎng)采集數(shù)據(jù)多，可進(jìn)行回顧性的多時(shí)相重建和心電編輯，在一定程度上保證圖像質(zhì)量和檢查成功率，但患者接受的輻射劑量可能增加數(shù)倍。適應(yīng)性前門控相對(duì)時(shí)相掃描模式[11]通常采用寬時(shí)間窗掃描，并根據(jù)心率變化情況延長(zhǎng)曝光時(shí)間至下一個(gè)R波(圖1C)，對(duì)于超過(guò)一定范圍的快心率CT會(huì)對(duì)同一位置自動(dòng)進(jìn)行一次重復(fù)掃描(圖1D)，這就導(dǎo)致曝光時(shí)間明顯延長(zhǎng)，患者接受的輻射劑量大幅度增加但仍會(huì)明顯低于回顧性心電門控掃描模式。作者通過(guò)查閱文獻(xiàn)[12-13]、回顧性分析和比較采用這兩種掃描方法的房顫患者的心電波形、圖像重建時(shí)相位置(圖1A-圖1D)和圖像質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)采用絕對(duì)時(shí)相(ms)收縮期重建可獲得理想的圖像質(zhì)量。

圖1 雙源CT心臟冠脈CCTA不同掃描模式的心電圖和曝光時(shí)間窗：A為回顧性心電門控全心動(dòng)周期掃描，連續(xù)不間斷掃描時(shí)間長(zhǎng)，輻射劑量非常高；B為帶ECG管電流調(diào)制技術(shù)的回顧性心電門控掃描，在R-T時(shí)間窗內(nèi)球管的輸出為常規(guī)劑量的20%，輻射劑量有一定程度的下降；C為適應(yīng)性前門控相對(duì)時(shí)相掃描，為保證圖像質(zhì)量CT延長(zhǎng)了曝光時(shí)間至下一個(gè)R波；D為有重復(fù)掃描的適應(yīng)性前門控相對(duì)時(shí)相掃描，CT機(jī)檢測(cè)到117BPM的心動(dòng)周期，并自動(dòng)進(jìn)行了重復(fù)掃描。圖中四種模式均顯示房顫患者的圖像重建窗在R波后的絕對(duì)時(shí)間非常一致。

有研究[14]和大量的臨床病例證實(shí)，心率低于65bpm患者的最佳圖像質(zhì)量重建窗一般在舒張中晚期，心率大于80bpm的最佳圖像質(zhì)量重建窗一般在收縮末期，心率在65～80bpm之間的最佳圖像質(zhì)量重建窗可能在收縮末期或者在舒張中晚期。隨著心率的增快，心臟收縮期與舒張期呈現(xiàn)非比例性縮短，收縮期時(shí)長(zhǎng)保持相對(duì)恒定而舒張期時(shí)長(zhǎng)縮短明顯[15]。從心電圖上看，P波是心房除極的信號(hào)，R波是心室除極的信號(hào)，T波是心室復(fù)極的信號(hào)，心臟完整的收縮過(guò)程是非常恒定的。通常一個(gè)完整的心室收縮過(guò)程所需時(shí)間(R-T間期)大約為300ms且相對(duì)固定，隨著心率改變略有變化但大都在240～360ms之間且明顯小于因代償間歇所致舒張期的時(shí)間變化幅度。房顫患者的心臟搏動(dòng)也符合這些特點(diǎn)，盡管心率變化很大，R-R間期的時(shí)間也差異巨大，即使患者的心率波動(dòng)超過(guò)最慢心率的一倍多但完整的心室收縮過(guò)程(R-T間期)依然保持恒定(圖2，心率55～128bpm)，最佳時(shí)相重建窗的位置位于前一個(gè)R波后的時(shí)間幾乎完全一致，均位于T波波峰后的很短時(shí)間范圍內(nèi)，這正是房顫患者采用絕對(duì)時(shí)相收縮期窄曝光窗前門控掃描的心電生理基礎(chǔ)。采用絕對(duì)時(shí)相窄曝光窗曝光時(shí)，曝光時(shí)間窗很短在心率出現(xiàn)變化時(shí)往往曝光就已經(jīng)結(jié)束，因此不會(huì)隨著心率的變化而進(jìn)行曝光補(bǔ)償，降低了患者的輻射劑量。

圖2 房顫患者采用絕對(duì)時(shí)相收縮期窄曝光窗前門控掃描的心電圖和圖像質(zhì)量。A為掃描心電圖和圖像重建窗的位置，該患者的心率波動(dòng)超過(guò)最慢心率的一倍多(55-128BMP)，但圖像重建窗位于R波后的絕對(duì)時(shí)間依然保持恒定。B為VR冠脈血管樹，C、D、E分別是LAD、LCX、RCA的CPR圖像，圖像質(zhì)量評(píng)級(jí)為優(yōu)。

本研究通過(guò)比較房顫患者行冠狀動(dòng)脈CTA時(shí)采用絕對(duì)時(shí)相收縮期窄曝光窗前門控掃描(R波后220-380ms)和相對(duì)時(shí)相適應(yīng)性前門控掃描(R-R間期30%～75%)兩種方法的輻射劑量和圖像質(zhì)量發(fā)現(xiàn)，兩種方法的圖像質(zhì)量幾乎相同(表2)，但絕對(duì)時(shí)相收縮期窄曝光窗前門控掃描的輻射劑量卻較相對(duì)時(shí)相適應(yīng)性前門控掃描的下降了47%(表3)。CCTA的輻射主要取決于曝光窗的寬度，曝光窗越寬掃描時(shí)間就越長(zhǎng)，可以重建的時(shí)相就會(huì)越多，同時(shí)患者所接受的輻射劑量也會(huì)越高。絕對(duì)時(shí)相收縮期窄曝光窗前門控掃描大幅縮短了曝光時(shí)間，患者接受的輻射劑量明顯下降，增加了檢查的安全性。這也充分說(shuō)明房顫患者行冠狀動(dòng)脈CTA時(shí)采用絕對(duì)時(shí)相收縮期窄曝光窗前門控掃描的可行性和必要性。

總之，使用第二代雙源CT對(duì)房顫患者進(jìn)行CCTA掃描時(shí)，采用絕對(duì)時(shí)相收縮期窄曝光窗前門控掃描可保證圖像質(zhì)量并大幅降低輻射劑量，值得在臨床上推廣使用。