造影劑觸發(fā)技術在320排CT冠狀動脈成像中的應用

祝紅線 李相生 于梅艷 方 紅 王 萍 樊紅霞

田 雨① 梁 鵬① 侯中會① 許英浩②

隨著多層螺旋CT(multislice spiral CT, MSCT)技術的發(fā)展，無創(chuàng)冠狀動脈CT血管造影(CT angiography，CTA)成為臨床篩查及評價冠狀動脈病變的重要手段[1]。320排CT以其擁有16 cm的寬探測器、容積掃描(volume scan mode，VSM),掃描速度快、高分辨而問世。機器只需旋轉(zhuǎn)一圈既可獲取全心臟范圍掃描數(shù)據(jù)，同時可以獲得血液循環(huán)均勻一致的圖像。影響冠狀動脈CTA圖像質(zhì)量的因素很多，其中對啟動掃描時間的把握是影響冠狀動脈CTA圖像質(zhì)量的重要因素。本研究評價自動跟蹤智能觸發(fā)技術與手動觸發(fā)技術2種啟動方式在冠狀動脈CTA中的應用價值。

1 資料與設備

1.1 一般資料

2010年5月至2012年3月間臨床擬診為冠心病的240例患者行320排CT冠狀動脈成像。其中男性142例，女性98例；年齡31～82歲，身高148～180 cm，心率50～95次/min。患者分為2組：其中自動跟蹤智能觸發(fā)組78例，手動觸發(fā)組162例。2組男女比例、年齡、身高及體重分布一致。對于心率較快者，在沒有服用降心率藥物禁忌癥的前提下于掃描前20～40 min給予25～50 mg倍他樂克舌下含服，控制心率≤75次/分。身體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)為20～31，平均為24.81；掃描時心率51～82次/min，平均心率67.8次/min。所有患者均無嚴重心律不齊、碘過敏史、嚴重心臟、肝臟及腎功能不全。

1.2 掃描設備

(1)東芝320排動態(tài)容積CT(Aquilion One CT)機(日本)。

(2)采用E-Z-EM公司的雙筒高壓注射器(美國)。

2 方法

2.1 掃描技術參數(shù)

采用回顧性心電門控，掃描參數(shù):管電壓為100～120 kV，管電流為300～550 mA，容積數(shù)據(jù)采集范圍200～280×0.5 mm，機架轉(zhuǎn)速350 ms/周，掃描時間0.35～2.476 s。掃描前2～4 min給予患者舌下含服硝酸甘油0.5 mg以擴張冠狀動脈。經(jīng)右肘靜脈以5.0～6.0ml/s速率注入55～65 ml非離子造影劑碘普胺(優(yōu)維顯，UItravist 370 mgl/ml)和后續(xù)的以相同速率注射生理鹽水30～40 ml。根據(jù)BMI指數(shù)調(diào)節(jié)管電壓、管電流以及造影劑的流量與流率。

2.2 掃描方法

在胸部屏氣定位像上，先平掃行冠狀動脈鈣化積分掃描。掃描范圍從氣管隆突至心臟隔面，掃描覆蓋寬度根據(jù)心臟大小設定，以定位像結合平掃軸位像確定增強掃描的位置和范圍。觸發(fā)層面為掃描野中央層面胸主動脈(四腔心切面)，自動跟蹤智能觸發(fā)組閾值設為320 HU，觸發(fā)點定于掃描野中央層面胸主動脈，達閾值后自動啟動掃描程序；手動觸發(fā)組根據(jù)患者心率情況，觀察監(jiān)控層面的感興趣區(qū)域密度變化進行個性化手動觸發(fā)。

2.3 統(tǒng)計學方法

圖像測量數(shù)據(jù)采用SPSS 11.0統(tǒng)計學分析軟件，計數(shù)資料使用非配對資料的x2檢驗，計量資料使用非配對資料的t檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

3 圖像及數(shù)據(jù)分析

3.1 掃描后處理

選擇心動周期75%時相或心臟容積中央層面3支冠脈顯示最清晰的時相完整重建容積數(shù)據(jù)，并重組出冠狀動脈圖像，層厚0.5 mm，間距0.25 mm，采用VitreaFX工作站處理重組圖像，行多平面重建(multiplannar reconstruction, MPR)，容積再現(xiàn)(volume reconstruction, VR)、最大密度投影(maximum intensit projection, MIP)及曲面重建(cured planar reformation, CPR)，對兩組圖像質(zhì)量細節(jié)評估。

3.2 圖像評價方法

將冠狀動脈CTA圖像質(zhì)量分為3級：1級為血管顯示良好，邊界清晰，無階梯偽影或血管斷層，可明確診斷；2級為血管邊緣模糊，對比劑欠佳或有輕度階梯偽影，但可以診斷；3級為血管模糊，不連續(xù)，對比劑充盈不良，影響診斷。全部冠狀動脈圖像2位主治以上的影像診斷醫(yī)師以雙盲法進行評價。

4 結果

2組病例在性別、年齡、身高、體重和心率方面的差異均無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)，(見表1)。

表1 手動觸發(fā)組與智能觸發(fā)組臨床資料比較

2組圖像質(zhì)量進行比較，手動觸發(fā)組圖像質(zhì)量明顯優(yōu)于智能觸發(fā)組，差異有統(tǒng)計學意義(x2=3.21，P＜0.05)，(見表2)。

表2 不同觸發(fā)方式與圖像質(zhì)量的關系

5 討論

5.1 320排CT冠狀動脈CTA的臨床應用價值

由于無創(chuàng)MSCT冠狀動脈能夠清晰顯示冠脈主干及其分支狹窄、鈣化、開口起源異常及橋血管病變，其診斷冠脈病變具有較高的特異性和敏感性[2]，這項技術在冠心病診斷中得到越來越廣泛的應用，尤其320排CT其擁有16 cm的寬探測器，VSM具有較高的器官時間分辨力，完成心臟檢查時間大為縮短，可以獲得在血液循環(huán)上均勻一致的圖像(同期相成像)[3]。

5.2 心臟CTA的影響因素

CT冠狀動脈成像受多種因素的影響，如患者的心率、心律、造影劑的濃度水平和流率、掃描方法及掃描延遲時間等[4-6]。其中，造影劑持續(xù)注射時間與掃描延遲時間相匹配對冠狀動脈CTA的圖像質(zhì)量起重要作用。本組240例患者接受CTA檢查時造影劑的注射時間，根據(jù)5.0～6.0 ml/s的注射速率相對應的55～65 ml的造影劑注射時間應為11 s左右，后續(xù)的以相同流率生理鹽水30～40 ml注射維持在6～7 s左右。造影劑和生理鹽水注射時間共為17～19 s。注藥、掃描同時啟動，掃描以間隔1.0 s的連續(xù)曝光做實時監(jiān)測，并在熒屏上實時標注出時間-密度動態(tài)曲線，延遲14 s后緊接著有4 s吸氣-屏氣時間，此刻時相的把握往往在觸發(fā)時造影劑經(jīng)過肺循環(huán)，流經(jīng)左心腔到動脈，而后續(xù)生理鹽水的大量注入真正起到排空作用，使上腔靜脈、右心腔內(nèi)均未形成高密度偽影，此時靶血管達到峰值后處于平臺期，足以完成320排CT(Volume)數(shù)據(jù)采集。

5.3 觸發(fā)技術的應用

(1)自動觸發(fā)技術采用Sure start軟件智能觸發(fā)掃描，觸發(fā)點定于掃描野中央層面胸主動脈，觸發(fā)閾值設為320 HU，即當胸主動脈達閾值后自動啟動掃描程序。此技術適用于初學者。自動觸發(fā)技術客觀因素較強，在個別循環(huán)較慢的患者中達到閾值后自動啟動掃描程序。重建后圖像顯示：血管模糊、對比劑充盈不良，圖像質(zhì)量不佳(如圖1所示)。

圖1 血管模糊，不連續(xù)，對比劑充盈不良。前降支血管顯示不良，可見多發(fā)鈣化斑塊，但對軟斑塊評價不足，管腔狹窄程度無法評價。

(2)手動觸發(fā)技術采用設定掃描常規(guī)參數(shù)的方法，制定好掃描方案(選擇掃描范圍、掃描條件)，設置監(jiān)控層面為四心腔切面。該切面通過心尖到心底作平行于心臟膈面的切面，為標準的左、右心室和左、右心房4個心腔的聯(lián)合切面。在掃描過程中，此技術機動應變，不受觸發(fā)點內(nèi)造影劑是否達到閾值等諸多因素的限制。主要觀察監(jiān)控層面的感興趣區(qū)域密度變化進行個性化手動觸發(fā)。重建后圖像質(zhì)量評分為1級(如圖2所示)。手動觸發(fā)組162例無一例失敗。此技術要求操作者掃描過程注意力高度集中，觸發(fā)應對及時，熟練掌握此技能方法。

圖2 血管輪廓清晰、連續(xù)，對角支起始部可見鈣化斑塊形成，管腔未見明顯狹窄。

5.4 手動觸發(fā)技術的優(yōu)勢

手動觸發(fā)技術不但對多數(shù)循環(huán)正常者效果很好，而且在少數(shù)循環(huán)過快和循環(huán)較慢者中的應用靈活，取得滿意效果。部分循環(huán)較快者的時相把握往往在手動觸發(fā)時大部分造影劑已經(jīng)流過右心腔，正好流經(jīng)肺循環(huán)，上腔靜脈、右心腔內(nèi)因鹽水的注入均不形成高密度偽影，靶血管造影劑質(zhì)量濃度達到峰值。少數(shù)循環(huán)較慢者時相的把握在手動觸發(fā)時右心腔內(nèi)造影劑已完全流出,并經(jīng)肺循環(huán)流經(jīng)左心腔到動脈，靶血管造影劑質(zhì)量濃度達到峰值后處于平臺期，足以完成320排CT(Volume)數(shù)據(jù)采集。當心率＜65次/min時，觀察監(jiān)控層面右心腔造影劑已完全流出進行肺循環(huán)(如圖3a所示)；65次/min＜心率＜79次/min時，觀察監(jiān)控層面右心腔造影劑還尚存，沒有完全流出(如圖3b所示)；心率＞80次/min時,觀察監(jiān)控層面右心腔有少許造影劑(如圖3c所示)。

圖3 標準的左、右心室和左、右心房4個心腔的聯(lián)合切面。該切面通過心尖到心底作平行于心臟膈面的切面，此切面顯示出左、右心房和左、右心室4個腔室，在超聲心動圖中稱為“四腔心”。切面上右心房位于右上方，右心室位于右下方，左心房位于左上方，左心室位于左下方，房間隔與室間隔分別位于左、右心房與左、右心室之間。

5.5 觸發(fā)技術應用過程中的注意事項

(1)掃描前患者呼吸的準備。掃描前訓練患者呼吸，做好呼吸配合，叮囑患者每次呼吸幅度要保持一致。

(2)掃描前對患者心率的控制。對多排螺旋CT而言，低心率仍然是減少運動偽影和獲得高質(zhì)量冠狀動脈圖像的關鍵因素，冠脈成像質(zhì)量與心率成負相關[7-8]。而320排CT由于采用斷面容積掃描方式，每次掃描可獲得完整的容積數(shù)據(jù)，多扇區(qū)重建不需要連續(xù)數(shù)據(jù)，只需相似采集數(shù)據(jù)即可融合重組出滿意圖像。手動觸發(fā)與自動觸發(fā)2組共100例，經(jīng)最佳時相重建后，無一例為1級圖像，滿足成像要求。對于心率＜65次/min，320排CT可在1個心動周期獲得重建冠脈所需數(shù)據(jù)，從而減少曝光時間，減少射線輻射劑量。文獻報道，當心率＜65次/min時，95%高質(zhì)量的冠狀動脈圖像位于72%～81%R-R間期[9-10]。但對于高心率患者，320排CT需要數(shù)個心動周期的數(shù)據(jù)進行圖像重建獲得高時間分辨率和高質(zhì)量的圖像，顯然增加了射線曝光劑量。采用對掃描前0.5 h安靜時心率＞75次/min的患者于掃描前0.5 h口服β受體阻滯劑倍他樂克25～30 mg進行心率控制。

(3)根據(jù)BMI來制定造影劑的用量與流率，要求對造影劑量進行量化。造影劑用量的減少可降低出現(xiàn)不良反應的風險。同時，對于體重較輕的患者若注射過多的造影劑可能造成掃描啟動時上腔靜脈、右心房及右心室內(nèi)大量造影劑存留而產(chǎn)生大量硬化偽影，影響對右側(cè)冠狀動脈的觀察。而且避免了靜脈污染，提高了冠狀動脈的圖像質(zhì)量。

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