運動負荷心臟雙能量CT成像評估冠狀動脈血流量的初步分析研究

李劍，石磊，王棟，劉從偉，王帥，姜文龍，劉豹，鄭敏文，石明國

第四軍醫大學西京醫院 a.放射科；b.骨科，陜西 西安 710032

運動負荷心臟雙能量CT成像評估冠狀動脈血流量的初步分析研究

李劍a，石磊b，王棟a，劉從偉a，王帥a，姜文龍a，劉豹a，鄭敏文a，石明國a

第四軍醫大學西京醫院 a.放射科；b.骨科，陜西 西安 710032

目的探討采用雙源CT雙能量心臟掃描模式在運動負荷狀態下分析患者冠狀動脈血流的可行性。方法對18例臨床可疑冠心病患者進行雙能量冠狀動脈血管成像，所有患者被分為2組，其中進行運動負荷掃描的患者10例，靜息進行掃描的患者8例。所有雙能量數據被傳至工作站進行雙能量重建，重建序列包括碘圖序列和融合120 kV序列。分別在碘圖序列和融合120 kV序列測量冠狀動脈各支近端、中段和遠端的強化值和主動脈根部強化值，以此計算冠狀動脈強化比率（CER），并比較兩組的差異性。結果所有患者以冠狀動脈的狹窄程度＞50%和心肌負荷顯像顯示心肌缺血的患者被進行分層。碘圖所測的狹窄程度＞50%和心肌負荷顯像顯示心肌缺血的患者CER分別為0.77±0.05和0.76±0.05，明顯低于狹窄＜50%和無心肌缺血的患者CER分別為1.05±0.35和0.99±0.31，P＜0.05。而融合120 kV圖像兩組比較沒有差異性。結論碘圖CER是一種可選的方法評估冠狀動脈狹窄和心肌缺血。

冠狀動脈疾病；冠狀動脈強化比率；雙能量；X線計算機

雙源CT在機架內安裝了兩套球館和探測器系統，通過設置A、B球館的不同管電壓和管電流進行掃描，能實現一次掃描靶器官得到A和B兩球館不同能量的圖像[1]。目前，雙能量CT成像已經應用在肺動脈成像[2]、頭頸部血管成像[3]、腫瘤雙能量成像[4]、結石成分分析[5]、虛擬平掃[6]、以及肌腱韌帶[7]顯示等方面，其臨床應用價值得到初步認可。然而，冠狀動脈狹窄引起的冠狀動脈血流量的改變，及其對供血范圍的心肌產生的影響很難進行“一站式”檢查，而雙能CT心肌灌注成像能完成冠狀動脈及心肌灌注聯合評價的技術是目前臨床研究的熱點，其成像特點和臨床意義備受關注。本研究主要探討雙能量CT進行心臟掃描時冠狀動脈狹窄的血流量變化特點。

1 資料與方法

1.1 一般材料

選取2015年11月間，臨床可疑冠心病的患者18例，其中男10例，女8例，年齡41～77歲，平均（53±12）歲。其中，進行運動負荷試驗的患者10例，其中男6例，女4例，年齡41～69歲，平均（53±10）歲；進行靜息試驗的患者8例，其中男4例，女4例，年齡47～77歲，平均（56±9）歲；所有患者均簽署知情同意書。運動負荷采用Ergoselect 1200蹬車運動儀，運動終點判定為經過積極鼓勵，患者再不能繼續踏車，停止運動后患者立即進行CT掃描。

1.2 掃描技術

采用雙源CT（Definition Flash；Siemens Healthcare，Forchheim，Germany）進行掃描，掃描范圍從氣管分叉下2 cm至心底水平。高壓注射器采用德國歐利奇高壓注射器，對比劑采用非離子低滲高濃度對比劑碘普羅胺370（iopromide 370，370 mgI/mL），總量0.9 mL/kg，流率5.0 mL/s，經肘前靜脈注入，注射完立即以相同的流率注射40 mL生理鹽水。應用造影劑跟蹤(Bolus-Tracking)技術，注射后延遲5 s在主動脈根部層面選擇感興趣區（ROI）監測CT值，當ROI內CT值達到100 HU時，延遲5 s（為機器呼吸指令的時間）自動觸發掃描。掃描參數: 管電壓100 kV/140 kV，參考管電流300 mAs，使用自動毫安控制技術（CARE Dose 4D， Siemens)和心電脈沖（ECG-pulsing）管電流調節技術，螺距(pitch)范圍0.17～0.50，根據心率自動調整，準直2×64×0.6 mm，每層厚0.75 mm，重建間隔0.4 mm，矩陣512×512，FOV 150 mm×150 mm～200 mm×200 mm。

1.3 圖像后處理

所有原始掃描數據均傳至工作站(Syngo Multi-Modality Workplace, Siemens Healthcare, Forchheim, Germany) 后由處理軟件circulation和dual-energy進行圖像后處理分析，并重建融合120 kV圖像（融合系數0.8）和碘圖。

1.4 圖像質量客觀評價方法

分別測量三支冠狀動脈近端、中斷和遠端的強化CT值，ROI在冠狀動脈動脈腔內盡可能大，但避開動脈壁、斑塊和鈣化，測量僅限血管直徑＞3 mm的冠狀動脈血管。并測量主動脈根部血管強化值，ROI在主動脈腔內盡可能大，但避開主動脈壁、斑塊和瓣膜。以此計算CER=冠狀動脈平均強化值/主動脈根部強化值。

1.5 統計學分析

采用SPSS19統計軟件進行數據分析，計量結果均采用±s進行統計，組間比較采用t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料

所有18例患者的雙源雙能量CT掃描均成功。患者一般資料見表1。

表1 患者臨床資料和基本參數

2.2 冠狀動脈檢查結果

在運動負荷試驗中的10例患者中經檢出發現其中6例總計12處狹窄和1處閉塞支血管。而CER在閉塞支和彌漫性冠狀動脈鈣化的血管無法進行測量，進行排除，剩余28支血管進行分析，包括12支狹窄和16支無狹窄的冠狀動脈血管分支。

在靜息試驗中的8例中經檢出發現其中4例總計4處狹窄。分析總共24支冠狀動脈血管其中4支狹窄和20支無狹窄血管分支。

2.3 CER結果分析

在運動負荷試驗中碘圖所測的狹窄程度＞50%和心肌負荷顯像顯示心肌缺血的患者CER分別為0.77±0.05和0.76±0.05，明顯低于狹窄＜50%和無心肌缺血的患者CER分別為1.05±0.35和0.99±0.31，P值均＜0.05。而融合120 kV圖像兩組比較沒有差異性。

在靜息試驗中狹窄血管和無狹窄血管在碘圖和融合120 kV圖像CER測量均無差異性（圖1～2）。

圖1 碘圖和融合120 kV圖像（男，56歲）

圖2 碘圖和融合120 kV圖像（男，63歲）

3 討論

冠心病目前仍然是威脅人類健康的主要殺手之一，其根本改變是心肌微循環狀態失衡和冠狀動脈血流量調節障礙[8]，而心肌灌注量的改變與冠狀動脈的狹窄程度密切相關，文獻報道[9]，心肌灌注減少是冠狀動脈狹窄或閉塞性冠心病的首要表現，研究冠狀動脈血流量的改變及和心肌灌注的關系有助于冠心病的精確診斷和治療。

雙能量掃描是雙源CT采用兩個球館進行不同管電壓同時采集數據（本研究采用的是100 kV和140 kV），再利用碘對比劑在正常心肌組織和受損心肌組織的攝取不同，經過計算把碘對比劑在心肌組織內不同的分部情況用偽彩表達出來，得到了心臟灌注圖像即碘圖。其次，雙能量掃描能同時重建100 kV圖像、140 kV圖像和兩者的融合圖像。其中，高電壓圖像信噪比高，空間分辨率高，可以提高圖像質量；而低電壓圖像密度分辨率高，能突顯冠狀動脈增強的細節；融合圖像和單能量掃描圖像相仿。此外，雙能量心肌灌注成像可同時評價冠狀動脈、冠狀動脈血流量和心肌情況，并有較高的符合率[10]。

文獻研究顯示CER值隨著冠狀動脈狹窄程度的增加而降低，并且當低于0.8時認為和冠狀動脈狹窄有高的相關性。相關的研究結果證實當CER低于0.8在雙能量碘圖診斷冠狀動脈狹窄有較高的陽性預測值，而在診斷無狹窄的冠狀動脈方面有高的陰性預測值。本文數據顯示雙能量碘圖評估冠狀動脈的CER在狹窄冠狀動脈評估和心肌缺血區的冠狀動脈比無狹窄和缺血的冠狀動脈明顯要低，并且比常規掃描（融合120 kV的圖像）的測量值更明顯。文獻報道[11]，通過冠狀動脈CT血管成像來從解剖結構評估冠狀動脈的狹窄和冠狀動脈功能學評估FFR沒有相關性，但CER在碘圖上進行測量來評估冠狀動脈血流是第一次進行無創性功能學評估冠狀動脈的，有好的臨床應用價值，值得推廣。

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Functional Assessment of Coronary Artery Flow Using Exercise-stress Dual-energy CT: A Preliminary Analytical Research

LI Jiana, SHI Leib, WANG Donga, LIU Cong-weia, WANG Shuaia, JIANG Wen-longa, LIU Baoa, ZHENG Min-wena, SHI Ming-guoa
a.Department of Radiology; b.Department of Orthopaedics, Xijing Hospital of the Fourth Military Medical University, Xi'an Shaanxi 710032, China

ObjectiveTo explore the feasibility of using exercise-stress dual-energy mode CT (DE-CT) to assess coronary artery flow.MethodsData of 18 patients with suspected coronary arteries disease who had undergone cardiac DE-CT were retrospectively analyzed. The patients were divided into two groups: 10 patients who performed exercise-stress CT as the experimental group and 8 patients who performed rest CT as the control. We reconstructed an iodine map and composite images at 120 kV using raw data with scan parameters of 100 and 140 kV. We measured mean attenuation in the coronary artery proximal to the distal portion on both the iodine map and 120 kV images. Coronary enhancement ratio (CER) was calculated and was used to estimate the coronary enhancement. The difference between the two groups were compared.ResultsCoronary stenosis was identified as a reduction in 50% of diameter on CT angiogram. Myocardial ischemia was diagnosed by adenosine-stress myocardial perfusion scintigraphy. The iodine map showed that CER was significantly lower in ischemic territories (0.76±0.05) and stenosed coronary arteries (0.77±0.05) than in nonischemic territories (0.99±0.31,P＜0.05) and nonstenosed coronary arteries (1.05±0.35,P＜0.05). The 120 kV images showed no difference in CER between these two groups.ConclusionCER on the iodine map is a candidate method for evaluate coronary artery stenosis and myocardial ischemia.

coronary artery disease; coronary enhancement ratio; dual energy; X-ray computer

R816.2

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.03.010

1674-1633(2016)03-0050-03

2015-12-28

石明國，教授。

通訊作者郵箱：smg2002@163.com