自由呼吸狀態下行320排冠狀動脈CT血管成像檢查的可行性

楊威威 梁 奕 凡 娜 李 貞 王 劍 范文輝

(湖北省長江航運總醫院影像科，武漢市 430014，電子郵箱：675748200@qq.com)

近年來，隨著后64排CT在我國的廣泛使用，冠狀動脈CT血管成像(coronary computed tomography angiography，CCTA)的臨床應用也越來越普及[1-4]。冠狀動脈圖像質量的影響因素主要有冠狀動脈壁的鈣化程度及運動偽影，其中，呼吸運動偽影是主要因素[5]。常規CCTA掃描時要求受檢者屏氣配合，最新的《心臟冠狀動脈CT血管成像技術規范化應用中國指南》[6]中亦強調屏氣的重要性，但部分受檢者屏氣困難或者不能配合指令，導致CCTA檢查失敗。目前鮮有關于自由呼吸狀態下CCTA的研究報道。寬體探測器CT的時間分辨率更高、Z軸覆蓋范圍更寬、輻射劑量更低，對受檢者的檢查要求更加寬松[7]。鑒于此，本研究探討在自由呼吸狀態下行320排CCTA的可行性。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2018年6～12月于長江航運總醫院擬診斷為冠狀動脈疾病且均行CCTA檢查的60例患者為研究對象，其中男性32例、女性28例，年齡41～89(59.0±11.1)歲，主訴胸痛40例、胸悶15例、心悸5例，納入標準：符合《冠狀動脈微血管疾病診斷和治療的中國專家共識》[8]中有關冠狀動脈疾病的診斷標準；有CCTA檢查適應證，無嚴重高血壓及心、腎功能不全病史。排除標準：對含碘對比劑過敏、嚴重心律不齊、嚴重心腎功能損害、癥狀未得到緩解仍在服藥治療的甲亢、既往接受過冠狀動脈旁路移植術、鈣化積分掃描發現廣泛血管鈣化者。將60例患者按就診順序隨機分成屏氣組和自由呼吸組，每組30例。兩組患者的年齡、性別、體質指數、掃描時心率差異均無統計學意義(均P>0.05)，見表1。本研究經過本院倫理委員會通過，患者簽署知情同意書。

表1 兩組患者臨床資料比較

1.2 檢查方法 采用東芝Aquilion ONE 320排動態容積CT掃描儀行CCTA檢查，探測器寬度160 mm，轉速為0.35 s/圈，掃描層厚為0.5 mm，層距為 0.5 mm。管電壓為100 kVp，管電流根據患者體型由CT掃描儀自帶的智能毫安技術自動選擇，采用自適應迭代劑量減低算法重建原始圖像。掃描模式采用前瞻性心電門控技術，采集時相為R-R間期的60%～80%之間。采用Medtron雙筒高壓注射器，以5 mL/s速率在患者肘正中靜脈注射50 mL對比劑碘普羅胺(拜耳公司，優維顯370，規格為100 mL ∶76.89 g)，隨后以同樣速率注射25 mL生理鹽水。

屏氣組患者在技師指導下進行呼吸訓練，在檢查全程中屏氣至少5次；自由呼吸組患者在檢查過程中平靜呼吸，全程無屏氣指令。掃描范圍從氣管分叉下1～2 cm至心臟膈面，應用SureStart追蹤技術自動觸發掃描，監測層面為掃描范圍的中央層面，觸發點定于監測層面的降主動脈內，觸發閾值為300 HU。掃描時心率≤65 次/min者采集1 個心動周期，掃描時心率>65次/min者采集2～3個心動周期。掃描完畢后將圖像傳至Vitrea FX圖像后處理工作站，行容積再現、曲面重組、最大密度投影和多平面重組。

1.3 圖像質量客觀評價指標 選取主動脈根部(aortic root，AR)、左冠狀動脈主干(left main coronary artery，LM)、右冠狀動脈近段(proximal right coronary artery，RCA)作為興趣區，測量直徑2 mm以上血管CT 值，以興趣區內CT值的標準差(standard deviation，SD)作為圖像噪聲。選取左室心肌作為對照區域(region of control，ROC)，測量心肌的CT值及其SD值。為避免誤差，上述參數在連續3個層面測量并取其平均值。計算客觀評價指標圖像信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)、圖像對比噪聲比(contrast-to-noise ratio，CNR)以評價圖像質量，計算公式如下：SNRAR=CTAR值/SDAR，CNRAR=(CTAR值-CTROC值)/SDROC，SNRLM=CTLM值/SDLM，CNRLM=(CTLM值-CTROC值)/SDROC,SNRRCA=CTRCA值/SDRCA，CNRRCA=(CTRCA值-CTROC值)/SDROC。

1.4 圖像質量主觀評分 按美國心臟協會冠狀動脈分段法[9]，將冠狀動脈分為左冠狀動脈主干，左前降支近、中、遠段，左回旋支近、遠段，右冠狀動脈近、中、遠段共9個節段。通過橫軸位及曲面重組圖像對患者冠狀動脈各節段按3分法進行評價：3分代表優質的圖像對比，血管邊緣清晰，無運動偽影；2分代表良好的圖像對比，血管邊緣稍模糊，有輕微的運動偽影，有診斷價值；1分代表血管顯示不清，有嚴重運動偽影，不能滿足診斷。由兩名放射科副主任醫師采用雙盲法進行評分，評分不一致時由兩人共同閱片達成一致意見。

1.5 輻射劑量評估 記錄設備自動生成的劑量長度乘積(doses length product，DLP)，并計算有效輻射劑量(effective dose，ED)，ED=0.014×DLP。本研究中的ED不計入定位像、鈣化積分以及監測峰值時間掃描的輻射劑量。

1.6 統計學分析 采用SPSS 19.0軟件進行統計學分析。計量資料以(x±s)表示，比較采用t檢驗；計數資料以例數和百分比表示，比較采用χ2檢驗，等級資料的比較采用Mann-Whitneyu檢驗。以P<0.05 為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 兩組圖像質量客觀評價指標比較 兩組AR圖像的SNR、CNR差異有統計學意義(均P<0.05)，但CTAR值差異無統計學意義(P>0.05)。兩組LM、RCA的CT值以及圖像SNR和CNR比較，差異均無統計學意義(均P>0.05)。見表2。

表2 兩組患者圖像質量客觀評價指標比較(x±s)

組別nCNRLMCTRCA值(HU)SNRRCACNRRCA屏氣組3023.9±10.1531.9±91.722.8±10.428.6±13.7自由呼吸組3024.5±8.6576.1±142.820.5±9.432.9±13.1 t值-0.248-1.2440.899-1.243P值0.8050.2180.3730.219

2.2 兩組圖像質量主觀評分比較 屏氣組顯示260個冠脈節段(10個節段由于解剖變異未顯示)，其中圖像質量主觀評分為1分、2分、3分的冠脈節段分別有4個(1.5%)、49個(18.9%)、207個(79.6%)；自由呼吸組顯示268個冠脈節段(2個節段由于解剖變異未顯示)，其中圖像質量主觀評分為1分、2分、3分的冠脈節段分別有6個(2.2%)、49個(18.3%)、213個(79.5%)。兩組圖像質量主觀評分差異無統計學意義(u=0.079，P=0.937)。自由呼吸及屏氣狀態下CCTA檢查圖像見圖1及圖2。

圖1 自由呼吸狀態下CCTA檢查圖像

注：患者女性，55歲，掃描時心率70次/min，a～d分別為冠脈容積再現及左冠狀動脈前降支、回旋支、右冠狀動脈的曲面重組，冠脈各節段圖像質量主觀評分為3分

圖2 屏氣狀態下CCTA檢查圖像

注：患者女性，51歲，掃描時心率67次/min，a～d分別為冠脈容積再現及左冠狀動脈前降支、回旋支、右冠狀動脈的曲面重組，冠脈各節段圖像質量主觀評分為3分

2.3 兩組輻射劑量評估比較 屏氣組的DLP為(322.8±162.6)mGy·cm，ED為(4.5±2.3)mSv；自由呼吸組的DLP為(245.1±118.6)mGy·cm，ED為(3.4±1.7)mSv；自由呼吸組的DLP、ED均低于屏氣組(t=2.115，P=0.039；t=2.107，P=0.040)。

3 討 論

隨著CCTA技術的成熟，其臨床應用價值獲得廣泛認可。研究顯示，CCTA對中低危胸痛患者的診斷準確且有效，在大多數情況下，CCTA 具備與單光子發射計算機斷層負荷心肌灌注成像等功能學檢查同等的診斷效能[10]。這說明 CCTA 將在每年數百萬胸痛患者的診療中起到重要作用。準確診斷冠狀動脈疾病的前提是獲取高質量的CCTA圖像，而圖像質量與設備、技術人員操作設備技術、醫生和患者等多個因素有關[11]，其中患者屏氣不佳可致明顯呼吸運動偽影，影響醫生對圖像的判讀。因此《心臟冠狀動脈CT血管成像技術規范化應用中國指南》[6]要求患者配合屏氣。在CCTA檢查過程中，患者需配合屏氣5次左右，每次屏氣持續約10 s，短時間內反復多次屏氣，增加了對患者的要求，降低了檢查舒適性。此外，反復屏氣還會對心率產生影響，部分患者掃描前心率與曝光時心率存在較大差異，導致檢查效果欠佳、甚至失敗[3]。有學者認為自由呼吸狀態下行CCTA檢查有如下優勢[12-13]：(1)橫膈運動引起的冠狀動脈運動速度遠低于心臟跳動引起的冠狀動脈運動速度，后64排CT時間分辨率高，可最大限度地減少冠狀動脈的運動偽影，呼吸運動導致的偽影可忽略，自由呼吸狀態下CCTA檢查有較高的圖像質量，檢查效果媲美屏氣狀態下的檢查效果；(2)自由呼吸可減少屏氣對心率的影響，反而提高檢查成功率。本研究結果顯示，除了兩組AR圖像的SNR、CNR差異有統計學意義(P<0.05)外，兩組AR的CT值，LM、RCA的CT值、SNR、CNR以及兩組圖像質量主觀評分比較，差異均無統計學意義(均P>0.05)，說明在自由呼吸狀態下行320排CCTA檢查是可行的，這與既往文獻報道[12-13]相似。

為保證自由呼吸狀態下CCTA檢查成功，目前在多項研究中均要求控制患者掃描心率。例如，Kang等[14]運用東芝320排CT行自由呼吸狀態下CCTA時，要求患者掃描時心率在75次/min以下；Bischoff等[15]運用西門子雙源CT行自由呼吸狀態下CCTA時，要求患者掃描時心率在60次/min以下。本研究中，入組病例掃描時心率多控制在65次/min以下，但也有少數病例掃描時心率較高，最高心率達到96次/min，但通過多期相重建，圖像質量能完全滿足臨床診斷要求。

本研究結果還顯示，自由呼吸組的ED均低于屏氣組(P<0.05)。筆者認為，這與自由呼吸對心率波動影響較小有關。東芝320排CT掃描儀采集的心動周期數與心率存在如下關系：當心率<65次/min時采集1個心動周期，心率為65～80次/min時采集2個心動周期，心率為81～117次/min時采集3個心動周期，心率為118～155次/min時采集4個心動周期，心率>156次/min時采集5個心動周期[16]。本研究入組病例心率多控制在65次/min以下，自由呼吸狀態下行CCTA掃描時心率波動較小，可在一個心動周期內完成掃描；而屏氣狀態下行CCTA掃描時，部分患者的心率產生明顯波動，超過65次/min后掃描儀會自動采集2個或以上心動周期，輻射劑量相應增高。

本研究主要存在以下局限性：首先，本研究使用的是320排寬體探測器CT，自由呼吸掃描只適用于該機型，能否應用于其他類型設備還有待進一步研究；其次，對于高心率或心律不齊的患者，自由呼吸狀態下行CCTA檢查的可行性有待進一步證實；第三，納入的患者采用統一的掃描條件和對比劑用量，未進行個性化設置，輻射劑量偏高。

綜上所述，在自由呼吸狀態下行320排CCTA檢查的圖像質量能滿足臨床診斷要求。對于屏氣困難或屏氣后心率不穩的患者，可選擇自由呼吸CCTA檢查。