雙源CT 心臟成像對正常成年人肺靜脈和左心房的雙時相評估價值

何艷琴 趙士海 余蕓菲 周 潔 吳 東 金 航△

（1上海市影像醫學研究所 上海 200032；2復旦大學附屬中山醫院放射科 上海 200032；3四川大學華西醫院超聲科 成都 610041）

近年來房顫發病率逐年升高，作為潛在致死性心律失常疾患之一，嚴重威脅著人類健康［1］。冷凍或射頻等消融術能有效安全地治療房顫［2-4］，而這些治療方法有賴于對肺靜脈與左心房的精確認識［5-7］，因此，國內外出現了較多對房顫患者肺靜脈與左心房相關研究的報道［8-11］。然而，正常個體肺靜脈和左心房結構的研究尚較缺乏，且活體狀態下肺靜脈和左心房的形態在不同心動周期有所不同，相關的研究報道更少，加之肺靜脈變異也非少見［11］，而肺靜脈的解剖變異對外科肺段切除方式的制定有重要意義［12］。本研究擬利用雙源CT 心臟圖像，研究正常成年人肺靜脈和左心房雙時相的影像結構，力圖探討肺靜脈變異情況及其在左心房開口（肺靜脈孔徑）的尺寸，以期為評估臨床患者尤其是房顫患者的肺靜脈和左心房提供參考資料，并對大體標本解剖作補充。

資料和方法

研究對象收集來自2009 年1 月至2017 年12月于復旦大學附屬中山醫院放射科自愿參加健康體檢心臟CT 成像冠脈評估的個體，采用回顧性收集的方法。納入標準：體檢個體于雙源CT 完成心臟成像冠狀動脈重建檢查；年齡＞18 歲；冠狀動脈、左心房及肺靜脈均顯示良好。排除標準：心律不齊；冠脈狹窄≥50%；先天性心臟或風濕性瓣膜病變，導致心室心房異常擴大，或者有心臟手術史；肺靜脈異位引流；重建圖像肺靜脈或左心房顯示不全。本研究最終納入符合要求的成人218 例，年齡26～76 歲，平均（48.42±9.67）歲，其中男性147 例，女性71 例。所有研究對象于檢查前均簽署增強掃描知情同意書，本研究圖像數據的使用獲得復旦大學附屬中山醫院倫理委員會批準。

心臟CT 成像方法本研究采用SIEMENS 公司的雙源CT 掃描機（SOMATOM Definition）。被檢者掃描前至少禁食4 h，掃描前1～2 h 酌情服用倍他樂克（25～50 mg）：心率60 次/分以下或心電圖提示傳導阻滯，不服用倍他樂克；心率在60～70 次/分服用倍他樂克半顆；心率在70 次/分以上服用一顆倍他樂克，并訓練患者屏氣以配合檢查。選擇心臟掃描冠狀動脈成像序列，放置心電導聯，先完成定位像，采用高壓注射器（MEORAO Stellant），通過肘前靜脈團注非離子型碘對比劑（碘帕醇注射液）1.1 mL/kg，對女性被檢者注射速率為4 mL/s，男性被檢者注射速率為5 mL/s，注射后以生理鹽水沖刷（約4 mL/s，25 mL）。在受檢者屏氣的情況下，注射對比劑前在主動脈上設置觀察點，注射對比劑后當觀察點的CT 值因為對比劑充盈升至120 HU 時，人工智能軟件將自動觸發機器掃描，并在掃描過程中采用心電門控技術。掃描參數：管電壓120 kV，管電流203 mA，準直器（32 個）寬度0.6 mm，層厚（64排）0.6 mm，有效層厚0.75 mm，螺距0.2～0.4，球管旋轉時間0.33 s，掃描時間約10 s。

圖像后處理CT 掃描后常規重建獲得冠狀動脈圖像，并完成評估。根據納入排除標準，于院內PACS 系統篩選出符合標準的受檢者，將其CT 心臟最佳收縮期和舒張期的雙期相薄層原始圖像，傳輸至后處理工作站（ADW 4.3），重建肺靜脈和左心房的雙期圖像，對圖像的后處理包括最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）、多平面重建（multiplanar reconstruction，MPR）和容積再現（volume representation，VR）技術。由于心室的收縮及舒張引起形態變化的幅度較大，容易通過觀察圖像識別，在臨床工作中涉及心臟的收縮期及舒張期時相的概念，通常指左心室的收縮期及舒張期，因此本研究沿用臨床工作的習慣，用左心室的收縮期及舒張期作為兩個對照研究的時相。三維VR 圖像重組時，選取左心房中心作為起點，肺靜脈的總支端某點為終點，由后處理工作站軟件進行左心房及肺靜脈全貌的重組，以顯示左心房和所有肺靜脈以及它們之間的連接關系。

觀察記錄肺靜脈分型、發育變異情況根據肺靜脈的MPR 橫斷位、冠狀位、矢狀位圖像，結合肺靜脈的VR 圖像，對肺靜脈進行分型，并觀察發育變異情況。根據臨床工作經驗及既往文獻［11］，擬作如下分型統計：常規類型，該型在左心房左右各有兩支總肺靜脈匯入左心房；左中類型，除常規類型的四支肺靜脈外，在左上肺靜脈（left superior pulmonary vein，LSPV）與左下肺靜脈（left inferior pulmonary vein，LIPV）之間多出一條額外左中肺靜脈；右中類型，除常規類型的四支肺靜脈外，在右上肺靜脈（right inferior pulmonary vein，RIPV）與右下肺靜脈（right superior pulmonary vein，RSPV）之間多出一條額外右中肺靜脈；左共類型，該型左側上下肺靜脈共同開口于左心房，即右側上下肺靜脈在左心房起始處共干；右共類型，該型右側上下肺靜脈共同開口于左心房，即右側上下肺靜脈在左心房起始處共干；其他類型，除以上類型以外的其他類型。

肺靜脈及左心房的相關數據測量選取左心房中心點為起點，依次選擇肺靜脈總分支上的某點作為終點，再由軟件后處理重建圖像（圖1～3），獲得沿肺靜脈走行伸展方向的曲面重組平鋪拉直圖像。

在重組圖像上選取肺靜脈與左心房連接處（圖2A），平面圖以直徑急劇減小到基本不變為觀察點，即視為由左心房變為肺靜脈的標志，確定肺靜脈開口。記錄軟件自動測出的肺靜脈孔最小徑及最大徑（圖2B），并計算平均值與指數。偶然情況下，機器不能識別肺靜脈開口邊緣，肺靜脈直徑測量明顯偏差時，可人工手動干預測量。

肺靜脈開口的最小徑和最大徑的平均值作為肺靜脈開口的平均值，最小徑與最大徑的比值作為肺靜脈開口的指數，當指數越接近1 時代表肺靜脈開口形狀越圓，當指數越遠離1 代表肺靜脈開口形狀越接近卵圓型。

圖1 肺靜脈前后徑與上下徑的測量Fig 1 Measurement of anteroposterior/superoinferior diameter of pulmonary veins

圖2 肺靜脈最小徑與最大徑的測量Fig 2 Measurement of minimum/maximum diameter of pulmonary veins

圖3 左心房直徑的測量Fig 3 Measurement of left atrial diameter

統計學分析本研究計量資料以表示，分類資料以百分比表示。對常規類型組肺靜脈開口的前后徑、上下徑、最小徑、最大徑、平均直徑和指數的收縮期和舒張期數據，采用配對t檢驗；對所有研究對象左心房的前后徑、縱徑、橫徑的收縮期和舒張期數據，采用配對t檢驗；隨機選取常規四支肺靜脈類型中的30 例個體，進行2 名研究者測量數據的組內一致性分析，計算相關系數（ICC）；P＜0.05 為差異有統計學意義。

結果

肺靜脈變異情況本研究共納入218 例。其中常規類型158 例（構成比72.48%），左中類型2 例（0.92%），右中類型18 例（8.26%），左共類型29 例（13.3%），右共類型2 例（0.92%）。在其他類型中，右側兩支中靜脈類型4 例（1.83%），左共肺靜脈伴隨右中肺靜脈類型3 例（1.38%），左共肺靜脈伴右最下肺靜脈類型1 例（0.46%），右側最上肺靜脈1 例（0.46%）（圖4）。

肺靜脈的測量結果常規類型組肺靜脈孔平均直徑顯示：肺靜脈孔徑由大到小依次為RSPV、RIPV、LSPV、LIPV，上肺靜脈孔徑普遍大于下肺靜脈孔徑，右肺靜脈孔徑較左肺靜脈孔徑大，其中RSPV 孔徑最大［收縮期（19.03±2.66）mm，舒張期（17.59±2.50）mm］，LIPV 孔徑最小［收縮期（13.50±1.55）mm，舒張期（12.66±1.45）mm］；從肺靜脈指數來看，右側肺靜脈孔徑較左側肺靜脈孔徑更圓，其中RSPV 孔徑最圓（收縮期0.81±0.07，舒張期0.75±0.09），LIPV 孔徑最卵圓（收縮期0.61±0.12，舒張期0.58±0.11）。除RSPV 上下徑與RIPV指數收縮期同舒張期差異無統計學意義外，其他常規類型肺靜脈開口各徑線的測量及指數收縮期同舒張期的差異均具有統計學意義（P＜0.05，表1）。

圖4 肺靜脈變異展示Fig 4 The display of pulmonary vein variations

表1 常規類型肺靜脈孔徑測量及計算結果Tab 1 The measurement and calculation results of pulmonary vein ostium in routine types（n=158，）

在肺靜脈的變異類型組中，LMPV（2 例）平均直徑：收縮期（9.10±0.35）mm，舒張期（8.85±0.92）mm；RMPV（18 例）平均直徑：收縮期（9.28±1.16）mm，舒張期（9.09±1.12）mm。LCPV（29 例）平均直徑：收縮期（23.33±3.01）mm，舒張期（21.88±3.48）mm；RCPV（2 例）平均直徑：收縮期（25.25±4.67）mm，舒張期（25.13±4.77）mm。LCPV 指數：收縮期0.49±0.11，舒張期0.46±0.12。

左心房的測量結果左心房三徑線測量結果顯示其橫徑最大、縱徑次之、前后徑最小，且收縮期各徑線均大于舒張期，且差異均有統計學意義（表2）。

組內相關系數分析組內相關系數分析顯示，肺靜脈及左心房直徑測量的可重復性較好（表3、4）。

表2 左心房直徑的測量結果Tab 2 The measurement results of left atrial diameter（n=218）

表3 30 例隨機個體肺靜脈數據測量組內相關系數Tab 3 Correlation coefficient in group of PV from 30 random individuals（ICC/P）

表4 30 例隨機個體左心房數據測量組內相關系數Tab 4 Correlation coefficient in group of LA from 30 random individuals（ICC/P）

討論

雙源CT 可獲得高質量的心臟解剖圖像，空間分辨率可達亞毫米級別，且可獲得心臟搏動周期中不同時相的圖像。本研究利用雙源CT 最佳圖像質量的收縮期和舒張期雙時相數據，開展正常成年人肺靜脈和左心房的在體動態影像研究，以期對大體標本解剖作補充，并測量成年人肺靜脈在左心房開口孔徑尺寸的范圍，為評估臨床患者尤其是房顫患者的肺靜脈孔徑及變異情況提供參考。

本研究發現，肺靜脈變異較為常見，在肺靜脈變異中，額外肺中靜脈更易發生于右側，而共干肺靜脈則更易發生于左側，此結果與既往研究發現相同［11］。在不同的肺靜脈變異類型中，左共類型最常見，右中類型次之，其他混合類型少見，此結果與部分研究［13-14］相同，但也與部分研究結果不同［15-16］。我們推測造成不同類型變異肺靜脈發生概率不同的可能原因為：（1）樣本組成本身不同。本研究根據納入排除標準，盡可能選擇正常成人入組，而其他研究多針對房顫患者進行成像測量。（2）在不同的研究中某些肺靜脈變異的定義略有差異。比如，本研究定義共干為上下肺靜脈有共行部分，即上下肺靜脈交匯點距左心房邊緣距離＞0，若選擇距離比此分類定義大，共干肺靜脈發現率便會偏低，而有部分學者定義上下肺靜脈間距離小于0.5 cm 即視為共干［17］，可能會造成共干發生率更高，本研究將上下肺靜脈有共同的走形段視為共干，這樣更符合臨床診療工作的需要。

肺靜脈開口的直徑可以在肺靜脈開口切面上經過圓心360°角的任意一個方向上測量，通常在前后徑較上下徑要短，但此二者并不能代表所有直徑的范圍，所以在計算肺靜脈開口平均直徑和指數時采用了最小徑和最大徑，以利于統計分析。

在肺靜脈測量中，肺靜脈前后徑普遍小于上下徑，肺靜脈孔徑由大到小依次為RSPV、RIPV、LSPV、LIPV。從測量結果數據初步來看，上肺靜脈孔徑大于下肺靜脈，右肺靜脈孔徑較左肺靜脈大，右側肺靜脈孔徑普遍較左肺靜脈孔徑圓，其中RSPV 直徑最大最圓，LIPV 直徑最小最卵圓，額外肺靜脈較常規肺靜脈孔徑小，共干肺靜脈較常規肺靜脈孔徑更大，LCPV 更卵圓，此結果與既往研究［18］相同。我們分析左右肺靜脈形態的差異，除了先天發育的因素外，還可能在心臟CT 成像受檢者處于仰臥位時，與正常人的心臟偏左側胸腔分布有關。我們推測心臟對左側肺靜脈的壓迫較右側肺靜脈明顯，造成左側肺靜脈形態更趨扁平，左肺靜脈孔指數小于右側肺靜脈，若采用俯臥位成像，左右肺靜脈孔指數的差異是否會縮小，有待于進一步探討。本研究中，由于其他類型樣本過小，只列出了具體數值，不適合進行統計比較分析。在心臟收縮期和舒張期雙時相的比較分析中，我們發現除RSPV 上下徑與RIPV 指數雙期差異無統計學意義外，在常規肺靜脈的測量中，總體上肺靜脈孔徑于心室收縮期較舒張期大而圓，可提示由于在心室收縮時，左心房血液因房室瓣的關閉增加，進入左心房的血流減緩，繼而導致肺靜脈血量增加，最終使肺靜脈孔徑增大變圓。因此，在臨床診療過程中，進行肺靜脈CT 成像時需采用心電門控，以控制心臟搏動偽影，且分析測量肺靜脈時，尚需注意心臟所處的心動周期。本研究僅選擇心臟CT 成像圖像質量最佳的舒張期和收縮期兩個時相，尚不能全面展示肺靜脈形態于心動周期中的變化規律，但在一定程度上或許能解釋RSPV 上下徑與RIPV 指數雙期差異無統計學意義的現象。在未來的研究中，如果采用無電離輻射的心臟磁共振成像方法，有可能獲得更全面的關于肺靜脈孔隨心動周期變化的全過程，可更加準確地測量肺靜脈孔于整個心動周期中的峰值。

在左心房徑線測量中，橫徑最大，次為縱徑，最小者為前后徑，且左心房各徑線收縮期均大于舒張期，提示心臟處于不同心動周期中，左心房的大小會有所不同，心臟收縮期時，左心房血液停止進入左心室，而肺靜脈血液繼續仍充盈左心房，致使左心房較心臟舒張期增大。因此，在臨床工作中需注意CT 掃描所處的心動周期，可以更準確的評估左心房的形態及大小。房顫患者中左室的泵血功能會受不整齊心律的影響。從理論上推測，左心房的血液滯留及充盈應該高于正常個體，如結合心動周期評估左心房的大小，更具有可比性。

由于本研究樣本量不是很大，不適合在年齡和性別上進一步分亞組，研究肺靜脈和左心房的大小在不同年齡、性別上是否有差異。有研究認為左心房直徑隨年齡增長而增大［19］，但這方面的文獻較少，有待于擴大樣本量開展亞組研究。

肺靜脈CT 可提示肺靜脈的變異情況。當肺靜脈有多支時，肺靜脈CT 可防止消融術中遺漏可誘發房顫的多余肺靜脈，從而達到有效治療房顫。本研究對肺靜脈在雙期尺寸差異特點的發現給予臨床消融術導管放置以及消融觸發伴隨心動周期的時間選擇以提示，以更加安全地治療房顫。左心房CT 成像亦可發現左心房血栓，此為臨床消融術的禁忌證，具有重要提示作用。本研究發現，正常個體中肺靜脈變異的情況不算少見，其變異的情況、解剖分布、孔徑的大小，對臨床房顫患者治療具有重要意義。臨床房顫患者的變異發生率是否更常見，以及變異后肺靜脈的孔徑是否有差異，我們擬開展進一步研究。由于房顫患者的心律屬于無規律性的絕對不齊，CT 掃描時，很難獲得雙期相的高質量圖像，如要分析房顫患者變異肺靜脈的孔徑是否有別于健康人的變異肺靜脈，我們認為有必要和相應時相的健康人數據作對照。本研究獲得的雙期數據可為房顫患者的CT 研究提供基礎的研究對照資料，也可為傳統解剖學測量作一定的補充。

本研究的不足在于：肺靜脈的分類較為復雜，本研究采用的肺靜脈分類方法主要考慮肺靜脈支數，在某些少見的特定情況下，例如常規類型中引流右中葉靜脈血的RMPV 可匯入RSPV，亦可匯入RIPV，有報道顯示右上葉后段肺靜脈亦可匯入RIPV［12］，此情況在肺段切除時應特別說明，但左右肺靜脈主干仍為四支常規類型，由于此種情況見于少數，本研究采用的分類方法仍適用于大部分案例。健康人的心臟CT 影像較難獲得，本研究只能嚴格按照納入排除標準篩選個體，盡量排除可能影響到左心房與肺靜脈的病變，將符合要求的研究對象作為相對健康的個體開展研究工作。

總之，雙源CT 心臟成像可良好的顯示及評估肺靜脈，肺靜脈變異較為常見，肺靜脈和左心房大小、形態在心動周期中的舒張期和收縮期存有差異，臨床診療工作中，需注意肺靜脈和左心房處于心動周期中的時相。