运动负荷心脏双能量CT成像评估冠状动脉血流量的初步分析研究

李剑，石磊，王栋，刘从伟，王帅，姜文龙，刘豹，郑敏文，石明国

第四军医大学西京医院 a.放射科；b.骨科，陕西 西安 710032

运动负荷心脏双能量CT成像评估冠状动脉血流量的初步分析研究

李剑a，石磊b，王栋a，刘从伟a，王帅a，姜文龙a，刘豹a，郑敏文a，石明国a

第四军医大学西京医院 a.放射科；b.骨科，陕西 西安 710032

目的探讨采用双源CT双能量心脏扫描模式在运动负荷状态下分析患者冠状动脉血流的可行性。方法对18例临床可疑冠心病患者进行双能量冠状动脉血管成像，所有患者被分为2组，其中进行运动负荷扫描的患者10例，静息进行扫描的患者8例。所有双能量数据被传至工作站进行双能量重建，重建序列包括碘图序列和融合120 kV序列。分别在碘图序列和融合120 kV序列测量冠状动脉各支近端、中段和远端的强化值和主动脉根部强化值，以此计算冠状动脉强化比率（CER），并比较两组的差异性。结果所有患者以冠状动脉的狭窄程度＞50%和心肌负荷显像显示心肌缺血的患者被进行分层。碘图所测的狭窄程度＞50%和心肌负荷显像显示心肌缺血的患者CER分别为0.77±0.05和0.76±0.05，明显低于狭窄＜50%和无心肌缺血的患者CER分别为1.05±0.35和0.99±0.31，P＜0.05。而融合120 kV图像两组比较没有差异性。结论碘图CER是一种可选的方法评估冠状动脉狭窄和心肌缺血。

冠状动脉疾病；冠状动脉强化比率；双能量；X线计算机

双源CT在机架内安装了两套球馆和探测器系统，通过设置A、B球馆的不同管电压和管电流进行扫描，能实现一次扫描靶器官得到A和B两球馆不同能量的图像[1]。目前，双能量CT成像已经应用在肺动脉成像[2]、头颈部血管成像[3]、肿瘤双能量成像[4]、结石成分分析[5]、虚拟平扫[6]、以及肌腱韧带[7]显示等方面，其临床应用价值得到初步认可。然而，冠状动脉狭窄引起的冠状动脉血流量的改变，及其对供血范围的心肌产生的影响很难进行“一站式”检查，而双能CT心肌灌注成像能完成冠状动脉及心肌灌注联合评价的技术是目前临床研究的热点，其成像特点和临床意义备受关注。本研究主要探讨双能量CT进行心脏扫描时冠状动脉狭窄的血流量变化特点。

1 资料与方法

1.1 一般材料

选取2015年11月间，临床可疑冠心病的患者18例，其中男10例，女8例，年龄41～77岁，平均（53±12）岁。其中，进行运动负荷试验的患者10例，其中男6例，女4例，年龄41～69岁，平均（53±10）岁；进行静息试验的患者8例，其中男4例，女4例，年龄47～77岁，平均（56±9）岁；所有患者均签署知情同意书。运动负荷采用Ergoselect 1200蹬车运动仪，运动终点判定为经过积极鼓励，患者再不能继续踏车，停止运动后患者立即进行CT扫描。

1.2 扫描技术

采用双源CT（Definition Flash；Siemens Healthcare，Forchheim，Germany）进行扫描，扫描范围从气管分叉下2 cm至心底水平。高压注射器采用德国欧利奇高压注射器，对比剂采用非离子低渗高浓度对比剂碘普罗胺370（iopromide 370，370 mgI/mL），总量0.9 mL/kg，流率5.0 mL/s，经肘前静脉注入，注射完立即以相同的流率注射40 mL生理盐水。应用造影剂跟踪(Bolus-Tracking)技术，注射后延迟5 s在主动脉根部层面选择感兴趣区（ROI）监测CT值，当ROI内CT值达到100 HU时，延迟5 s（为机器呼吸指令的时间）自动触发扫描。扫描参数: 管电压100 kV/140 kV，参考管电流300 mAs，使用自动毫安控制技术（CARE Dose 4D， Siemens)和心电脉冲（ECG-pulsing）管电流调节技术，螺距(pitch)范围0.17～0.50，根据心率自动调整，准直2×64×0.6 mm，每层厚0.75 mm，重建间隔0.4 mm，矩阵512×512，FOV 150 mm×150 mm～200 mm×200 mm。

1.3 图像后处理

所有原始扫描数据均传至工作站(Syngo Multi-Modality Workplace, Siemens Healthcare, Forchheim, Germany) 后由处理软件circulation和dual-energy进行图像后处理分析，并重建融合120 kV图像（融合系数0.8）和碘图。

1.4 图像质量客观评价方法

分别测量三支冠状动脉近端、中断和远端的强化CT值，ROI在冠状动脉动脉腔内尽可能大，但避开动脉壁、斑块和钙化，测量仅限血管直径＞3 mm的冠状动脉血管。并测量主动脉根部血管强化值，ROI在主动脉腔内尽可能大，但避开主动脉壁、斑块和瓣膜。以此计算CER=冠状动脉平均强化值/主动脉根部强化值。

1.5 统计学分析

采用SPSS19统计软件进行数据分析，计量结果均采用±s进行统计，组间比较采用t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料

所有18例患者的双源双能量CT扫描均成功。患者一般资料见表1。

表1 患者临床资料和基本参数

2.2 冠状动脉检查结果

在运动负荷试验中的10例患者中经检出发现其中6例总计12处狭窄和1处闭塞支血管。而CER在闭塞支和弥漫性冠状动脉钙化的血管无法进行测量，进行排除，剩余28支血管进行分析，包括12支狭窄和16支无狭窄的冠状动脉血管分支。

在静息试验中的8例中经检出发现其中4例总计4处狭窄。分析总共24支冠状动脉血管其中4支狭窄和20支无狭窄血管分支。

2.3 CER结果分析

在运动负荷试验中碘图所测的狭窄程度＞50%和心肌负荷显像显示心肌缺血的患者CER分别为0.77±0.05和0.76±0.05，明显低于狭窄＜50%和无心肌缺血的患者CER分别为1.05±0.35和0.99±0.31，P值均＜0.05。而融合120 kV图像两组比较没有差异性。

在静息试验中狭窄血管和无狭窄血管在碘图和融合120 kV图像CER测量均无差异性（图1～2）。

图1 碘图和融合120 kV图像（男，56岁）

图2 碘图和融合120 kV图像（男，63岁）

3 讨论

冠心病目前仍然是威胁人类健康的主要杀手之一，其根本改变是心肌微循环状态失衡和冠状动脉血流量调节障碍[8]，而心肌灌注量的改变与冠状动脉的狭窄程度密切相关，文献报道[9]，心肌灌注减少是冠状动脉狭窄或闭塞性冠心病的首要表现，研究冠状动脉血流量的改变及和心肌灌注的关系有助于冠心病的精确诊断和治疗。

双能量扫描是双源CT采用两个球馆进行不同管电压同时采集数据（本研究采用的是100 kV和140 kV），再利用碘对比剂在正常心肌组织和受损心肌组织的摄取不同，经过计算把碘对比剂在心肌组织内不同的分部情况用伪彩表达出来，得到了心脏灌注图像即碘图。其次，双能量扫描能同时重建100 kV图像、140 kV图像和两者的融合图像。其中，高电压图像信噪比高，空间分辨率高，可以提高图像质量；而低电压图像密度分辨率高，能突显冠状动脉增强的细节；融合图像和单能量扫描图像相仿。此外，双能量心肌灌注成像可同时评价冠状动脉、冠状动脉血流量和心肌情况，并有较高的符合率[10]。

文献研究显示CER值随着冠状动脉狭窄程度的增加而降低，并且当低于0.8时认为和冠状动脉狭窄有高的相关性。相关的研究结果证实当CER低于0.8在双能量碘图诊断冠状动脉狭窄有较高的阳性预测值，而在诊断无狭窄的冠状动脉方面有高的阴性预测值。本文数据显示双能量碘图评估冠状动脉的CER在狭窄冠状动脉评估和心肌缺血区的冠状动脉比无狭窄和缺血的冠状动脉明显要低，并且比常规扫描（融合120 kV的图像）的测量值更明显。文献报道[11]，通过冠状动脉CT血管成像来从解剖结构评估冠状动脉的狭窄和冠状动脉功能学评估FFR没有相关性，但CER在碘图上进行测量来评估冠状动脉血流是第一次进行无创性功能学评估冠状动脉的，有好的临床应用价值，值得推广。

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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

石明国，教授。

通讯作者邮箱：smg2002@163.com