高时间分辨率宽体探测器CT的冠脉CT血管造影的扫描时机研究

原媛，钟朝辉，王振常，张婷婷，张景东

首都医科大学附属北京友谊医院 放射科，北京 100050

引言

冠状动脉CT血管造影（Coronary Computed Tomography Angiography，CCTA）在冠脉疾病的诊断中具有较高的敏感性和特异性，近年来得到迅速的发展和普及[1-2]。随着CT设备的不断进步，最新推出的高时间分辨率宽体探测器CT采用高机架转速结合先进的后处理算法，大大降低了冠脉的运动伪影[3]，实现了对患者不限心率、无需屏息的CCTA扫描成像[4-5]。

扫描速度的加快不仅有利于降低运动伪影，由于必要的造影剂峰值的必要持续时间缩短，造影剂的用量也可相应减少，从而降低患者的肾脏代谢负担和发生急性肾损伤的风险。扫描时机是影响造影剂强化程度的重要因素之一[6-7]，特别是在造影剂用量较低的情况下，精确把握扫描时间窗就更为重要。本研究针对新型高时间分辨率宽体探测器CT的技术特点，探讨采用个体化造影剂剂量和智能监测自动触发的方法的CCTA扫描时机的设置方案。

1 材料与方法

1.1 患者

本研究选取我院于2017年3月至2017年8月间临床诊断疑似冠心病拟行CCTA扫描的患者102例，排除因素包括：① 碘对比剂过敏、肾功能不全（血肌酐水平＞1.5 rag/dl）、甲状腺功能亢进；② 心律不齐；③ 心动过速（心率＞100 bpm）；④ 体重＞100 kg，最终入组91例。记录受检者年龄、性别、身高、体重，计算体重指数（Body Mass Index，BMI），BMI= 体重 /身高2（kg/m2）。

1.2 数据采集

采用Revolution CT（GE Healthcare），扫描前嘱患者检查时平静呼吸，扫描范围自主气管分叉下1 cm至处至心脏膈面。准直宽度为140 mm。重建层厚及层间隔均为0.625 mm。适应性统计迭代重建（ASIR-V）权重为60%[8-10]。管电压120 kVp，采用自动管电流调制技术，管电流范围为400～750 mA。预设噪声指数（Noise Index，NI）为22 HU。机架旋转速度0.28 s/rot，自动心电门控（Auto Gating）[5]和冠状动脉追踪冻结（Snapshot Freeze，SSF）[11]均开启。采用高压注射器经右肘前静脉注入对比剂碘海醇（350 mgI/mL），注射总量根据患者体重采用280 mgI/kg，即0.8 mL/kg进行计算，注射时长为10 s，注射流率=注药总量/注射时长（mL/s）[12]，流率小于4 mL/s或大于6.5 mL/s者分别按照4 mL/s和6.5 mL/s注射；之后以相同流率继续注入生理盐水30 mL。采用对比剂跟踪技术（SmartPrep，GE Healthcare），将感兴趣区（Region of Interest，ROI）设定于气管分叉层面的升主动脉（Ascending Aorta，AA），ROI内CT值增加达到200 HU后自动触发（图1a）。从打药开始到触发扫描这段时间为扫描触发时间，触发后到开始扫描的间期为触发后延迟时间（Td，图1a）。在研究中，我们对患者进行随机分组，不同组别设置不同的Td：A组为最小延迟时间组（Td=1.7 s）；B组为中等延迟时间组（Td=3 s）；C组为长延迟时间组（Td=5 s），各组的扫描时间点，见图1b。记录造影剂药量（mL）、注射流率（mL/s）、扫描时患者心率（bpm）、自动阈值触发时间（s）。

1.3 图像后处理

采取智能期相技术（Smart Phase）选择最佳重建期相[13-14]，图像传至工作站Advantage Workstation 4.6（ADW4.6，GE Healthcare）进行三维重建，重建方法包括最大密度投影（Maximum Intensity Projection，MIP）、曲面重建（Curved Planar Reformation，CPR）和容积重建（Volume Rendering，VR）。

1.4 图像质量评价

由两名5年以上CCTA诊断经验的影像医师根据美国心脏协会推荐的18节段分段法[15]，对重建图像进行主观评价和客观参数测量，重度狭窄（狭窄程度≥70%）的血管不计入分析。1.4.1 主观评价

由上述两名医师采用双盲法对重建图像进行主观评价。评分采用三分制：3分：血管充盈好，管腔与管壁边界平滑清晰，能够满足诊断要求；2分：血管造影剂充盈一般，管腔与管壁边界略毛糙，尚能满足诊断要求；3分：血管造影剂充盈不足，管腔与管壁边缘很毛糙，无法满足诊断要求。得分不一致时两医师协商取得一致结果。整体主观评分为各个节段评分的平均值。

图1 药物—时间浓度曲线示意图

1.4.2 参数测量

测量升AA根部的CT值，ROI面积为300 mm2。测量右心室（Right Ventrical，RV）的CT值，测量时ROI尽可能大，注意避开心肌壁。记录测量左主干（Left Main Coronary Artery，LM）， 前 降 支 远 段（Distal Left Anterior Descending，dLAD），左回旋支远段（Distal Left Circumflex，dLCx），右冠近段（Proximal Right Coronary Artery，pRCA），右冠远段（Distal Right Coronary Artery，dRCA）的CT值。测量时尽量保证各个节段ROI位置的一致。对于近段血管如LM（节段5）和pRCA（节段1），ROI放置在尽可能靠近AA的位置；对于远段血管dLAD（节段8）、dLCx（节段13）和dRCA（本研究中定为节段4或节段16直径较大者），考虑到ROI测量的可操作性，选择相应节段的中间位置而非末梢。计算冠脉三大分支的远、近段CT值衰减比值：LAD%=dLAD/LM×100%，LCx%=dLCx/LM×100%，RCA%=dRCA/pRCA×100%。

1.5 辐射剂量

记录剂量报告中的计量长度乘积（Dose-Length Product，DLP）， 计 算 有 效 剂 量（Effective Dose，ED），ED=DLP×0.014。

1.6 统计学分析

应用SPSS 19.0统计软件进行数据分析。计量资料采用均值±标准差的形式表示。三组患者的性别差异用卡方检验进行比较，其他计量资料采用单因素方差分析比较，用LSD法进行两两比较；各节段血管的主观评分用卡方检验进行比较，并用分割卡方的方法进行两两比较。

2 结果

2.1 患者一般资料

本研究共纳入患者91名，其中男性47名，女性43名，三组患者的年龄、性别、体重、BMI、造影剂药量、流率、心率、ED和自动阈值触发时间均无统计学差异（表1）。

2.2 冠脉扫描强化程度测量

三组患者CCTA各部分造影剂强化程度和方差分析结果，见表2，两两比较结果，见图2a、2b。可见，对于AA根部和冠脉近段血管（LM和pRCA），A、B两组CT值高于C组，对于远段血管（dLAD、dLCx和dRCA），B、C两组CT值高于A组；远段、近端CT值之比从大到小依次为C组、B组、A组。主观评价结果B、C两组优于A组，RV的强化A组高于B、C两组。

三组患者CCTA扫描典型图像，见图3，CPR图像所示血管均为LAD。可见a中右心存在造影剂强化，b、c右心造影剂均已排空，a所示LAD远段造影剂充盈程度较b、c弱。

2.3 主观评价结果

所有节段均能满足临床诊断需要（主观评分≥2）。整体的主观评分存在显著差异（表1），两两比较显示A组评分低于与B、C两组（P=0.029和P=0.005），而B、C组之间无显著差异（P=0.517）。分别评价近段和远段，三组在近段上无显著差异（χ2=12.927，P=0.002），而对于远段，A组的3分血管占比低于B组和C组（χ2=12.927，P=0.002），其中A组与B组比，两组差异有统计学意义（χ2=6.427，P=0.011＜0.05）；A 组 与 C 组 比 χ2=12.354，P=0.000＜0.05，差异有统计学意义；B组与C组比χ2=1.578，P=0.209，两组差异无统计学意义，见图2c。

图2 三组患者CCTA各部分造影剂强化程度和方差分析结果

表1 三组患者一般资料和整体主观评分

表2 三组患者CCTA各个部分的CT值测量结果

图3 三组患者典型病例横断图和CPR图像

3 讨论

本研究探讨了高时间分辨率宽体探测CT进行CCTA检查的扫描时机的设置。由于采用10 s的造影剂注射时长，较传统的12～15 s的注射时间[10]，在同样的注射流率下，减少了造影剂用量，同时理论上也缩短了造影剂峰值持续时间，因而扫描时机的精确把握十分重要。三组采用不同的自动触发后延迟时间所得的图像都能够得到满足临床诊断需要，但造影剂强化程度各有特点。A组采用最短延迟时间1.7 s，其主动脉根部强化程度较高，但远段血管的强化程度低于延迟时间略长的B、C两组（图2a，图3a），表明在扫描时，造影剂还未来得及充分充盈冠脉远段，时相偏早。B组采用3 s的延迟时间，其主动脉根部强化程度与A组一致，经两两比较无显著差异（图2a），同时远段血管的充盈程度优于A组（图3b），表明时相较为合理。C组患者采用5 s的触发后延迟时间，由于扫描时机偏晚，主动脉根部的强化程度低于A、B两组（图2a），但远段血管的强化程度与B组一致，优于A组（图3c）。三组患者主观评价结果显示B、C两组图像远段血管的主观评价分数高于A组（图2c）。综合客观和主观评价结果，本研究中B组患者的扫描时机较为合理。

随着CT设备的不断进步，高时间分辨率宽体探测器CT实现了自由呼吸和不限心率的CCTA扫描，触发后延迟时间可缩短至1.7 s，扫描可在单个心动周期内完成，通常扫描曝光时间为0.3～1 s之间，这种短延迟和曝光时间有利于精确捕捉造影剂的峰值，提高造影剂利用率，降低造影剂用量。但采用过短的触发后延迟时间可能出现本研究中A组的情况，即主动脉根部的强化程度已达峰值，但是冠脉血管远段还未能充分强化（图3），导致了图像质量的下降。这种现象是使用高端CT设备进行单心率CCTA扫描才会出现的。对于传统80 mm准直宽度在多个心动周期下的扫描的CCTA，冠脉血管近段和远段数据来自不同心动周期，远段血管可能会出现造影剂的流空以及错层，而不会出现造影剂充盈不足；而对于既往能够实现单心动周期内CCTA扫描的设备，受到时间分辨率的限制，单心动周期内扫描必须在低心率（＜65 bpm）屏息下才能实现[16-17]，使得该问题容易被忽略；Revolution CT采用0.28 s/周的高机架转速，结合SSF技术，实现了自由呼吸下的CCTA扫描，同时图像质量基本不受呼吸运动的影响[5]。

另外本研究中的右心室除了A组部分病例中存在造影剂强化外，基本无造影剂强化。虽然右心存在强化可能有助于诊断右心室或室间隔疾病，但会增加造影剂剂量，且成功率受患者个体影响很大，疾病检出率低，临床意义有限[18]。本研究中CCTA检查以评估冠脉为主要目的，因而右心室的强化不作为评估指标。

本研究的不足之处在于：① 样本量较少，个体差异较大，对统计学差异的判定存在一定影响；② 仅对正常体重、正常心率的患者进行评估；③ 对于重度狭窄的冠脉血管未作评估，今后的工作中会对这些不足进行更为深入的研究。

4 结论

总之随着技术的不断进步，CCTA扫描方案也应作相应调整，对于新一代的高时间分辨率宽体探测器CT，对患者的心率几乎不设限制，同时可在患者自由呼吸下实现单次心率成像，为更多心率异常或者无法配合屏息的患者带来了进行CCTA检查的机会。在CCTA检查中，造影剂用量和扫描时机是否合理，过去多通过测量主动脉根部CT值作为标准，而在本研究中，过短的触发后延迟虽然满足了近段血管的强化，却造成了远段血管的强化不足，而相对较长的延迟时间虽然远段血管强化充分，但近段血管处的强化开始下降。因此应充分考虑扫描时机，针对新设备的技术特点，对扫描方案进行调整，才能够充分发挥新设备的优势，提升检查质量，服务于患者。

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