宽体探测器CT绝对时相单心动周期扫描在心律不齐患者CCTA中的可行性

管延芳， 刘军波， 范丽娟， 张计旺， 凌坚

近年来，随着CT硬件和软件技术的不断更新，冠状动脉CT成像得到快速发展，其成功率和图像质量都大幅提高，并且越来越受到临床的重视和认可[1，2]。常规冠状动脉CT成像(coronary computed tomography angiography，CCTA)无论是前瞻性还是回顾性扫描都需要采集多个心动周期的同一期相数据成像，对于心律不齐患者由于采集数据的相位不一致导致阶梯状伪影而影响图像质量，所以心律不齐成为冠状动脉CT成像的“禁忌证”之一[3]。256排宽体探测器冠状动脉CT成像采用轴扫模式在一个心动周期成像，使心律不齐患者的CCTA成为可能。本文对绝对时相扫描在心律不齐患者CCTA中的可行性进行探讨。

材料与方法

1. 病例资料

搜集2016年12月-2017年3月间行CCTA检查的200例患者，其中心律不齐(6个周期内心率变化大于20次/分)和窦性律齐者各100例。100例心律不齐(心律不齐组)患者中男47例，女53例，心率(82.26±24.29)次/分；100例窦性律齐(窦性律齐组)患者中男51例，女49例，心率(84.09±18.71)次/分。病例排除标准：体质量指数(body mass index，BMI)≥28 kg/m2、甲亢、碘对比剂过敏、严重肝肾功能不全、心功能不全、瓣膜置换术、冠脉旁路移植、硝酸甘油禁忌症的患者等。所有患者检查前均签署知情同意书。

2.检查方法

CT检查采用GE Revolution 256 CT机。检查前患者舌下含服硝酸甘油5 mg，使用欧力奇高压注射器，以5 mL/s的流率注射碘对比剂欧乃派克(浓度为350 mg I/mL)，剂量为0.8 mL/kg体重，随后注入生理盐水20 mL。采用对比剂智能追踪技术，于气管分叉下1 cm升主动脉中心设定约1 cm2的圆形感兴趣区。触发阈值差值为50 HU，触发后延迟7 s启动正式扫描，屏气扫描。扫描参数：扫描范围为气管分叉下1 cm至膈肌下1 cm，探测器宽度根据扫描范围选择12 cm、14 cm或16 cm；层厚0.625 cm，矩阵512×512，迭代重组权重ASIR-V 50%。管电压为智能kV(100 kV或者120 kV)，管电流为智能毫安(范围300～740 mA)，设定噪声指数(noise index，NI)为22，机架旋转速度为0.28 s/r。设备根据心率和心率波动情况自动选择最佳的扫描期相，使用冠状动脉追踪冻结技术(snap shot freeze，SSF)对扫描后数据运动伪影进行校准。两组均根据心率选择不同的曝光时间窗，心律不齐组采用绝对时相扫描，曝光时间窗：心率≤65次/分时为400～750 ms，66～75次/分时为200～550 ms，76～90次/分时为200～500 ms，91～120次/分时为200～400 ms；窦性律齐组采用相对时相扫描，曝光时间窗：心率≤65次/分时为70%～80%，66～75次/分时为40%～80%，76～90次/分时为40%～50%，91～120次/分时为35%～55%(表1)。

表1 心律不齐组和窦性律齐组扫描期相选择方案

3.图像评价及分析

设备自动重建最佳期相，经过SSF校准得到最终诊断图像。采用多平面重组(multi-planar reformation，MPR)、容积再现(volume rendering，VR)和最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)等图像后处理技术进行图像重建。评价冠状动脉的前降支、回旋支和右冠状动脉的血管图像质量，图像质量评分按4分制原则：1分，不可评价图像，冠状动脉血管显示不连续，重度伪影，无法诊断；2分，不可评价图像，节段管腔出现较重伪影，影响诊断；3分，可评价图像，部分节段血管有伪影但不影响诊断；4分，优质图像，各节段血管光滑完整无伪影[4]。

有效辐射剂量(effective dose，ED)采用公式ED=K×DLP,K=0.014 mSv/(mGy·cm)进行计算。

4.统计学分析

采用SPSS 17.0软件进行统计学分析。计量资料的组间比较采用Student独立样本t检验；频数资料以百分率表示，组间比较采用χ2检验；有序变量指标的组间比较采用两独立样本秩和检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

1.患者基本资料

两组患者的性别、年龄、BMI、扫描心率差异均无统计学意义；心律不齐组心率波动大于窦性律齐组，差异有统计学意义(表2)。

2.CCTA图像质量

心律不齐组与窦性律齐组的图像评分差异无统计学意义(P=0.813,表3)，两组的主动脉根部CT值、信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)和对比噪声比(contrast noise ratio,CNR)比较差异均无统计学意义(P值分别为0.458、0.350、0.203，表4)。图1为心律不齐组某患者CCTA检查的辐射剂量、扫描中心电图截图、VR图像和MPR图像。

图1 心律不齐患者，女，71岁，胸闷憋气，临床建议行CCTA检查以排除冠状动脉疾病，心率波动范围为57～145次/分，采用绝对时相单心跳扫描。a) 辐射剂量图； b) 扫描中心电图； c) VR重组图像； d) 前降支MPR重组图像； e) 回旋支MPR重组图像； f) 右冠状动脉MPR重组图像。

表2 两组患者基本资料比较

表3 心律不齐组与窦性律齐组图像评分以及有效辐射剂量对比

表4 心律不齐组与窦性律齐组图像客观指标比较

3.有效辐射剂量

心律不齐组与窦性律齐组的ED值分别为(3.21±1.20)和(2.59±1.16) mSv，心律不齐组的辐射剂量高于窦性律齐组，差异有统计学意义(P=0.000，表3)。

讨 论

CCTA检查越来越受到临床的认可，但由于设备硬件与软件的限制，心律不齐患者的CCTA检查一直存在着很大挑战[2]。Revolution 256 CT采用轴扫模式单心动周期成像，提高了Z轴方向的时间分辨力，一个心动周期即可成像，为心律不齐扫描提供了硬件基础[5，6]。本研究心律不齐组包含窦性心律不齐、房颤、房早和室早等，为了验证绝对时相扫描的可行性，心律不齐的筛选条件设定为6个心动周期内心率变化大于20次/分。

普通CT行CCTA检查时需要在多个心动周期采集数据成像，当出现心律不齐时，多个心动周期时相数据匹配时会出现错层伪影，很大程度降低了CCTA的成功率。而Revolution 256宽体探测器CT所有数据均在一个心动周期内采集完成，单心动周期成像从理论上不存在心律齐或不齐的问题，没有错层伪影。同时采用SSF 重建，进一步提高了时间分辨力[7-9]，单心动周期成像和SSF相结合，使心律不齐的CCTA成为现实。

本研究针对心律不齐的扫描方式采用绝对时相，即在R波触发后固定时间段(如200～400 ms)进行扫描，与常规心脏扫描方式的相对期相(如R-R间期的40%～50%)不同。由于心律不齐患者R-R间期差异较大，如采用相对时相扫描，采集到的数据经常不是实际所需期相而造成检查失败；而采用绝对时相扫描，扫描时间窗不依赖于心率的变化，设备会按照预采集时相在R波后固定时间准确扫描，既满足心律不齐的低心率同时又满足高心率。因此对于心律不齐患者，绝对时相扫描优于相对时相扫描，很大程度上提高了检查的成功率[10-12]。

本研究对心律不齐及窦性律齐患者依据不同心率均做了详细的扫描方案，其主要依据是冠状动脉运动过程中有两个相对静止的时间窗即收缩末期和舒张末期[13]。当受检者心率较低时，冠状动脉在舒张末期相对静止，因此低心率时舒张末期扫描可获取最佳冠状动脉图像；而当心率较快时在收缩末期可获得冠状动脉最佳期相。相关研究结果表明，当患者心率≤70次/分时，应在舒张末期采集数据，当心率>70次/分时应选择心脏收缩末期采集数据[14，15]。心率与精确的采集期相匹配，不仅减少运动伪影提高图像质量与成功率，同时有效控制了辐射剂量。本研究中不可评价血管(评分为1分或2分)窦性律齐组为5例(1.66%)，心律不齐组为4例(1.33%)，分析其原因皆为对比剂充盈不良造成SSF校准欠佳而无法满足诊断要求，需要进一步优化扫描参数从而降低不可诊断率。

本研究中心律不齐组的辐射剂量高于窦性律齐组，是因为当心律齐时通过预扫描可获得心率的范围，从而设定较窄的精确扫描窗；而心律不齐时，扫描过程中心率变化较大，无法获得心率的准确范围，为了保证成功率，心律不齐组绝对期相扫描时扫描窗设定较宽，造成其辐射剂量略高于窦性律齐组。

综上所述，Revolution 256宽体探测器 CT绝对时相单心动周期扫描在心律不齐患者冠状动脉CT成像中可行，可满足临床诊断要求，可作为常规扫描。