慢性阻塞性肺部疾病患者自由呼吸下冠状动脉CT成像的可行性研究

杨利莉 汪 芳 沈 云 哈若水 赵艳红 王泽润

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是呼吸系统常见疾病，是一种以进行性气流受限为特征的慢性气道炎症性疾病。心血管疾病（CVD）是COPD的主要并发症 ，近年来大量的研究表明，合并心血管疾病是COPD患者急性加重和死亡的重要原因[1-2]，因此，对于COPD患者行冠状动脉CT成像（coronary computed tomography angiography， CCTA） 可以用于心血管疾病诊断、筛查、治疗、随访等。传统CCTA检查要通过呼吸控制来避免呼吸运动伪影的出现，对于屏气困难的COPD患者来说，并不能很好的配合呼吸控制，从而导致图像出现错层伪影，使得诊断的准确性下降甚或是检查失败。而解决呼吸运动伪影的主要方法是提高X线管转速和探测器宽度。Revolution CT具有16cm宽体探测器、0.28s转速和运动伪影校正技术（Snapshot Freeze， SSF），理论上一次覆盖全器官，使得被扫描者不用屏气就可以完成扫描，在改善呼吸运动造成的伪影方面可发挥重要的价值。本研究收集了一组经临床确诊的既往诊断或疑似合并冠心病的COPD患者，评估COPD患者自由呼吸状态下CCTA的可行性。

方 法

1.一般资料

本试验经医院伦理委员会批准并在其监督下进行，所有患者均签署知情同意书。选取2015年11月-2016年3月经临床确诊的37例既往诊断或疑似合并冠心病的COPD患者（其中5例合并听力障碍，所有COPD患者均行肺功能测定，吸入支气管舒张剂后FEV1/FVC＜70确定为不完全可逆性气流受限）做为实验组进行自由呼吸状态下CCTA检查，另外选取37例无屏气困难患者作为对照组行屏气状态下CCTA检查。所有病例中男37例， 女37例， 年龄61～82岁(平均55. 8岁)，COPD组患者心率50～86次/分，对照组患者心率52～92次/分。COPD组患者中临床分级轻度15例，中度14例，重度6例，极重度2例。排除标准： 严重肝、肾功能不全或心功能不全、甲亢、含碘对比剂过敏的患者；冠状动脉旁路移植术后患者。

2.检查方法

采用 256-MDCT（Revolution CT，GE Healthcare）；对比剂应用非离子型含碘对比剂碘克沙醇(Iodixanol，320mgI/ml) 。扫描范围为气管隆突下1cm至心脏膈面。管电压100kV，自动管电流（150～600mA）， Z轴扫描范围可选择120mm、140mm和160mm；重组层厚、间隔均选择0.625 mm。预计噪声指数(NI) 25，机架旋转速度0.28s/rot。扫描期相根据智能心电门控（Auto-ECG-gating）技术自动判断心率及心律情况，并根据不同心率和心律自动推荐合适的曝光时相；两组图像数据重建均采用ASiR-V 50%迭代重建技术，均采用冠状动脉追踪冻结技术(SSF Snapshot Freeze)降低冠状动脉运动伪影。扫描结束后，将图像传至GE AW4.6独立工作站，采用心脏标准算法，重建方法包括VR、MIP、MPR、CPR。

3.辐射剂量

用有效辐射剂量( effective dose，ED) 表达受检者所受到的射线剂量，ED(mSv)=DLP×K，k值为转换系数， 本研究中k=0.014mSv/(mGy.cm ) 。CT机自动计算生成容积CT剂量指数(CT dose index，CTDIvol) 和剂量长度乘积(dose length pro duct， DLP)

4.图像质量评价方法

主观评价：主观评价按照美国心脏协会(AHA)分类法将冠状动脉分为16个节段：右冠状动脉包括1～4段，左主干和左前降支包括5～10段，回旋支包括11～15段，中间支16段；对管径＞1.5 mm的冠脉节段进行主观评分，采用Likert 4分评分方法[3：]1分：不能诊断，图像质量差，严重的冠状动脉运动或其他伪影影响使图像不能正确评估；2分：图像质量较差，但能够诊断，由于继发于冠状动脉运动或其他伪影影响，降低了图像质量；3分：图像质量良好，轻微的运动相关伪影或其他伪影；4分：图像质量优，极少或没有运动相关伪影，极好的解剖细节用来进行狭窄和斑块的评估。图像质量评分由两名有经验的专业医师独立对图像质量做出评价。

5.统计学处理

用SPSS19.0统计软件对获得的研究数据进行分析处理，计量资料以（X±S）表示，对两组图像质量及有效剂量分别进行统计学分析。两组图像的主观评分采用非参数Mann-Whitney U检验， 应用单因素方差分析比较两组图像的CT值、噪声、SNR、CNR，P＜0.05为差异有统计学意义。

结 果

1.基本资料与辐射剂量比较

两组患者年龄、性别、体质量指数（BMI）无统计学差异（P＞0.05）。扫描心率对照组心率范围在（52～92）次/分，平均心率（66.97±10.17）次/分；COPD组心率范围在（50～86）次/分，平均心率（68.19±10.31）次/分；两组患者扫描心率无统计学差异（P＞0.05）。对照组有效辐射剂量（1.48±0.93）mSv，COPD组有效辐射剂量为（1.45±0.56）mSv，两组检查者CT剂量指数、剂量长度乘积及有效剂量均无明显统计学差异（见表1）。

2.图像质量评分

两组患者可评估冠状动脉节段数共计919个（对照组457个，COPD组462个），主观评分均无明显统计学差异，P值均＞0.05。在每位受试者、每支血管和每节段水平，图像可判读性对照组略高于COPD组，但均无统计学差异（见表2、表3）。

图2 COPD患者，自由呼吸下CCTA成像，曝光期相35%～55%R-R间期，扫描心率：82次/分，LAD、LCX近段血管边缘略显模糊，图像质量主观评分为3分。

讨 论

随着CT设备的更新发展，扫描速度加快及阴性预测值提高等特点，使得CCTA得到临床广泛认可［4-5］。虽然随着双源CT、256层iCT以及320排宽体探测器CT等高端CT的时间分辨率增加和探测器的增宽，降低了高心率、心律不齐等因素对图像质量的影响，但呼吸伪影仍然是影响图像质量的主要因素。扫描过程中若出现明显呼吸运动，则心脏会出现整体移位，导致冠状动脉的主干和分支的中断、移位或错位，造成图像质量的明显下降，甚至影响诊断。而对于COPD患者来说，受肺功能影响，患者通常屏气困难，以往行冠状动脉CT成像往往会使冠脉出现明显呼吸错层伪影，同时，由于患者屏气不佳会使心率发生较大变化，使成像质量进一步下降。既往，关于自由呼吸下心脏成像研究用于儿童患者的研究较多[6-7]，也有文献报道采用320排宽体探测器CT和二代双源CT对那些屏气困难、因不可忽视的呼吸暂停导致的心率不稳的病人或听力障碍的病人行自由呼吸下冠状动脉成像，但对心率要求较高，320排宽体探测器CT心率需控制在75次/分以下，二代双源CT要求心率控制在60次/分以下［8-9］。本研究主要应用256-MDCT ( Revolution CT，GE Healthcare)针对COPD患者进行自由呼吸下冠状动脉成像，对患者心率无要求，本组COPD组患者最高心率达84次/分，且图像可判读性在每位受试者、每支血管和每节段水平分别达91.89% 、96.39%、99.13%，两组图像的主观评分均无统计学差异，完全满足临床诊断要求。目前，有文献报道应用该机型行自由呼吸下CCTA检查最高心率可达101次/分［10］。

表1 两组受检者基本资料及辐射剂量比较（±s）

表1 两组受检者基本资料及辐射剂量比较（±s）

注：CTDIvol 容积CT剂量指数；DLP剂量长度乘积；ED有效辐射剂量

一般资料 对照组 COPD组 t P年龄 68.35±6.58 67.38±6.12 0.659 0.512性别（男/女） 17/20 20/17 0.485体重指数 (kg/m2) 23.79±1.95 24.76±2.44 1.898 0.062心率 (次/分) 66.97±10.17 68.1±10.31 0.511 0.611 CTDIvol (mGy) 14.39±5.03 16.06±3.80 1.613 0.111 DLP (mGy·cm) 105.42±66.73 103.40±39.35 0.159 0.874 ED (mSv) 1.48±0.93 1.45±0.56 0.155 0.878

表2 两组受检者图像质量可判读性比较

表3 两组受检者图像质量主观评分比较

笔者分析认为自由呼吸下CCTA检查的成功主要源于Revolution CT具有16cm宽体探测器，可以在Z轴方向覆盖整个心脏，而机架旋转一圈只需要0.28 s，因此常规心脏扫描只需机架旋转一圈即可完成，结合冠状动脉追踪冻结技术( SSF)有效地缩窄了重建的时间窗［11］，从而降低了呼吸运动对心脏的影响，即在屏气不好的情况下，也可以得到高质量的心脏图像。智能心电门控Auto-gating可在扫描前记录长达10 s 的心电图，据此判断心率情况，选择合适的采集期相，保证在任意心率（律）的1-beat采样。硬件上的优势使得心跳和呼吸运动引起的伪影得到有效抑制。同时在平静呼吸状态下，由于膈肌运动引起的冠状动脉运动速度远低于由心脏跳动引起的冠状动脉运动速度［12］，使得呼吸运动造成的伪影可忽略不计。本组病例COPD组中仅有1例患者由于对比剂不良反应导致图像采集过程中患者呼吸幅度增大，图像出现明显呼吸伪影。

本研究结果表明：对于屏气困难的慢性阻塞性肺部疾病患者，应用256-MDCT (Revolution CT，GE Healthcare)行自由呼吸下的冠状动脉CT成像，其图像质量不受呼吸影响，可用于慢性阻塞性肺部疾病患者的CCTA检查。