三代双源CT对复杂心率病人一站式心脑血管成像的研究

刘慧芳，张 华，杨 帆，岳华杰，孟 浩，张跃珍

心脑血管疾病是我国因病致死的首要原因，冠状动脉粥样硬化与头颈部动脉粥样硬化常同时发生且联系紧密[1-3]。目前，已有许多研究探索冠状动脉和头颈部动脉联合CT血管造影(CTA)的可行性，有研究报道使用第二代双源CT行一站式冠状动脉和头颈部动脉联合扫描可以为心脑血管疾病的同时检出提供较高的诊断价值，但要求心率控制在65次/min以下[4]，而很多病人难以达到此标准。第三代双源CT具有更高的扫描速度，本研究拟探讨第三代双源CT对复杂心率病人(复杂心率指病人的心率>65次/min或心律不齐)行冠状动脉和头颈部动脉联合扫描的可行性。

1 资料与方法

1.1 临床资料 前瞻性收集2018年1月—2019年8月就诊于我院行冠状动脉CTA检查和头颈部动脉CTA检查的复杂心率病人104例，其中男60例，女44例；年龄30～82(61.87±10.35)岁；体质指数(BMI)19.72～31.74 kg/m2。将病人随机分为试验组与对照组，每组52例。纳入标准：有心脑血管疾病家族史的病人；②有糖尿病、高血脂、高血压、吸烟等心脑血管疾病易患因素的高危人群；③体检病人。排除标准：严重肝、肾功能不全；对碘对比剂过敏；孕妇。

1.2 检查方法 所有病人均使用西门子公司第三代双源CT机进行扫描。病人取仰卧位，试验组使用前瞻性心电门控大螺距模式(Flash Spiral模式)对冠状动脉和头颈部血管进行联合扫描；对照组分别进行前瞻性心电门控轴扫模式(Sequence模式)冠状动脉CTA检查和双能量头颈CTA检查，间隔时间不超过1周。试验组扫描参数：探测器准直为2mm×192mm×0.6 mm，旋转时间为0.25 s，螺距3.2，管电压、管电流采用自动调节技术(CAREDose 4D，德国西门子Healthcre公司)。扫描前行呼吸训练，扫描范围从膈顶至颅顶(心脏+头颈部)，采用收缩期成像，即RR间期的30%；对照组扫描参数：探测器准直为2.0 mm×192.0 mm×0.6 mm，旋转时间为0.25 s，冠状动脉CTA检查中管电压、管电流采用自动调节技术(CAREDose 4D，德国西门子Healthcre公司)，双能量头颈CTA检查中高能量球管电压150 kV，低能量球管电压90 kV，管电流采用自动调制技术。对照组中冠状动脉CTA扫描范围从膈肌至气管分叉下2 cm处，头颈部动脉CTA扫描范围为主动脉弓至颅顶，冠状动脉CTA检查采用双期成像。试验组与对照组均使用非离子型碘对比剂(优维显，370 mgI/mL)，试验组对比剂总量40 mL，流速4.5 mL/s；对照组病人行冠状动脉CTA检查的对比剂用量为35 mL，流速为3.5 mL/s，行头颈部动脉CTA检查对比剂用量为30～40 mL，流速为4～5 mL/s，对比剂注射结束后按相同流速注入50 mL生理盐水。注射对比剂采用Bolust-racking方法，经肘静脉注入。

1.3 图像后处理及分析 将所有数据传至Syngo.via，version VB10B工作站，所有冠状动脉CTA数据使用“CT冠脉+钙化”模式进行分析；试验组头颈数据使用“CT神经血管”模式进行图像处理，对照组头颈CTA数据使用“双能量CT+血管”进行处理。

1.3.1 图像质量评价 图像质量的客观评价指标包括 CT值、对比噪声比(contrast to noise ratio，CNR)和信噪比(signal noise ratio，SNR)，在升主动脉根部、左右冠状动脉起始处、颈总动脉起始处、颈内动脉起始处、大脑中动脉 M1段、椎动脉V4段及同层面肌肉分别放置感兴趣区(region of interest，ROI)测量CT值及噪声值，每根血管内ROI至少应>50%相应管腔面积，且避免管腔钙化、斑块以及狭窄处，每个位置测量3次，取平均值；噪声值取图像CT值的标准差，CNR=(ROI血管-ROI同层面对比组织)/标准误(standard deviation，SD)；SNR=ROI血管/SD，ROI血管均为各血管内ROI区CT值均值，ROI同层面对比组织为同层面胸锁乳突肌及心肌的平均CT值，SD为图像噪声值，是指血管ROI区同一层面内皮下脂肪组织ROI的CT值的标准差。

图像质量主观评价：由两名高年资主治以上放射科医生对血管节段进行主观评价并对图像质量进行评分，冠状动脉、头颈部动脉图像质量采用4级评分[5-6]，1分，血管显示良好、连续，边界清晰，无运动伪影；2分，血管显示连续，边缘略模糊，有小的运动伪影；3分，血管显示尚可，有中度伪影，尚能够满足诊断；4分，血管显影不良，伪影较大，部分血管中断，不能用于诊断。

1.3.2 辐射剂量 通过CT自动计算得到两组CT剂量指数、剂量长度乘积(dose length product，DLP)，计算有效辐射剂量(effective dose，ED)[6-7]，ED=DLP×k，k为换算因子，心脏k值为0.014 mSv/(mGy·cm)，头颈部图像k值为0.003 1 mSv/(mGy·cm)。

2 结 果

2.1 两组一般资料比较 两组年龄、性别、BMI、心率比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。详见表1。

表1 两组一般资料比较

2.2 两组图像质量比较 两组主动脉根部、右冠状动脉、左主干的CT值比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。对照组颈总动脉、颈内动脉、大脑中动脉和椎动脉的CT值低于试验组，差异均有统计学意义(P<0.05)；但两组颈总动脉、颈内动脉、主动脉根部、右冠状动脉、左主干SNR及CNR比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。试验组与对照组图像质量主观评分比较，差异无统计学意义(P>0.05)。详见表2、图1、图2。两组图像质量的主观评价一致性Kappa值为0.823。

组别例数主动脉根部CT值(HU)右冠状动脉CT值(HU)左主干CT值(HU)颈总动脉CT值(HU)试验组52516.94±121.36476.40±107.31493.23±107.62526.72±119.98对照组52558.63±109.20515.90±105.40525.00±109.31344.55±79.41t值-1.841-1.894-1.4939.130P 0.068 0.061 0.1380.000组别颈内动脉CT值(HU)大脑中动脉CT值(HU)椎动脉CT值(HU)主动脉根部CNR主动脉根部SNR试验组521.24±107.28448.75±118.85459.45±109.0536.17±12.5543.32±14.47对照组344.01±74.85258.39±76.15250.74±72.3535.43±10.5743.34±12.70t值9.7709.72411.5000.719-0.008P0.0010.0000.0000.474 0.994组别右冠状动脉CNR右冠状动脉SNR左主干CNR左主干SNR颈总动脉CNR试验组32.55±10.3939.71±12.0834.33±11.8741.48±13.7957.55±31.21对照组31.14±9.8339.95±11.9631.84±10.0740.66±12.1662.85±45.97t值0.714-0.1011.1470.322-0.688P0.477 0.9190.2540.748 0.493组别颈总动脉SNR颈内动脉CNR颈内动脉SNR冠状动脉图像评分(分)头颈部动脉图像评分(分)试验组65.80±33.9054.82±22.5062.72±24.781.50±0.821.12±0.32对照组74.11±48.4564.99±32.1972.26±24.871.25±0.561.10±0.29t值-1.014-1.867-1.9611.8070.316P 0.313 0.065 0.0530.0740.753

病人，男，70岁，口角歪斜、流涎7 h，高血压15年，偶有心慌，行Flash Spiral模式心脑血管联合扫描。A、B分别为冠状动脉VR图、CPR图，示冠状动脉显影良好，未见明确狭窄与斑块；C为头、颈、心联合扫描VR图，示右侧颈内动脉大部分闭塞，并右侧大脑中动脉分支显影较对侧纤细、浅淡；D为心电门控图。

病人，男，54岁，间断头晕4年，加重半年，行前瞻性心电门控冠状动脉CTA检查和双能量头颈CTA检查。A～D分别为冠状动脉和头颈动脉VR、CPR图，示右侧颈内动脉和冠状动脉粥样硬化性病变。

2.3 两组辐射剂量和对比剂用量比较 试验组有效辐射剂量为(1.80±0.44)mSv，对照组有效辐射剂量为(8.61±1.28)mSv，两组比较差异有统计学意义(P<0.001)，即试验组冠状动脉和头颈部动脉CTA联合成像的辐射剂量明显低于对照组。试验组对比剂总量为40 mL，对照组对比剂总量为65～75 mL，两组比较差异有统计学意义(P<0.05)。

3 讨 论

CTA由于其无创和直观的特点，已广泛用于血管疾病的常规检查。心、脑血管病变常同时发生，而冠状动脉CTA和头颈CTA成像，由于CT设备时间分辨率的限制，常规两种检查是分开进行的，其缺陷是：需要两次注入对比剂而使对比剂用量较高，病人接受的辐射剂量较高[8]。随着CT设备的发展，有学者开始探索冠状动脉和头颈部动脉联合CTA成像的可行性。有研究表明，与介入造影相比，使用第二代双源CT进行冠状动脉和头颈部动脉CTA联合检查时，检测冠状动脉狭窄的敏感性和特异性分别为92.2%、95.5%，检测头颈部动脉狭窄的敏感性和特异性分别为92.8%、93.5%[4]。但有研究报道，冠状动脉和头颈部动脉CTA联合检查要求病人心率控制在65次/min以下，临床应用范围局限。第三代双源CT具有更高的时间分辨率和空间分辨率，扫描速度明显提高，使得每次曝光采集到的数据来自同一心动周期，克服了既往冠状动脉CTA对心率的限制，最大限度地减少了呼吸运动伪影对图像的干扰，并且可以更好地实现大范围心脑

血管联合扫描[9-10]。

本研究结果显示，试验组头颈部CTA图像质量的客观评价指标颈总动脉、颈内动脉、大脑中动脉、椎动脉CT值较对照组高，但两组CNR、SNR比较，差异无统计学意义(P>0.05)，说明Flash Spiral模式对头颈部血管的成像质量与双能量模式相近，能满足诊断需求，与赵明等[11]的研究结果一致。联合扫描的成功与否主要取决于冠状动脉CTA检查[9]，部分病人由于心率过快或心律不齐，可能会导致扫描失败[12]。但是由于第三代双源CT大螺距扫描模式扫描速度快，总体成功率仍较高；对于高心率或心律不齐病人，常采用Sequence模式检查，本研究将心脑血管联合扫描模式与Sequence扫描模式进行比较，最终证实两种扫描方式得到的冠状动脉图像质量比较差异无统计学意义。本研究中，心脑血管联合扫描病人采用收缩期(RR间期的30%)成像，成功率高，且DLP较分开扫描明显降低，有效辐射剂量明显减低，这种降低很大程度与对照组头颈部动脉CTA及冠状动脉CTA未采用FLASH扫描有关，也反映了在复杂心率情况下，为了保证扫描成功率，技师更倾向于采用更高辐射剂量的扫描模式。随着第三代双源CT扫描速度的进一步提高，扫描时间明显缩短，更有利于危重症病人的检查；同时对比剂用量进一步减少，有文献报道，第二代双源CT心脑血管联合扫描使用对比剂用量为60～65 mL[1，4]。

本研究最大的缺陷是未评估第三代双源CT心脑血管联合扫描诊断血管狭窄的准确性，缺少试验组与金标准(介入造影)的直接比较。其次，本研究病例数较少，需要进行更大样本的研究，进一步探究心脑血管联合扫描的临床应用范围。最后，本研究没有针对某种特定类型的心律不齐病人展开研究，如心房颤动、室性期前收缩等。

综上所述，使用第三代双源CT前瞻性心电门控大螺距模式对高心率或者心律不齐病人行冠状动脉与头颈部血管一站式联合扫描图像质量好，成功率高，对比剂用量少，辐射剂量低，可以很好地应用于临床。