平静呼吸轻屏气在改善肺动脉CT强化效果中的应用研究

黄书然，姜鑫，王洪杰，陈月芹，亓志莹，孙占国

肺动脉CT血管成像(computer tomography pulmonary angiography，CTPA)是目前临床筛查肺栓塞(pulmonary embolism，PE)的首选无创影像学检查，良好的图像质量是准确检出PE的基础。然而在日常工作中，尽管采用常规的扫描方法及对比剂注射方案，肺动脉强化不佳的现象却时有发生，严重时甚至无法满足诊断。文献报道，这一现象主要因未强化的下腔静脉血一过性大量回流入右心房，稀释右心腔对比剂，继而引起肺动脉短暂性强化程度减低，被称为短暂性对比剂中断(transient interruption of contrast，TIC)[1-2]。目前认为，TIC的发生与CTPA扫描前深吸气及吸气后屏气有关，对应的解决方案尚不统一，亦无定论[1-3]。2019年前，笔者所在科室的CTPA检查呼吸指令均采用“深吸气后屏气”，一旦发生影响诊断的严重TIC现象，则改用“平静呼吸轻屏气”呼吸指令完成二次扫描。本研究回顾分析因TIC而行重复CTPA扫描的患者资料，比较两种呼吸指令下CTPA检查的肺动脉成像效果，探讨“平静呼吸轻屏气”在改善肺动脉强化效果中的应用价值。

材料与方法

1.研究对象

在PACS系统回顾性分析2017年1月-2019年4月在本院完成的2774例CTPA检查患者，筛选因肺动脉强化不佳而立即行CTPA重复扫描者，分析CT图像、调阅技师操作记录。纳入标准：①“深吸气后屏气”状态下CTPA检查发生TIC不能满足诊断者，其CT特点为上腔静脉持续对比剂流入，右房室对比剂浓度不均匀减低，肺动脉强化不佳并其内对比剂浓度低于左心房，左心室及主动脉可见不同程度强化(图1)；②当日内完成“平静呼吸轻屏气”状态下CTPA重复扫描。排除标准：①因扫描时相错误、对比剂外渗等其他原因致首次CTPA检查失败者；②经下肢静脉或深静脉置管注射对比剂者；③合并严重瓣膜疾病或心功能不全患者。

图1 男，52岁，“深吸气后屏气”状态下CTPA扫描。a)冠状面，上腔静脉(SVC)对比剂回心量少，右心房(RA)内大量无强化下腔静脉血回流；b)横轴面，右心房(RA)、右心室(RV)强化不佳，左心房(LA)及左心室(LV)强化明显优于右房室；c)横轴面，肺动脉干(PAT)CT值143HU，强化程度低于升主动脉(AA)及降主动脉(DA)。 图2 与图1为同一患者，“平静呼吸轻屏气”状态下重复CTPA扫描。a)冠状面，SVC对比剂充盈及回流佳，RA强化程度明显优于首次扫描；b)横轴面，RA、RV强化程度优于首次扫描，LA、LV强化程度与首次扫描相仿；c)横轴面，PAT CT值232HU，强化程度高于主动脉，AA、DA强化程度与首次扫描相仿。

2.扫描设备、参数及呼吸指令

采用Siemens双源CT(Definition Flash,Siemens Healthcare,Forchheim,Germany)行CTPA扫描。采用双筒高压注射器(Stellant D,Medrad,Indianola,PA)静脉注射60 mL非离子型碘对比剂(碘佛醇注射液320 mg I/mL)，注射流率4.5 mL/s，相同流率追加生理盐水30 mL。采用对比剂示踪技术，感兴趣区置于肺动脉干，触发阈值60 HU，对比剂开始注射5 s后启动监测层面扫描，扫描间隔1 s，达到阈值后延迟5 s自动启动CTPA扫描，范围自肺尖至肺底。扫描参数：机架旋转时间0.28 s，采用Z-轴飞焦点技术，螺距1.0，准直器宽度2×64×0.6 mm，重组层厚1 mm；体重指数(body mass index，BMI)<25 kg/m2者，管电压设为100 kV，BMI≥25 kg/m2者设为120 kV；开启CARE Dose4D实时管电流调节模式，参考管电流150 mAs。

所纳入患者的第1次扫描前先行深吸气后屏气训练，采用机器预置自动呼吸指令，达到触发预值后嘱患者“吸口气，憋住”；第2次扫描前进行平静呼吸轻屏气训练，嘱患者平静放松状态下自由呼吸，呼吸频率、幅度自然，听到屏气指令后，于自然吸气末轻轻屏住呼吸，避免用力屏气(保持腹部柔软)，扫描时采用人工指令，达到触发预值后由实施呼吸训练的操作技师喊话，嘱患者“轻轻憋住气”。

3.图像评估

由2位富有经验的胸部CT诊断医师独立对肺动脉段级及以上分支强化效果进行主观评分。参考既往研究，采用5分法[4]：1分，肺动脉几乎无强化；2分，肺动脉强化较差，不能满足PE诊断；3分，肺动脉及分支均匀/不均匀中等强化，诊断PE信心不足；4分，肺动脉及分支呈均匀/不均匀较好强化，能够满足PE诊断；5分，肺动脉强化均匀且对比极好，能够对PE做出明确诊断。肺动脉强化程度最终评分取2位医生评分的均值，二者评分差值≥2分时，通过商讨缩小评分差距。

由另1名具有15年工作经验的胸部CT诊断医师在5 mm层厚横轴面图像上测量上腔静脉下段(奇静脉汇入点下1 cm处至右心房段)、右心房(中部层面)、右心室(中部层面)、肺动脉干(气管隆突下方肺动脉干显示较佳层面)、左心房(中部层面)、左心室(中部层面)、升主动脉及降主动脉(同肺动脉干测量层面)的CT值，取圆形或椭圆形感兴趣区(region of interest，ROI)，在测量目标区域内使用尽量大的ROI面积，测量上下连续的3层图像，取平均值。前后两次扫描同一部位的CT值测量选取同一层面和相同ROI面积。

4.统计学分析

采用SPSS 20.0统计学软件进行数据分析。计数资料采用频数表示，计量资料采用均数±标准差表示。两次检查肺动脉强化程度评分及各测量部位CT值以中位数(25%四份位数，75%四分位数)表示，比较采用两相关样本的非参数Wilcoxon符号秩检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

1.患者一般情况

2774例CTPA检查的患者中，接受重复扫描者共29例，其中7例被本研究排除：2例扫描启动过晚，CT表现为上腔静脉、右房室及肺动脉对比剂浓度低，左房室对比剂浓度升高，主动脉强化较好；1例扫描启动过早，CT表现为上腔静脉持续对比剂流入，右房室见对比剂充盈，肺动脉干轻微强化，肺动脉分支及左房室、主动脉均无强化；2例对比剂外渗所致，CT表现为肺循环、体循环对比剂浓度均较低；1例经深静脉置管注射对比剂；1例合并左心功能衰竭。本研究最终纳入22例因发生TIC而重复CTPA扫描的患者，男13例，女9例，平均年龄(54.86±13.51)岁，BMI(24.30±3.41)kg/m2；左室射血分数均>50%，平均(61.50±2.67)%；共5例检出PE，均为段级及以下肺动脉分支。

2.两次扫描肺动脉强化主观评分比较

第1次扫描，肺动脉强化程度中位评分为2(2.0，2.5)分，其中20例最终评分<3分，2例评分为3分。第2次扫描，肺动脉强化程度中位评分为4(3.5，4.6)分，其中最终评分≥4分15例、3.5分4例、3分2例、2.5分1例。两次扫描的肺动脉强化程度评分差异具有统计学意义(Z=4.137，P<0.001)。

3.两次扫描心血管强化程度比较

第2次扫描所获右心房、右心室及肺动脉干CT值高于第1次扫描，差异有统计学意义(P<0.05)；而所获上腔静脉、左心房、左心室、升主动脉及降主动脉的CT值差异均无统计学意义(P>0.05)，见表1、图2。22例患者肺动脉干CT值均有不同程度增加，第2次扫描所获CT值为213～409 HU(图3)。基于心血管腔内中位CT值的二维折线图示：除右心房、右心室及肺动脉干外，两次扫描其余部位的心血管强化幅度及整体变化趋势均相仿(图4)。

图3 22例患者两次扫描所获肺动脉干CT值的变化。 图4 基于两次检查心血管腔内中位CT值的二维折线图(SVC，上腔静脉；RA，右心房；RV，右心室；PAT，肺动脉干；LA，左心房；LV，左心室；AA，升主动脉；DA，降主动脉)。

表1 两次扫描心血管腔内绝对CT值比较 (HU，n=22)

讨 论

TIC现象在CTPA扫描中并不罕见，由于定义不统一，文献报道其发生率为5%～37%[1]，其中大部分患者CT表现为肺动脉强化不佳，仅少数患者会影响PE的诊断。若肺动脉强化弥漫减低，可掩盖低密度血栓导致PE漏诊；若肺动脉局部强化减低，则可能误认为充盈缺损，导致假阳性[5]。目前多数学者认为，CTPA扫描时患者的呼吸动作是影响TIC发生的主要因素，尤其与深吸气及屏气动作相关性较大[5-6]。患者深吸气时，胸腔负压增大，促进腔静脉回流，下移的膈肌使腹压升高，在胸腹部压力差(胸腹泵)的作用下，下腔静脉的回流量增加较明显，大量无强化的下腔静脉血经右心系统快速泵入肺动脉，导致肺动脉内对比剂浓度一过性减低。吸气末突然屏气会使胸腔压力突然增加，腔静脉回流明显减少，心输出量显著减低，右心腔及肺动脉无法在短时间内被对比剂重新充盈[7]；同时，突然增大的胸腔压力还可导致上腔静脉对比剂回心减少或中断，进一步促进TIC的发生[8]。研究表明，正常人平静呼吸时，上、下腔静脉回流比值约1:1.9；而在深吸气时，腔静脉回心血量增加近50%，以下腔静脉回流增加为著，上、下腔静脉回流比值约达1:2.6[11]。Wittram等[9]研究发现采用深吸气后屏气状态下CTPA扫描，发生TIC的患者右心房80.1%的血液来自下腔静脉，这一比例明显高于未发生TIC的患者(52.8%)。本组病例第1次扫描也发现，TIC现象始于右心房，大量未强化下腔静脉血回流至右心房对比剂浓度不均匀减低，继发后续的右心室、肺动脉强化不佳，与上述文献报道相符。

日常工作中，当出现严重TIC影响诊断时，需重复CTPA检查，患者将接受双倍的辐射剂量和对比剂用量，如重复检查时仍然采用相同的检查方案，再次出现TIC的几率极高[5,7]。目前，减少TIC的方法文献报道不一，普遍认为避免深吸气及吸气末Valsalva动作是简单、有效的方法。本研究表明，“吸气后屏气”CTPA检查发生严重TIC时，改用“平静呼吸轻屏气”扫描能够明显改善右心腔及肺动脉强化效果，肺动脉段级及以上分支强化程度改善(主观评分升高)，肺动脉干CT值增加约94.56%(中位CT值由147 HU增至286 HU)。一般认为，CTPA诊断急性PE要求肺动脉CT值>93 HU，诊断慢性PE肺动脉CT值需>211 HU[10]。因此，本组重复CTPA扫描所获取的肺动脉强化程度足以满足诊断要求。

“平静呼吸轻屏气”避免了深吸气及用力屏气所致的胸腔压力剧烈变化，上、下腔静脉血液回流占比相对稳定，能够有效提高CTPA肺动脉强化效果。研究表明，常规CTPA检查采用平静呼吸轻屏气扫描所获肺动脉CT值较深吸气后屏气扫描增加17.95%，且前者TIC发生率(2.67%)明显低于后者(15.69%)[6]。该呼吸指令简便、易行，效果明确，但本组仍有少数患者肺动脉强化改善程度较小，可能与患者紧张或对该呼吸指令理解不充分而出现依从性不佳有关，因此需要在检查前反复训练呼吸[5]。

此外，也有学者建议使用其它呼吸指令或检查技术来减少TIC的发生。①平静呼吸不屏气：平静呼吸不屏气扫描可有效解决患者对呼吸指令依从性差的问题，且肺动脉强化效果及发生TIC的几率与平静呼吸轻屏气相仿，但图像运动伪影略有增加[2,11]。②呼气后屏气：呼气相胸腔压力多为正压，且屏气时不易伴发Valsalva动作，胸腹压差减小，能够一定程度上避免下腔静脉的大量回流[1]。但由于肺含气量减少，肺组织图像质量下降，且同样存在患者依从性不佳的情况[1,2]。③抗阻力吸气状态下屏气：在自由呼吸的基础上，通过末端连接测压仪的管道进行恒压抽吸状态下屏气，这种轻度负压的屏气方法能够使下腔静脉膈肌裂孔持续收紧，下腔静脉回流量不增甚至略有减少，且胸腔增大的负压能促进上腔静脉对比剂回心，从而改善肺动脉强化程度[12,13]。然而，此法操作复杂，较难普及应用。④能谱CT扫描：使用双源CT 60 keV虚拟单能成像[14]或40 keV改进的虚拟单能成像[15]能明显改善TIC患者的肺动脉强化程度，且肺灌注血容量图(碘图)能将肺动脉内碘分布可视化，有助于鉴别TIC伪影及PE栓子[10]。近年推出的双层光谱探测器CT实现了能谱成像的常规应用，一旦发生TIC，可通过单能量成像技术改善肺动脉强化效果，避免额外的重复检查[16]。

本研究不足之处：首先，作为单中心回顾性研究，样本量较小，结果难免存在偏倚；其次，本研究仅测量了肺动脉干CT值，对双侧肺动脉及其肺内分支的成像仅做了主观评价，存在一定的局限性；再者，两观察者对肺动脉强化效果的主观评分存在一定分歧，但二者一致认为所观察到的改善效果是明确的。

本研究提供了一种临床可行且效果明显的改进肺动脉强化效果的方法，既可用于严重TIC的补救扫描，也可尝试作为CTPA的常规呼吸指令使用。相信随着国内学者对TIC重视程度的提高，会有越来越多的研究提出更适合国人的个性化CTPA扫描方案。