影像融合在冠状动脉搭桥术后桥血管造影中的应用

闫瑞 闫继锋 于运福 陈小贞

冠状动脉搭桥术（coronary artery bypass grafting，CABG）患者由于冠状动脉疾病的自然病史及主动脉冠状动脉搭桥术的自然演变，每年有10%～15%的静脉桥血管阻塞，10 年后只有38%～45%的静脉桥保持通畅［1-3］。通常需通过冠状动脉造影术（coronary arteriography，CAG）进行评 估。然 而，CABG 不同术者桥血管吻合口的差异及近端吻合位置的变化，冠状动脉造影时很难定位桥血管的位置。对于并发症风险较高（高龄、心力衰竭、患有多血管疾病、肾功能衰竭等）的患者，这些操作持续时间更长，因此导致放射线暴露水平更高［4］，肾毒性增加［5］。心脏CT 扫描系统可以在任何感兴趣的结构 的三维（three-dimensional，3D）中进行 重组，然后将重组模型与其他形式的介入成像实时融合［6］。这种将从目标结构重组CT 图像获得的3D 模型与传统的介入图像实时合并，进而提高医学图像的二维（2D）空间可视化效果的技术，通常称为图像融合。该技术最初应用在神经介入放射学［7,8］，目前在腹腔［9］及血管［10,11］的放射介入治疗中也得到应用。心脏方面，仅限于用于房扑及房颤射频消融手术过程中［12,13］，但也适用于复杂先天性心脏病的血流动力学介入治疗［14,15］。此外，影像融合技术的发展为结构性心脏病领域实现精准评估和导航做出了重要贡献［16］。冠状动脉影像融合技术是将冠脉CT 血管造影（CT angiography，CTA）图像与CAG 影像进行融合，进一步指导介入治疗。该技术目前在冠脉搭桥术后桥血管造影方面应用较少，本研究拟采用CABG 患者的CTA 图像通过融合技术术中实时指导桥血管造影，并对相关影像及指标，如寻找桥血管所需时间、对比剂使用量、射线暴露时间等进行评价。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取我院2018 年10 月—2019 年10 月的100 例冠状动脉搭桥术后需要行血管造影检查的患者。纳入标准：1）CABG 患者行CAG 术，术前同意行冠脉CTA，或已在外院行冠脉CTA 检查；2）签署知情同意书。排除标准：急性冠状动脉血管闭塞、血流动力学不稳定的患者、年龄小于18 周岁的未成年人或受监护的成年人、合并有恶性肿瘤、急性左心衰、肺部感染、急性脑血管疾病、主动脉夹层等。本研究经过阜外华中心血管病医院伦理委员会批准。术前已做冠脉CTA 和同意做冠脉CTA 的患者作为实验组（融合指导组），不接受做冠脉CTA 或没有行冠脉CTA 的患者作为对照组（CAG 指导组），每组各收集50 例患者的临床资料。两组的临床基线资料具有可比性（P＞0.05）。

1.2 实验方法

实验组：应用冠脉CTA 通过融合技术实时指导术中桥血管的寻找。对照组：仅应用冠脉造影技术指导寻找桥血管。记录两组患者的手术操作时间、术中射线的暴露时间、射线暴露量、对比剂和造影导管的使用量等。

1.3 融合技术［17］及评估标准

融合技术：影像融合过程主要有三个步骤——图像重组处理、三维二维图像匹配和实时融合联动。1）GE 血管造影系统IGS 520 Assist，应用影像处理工作站（ADW4.6）可以对任何厂家的标准格式（符合DICOM 3.0）的CT 影像进行图像处理。2）胸椎配准：选择重组，使用第7 到第11 胸椎进行，以三维重组的胸椎与透视、电影采集序列下的实际解剖进行两个体位下的配准（两个体位相差至少50°）。气管配准：选择一级和二级支气管进行，使用三维重组的气管结构与透视、电影采集序列下的实际解剖进行两个体位下的配准（两个体位相差至少50°）。特殊匹配：对于某些特殊患者，体内的某些植入物可能在CT 中显影。例如起搏器、钛架、钢板、胸骨钢丝、骨水泥等，在体内位置相对固定。配准时，可直接利用这些作为标记进行定位。造影配准：根据病例不同特点，在实际操作中可选择以上三种方式之一进行校准。完成校准后，在之后冠脉造影中，利用血管影像进一步进行校准匹配，提高配准的准确度。3）在完成匹配后，通过EPVision 软件进行融合联动。三维立体影像与二维透视融合叠加在一起，医生改变实时投照体位时，三维影像也会实时改变，并与透视中的解剖结构吻合，达到融合引导的目的。

评估标准：寻找桥血管的时间（min）是从桥血管搜索开始到完成所有桥血管寻找的总时间。由手术医生口头宣布开始计时，通常是在全部桥血管造影完成后结束。总手术时间（min）是在插入造影导管后开始，并在医师拔出导管后停止操作，内容包括冠状动脉原位血管及桥血管造影。射线暴露时间（min）及射线暴露总量［剂量面积乘积（dose area product，DAP），Gy·cm2］由DSA 自动记录数据的提供。对比剂用量（mL）依据术后护理记录单的记录。影像融合技术方面，影像融合图像存在一定的偏差，可由两名技术工程师校正融合图像。

1.4 统计学方法

本研究使用SPSS 21.0 统计学软件进行数据分析，定量资料采用t 检验进行组间差异分析，定性资料采用χ2检验进行组间差异分析，P＜0.05 差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 患者临床基线资料的比较

两组患者的性别、年龄、血压、血脂、肾功能等指标进行对比分析，结果显示两组患者的临床基线资料无统计学差异（表1）。

表1 两组患者临床基线资料的比较（）

表1 两组患者临床基线资料的比较（）

注：1 mmHg=0.133 kPa；HbA1c：glycated hemoglobin，糖化血红蛋白；NT-proBNP：Nterminal pro-brain natriuretic peptide，氨基末端脑利钠肽前体。

2.2 患者介入手术指标的比较

实验组的对比剂用量、总辐射时间、放射剂量、总手术时间、导管数量、寻找桥血管时间与对照组相比明显下降，差异具有统计学意义（P＜0.05），术后肾功的指标肌酐清除率比较，两组存在统计学差异（P＜0.05），但是术后心功能指 标NT-proBNP 在两组间没有统计学意义（表2）。

表2 两组患者介入相关指标比较（）

表2 两组患者介入相关指标比较（）

注：DAP，Gy·cm2：剂量面积乘积，灰度-平方厘米。

2.3 患者术前及术后心肾功能指标的比较

对照组患者的肌酐清除率在手术前后有统计学差异（P＜0.001），实验组患者的肌酐清除率及NTproBNP 在手术前后均有统计学差异（P＜0.05）（表3）。典型病例见图1、2。

图1 患者，男，75 岁，CABG 术后5 年余，近期再发心绞痛。a)冠脉CTA；b)胸椎及气管配准；c)右冠状动脉桥血管精准融合；d)回旋支桥血管精准融合；e)乳内动脉桥血管精准融合；f)左前斜45°右冠状动脉桥血管影像；g)左前斜45°回旋支桥血管影像；h)正位乳内动脉桥血管影像。

图2 患者，女，63 岁，CABG 术后7 年余，近期再发心绞痛。a)冠脉CTA；b)正位，胸椎配准；c)左前斜90°，胸骨钢丝配准；d)乳内动脉桥血管精准融合；e)对角支桥血管精准融合；f)左前斜90°胸骨钢丝与c)精准配准；g)左前斜45°乳内动脉桥血管影像；h)左前斜45°对角支桥血管影像；i)头位30°右冠状动脉重度狭窄（本次心绞痛罪犯血管）。

表3 两组术前及术后肌酐、NT-proBNP 比较（）

表3 两组术前及术后肌酐、NT-proBNP 比较（）

注：a：与术前比较，P＜0.001；b：两组手术前后差值比较，P＜0.05。

3 讨论

多年来临床没有停止对冠脉造影中搜索桥血管的技术改进。Cikirikçiolu 等［18］研究显 示，主动脉冠状动脉移植物标记物对术后桥血管造影术的使用具有一定帮助。其他研究证实了这种方法的可行性，由于使用了这些标记物，需要的对比剂数量、透视时间及导管数量减少［19］。实际上，使用此类标记物会影响CT 扫描结果的分析，且由于标记物可视性很差可能产生假象，所以并未在外科手术中广泛开展［20］。因此，这并不是改善冠状动脉造影期间桥血管搜索的有效解决方案。目前随着介入医师手术技巧逐渐增进，高年资介入医师可根据经验或冠脉CTA 影像记忆桥血管位置寻找桥血管，但对于大多数医师或初学者于原位冠脉血管造影中桥血管造影仍较困难。本研究通过冠脉CTA 图像导入DSA 机器中，应用融合技术提供的桥血管位置实时指导寻找桥血管。首先，为冠脉搭桥术前行冠脉CTA 检查，从CTA 上判断桥血管通畅情况及开口位置；其次，完成胸椎及气管配准或胸骨钢丝配准；再次，造影导管根据融合技术提供的血管位置准确寻找到静脉桥血管及乳内动脉桥血管。

CABG 患者多数合并并发症风险较高的疾病，例如多血管疾病、心力衰竭、心脏瓣膜病及肾功能衰竭，对CABG 患者行冠脉造影检查存在风险性及复杂性。在风险性方面，X 射线辐射对患者和医务人员的不利影响已被关注［21,22］。限制X 射线辐射暴露将带来益处，并提出了限制X 射线辐射的准则［23,24］。常规保护手段为医务操作人员提供了适当的保护，却伴有发生脊柱病变风险［25］。所以减少辐射暴露的有效方法是尽可能减少手术时间。此外，碘对比剂的肾毒性危害也不容忽视。在复杂性方面，CABG 患者的CAG 操作持续时间一般比冠心病患者CAG 时间长，这也容易导致患者的辐射量和肾毒性危险更高［26,27］。本研究结果证实融合技术可有效提高桥血管造影效率，减少X 射线辐射、对比剂用量。另外，本研究结果表明，融合技术的应用可降低肾功能受损，对心功能变化并无影响。此外，对照组的肌酐清除率在手术前后，差异有统计学意义（P＜0.001），而实验组无差异，考虑应用融合技术后对比剂用量明显减少，有效保护肾功能。然而在心功能（NT-proBNP）指标方面，两组术前与术后及组内比较，变化均不明显，但在手术前后差值比较中有统计学意义（P＜0.05），考虑与融合技术的应用可缩短手术时间并减少对比剂使用量使差值波动上有差异有关。结果表明，在桥血管造影中融合技术的应用并不会增加肾功能及心功能不全的风险，反而在一定程度上具有保护作用。

综上所述，影像融合技术是一种新颖、安全且有效的技术，通过减少X 射线辐射、对比剂用量和手术时间来降低介入手术相关的医源性并发症，且可有效保护心肾功能。本研究为影像融合技术在冠脉搭桥术后桥血管造影的应用提供了实践依据，相信随着影像融合技术进一步完善和发展，更多复杂心脏疾病患者能从中获益。