史小男

王 剛 WANG Gang

盧星如 LU Xingru

郭奇虹 GUO Qihong

陳梓嫻 CHEN Zixian

房 斌 FANG Bin

前瞻性自適應(yīng)性心電門控胸痛三聯(lián)掃描模式的臨床應(yīng)用

史小男SHI Xiaonan

王 剛WANG Gang

盧星如LU Xingru

郭奇虹GUO Qihong

陳梓嫻CHEN Zixian

房 斌FANG Bin

近來研究表明，每年以胸痛為首發(fā)癥狀就診的患者占所有急診科患者的60%[1]，此類患者大多發(fā)病危急，病因復(fù)雜，其中以部分血管原因引起的胸痛病情尤為兇險，如急性冠狀動脈綜合征（acute coronary syndromes，ACS）、肺栓塞（pulmonary embolisms，PE）及主動脈夾層（aortic dissections，AD），合稱胸痛三聯(lián)癥（triplerule-out，TRO）[2]。TRO檢查可以一次注藥、一次掃描同時獲得冠狀動脈、肺動脈、主動脈成像[3]。既往研究表明，回顧性心電門控胸痛三聯(lián)掃描模式可以得到精確診斷，但因其小準(zhǔn)直、小螺距、全心動周期曝光的掃描模式，輻射劑量較常規(guī)胸部平掃檢查增加36.8%[4]。第二代雙源CT時間分辨率達75 ms，前瞻性自適應(yīng)性心電門控序列掃描模式根據(jù)患者心率情況選擇曝光區(qū)間，并可自動識別并跳過不規(guī)律心動周期掃描，使得心律已不再是心臟成像的主要影響因素，此掃描模式與回顧性掃描模式相比可降低80%的輻射劑量[5]。目前，前瞻性心電門控掃描模式已作為常規(guī)方法應(yīng)用于冠狀動脈CT血管成像（CTA）檢查中，而對于此模式下的胸痛三聯(lián)掃描國內(nèi)外較少報道。本文探討前瞻性自適應(yīng)性心電門控胸痛三聯(lián)掃描模式的臨床應(yīng)用價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 前瞻性收集蘭州大學(xué)第一醫(yī)院2015年5月－12月以急性胸痛為臨床癥狀行CTA病因?qū)W篩查的患者60例，其中男37例、女23例；患者隨機分為A、 B兩組，每組30例。兩組患者基本資料見表1。排除標(biāo)準(zhǔn)：①嚴(yán)重肝、腎功能不全及有碘劑過敏史的患者；②嚴(yán)重心律失常，如房顫、室顫等；③屏氣時間＜10 s、聽力差、不能進行呼吸屏氣配合的患者。檢查前所有患者均簽署知情同意書。

表1 兩組患者基本資料比較

注：VDNR：血管密度噪聲比；CNR：對比噪聲比

1.2 儀器與方法 采用西門子二代雙源CT（Somatom De fi nition Flash），檢查前所有患者均進行呼吸訓(xùn)練，囑其平靜呼吸時屏氣，屏氣時間＞10 s。A組采用前瞻性心電門控掃描模式，B組采用回顧性心電門控掃描模式。雙筒高壓注射器經(jīng)右肘正中靜脈留置針注射對比劑碘海醇（350 mgI/ml）90 ml，注射速度4.0～4.5 ml/s，以相同速度注射30 ml生理鹽水。采用對比劑自動跟蹤觸發(fā)掃描，觸發(fā)層面設(shè)置于氣管隆突水平升主動脈層面，閾值設(shè)為100 HU。延遲時間設(shè)定：預(yù)設(shè)心臟掃描時間為T1（范圍自氣管隆突下至心臟膈面），將掃描范圍上限擴大至胸廓入口時所示全胸部掃描時間為T2，T2－T1即為自胸廓入口至觸發(fā)層面掃描時間T；參考常規(guī)掃描前瞻性冠狀動脈掃描延遲時間為6 s[6]，確定胸痛三聯(lián)延遲掃描時間為（6－T）s。頭足方向掃描，范圍自胸廓入口至肋膈角連線水平，平靜呼吸屏氣掃描。掃描參數(shù)：管電壓120 kV，Care Dose 4D管電流調(diào)控，準(zhǔn)直128×0.6 mm，B組根據(jù)患者心率自動調(diào)整螺距；A組根據(jù)心率設(shè)置曝光窗：心率＜70次/分，曝光窗設(shè)為R-R間期的60%～75%；心率＞80次/分，曝光窗設(shè)為R-R間期的30%～45%；心率70～80次/分以及心率不穩(wěn)定患者，曝光窗均設(shè)為R-R間期的20%～80%。此掃描方法在遇到不規(guī)律心跳時自動識別并跳過（圖1）。B組圖像預(yù)覽右冠狀動脈中段確定左、右冠狀動脈的最佳成像時相進行重建，重建層厚0.75 mm，血管重建卷積核B26f，縱隔及軟組織重建卷積核B30f，肺組織重建卷積核B70f。檢查結(jié)束后分別記錄輻射劑量長度乘積（dose length product，DLP），并根據(jù)公式（1）計算出每位患者所接受的有效劑量（effective dose，ED）。其中k為轉(zhuǎn)換系數(shù)，采用歐洲CT質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)指南提出的胸部平均值0.014 mSv/（mGy·cm）。

圖1 前瞻性心電門控掃描，箭示自動跳過不規(guī)律心跳，在下一規(guī)律心動周期曝光

1.3 圖像后處理 將原始橫斷薄層數(shù)據(jù)傳送至西門子圖像后處理工作站（Syngo Via），并利用容積再現(xiàn)（VR）、多平面重組（MPR）、曲面重組（CPR）和最大密度投影（MIP）分別顯示胸部血管、心臟及其他結(jié)構(gòu)。由2名副主任醫(yī)師采用雙盲法分別對患者胸主動脈、肺動脈、冠狀動脈及其他結(jié)構(gòu)進行觀察。

1.4 圖像質(zhì)量分析 血管腔內(nèi)密度測量：分別測量升主動脈根部（ascending aorta，AA）、降主動脈（descending aorta，DA）、肺動脈主干（main pulmonary artery，MPA）、右肺動脈（right pulmonary artery，RPA）、左肺動脈（left pulmonary artery，LPA）、右上肺動脈（right superior pulmonary artery，RSPA）、右下肺動脈（right lower pulmonary artery，RLPA）、左上肺動脈（left superior pulmonary artery，LSPA）和左下肺動脈（left lower pulmonary artery，LLPA）管腔內(nèi)CT值（圖2）；4、5級肺動脈測量：選擇左、右肺上葉及下葉的任意1段4或5級肺動脈，測量其CT值并計算出同級血管內(nèi)平均CT值；其中AA、DA、MPA、RPA、LPA測量感興趣區(qū)（ROI）直徑為1 cm，盡量避開血管壁、腔內(nèi)鈣化斑塊；冠狀動脈及4、5級肺動脈測量的ROI直徑為目標(biāo)血管徑的1/2，避開分支開口層面以避免渦流造成造影劑濃度局部升高而導(dǎo)致的誤差。肌肉密度測量（muscular density，MD）：取左側(cè)椎旁肌肉測其CT值。噪聲（noise，N）測量：分別選取胸廓前方左、中、右3點測量，ROI直徑1 cm，選取其標(biāo)準(zhǔn)差的平均值[7-8]（圖3）。根據(jù)公式（2）、（3）計算血管密度噪聲比（vascular density noise ratio，VDNR）及對比噪聲比（CNR）[8]。冠狀動脈評價：按照美國心臟協(xié)會冠狀動脈15段分段法[5-6]進行評價。冠狀動脈圖像質(zhì)量分級采用1～5級評分法：1分，無運動偽影，對比劑充盈良好；2分，有輕度運動偽影或?qū)Ρ葎┏溆锌桑?分，較多運動偽影、對比劑充盈欠佳但不影響管腔評價；4分，運動偽影嚴(yán)重或?qū)Ρ葎┏溆涣加绊懝芮辉u價；5分，明顯運動偽影或?qū)Ρ葎o充盈致管腔無法評價[8]。1～3分為可診斷節(jié)段，診斷率為可診斷血管節(jié)段占總血管節(jié)段百分比。由2名副主任醫(yī)師分別對患者的冠狀動脈節(jié)段進行評價，結(jié)果不一致時經(jīng)協(xié)商取得一致。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 22.0軟件，計量資料比較采用獨立樣本t檢驗，計數(shù)資料比較采用χ2檢驗，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

圖2 管腔內(nèi)CT值的測量。圈a、b、c、d、e、f分別為在AA、DA、MPA、RPA、LPA、左側(cè)椎旁肌肉內(nèi)勾畫ROI并測量其圈內(nèi)CT值

圖3 噪聲的測量。分別于胸廓前方選取左、中、右3點勾畫ROI，測量所得標(biāo)準(zhǔn)差并求其平均值為該圖像噪聲

2 結(jié)果

2.1 有效輻射劑量比較 A 組平均ED為（5.90± 2.10）mSv，B 組平均ED為（11.31±2.12）mSv，A組較B組ED明顯降低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t=－7.6，P＜0.01）。

2.2 圖像質(zhì)量分析 兩組主動脈及肺動脈圖像質(zhì)量分析見表2。A組與B組間AA、DA、MPA、RPA、LPA、RSPA、RLPA、LSPA、LIPA以及4、5級肺動脈血管密度差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）（圖4）。冠狀動脈質(zhì)量評價結(jié)果見表3，兩組對于冠狀動脈可評價率比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（χ2=0.371，P＞0.05）。

表2 兩組主動脈及肺動脈各級分支管腔內(nèi)CT測量值比較（±s，HU）

表2 兩組主動脈及肺動脈各級分支管腔內(nèi)CT測量值比較（±s，HU）

分組 例數(shù) AA DA MPA RPA LPA RSPA A組 30 461.15±68.06 435.66±67.10 436.84±50.09 413.98±55.00 413.00±58.06 492.55±36.31 B組 30 462.63±66.27 428.22±84.91 434.49±32.24 410.74±20.28 406.11±11.70 511.00±66.50分組 例數(shù) RLPA LSPA LIPA 4級 5級A組 30 424.46±65.96 444.45±73.39 424.45±65.96 389.00±33.50 329.52±87.47 B組 30 421.94±28.83 474.44±40.49 421.93±28.83 431.58±60.46 326.59±121.71

圖4 A組橫軸位MIP及VR（A、B）；B組橫軸位MIP及VR（C、D）；兩種掃描模式均可清晰顯示主動脈、肺動脈（4、5級肺動脈，箭）及冠狀動脈（箭頭）

表3 兩組胸痛患者冠狀動脈圖像評分及診斷率

3 討論

ACS、PE、AD是急性胸痛患者中最為兇險的3類疾病[9]。目前，臨床缺乏對這3類疾病特異性病因?qū)W的鑒別指標(biāo)，患者常因誤診、漏診而死亡；同時，繁雜的檢查手段也為患者帶來極大的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)。如何快速、準(zhǔn)確鑒別這3種疾病為患者贏得搶救時機，臨床意義重大。第二代雙源CT時間分辨率達75 ms，可無需控制心率對急性胸痛患者進行心胸聯(lián)合掃描[7,10]，常規(guī)的回顧性心電門控TRO掃描模式因過大的Z軸覆蓋范圍及小螺距重疊掃描，輻射劑量顯著增加[4]。根據(jù)國際放射防護委員會的評估，公眾照射劑量每增加1 mSv，癌癥發(fā)生率將增加4.1%[11]，因此，在TRO檢查中盡可能降低輻射劑量具有重要意義。前瞻性心電門控掃描采用步進式結(jié)合心電觸發(fā)掃描技術(shù)，僅在設(shè)定的R-R間期曝光，幾乎無重疊掃描，掃描輻射劑量極大降低，是目前臨床廣泛采用的有效降低輻射劑量的方法[12]。

3.1 掃描技術(shù) TRO檢查的技術(shù)難點在于肺動脈與主動脈、冠狀動脈血管峰值時間有差異，如何抓住三者血管成像最佳峰值時間窗是掃描成功的關(guān)鍵[13]。經(jīng)肘靜脈注入對比劑后肺動脈與冠狀動脈顯影時間相差約2～6 s，為使3組血管均能顯影良好，在掃描后期冠狀動脈顯影同時，同層面肺動脈及下肺遠端分支內(nèi)亦有造影劑充盈，因此需要延長肺動脈內(nèi)造影劑持續(xù)充盈時間。張皓等[14]研究表明，相同劑量造影劑，注射速度較快，血中峰值強化出現(xiàn)較早，但持續(xù)時間較短；反之亦然。本研究將造影劑注射速度由常規(guī)冠狀動脈CTA檢查的5～5.5 ml/s[2,6]降至4～4.5 ml/s[15]；結(jié)果表明，采用此速度進行TRO檢查，3組血管顯影良好。陳丹等[16]報道肺動脈干為觸發(fā)層面，閾值設(shè)定為200 HU，延遲8 s掃描，此方法雖兼顧了主動脈及冠狀動脈，但可能因患者個體差異，導(dǎo)致部分患者冠狀動脈無法在理想時相獲得圖像。而臨床TRO患者中，以ACS患者占絕大多數(shù)[17-19]，因此，檢查及診斷均需首先明確和排除冠狀動脈病變，技術(shù)關(guān)注點以確保冠狀動脈成像為先，故本研究選取氣管隆突下升主動脈為觸發(fā)層面。本組患者檢查均采用平靜呼吸屏氣曝光，可以減少因患者深吸氣導(dǎo)致過多下腔靜脈不含造影劑血液進入右心房，致血液稀釋而影響肺動脈顯影[6]。

本組患者屏氣時間均＞10 s。掃描延遲時間為檢查成敗關(guān)鍵。既往文獻報道采用test-bolus方法[11]，此方法只能獲得一組血管達峰時間，且操作步驟繁瑣，實用性不佳。本組檢查基于以往前瞻性冠狀動脈成像技術(shù)的經(jīng)驗[6,12]，將觸發(fā)層面選擇為升主動脈，根據(jù)患者體型和心率情況，預(yù)估計TRO檢查的延遲時間；結(jié)果表明前瞻性心電門控掃描30例患者均一次掃描成功，主動脈、肺動脈及冠狀動脈3組血管圖像質(zhì)量均達到臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)，可重復(fù)性較強。統(tǒng)一采用90 ml造影劑，注射持續(xù)時間最少20 s，滿足實驗中不同體重/心率患者檢查用量。本研究中，A組患者平均掃描時間（10.28±1.61）s，掃描長度（228.32±22.98）mm，均高于B組相應(yīng)參數(shù)，是由于前瞻性掃描為步進式掃描，不同心動周期所得圖像進行拼接才可獲得血管全貌圖像，所以導(dǎo)致某些患者掃描時間及長度偏大。本研究中盡管A組平均掃描時間大于B組，但患者訓(xùn)練后屏氣時間均達10～15 s，可滿足全胸部掃描屏氣要求，此前瞻掃描模式下輻射劑量較B組明顯降低，且圖像質(zhì)量好，更適用于臨床推廣應(yīng)用。

3.2 圖像質(zhì)量及輻射劑量 本研究兩組所得圖像中AA、DA、MPA、RPA、LPA、RSPA、RLPA、LSPA、LIPA以及4、5級肺動脈血管密度差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。A組對于冠狀動脈可評價率達97.8%，B組對于冠狀動脈可評價率達95.6%（χ2=0.371，P＞0.05）。A、B兩組血管圖像成像差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

胸部血管以肺動脈覆蓋面廣，分支多，臨床工作中不僅要觀察肺動脈主干及大分支是否異常，4、5級肺動脈小栓子的發(fā)現(xiàn)對臨床治療同樣意義重大。本研究測量了雙肺上、下葉3級肺動脈管腔密度，發(fā)現(xiàn)這4支血管管腔密度差異無統(tǒng)計學(xué)意義，故在4、5級肺動脈測量時分別選取了左、右肺，上葉、下葉的同級肺動脈進行測量后取其平均值代表4、5級肺動脈腔內(nèi)密度。結(jié)果A組圖像中雙肺4、5級肺動脈均可清晰顯示，腔內(nèi)密度＞300 HU，達到診斷需求。

目前，降低輻射劑量的最有效措施即采用前瞻性心電門控掃描[12]。ACS占所有急性胸痛患者中絕大多數(shù)，肺動脈及主動脈相應(yīng)較穩(wěn)定，而冠狀動脈循環(huán)受心臟搏動影響導(dǎo)致成像干擾因素較多，因此冠狀動脈是TRO檢查的首要關(guān)注部分。既往文獻報道心率穩(wěn)定平緩的患者冠狀動脈圖像在舒張終末期顯影良好，心率較快者冠狀動脈圖像在收縮終末期顯影良好；選擇固定時相進行曝光，可顯著降低輻射劑量[6,12]。本研究根據(jù)患者不同心率情況對A組前瞻性掃描患者設(shè)置曝光區(qū)間，輻射劑量（5.90±2.10）mSv，較B組（10.87±1.88）mSv降低約48%。陳丹等[16]對于心率＜75次/分患者選擇40%時相掃描，心率＞75次/分患者選擇70%時相掃描，此種方法雖較本實驗降低輻射劑量幅度大，但因個體差異并非所有患者最佳成像時間都絕對對應(yīng)所選擇時間點，本研究采用區(qū)間法設(shè)定掃描時相更加合理。Fernández Del Valle等[8]選用雙源CT前瞻大螺距模式與64排螺旋CT回顧性模式對胸痛患者進行三聯(lián)掃描，大螺距組患者ED僅（2.77±0.6）mSv，明顯低于本研究結(jié)果，但此檢查僅限于心率＜65次/分且心律穩(wěn)定的患者，對心律失常、心率過快者檢查成功率低。本研究納入更多心率范圍的患者，具有更加廣泛的實用性。

本研究未針對患者身高、體重、心率而個性化設(shè)置掃描參數(shù)及對比劑注射速度和用量，不同心率更加合理化的曝光區(qū)間段設(shè)定的可能性等，有待后續(xù)研究進一步探討。

總之，前瞻性自適應(yīng)性心電門控胸痛三聯(lián)掃描模式能夠在保證圖像質(zhì)量的同時，極大地降低輻射劑量，具有較高的臨床實用價值。

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（本文編輯 張曉舟）

Triple-rule-out Computed Tomographic Angiography Using Adaptive Prospective ECG Triggering

目的評價前瞻性自適應(yīng)性心電門控胸痛三聯(lián)掃描模式的臨床應(yīng)用價值。資料與方法前瞻性納入臨床擬行胸痛三聯(lián)檢查的患者60例，隨機分為A、B兩組，各30例，A組采用前瞻性心電門控掃描模式，B組采用回顧性心電門控掃描模式，測量并分析兩組血管（主動脈、肺動脈、冠狀動脈）腔內(nèi)密度、噪聲、肌肉密度，計算血管密度/噪聲比、對比噪聲比及兩組有效輻射劑量（ED），比較兩組圖像質(zhì)量及掃描輻射劑量。結(jié)果A、B組主動脈、肺動脈、冠狀動脈圖像質(zhì)量差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；A組有效輻射劑量（5.90±2.10）mSv，B組有效輻射劑量（11.31±2.12）mSv，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.01）。結(jié)論前瞻性自適應(yīng)性心電門控胸痛三聯(lián)掃描模式可在保證圖像質(zhì)量的同時，顯著降低輻射劑量。

急性冠狀動脈綜合征；肺栓塞；動脈瘤，夾層；體層攝影術(shù)，X線計算機；冠狀血管造影術(shù)；血管造影術(shù)；肺動脈；主動脈造影術(shù)；質(zhì)量控制；輻射劑量

PurposeTo evaluate the clinical value of triple-rule-out (TRO) computed tomographic angiography using adaptive prospective ECG triggering for chest pain patients.Materials and MethodsSixty patients with chest pain were prospectively collected and randomly divided into group A and group B: group A (n=30) performed prospectively gated axial scan and group B (n=30) performed retrospectively gated helical scan. The vascular density, noise and muscle density of the vessels including aorta, pulmonary artery, coronary artery between the two groups were measured and analyzed. The vascular density/noise ratio, contrast noise ratio and effective dose (ED) between the two groups were calculated. The image quality and scanning radiation dose were compared between the two groups.ResultsThere was no significant difference in the image quality of aorta, pulmonary artery and coronary artery between group A and group B (P＞0.05). The ED in group A was lower than that in group B [(5.90±2.10) mSvvs(11.31±2.12) mSv,P＜0.01].ConclusionThe technique of TRO computed tomographic angiography triggered by adaptive prospective ECG can signi fi cantly reduce the radiation dose while ensuring image quality.

Acute coronary syndrome; Pulmonary embolism; Aneurysm, dissecting; Tomography, X-ray computed; Coronary angiography; Angiography; Pulmonary artery; Aortography; Quality control; Radiation dosage

10.3969/j.issn.1005-5185.2017.04.005

蘭州大學(xué)第一醫(yī)院放射科 甘肅蘭州730000

王 剛

Department of Radiology, the First Hospital of Lanzhou University, Lanzhou 730000, China

Address Correspondence to:WANG Gang

E-mail: wangganglz@sina.com

2016年甘肅省科技廳科技支撐計劃項目（1604FKCA102）。

R814.42

2016-10-24

修回日期： 2016-12-06

中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志

2017年 第25卷 第4期：259-263

Chinese Journal of Medical Imaging

2017 Volume 25 (4): 259-263