曹 樂，劉 翔，李雅楠，張向輝，樊鋼練，謝 芳，郭建新

(1. 西安交通大學第一附屬醫(yī)院醫(yī)學影像科，陜西西安 710061；2. 中國飛機強度研究所職工醫(yī)院，陜西西安 710065)

冠狀動脈CT血管成像(coronary CT angiography, CCTA)因其無創(chuàng)、操作簡便被廣泛應用于臨床檢查，常規(guī)在64排CT上進行心臟CT造影檢查一般需要5 s以上的掃描時間。為了避免其受呼吸運動偽影的影響，檢查往往需要患者配合呼吸[1]，但對于年紀偏大、耳背、胸悶氣短、不能屏氣的患者，大大限制了檢查的可行性，降低了掃描的成功率。對于探測器寬度達16 cm的256排Revolution CT，可在1次機架旋轉(zhuǎn)中覆蓋整個心臟，在1個心動周期即可完成心臟檢查，掃描時間短，進而可忽略呼吸對冠狀動脈的影響，避免了因各種原因不能屏氣而導致圖像質(zhì)量差，甚至掃描失敗的情況。

以往文獻中也有報道自由呼吸在嬰幼兒中的應用[2]，以及自由呼吸在低心率患者中的應用[3]，也有學者認為，屏氣可使部分患者在深吸氣時胸腔壓力增大，導致患者心功能及循環(huán)血量發(fā)生變化，影響圖像的強化效果。本研究旨在不控制心率的情況下，比較自由呼吸與屏氣在圖像強化效果、圖像均一性及圖像質(zhì)量的差異。

1 資料與方法

1.1研究對象前瞻性收集2017年3月-7月期間臨床申請冠脈CTA檢查患者60例，隨機分為兩組，A組，男17例，女13例，平均年齡(59.30±9.80)歲；B組，男15例，女15例，平均年齡(56.80±12.80)歲。兩組患者年齡、性別、BMI、心率范圍及高心率人數(shù)均無統(tǒng)計學差異(P>0.05，表1)。兩組患者均不控制心率、節(jié)律，檢查前無任何人為干預；排除標準：①已知碘過敏史；②心、肝、腎等臟器功能不全；③孕婦及輻射損傷高危人群；④冠脈搭橋患者及胸痛三聯(lián)患者。A組患者檢查前訓練呼吸，囑檢查時吸氣后屏氣；B組囑患者檢查時平靜呼吸。

表1患者人口統(tǒng)計學資料

Tab.1 Basic demographic information of the patients

項目A組屏氣組(n=30)B組自由呼吸組(n=30) P年齡(歲)59.30±9.8056.80±12.800.809體重(kg)60.75±10.5058.75±12.710.607BMI(kg/m2)23.36±3.0821.87±4.590.513 男(n) 女(n)171315150.716心率范圍(次/min)57～11348～1240.632高心率人數(shù)(>75次/min)780.741

1.2掃描參數(shù)掃描設備選擇256-MDCT(revolution CT, GE Healthcare)。掃描范圍包括氣管隆突下1 cm至心底，探測器寬度依患者心臟大小選擇12、14、16 cm，管電壓120 kVp，智能管電流以獲得30 Hu的預設噪聲指數(shù)(noise index, NI)和0.28 s/rot的機架轉(zhuǎn)速，開啟冠狀動脈追蹤凍結(jié)技術( snapshot freeze, SSF)，觸發(fā)期相和相應曝光時間窗由系統(tǒng)自動門控技術(auto gating)選擇，相應的曝光時間窗如表2。記錄A、B兩組患者掃描前后心率變化情況。

表2Auto-gating根據(jù)心率自動選擇掃描期相

Tab.2 Automatic scanning phase selection based on heart rates

心率(次/min)<5555～6565～8080～9090～110110～120掃描時間期相(R-R%)75～7570～8040～8040～5035～5535～55

1.3注射方案對比劑注射方案使用以患者體質(zhì)量為參考的對比劑劑量率：以碘劑量25 mg/(kg·s)，根據(jù)受檢者的體質(zhì)量，個性化的計算出注射速率及藥量，經(jīng)肘前靜脈注射非離子型碘對比劑碘比樂(370 mg/mL)；采用對比劑智能觸發(fā)技術，感興趣區(qū)(region of interest, ROI)位于氣管分叉層面的降主動脈。掃描包括正、側(cè)定位像，鈣化積分，CT血管檢查。A組患者吸氣后屏氣掃描，閾值(enhancement threshold)為80 Hu，延遲時間(diagnostic delay)8.4 s(8.4 s包含屏氣口令持續(xù)時間)；B組患者檢查時平靜呼吸，閾值與延遲時間與A組一致。

1.4圖像重建重建層厚、間隔均選擇0.625 mm，迭代重建權(quán)重Asir-V前置和后置均選擇50%，重建矩陣為512×512。重建類型選擇標準(standard)。掃描后進行SSF重建后，在AW4.6工作站后處理，綜合評價血管短軸位圖像、容積繪制( volume rendering, VR)及曲面重組(curved planar reformation, CPR)圖像。

1.5圖像評價

1.5.1 客觀評價 分別測量兩組數(shù)據(jù)左冠狀動脈發(fā)

出層面主動脈(ROI大小約0.5 cm2)及相同層面心包脂肪間隙脂肪的CT值及SD值(作為背景值)，評價圖像強化效果、強化均一性(CV=SD/M)、信噪比(SNR)、對比噪聲比(CNR)。

1.5.2 主觀評價 由2名有3年以上工作經(jīng)驗的診斷醫(yī)師使用雙盲法根據(jù)美國心臟病學會15段分段法[4-5]對冠脈分段，采用LIKERT 5分法[6]進行評分(5分：無運動偽影，輪廓勾畫清楚；4分：輕微運動偽影，輕度模糊；3分：中度運動偽影，中度模糊，但血管連續(xù)；2分：嚴重運動偽影，節(jié)段錯層，不延續(xù)；1分：圖像不能評估，血管不能分辨)評價RCA(1～3段)、LAD(5～8段)、LCX(11、13段)共9段血管。排除標準：①對于管徑小于1.5 mm或血管閉塞的不予評價；②對于冠脈支架的患者，只評價原始血管，若全段都為支架，則予以排除。

2 結(jié) 果

2.1客觀評分A、B兩組主動脈根部CT 值分別是(337.60±72.70)Hu和(405.10±58.20)Hu；SNR分別是11.20±2.96和13.80±3.14，CNR分別為11.70±3.64和15.50±4.07，兩組之間有統(tǒng)計學差異(P<0.05)。屏氣組的CT值低于自由呼吸組，A、B兩組主動脈根部的強化變化率分別為21.53%、14.37%，自由呼吸組的強化均一性明顯優(yōu)于屏氣組(表3)。

2.2主觀評分A組主觀平均得分4.49±0.41，B組平均得分4.33±0.36；兩組間圖像質(zhì)量無統(tǒng)計學差異(圖1、圖2)。兩組掃描前后心率差異分別為：(1.74±1.86)次/min、(1.30±1.25)次/min，兩組之間無統(tǒng)計學差異(表3)。

表3兩組間客觀、主觀評價的比較

Tab.3 Comparison of the objective and subjective evaluations in the two groups

參數(shù)屏氣組(n=30)自由呼吸組(n=30)P值CT值(Hu)337.60±72.70405.10±58.200.001?SD(Hu)11.20±2.9613.80±3.140.749SNR(CT值/SD)23.36±3.0821.87±4.590.005?CNR[(主動脈CT值-心包間隙脂肪CT值)/脂肪SD]11.70±3.6415.50±4.070.021?心率變化差異(次/min)1.74±1.861.30±1.250.360主觀得分4.49±0.414.33±0.360.457

與屏氣組比較，*P<0.05。

圖1自由呼吸條件下CCTA圖像(掃描時心率：83次/min，主觀評分：5分)

Fig.1 CCTA under free breathing (heart rate during scanning: 83 counts per minute; the subjective image quality score for coronary artery images was 5)

A：右冠狀動脈；B：左冠狀動脈；C：回旋支；D：左冠短軸位；E：四腔心；F：該患者掃描時心率及期相選擇。

圖2屏氣條件下CCTA圖像(掃描時心率：55次/min，主觀評分：5分)

Fig.2 CCTA under breath holding (heart rate during scanning: 55 counts per minute; the subjective image quality score for coronary artery images was 5)

A：右冠狀動脈；B：左冠狀動脈；C：回旋支；D：左冠短軸位；E：四腔心；F：該患者掃描時心率及期相選擇。

3 討 論

因呼吸運動偽影的存在，屏氣后掃描作為以往冠狀動脈CT造影檢查常用方法，從掃描定位像到血管造影加上鈣化積分，至少需要4次屏氣，對于因各種原因不能屏氣的患者大大降低了掃描的成功率。若成人的呼吸頻率為12～20次/min，橫隔移動的速度為6.4～29.3 mm/s，則吸氣與平靜呼吸橫隔移動的幅度是1.6～4.4 cm[7]。文獻報道，心臟搏動時冠狀動脈位移速度是22.4～108.6 mm/s[8]。因此，呼吸產(chǎn)生的移動速度小于心臟搏動的動脈移位速度。而16 cm寬體探測器的出現(xiàn)，則可忽略呼吸對冠脈的影響，使在自由呼吸下進行冠狀動脈造影檢查成為可能。

在以往的研究中，不能配合呼吸致掃描存在呼吸運動偽影是CCTA無法避免的問題，CCTA采集期間可能存在約8%的病例有呼吸運動偽影[9]。自由呼吸CCTA最早的應用是在兒科病例[10-11]，因幼兒心臟縱軸較短，且不能配合呼吸，8 cm探測器寬度可覆蓋整個心臟，進而可忽略呼吸對圖像質(zhì)量的影響。2013年開始，自由呼吸開始應用于成人病例中，KANG等[3]利用320多排螺旋CT比較自由呼吸與屏氣對CCTA圖像質(zhì)量的影響，結(jié)果表明自由呼吸與標準屏氣下CCTA圖像質(zhì)量沒有明顯差異，但研究對象不包括心率高于75次/min及心律不齊的病例。而本文研究對象既有低心率，也有高心率，同時包含心律不齊的病例，與之有所不同。

劉卓等[12]探討自由呼吸、不屏氣狀態(tài)下，利用256-MDCT行冠狀動脈造影的可行性，認為自由呼吸狀態(tài)心率變化較小，且較屏氣圖像質(zhì)量好，與本研究結(jié)果有所差別。本研究結(jié)果表明，在自由呼吸和屏氣的患者之間心率變化基本相同，圖像質(zhì)量的主觀評分也沒有統(tǒng)計學差別；但是本研究結(jié)果顯示自由呼吸組在血管中的CT值是高于屏氣組的，且增強的均一性更好。

本研究測得自由呼吸組的CT值高于屏氣組，其原因可能是由于部分患者吸氣時胸腔壓力過大導致短暫性造影劑中斷(transient interruption of contrast, TIC)，使得屏氣組部分患者主動脈造影劑濃度降低，CT值低于自由呼吸組。TIC最早發(fā)現(xiàn)于肺動脈CT造影檢查(CT pulmonary angiography, CTPA)，深吸氣時，橫隔下降，胸腔內(nèi)壓力下降，而腹腔壓力升高，增加的腹腔壓力使血液回流入下腔，約50%的靜脈血回流入右心房，下腔靜脈(inferior vena cava, IVC)與上腔靜脈(superior vena cava, SVC)的流率比值約為2.4∶1，使得本無造影劑的IVC較SVC的造影劑多，右心造影劑聚集，而左心回心血量減少，造影劑濃度減低[13-14]。所以，自由呼吸可以避免因部分患者深吸氣導致的短暫性造影劑中斷，從而增加了圖像的強化效果及強化均一性。

本研究的不足之處在于樣本量較少，病例基礎條件相對簡單，且未對不同心率、不同年齡段的病例進行詳細分組，可能不能完全反映臨床應用條件，有待大樣本臨床試驗驗證。

總之，在不控制心率的情況下，利用16 cm寬體探測器，使用自由呼吸進行CCTA檢查，可提高圖像的強化效果及強化的均一性，且可得到高質(zhì)量的圖像。