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宝石能谱CT心肌灌注成像的初步研究

2020-10-12 383 上传者：管理员

摘要：目的:探讨宝石能谱CT一站式检查对冠状动脉狭窄以及心肌缺血的诊断价值。方法:收集2018年3月至2019年11月来我院就诊的34例冠心病患者(男23例,女11例),所有患者接受能谱模式冠状动脉CTA扫描,并在一周内行静息态核素-心肌灌注检查。应用后处理软件对灌注缺损中心区域与同层面灌注正常区域的碘含量、能谱曲线斜率等参数进行测定,并以SPECT为参考标准,应用Pearson’s相关分析评价能谱CT对心肌缺血的诊断效能。结果:对34例患者进行分析,冠脉中度以上狭窄节段占比79/544。能谱CT共检出心肌灌注缺损区域41个,SPECT发现灌注缺损区域33个,二者具有良好的相关性(r=0.979,P=0.04)。应用能谱CT测定灌注正常区域碘含量、能谱曲线斜率分别为(14.49±5.20)mg/mL、1.29±0.39;灌注异常区域碘含量、能谱曲线斜率分别为(-12.59±3.32)mg/mL、-0.98±0.35,两者差异有统计学意义(P<0.05)。结论:宝石能谱CT在评估冠状动脉狭窄的同时,通过首过灌注心肌碘含量分析,对评估心肌缺血有一定提示意义。

关键词：
冠心病
影像医学
心肌灌注
能谱CT
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心肌灌注是指血液由冠状动脉主干逐级向下分配，最终到达毛细血管进行血氧交换的重要过程；是心脏微循环的体现，也是反映心肌有无缺血的灵敏检测方式。近年来研究发现心肌缺血由多种机制构成，冠状动脉狭窄、血管痉挛、炎性细胞浸润、血管内皮功能异常等因素均是引起心肌缺血的机制之一[1,2]，且冠状动脉狭窄程度与心肌缺血并不平行，许多有心肌缺血证据的患者冠脉造影显示正常，部分冠脉造影重度狭窄的患者，心肌却没有缺血表现[3]。

对于临床怀疑或确诊的冠心病患者，通常是用CCTA或CAG评价冠状动脉狭窄程度，对于有或无狭窄但有明显临床症状的患者需进一步行核素心肌灌注检查来明确心肌血供情况，患者需接受两次检查才能解决上述问题，大大增加了医疗开支及检查周期。本研究应用宝石能谱CT在判断冠状动脉狭窄程度的同时，着重对心肌灌注情况进行评估，探讨能谱CT能否为冠心病的诊断提供全面、有价值的临床信息。

1、材料与方法

1.1研究对象

收集2018年3月至2019年11月来我院就诊的34例冠心病患者，其中男性23例、女性11例、年龄39～86岁，平均（60.8±12.2）岁（表1）。所有患者均接受能谱模式冠状动脉CT扫描，并在一周内行静息态核素-心肌灌注检查，部分患者有DSA结果。排除标准：(1)冠脉支架及冠脉旁路移植术后，(2)心率不齐，(3)先天性心脏病，(4)有冠状动脉CT血管造影禁忌症的患者。所有患者均签署知情同意书。

表1患者临床基础资料

1.2检查准备

1.2.1CT扫描方案及图像处理

CT扫描方案：采用GEDiscovery750HD64排CTGSI能谱模式（GSISnapshotPulse30～65BPM）行前门控容积扫描。扫描前5min含服硝酸甘油并对患者进行呼吸训练。患者取仰卧位，双臂举过头顶，连接导联训练患者平稳呼吸，选择smart追踪技术触发扫描，监测升主动脉，当阈值超过80HU，嘱患者屏气进行手动触发扫描，扫描范围由气管隆突至心底膈下1～2cm。

造影剂注射方案：应用双筒高压注射器经肘正中静脉团注对比剂碘普罗胺（370mgI/mL），对比剂注射剂量及速率如下：对比剂剂量=体重（kg）×0.8mL/kg；注射速率根据体重进行调整，患者体重<50kg，注射速率为4mL/s，患者体重位于50～60kg之间，注射速率为4.5mL/s，患者体重位于60～80kg之间，注射速率为5.0m/s。若患者体重>80kg，注射速率为5.5mL/s继以相同速率注射30mL生理盐水。

CCTA图像处理：选择最佳期像配合ASIR迭代重建技术将图像载入GEAW4.6后处理工作站中，应用GSIvoloumViewer协议对冠状动脉进行VR、MIP、CPR等处理。参考美国心脏协会推荐的改良16节段分法[4]，观察冠脉各节段狭窄情况。狭窄分级采用2006年国际心血管专家共识四级分法，即Ⅰ级：管腔面积缩小1%～25%；Ⅱ级：管腔面积缩小26%～50%；Ⅲ级：管腔面积缩小50%～75%；Ⅳ级：管腔面积缩小76%～100%。以上过程由两名高年资医师对狭窄程度进行判定，若对同一患者狭窄评估出现分歧，由两人商榷得出最终结果。

心肌灌注图像处理：将能谱扫描数据导入AW4.6后处理工作站中，分别获取左心室长轴位、左心室短轴位、水平轴位灌注图像。根据最符合心脏解剖结构的AHA17节段分法[5]，以SPECT为参考标准，将心肌重新分成5个区域：左室前壁（1、7和13区）；间隔壁（2、3、8、9和14区）；下壁（4、10和15区）；侧壁（5、6、11、12和16区）；心尖（17区），应用单能量图像及物质分离与定量（碘-水基物质对）对缺血心肌中心区域碘含量、能谱曲线斜率，同层面正常心肌碘含量、能谱曲线斜率进行测定，ROI固定2mm×2mm，每一区域ROI测量3次，记录平均值，并根据不同单能量水平CT值变化，计算能谱曲线斜率（a-b）/c，其中a为50keV下CT值、b为140keV下CT值，c为80keV下CT值[6]。最终比较缺血区域与正常区域碘含量、能谱曲线斜率差异有无统计学意义。

1.2.2SPECT扫描方案及图像处理

SPECT扫描方案：采用DiscoveryNM/CT670机器，检查前一日忌烟酒、浓茶及咖啡。建立静脉通道后，在心电监控下注射显像剂99mTc-MIBI1.11×103MBq(30mci），半小时后嘱患者进食油煎鸡蛋，1～2h后进行门控采集。

SPECT图像后处理：使用Xeleris图像处理工作站对采集图像进行处理，心肌灌注区域与冠脉供血分布情况：左心室前壁、间隔壁主要由前降支供血；左心室侧壁、近下壁侧壁由回旋支供血；右冠状动脉主要供血区域为下壁及近下壁间隔壁。心尖主要由前降支供血。结果由核医学专业医生对灌注正常区、灌注稀疏区及灌注缺损区进行判断。

1.3统计学方法

采用SPSS19.0软件分析，计量资料以s表示，计数资料以%表示，P<0.05为差异有统计学意义。以SPECT为金标准，应用Pearson’s相关分析评价能谱CT对心肌缺血的诊断效能。

2、结果

2.1冠状动脉狭窄程度分析

研究共对34例患者共544个血管节段进行评估，其中CCTA诊断轻微狭窄20个、轻度狭窄84个、中度狭窄35个，重度狭窄44个（图1）。

图1冠状动脉狭窄情况统计

2.2宝石能谱CT心肌灌注诊断效能分析

宝石能谱CT共检测缺损区域41个，SPECT共检出缺损区域33个，二者具有良好的相关性（r=0.979）（表2）。以SPECT为金标准，宝石能谱CT诊断前壁、室间隔、侧壁、下壁、心尖处灌注缺损的敏感性为8/10(80.0%）、2/2(100.0%）、5/7(71.4%）、6/8(75.0%）例、4/6(66.7%），特异性为19/24(79.2%）、31/32(96.9%）、21/27(77.8%）、23/26(88.5%）、24/28(85.7%），详见（表3）。

表2宝石能谱CT与SPECT灌注情况对比分析

表3宝石能谱CT对心肌缺血诊断效能

2.3宝石能谱CT定量分析结果

共对34例患者170个区域进行评估，其中经SPECT确认的灌注缺损区域33个。以SPECT为标准，宝石能谱CT扫描测得心肌灌注正常区域碘含量、能谱曲线斜率为（14.49±5.20)mg/mL、1.29±0.39，心肌灌注缺损区域碘含量、能谱曲线斜率（-12.59±3.32)mg/mL、-0.98±0.35，灌注正常区域、异常区域碘含量、能谱曲线斜率差异均有统计学意义（P<0.05）（表4）（图2）。

表4心肌灌注情况分析

3、讨论

3.1宝石CT对心肌灌注的诊断优势

随着影像技术的发展，针对冠心病的非侵入性诊断更加全面。CT检查凭借无创、时间短、价格低等优势，已成为冠心病初步筛查的主要手段。目前诊断心肌缺血的检查方式多样，其中核素心肌灌注显像根据心肌细胞自身血流量对药物呈比例摄取，可以准确发现心肌缺血部位等优势，成为诊断心肌缺血的金标准[7]。MRI心肌灌注成像在注射对比剂后，通过心肌延迟扫描，对急性、慢性心肌损伤有较高敏感性和特异性，被认为是评价心肌梗死后纤维化及瘢痕组织的金标准[8]。虽然上述金标准均有较高的诊断价值，但与冠状动脉解剖学联系并不紧密，对有心肌缺血的病人，患者仍需做进一步检查明确缺血区域内有无冠状动脉狭窄。因此CCTA“一站式”检查成为临床及科研人员研究的新热点[9]。

图2男，77岁，急性心前区疼痛、胸闷加剧来院就诊

宝石能谱CT的出现，为CCTA“一站式”检查带来了新方向，先进的双能量CT技术、红宝石探测器与64层CT完美结合，打破了传统CT以混合能量、单一CT值的成像方式，成为能量CT技术的高级阶段[10]。其中心脏GSI能谱扫描具有独特的优势，单能量成像、物质分离与定量、基物质对分析等临床应用，在清晰显示冠状动脉管腔结构、去除硬化伪影、探讨斑块性质的同时，还可对心脏进行功能学分析[11]（如室壁增厚率、不同区域心肌灌注情况）。本研究应用GSI能谱模式进行冠脉扫描，虽然对患者心率有一定限制（BMP<65次/min）。但前门控扫描可根据患者心脏大小进行个性化扫描，将扫描长度从14cm精减到10.5cm，最少仅用168幅图像即可完成整个心脏扫描，最大限度降低辐射剂量，本次扫描平均辐射剂量为（4.20±0.11)mSv。另在CCTA检查中，应用单能量成像与物质分离与定量（碘-水或碘-钙）技术可对狭窄程度进行精确分析，最大限度减少钙化斑块及线束硬化伪影的干扰，保证对狭窄测量的准确性。

近年来相继有学者报道宝石能谱CT可明显提高图像质量，增加心肌缺血检出率[12]。马帅[13]在冠脉能谱扫描所获得的1540组数据中发现，与传统混合能量CT比较，能谱CT单能量图像结合ASIR40%重建可显著降低图像噪声水平，在75keV单能量水平的SNR与CNR的图像质量表现出最大优化。李茜[14]通过对LAD分布的前壁、前间壁的碘含量测定中发现，宝石CT首过灌注可对心肌活性进行评估，通过碘含量和标准碘含量分布可对正常心肌、缺血心肌和梗死心肌进行判断。本研究通过心肌首过灌注，运用单能量成像及碘-水基物质分析，从心肌碘含量、不同单能量下CT值变化两个角度对心肌活性进行分析，其中缺血区域碘含量与灌注正常区域碘含量差异有统计学意义、缺血区域能谱曲线斜率k值与灌注正常心肌能谱曲线斜率k值差异有统计学意义，表明能谱CT首过灌注对心肌缺血的检出有一定提示意义。

3.2宝石能谱CT对心肌灌注的诊断效能分析

本研究应用宝石CT共发现心肌缺血区域41个，SPECT检出心肌缺血区域33个，虽有较高的相关性和敏感性，但部分节段中能谱CT测定为阳性的患者，SPECT并未发现缺血区域，导致假阳性结果的出现。回顾本组病例，心肌前壁、室间隔、侧壁、下壁心尖处假阳性数分别为5例、1例、6例、3例和4例。查阅相关文献[15,16]后，发现灌注缺损区域伪影可能与线束硬化伪影、左室收缩与舒张、对比剂注射速率等因素相关。刘国清等[17]在研究不同浓度碘对比剂导致静息状态下正常心肌CT首过灌注缺损伪影的差异性相关研究中发现，高浓度对比剂共发现伪影114个，低浓度对比剂共发现伪影85个，且伪影以前壁中间段（7区）及心尖处（17区）为主，本研究中造影剂为碘普罗胺370高浓度对比剂，结果中假阳性出现区域以前壁、心尖处为主。与文献提及一致，说明应用高浓度对比剂进行心肌首过灌注，可能会导致假阳性率增高的情况出现，建议应用低浓度对比剂进行心肌灌注扫描，在减少伪影的同时，还可降低患者对比剂肾损害的风险。

本研究的局限性：(1)研究样本量较小，存在选择偏倚，今后有待于增加样本量，应用能谱CT低浓度、低剂量“双低”扫描方案对心肌灌注情况行进一步研究。(2)本研究采用静息态首过心肌灌注扫描，虽有研究表明动态心肌灌注扫描对心肌缺血的检出有较大价值，但注射“腺苷”后可能会诱发心率失常、室颤等并发症，所以未进行动态心肌灌注检查。下一步可通过心肌延迟扫描对缺血心肌和梗死心肌进行再判断。

4、结论

宝石能谱CT在具备低剂量成像、超清晰成像的同时，可在一次检查中对冠脉狭窄程度、心肌灌注等多个方面进行评价，形态与功能相结合，真正实现“一站式检查”，为疾病的早期发现带来了新的方向，具有广阔的应用前景。

参考文献：

[4]吕滨,张兆琪,张立仁.解读美国《冠状动脉CT血管成像专家共识》,客观评价冠状动脉CT血管成像的临床价值[J].中华放射学杂志,2011,45(10):903-907.

[6]卜玉莲.能谱CT延迟1min和3min扫描在局部梗死心肌评估中的临床应用[C]//第十二次全国中西医结合医学影像学术研讨会论文集.2012:373-374.

[7]惠萍,王新江,崔志鹏,等.CT能谱成像在消除金属移植物伪影中的应用价值[J].中华放射学杂志,2011,45(8):740-742.

张中宝,张晓琴.宝石能谱CT心肌灌注成像的初步研究[J].CT理论与应用研究,2020,29(05):598-605.