文章来源：中华放射学杂志, 2018,52(2) : 96-102

作者：潘存雪 索伦格 党军 刘文亚

摘要

目的

通过对双能量冠状动脉CT血管成像（DE-CCTA）不同扫描触发阈值下，冠状动脉、心肌成像质量的综合评价及对比分析，寻找冠状动脉、心肌最优显示的增强扫描时机。

方法

连续收集2013年6月至10月因体检或疑似冠心病于我院影像中心行DE-CCTA检查的患者135例，纳入其中100例并随机均等分至5个不同扫描触发阈值(ESTT)组，分别为100、110、120、130、140 HU；对5组图像冠状动脉及心肌的噪声、信噪比（SNR）、对比噪声比（CNR）、强化幅度以及左心室强化幅度、心肌碘值、心肌射线硬化伪影（BH）进行测量比较。其中计量资料各组数据均符合正态分布，且方差齐，采用多个独立样本比较的方差分析，两两比较采用SNK法；心肌BH主观评分为等级资料，采用[中位数（P25，P75）]表示，采用Kruskal-Wallis检验，两两比较采用Nemenyi检验。

结果

（1）左前降支增强扫描CT值及左心室腔的增强扫描CT值、增强扫描与平扫CT值的差值在不同ESTT组间的差异具有统计学意义（F值分别为3.471、3.795、3.132，P值均<0.05）。两两比较结果显示，ESTT为130 HU时增强扫描左前降支CT值[（355.2±59.1）HU]低于ESTT为100 HU时[（404.9±49.0）HU]。（2）心肌BH客观测量值及主观评分在不同ESTT组间的差异具有统计学意义（F=6.118，H=13.702；P值均<0.05）。两两比较结果显示，ESTT为130、140 HU的心肌BH值[（8.8±12.4）、（5.4±17.1）HU]低于ESTT为100、110 HU的心肌BH值[（24.2±17.7）、（22.1±11.6）HU]，ESTT为130 HU的心肌BH主观评分[1.5（1.0，2.0）分]低于ESTT为100 HU[2.5（2.0，4.7）分]、110 HU[3.0（2.0，3.0）分]的心肌BH主观评分。（3）左心室外侧壁心肌的增强扫描CT值、碘值、增强与平扫CT值的差值、前降支增强前后CT值的差值以及左前降支和左心室外侧壁增强扫描的噪声、SNR、CNR在不同扫描ESTT间的差异均无统计学意义（P值均>0.05）。

结论

不同扫描ESTT对于DE-CCTA冠状动脉及心肌的同时显示具有影响。在第二代双源CT行回顾性心电门控DE-CCTA扫描时，如选择主动脉根部为监测点时，130 HU是DE-CCTA检查同时显示冠状动脉和心肌的最佳扫描ESTT。

常规冠状动脉CT血管成像（coronary computed tomography angiography，CCTA）的目的是诊断冠状动脉狭窄，因此对比剂注射后的扫描时间是由冠状动脉的最佳成像时间确定的；然而冠心病的CT"一站式"检查中，成像要兼顾冠状动脉及心肌两方面，对比剂注射后经冠状动脉主干流入其分支，再流入毛细血管网，由心肌摄取，经由小静脉流出，冠状动脉和心肌的强化不是绝对同步的；另外左心室内的高浓度对比剂会导致心肌射线硬化伪影（beam-hardening，BH）的产生[1,2]。故而寻找最佳的扫描时机使得冠状动脉和心肌都得到良好显影，从而更加准确地反映冠状动脉狭窄及心肌灌注的真实情况，是冠心病CT"一站式"检查的一个重要问题。

CT增强扫描延迟时间的确定有如下3种方法：依据经验人工手动触发扫描、小剂量预注射（test bolus）及对比剂示踪技术，目前在CT血管成像中最常用的方法是对比剂示踪技术。以往CCTA相关成像技术研究均致力于寻找冠状动脉的最佳成像条件[3,4]，本研究基于双源CT平台，利用对比剂团注跟踪触发技术（bolus tracking），通过设置5组不同增强扫描触发阈值（enhancement scanning triggering threshold，ESTT），并对不同ESTT下冠状动脉及心肌成像质量进行比较，以期寻找冠心病双能量CCTA（DE-CCTA）检查中兼顾冠状动脉及心肌的最佳扫描时机，在冠状动脉成像的基础上降低心肌BH。

资料与方法

一、临床资料

前瞻性连续收集2013年6月至10月于本院影像中心因疑似冠心病行DE-CCTA检查的135例患者，按照纳入及排除标准纳入其中的100例患者，其中男60例、女40例，年龄34~66岁，平均（53±10）岁。患者纳入标准：因体检或疑似冠心病行双源CCTA检查，18 kg/m2≤体质指数（BMI）≤28 kg/m2，心律齐，且心率<70次/分，检查前行心脏多普勒超声检查心功能正常，且检查前均被详细告知检查的风险及收益情况，并签署知情同意书自愿加入本研究。排除标准：（1）CCTA结果显示冠状动脉狭窄程度≥50%；（2）既往有冠状动脉腔内成形术、冠状动脉支架植入术、冠状动脉搭桥术、心脏瓣膜置换术及起搏器、除颤器植入术等手术史；（3）有明确的心肌梗死、心肌炎、各种心肌病、瓣膜病、先天性心脏病、感染性心内膜炎、各种肺动脉高压等病史；（4）患有心律失常或心动过速；（5）血清肌酐水平大于1.5 g/L；（6）已知的碘过敏；（7）怀孕的妇女；（8）明确确诊恶性肿瘤病史。将纳入的100例患者按照男女不同性别分别按照随机数字表法随机均等分至5组，每组各20例。该课题通过新疆医科大学第一附属医院伦理委员会审批，伦理审核批号（20130509-05）。

二、图像采集

采用德国Siemens双源CT（Somatom Definition Flash）扫描仪进行检查。

1．扫描前准备：

检查前测量并控制患者的心率，并对患者进行呼吸训练。呼吸训练时，观察患者心率和心律的变化情况，并嘱咐患者练习在多次吸气-憋气过程中保持相同的吸气幅度。了解患者的基本情况以及既往病史，并认真向患者讲解检查中的正常反应。

2．冠状动脉钙化积分平扫：

在定位像扫描完成后，进行冠状动脉钙化积分平扫。扫描范围始于气管隆突层面，终止于心脏的膈面，左右大于心缘两侧10~20 mm，上缘包括胸骨外缘；扫描层厚5 mm，层间距5 mm；将所得图像传入Siemens Syngo MmmwpVE31后处理工作站，应用钙化积分软件对冠状动脉管壁钙化进行统计并显示钙化量值。

3．对比剂注射：

用22 G套管针穿刺肘静脉，采用高压注射器（德国Ulrich双筒）自肘前静脉团注非离子碘对比剂（含碘370 mg/ml，碘帕醇，上海博莱科信谊药业有限公司生产），对比剂用量（ml）=体重（kg）×0.76 ml/kg，采用相同的对比剂注射时间（12 s），对比剂流率（ml/s）=对比剂用量（ml）/12 s，后同步跟进40 ml生理盐水[5]。

4．DE-CCTA扫描：

扫描范围根据钙化积分平扫的范围来设定，自气管隆突下方2 cm至心膈面下方1 cm。运用对比剂团注跟踪触发技术启动扫描，ROI放置在主动脉根部左冠状动脉开口水平层面，设置不同的ESTT：A组，100 HU；B组，110 HU；C组，120 HU；D组，130 HU；E组，140 HU；当ROI达到ESTT后，延迟5 s，自动触发扫描，扫描范围自气管隆突下方至心膈面下方。具体扫描参数如下：双X线管曝光；设定A X线管的管电压为100 kV，管电流最大为165 mAs，B X线管的管电压为140 kV，管电流高限设为140 mAs，同时采用管电流Care-dose 4D自动调节技术，结合回顾性心电门控、手动mini-dose技术，调节机器全剂量曝光时间窗为心动周期的30%~70%期相，其余期相采用20%剂量曝光；机架转速0.28 s/圈，螺距0.20~0.35；准直宽度64×0.625 mm；双能量检查时时间分辨率140 ms；扫描层厚0.6 mm，层间距0.5 mm。

三、图像重建

检查结束后，对图像进行重建，具体重建方法如下：采用标准重建技术——滤波反投影法（FBP），重建卷积核定为B26f，重建层厚0.75 mm，间隔0.50 mm。

四、图像分析

扫描结束将数据传入Siemens Syngo MmmwpVE31后处理工作站。在机器自动生成的融合混合能量图像（50% 100 kV，50% 140 kV；层厚0.75 mm，层间距0.50 mm）上，由1名不知患者临床资料及扫描条件的有经验的放射科医师（从事冠状动脉CT诊断5年以上），对图像客观评价参数进行测量，所有数据均在测量3次后取平均值。

1．冠状动脉客观评价的参数定义及测量方法：

选取在冠状动脉左前降支中段测量CT值，ROI放在血管腔内（图1），ROI面积3~5 mm2，可根据血管直径大小选择圆形或椭圆形，并尽量避开钙化、斑块及狭窄；同时测量胸骨前方胸壁皮下脂肪组织的CT值，作为计算对比噪声比（contrast-to-noise ratio, CNR）时的背景，ROI面积20 mm2。CT值的标准差（standard deviation, SD）定义为图像噪声。血管信噪比（signal-to-noise ratio, SNR）=血管CT值/血管噪声；血管CNR=（血管CT值－脂肪CT值）/脂肪噪声。

图1　左前降支CT值的测量示意图

图2　心肌CT值的测量示意图

图3~7　心肌射线硬化伪影（BH）的主观评价示意图。图3示1分，心肌密度均匀，不存在密度差异；图4示2分，心肌密度不均匀，但尚不能确定有无密度差异；图5示3分，心肌密度不均匀，可以勉强确定基底部下壁较间隔壁密度低；图6示4分，可以确定基底部下壁较基底部余壁密度低，但边缘显示模糊；图7示5分，可以确定基底部下壁较基底部余壁密度低，且边缘显示清晰

图8~12　不同增强扫描触发阈值（ESTT）下CT冠状动脉、心肌及左心室成像。图8示ESTT=100 HU时，左心室腔、左前降支及左心室外侧壁心肌的CT值分别为527.4、505.6、105.9 HU；图9示ESTT=110 HU时，左心室腔、左前降支及左心室外侧壁心肌的CT值分别为456.3、455.2、114.4 HU；图10示ESTT=120 HU时，左心室腔、左前降支及左心室外侧壁心肌的CT值分别为405.8、441.0、103.9 HU；图11示ESTT=130 HU时，左心室腔、左前降支及左心室外侧壁心肌的CT值分别为314.2、340.6、101.6 HU；图12示ESTT=140 HU时，左心室腔、左前降支及左心室外侧壁心肌的CT值分别为348.1、363.2、80.2 HU

图13~16　不同ESTT下左心室基底部下壁心肌BH的客观测量。图13，14示ESTT=100 HU时，左心室基底部下壁心肌的CT值为（35.6±14.8）HU（图13），左心室中部下壁心肌的CT值为（79.7±16.8）HU（图14），二者差值为44.1 HU；图15，16示ESTT=130 HU时，左心室基底部下壁心肌的CT值为（82.2±16.7）HU（图15），左心室中部下壁心肌的CT值为（71.2±21.5）HU（图16），二者差值为11.0 HU

2．心肌客观评价参数定义及测量方法：

选取在四腔心层面进行心肌CT值的测量，ROI放在左心室外侧壁心肌内，ROI面积20 mm2，可根据室壁厚度选择椭圆形或不规则形，并尽量远离室壁肌肉的边缘（图2）；同时测量胸骨前方胸壁皮下脂肪组织的CT值，作为计算CNR时的背景，ROI面积20 mm2。CT值的标准差定义为图像噪声，心肌SNR=心肌CT值/心肌噪声，心肌CNR=（心肌CT值－心包脂肪CT值）/心包脂肪噪声。

3．心肌BH：

依据Scheske等[6]的研究，结合我们的临床经验，选择左心室基底部下壁相对于中部下壁CT值的差值作为评价心肌BH的指标。BH=基底部下壁的CT值－中部下壁的CT值，所有数据均测量3遍，取其平均值为最终数值；BH的主观评价标准：1分，密度均匀，不存在密度差异；2分，密度不均匀，但尚不能确定有无密度差异；3分，密度不均匀，可以勉强确定存在密度差异；4分，可以确定存在密度差异；5分，非常明确的密度差异（图3、图4、图5、图6、图7）。由2名不知患者临床资料及重建条件的有经验的放射科医师（从事冠状动脉CT诊断5年以上）采用随机双盲法，独立对图像的质量进行主观评分，并取其平均值作为最终结果。

4．左心室CT值的测量方法：

选取在四腔心层面测量左心室CT值，ROI放在左心室内，并尽量避开乳头肌及腱索、瓣膜等组织，ROI面积200 mm2，可根据左心室内情况选择ROI形态。

5．心肌碘值的测量：

将双能量扫描生成的100、140 kV图像使用Dual Energy应用程序中的Heart PBV选项打开，在Heart PBV中重建碘基图像，在碘基图像上选取心脏四腔心的层面测量心肌碘值，分别在左心室外侧壁、间隔壁及下壁心肌内放置3个ROI，ROI面积20 mm2，可根据室壁厚度选择椭圆形或不规则形，并尽量远离室壁肌肉的边缘，取3个点的平均值作为最终心肌的碘值。

五、统计学方法

所有数据均用统计软件包SPSS 22.0处理。计量资料符合正态分布，以

±s表示；心肌BH主观评分为等级资料，采用[M（P25，P75）]表示。具体统计方法如下：不同ESTT条件下DE-CCTA成像冠状动脉、心肌成像质量各客观测量值、心肌BH客观测量值及左心室CT值的比较，各组数据均符合正态分布，且方差齐，采用多个独立样本比较的方差分析，两两比较采用SNK法；心肌BH主观评分为等级资料，采用Kruskal-Wallis检验，两两比较采用Nemenyi检验。P<0.05为差异有统计学意义。

结果

一、不同ESTT下DE-CCTA冠状动脉成像质量的比较

左前降支CT值在不同ESTT组间差异具有统计学意义，两两比较结果显示，ESTT为100 HU时左前降支的CT值大于ESTT为130 HU时，余两两比较差异无统计学意义；左前降支增强扫描CT值与平扫CT值的差值、左前降支增强扫描时的噪声、SNR、CNR在不同ESTT组间差异无统计学意义。具体见表1，图8、图9、图10、图11、图12。

二、不同ESTT下DE-CCTA心肌成像质量的比较

左心室外侧壁心肌的增强扫描CT值、增强与平扫CT值的差值、噪声、信噪比、对比噪声比及碘值在不同ESTT组间的差异均无统计学意义。具体见表2，图8、图9、图10、图11、图12。

三、不同ESTT下DE-CCTA左心室腔内强化程度的比较

左心室增强扫描CT值在不同ESTT组间的差异具有统计学意义，两两比较结果显示，当ESTT为100 HU时，增强扫描左心室腔内的CT值大于ESTT为130及140 HU时，余两两比较差异无统计学意义；左心室腔内增强扫描CT值与平扫CT值的差值在不同ESTT组间的差异具有统计学意义，两两比较显示当ESTT为100 HU时，增强前后左心室腔内CT值差值大于ESTT为140 HU时。具体见表3，图8、图9、图10、图11、图12。

四、不同ESTT下DE-CCTA心肌BH的比较

心肌BH客观测量值及主观评分在不同ESTT组间的差异具有统计学意义。心肌BH客观测量值两两比较结果显示：ESTT为130、140 HU的心肌BH值低于ESTT为100、110 HU的心肌BH值，ESTT为120 HU的心肌BH值低于ESTT为100 HU的心肌BH值（P<0.05）；心肌BH主观评分两两比较结果显示：ESTT为130 HU的心肌BH主观评分低于ESTT为100、110 HU的心肌BH主观评分。具体见表4，图13、图14、图15、图16。

讨论

一、研究对影响靶器官强化的患者因素的质控

影响靶器官强化的患者因素主要包括体重、心排血量及性别。为了排除体重对靶器官强化的影响，很多研究根据体重调节对比剂的用量[7,8,9]，本研究对患者的BMI进行了限制，纳入病例均要求18 kg/m2≤BMI≤28 kg/m2；为了避免心功能在各剂量组中的差异影响研究结果，我们在纳入病例时，排除了心脏多普勒超声提示心功能异常的患者；CT增强扫描时靶器官的强化程度亦受性别影响，男性较女性相同部位的强化晚且强化程度低，因此在病例分组时，我们将纳入的100例患者按照男女不同性别分别按照随机数字表法随机均等分至5组。

二、研究对影响靶器官强化的对比剂因素的质控

影响靶器官强化的对比剂因素主要包括对比剂注射持续时间、注射流率、对比剂浓度、对比剂黏滞性、生理盐水冲刷等。

在本研究中，我们参照国际心血管CT协会于2009年发布的CCTA成像指南中的注射时间，即12 s内完成对比剂注射，因此对比剂流率（ml/s）=对比剂用量（ml）/12 s[5]；为了使研究结果更具有代表性，适应各种不同浓度的对比剂，我们采用可固定碘含量的方法，即每千克体重280 mg碘，由此，对比剂用量=（体重×280 mg/kg）/对比剂碘含量[5]，且在注射对比剂前均将对比剂恢复至常温再进行使用，以降低其黏滞性；另所有检查对象均在注射对比剂后，同步跟进40 ml生理盐水，以冲刷上腔静脉、右心、肺动脉及左心室内的对比剂，注射流率与对比剂注射速率相同。

三、CCTA冠状动脉显示对对比剂注射及强化的要求

当CCTA扫描延迟时间过短时，上腔静脉和右心腔内的高浓度对比剂会导致BH的发生，且高水平强化会影响冠状动脉钙化斑块的显示[10]，并低估非钙化斑块的面积[11]；延迟时间过长，则会导致冠状动脉与静脉同时显示、不易区分，且降低冠状动脉与周围组织的对比度，影响冠状动脉显示。因此CCTA检查冠状动脉强化显示最佳程度是将整个心室、升主动脉、冠状动脉保持一致且足够的强化[12]。Fei等[11]报道，CCTA检查中，诊断冠状动脉狭窄的最佳强化CT值约为350 HU。我们的研究结果显示随着ESTT的增加，左前降支的CT值逐渐降低，两两比较结果显示，ESTT为130 HU时，左前降支内的CT值为（355.2±59.1）HU，明显低于ESTT为100 HU，且最接近350 HU。

四、CCTA成像同时评价心肌对图像的要求

CCTA检查因冠状动脉内同时充盈高浓度的对比剂，非常接近心腔内的密度，CT值往往达到350~400 HU，而心肌的强化幅度远远低于冠状动脉及心室腔，仅为100 HU左右，故BH对心肌的影响要远远大于冠状动脉。因此，冠状动脉、心肌"一站式"成像的最佳扫描时机应当是在冠状动脉良好显示的前提下，保证心肌的强化幅度并降低其BH，使得检查能够更加准确地反映冠状动脉狭窄及心肌灌注的真实情况。

我们的研究显示，选择主动脉根部为ESTT监测点，当ESTT为130 HU时，左前降支内的CT值最接近冠状动脉的最优成像CT值350 HU，为（355.2±59.1）HU，且心肌BH的客观测量值及主观评分也均较其他组别降低，分别为（8.8±12.4）HU，1.5（1.0,2.0）分；而在图像的客观成像质量评价方面，ESTT为130 HU时冠状动脉及心肌噪声、信噪比、对比噪声比与其他扫描ESTT组间差异无统计学意义。

综上所述，不同扫描ESTT对于DE-CCTA冠状动脉及心肌同时显示具有影响。在第二代双源CT行回顾性心电门控DE-CCTA扫描时，如选择主动脉根部为监测点时，130 HU是DE-CCTA检查同时显示冠状动脉和心肌的最佳扫描ESTT。

参考文献（略）