朱水波 朱 健 周孜孜

(廣州軍區(qū)武漢總醫(yī)院心胸外科，湖北 武漢 430070)

?

多排螺旋CT成像在心臟疾病診斷應(yīng)用中的研究現(xiàn)狀

朱水波 朱 健 周孜孜

(廣州軍區(qū)武漢總醫(yī)院心胸外科，湖北 武漢 430070)

心臟；輔助檢查；X線計(jì)算機(jī)；三維重建

手術(shù)前準(zhǔn)確了解病變與周?chē)鞴僦g的關(guān)系是準(zhǔn)確進(jìn)行醫(yī)患溝通的前提,也是心臟疾病矯正手術(shù)獲得成功的關(guān)鍵。然而在心臟外科臨床實(shí)際中心臟與大血管組織器官存在著復(fù)雜多樣的解剖學(xué)變異〔1〕，使得精確的手術(shù)前評(píng)估變得困難。多排螺旋(MD)CT是近年來(lái)在CT成像技術(shù)上的最新突破〔2〕。MDCT通過(guò)橫軸掃描三維采集數(shù)據(jù)進(jìn)行多種方向重建，能表達(dá)組織器官間的三維關(guān)系，使得大量的數(shù)據(jù)利用起來(lái)更加直觀有效。最終的影像能發(fā)現(xiàn)各種病變，或能讓心臟外科醫(yī)師更容易準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)解剖學(xué)細(xì)節(jié)，對(duì)于安全開(kāi)展手術(shù)有極大的臨床指導(dǎo)意義。本文就MDCT成像在心臟疾病診斷應(yīng)用中的研究現(xiàn)狀作一綜述。

1 MDCT發(fā)展現(xiàn)狀

1998年MDCT的問(wèn)世使得無(wú)創(chuàng)、準(zhǔn)確、可靠診斷心臟疾病成為可能〔3〕。MDCT是在常規(guī)CT基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)現(xiàn)代新型影像學(xué)技術(shù)，它通過(guò)多種探測(cè)器快速掃描身體某一大范圍區(qū)域并同步取得數(shù)量增加的軸向CT薄片掃描三維采集數(shù)據(jù)進(jìn)行多種方向的重建。近年來(lái)MDCT 成像技術(shù)、硬件和軟件技術(shù)的飛速進(jìn)步推動(dòng)了無(wú)創(chuàng)心血管成像的發(fā)展,相繼出現(xiàn)了16、64、128層MDCT。MDCT改進(jìn)了常規(guī)CT，使它從單一橫斷面成像發(fā)展為動(dòng)態(tài)的、三維成像形態(tài)。具體來(lái)講就是采用比較高的空間和時(shí)間分辨率及高質(zhì)量的多維重建圖像。多平面重建影像是三維影像通過(guò)自體積加權(quán)地獲得性軸向CT數(shù)據(jù)集，伴隨著任意選擇的計(jì)劃，包括冠狀面、矢狀面、垂直線和曲線。在橫軸三維采集數(shù)據(jù)后，重建出的軸位像、冠狀切面和矢狀切面都具有一致的空間分辨率，在任意方向重建出的圖像質(zhì)量高度清晰的〔4～9〕。而且它可以進(jìn)行多種多樣的后處理，如顯示心血管的解剖部位、對(duì)一些大血管和心臟進(jìn)行三維檢查。2007年320排動(dòng)態(tài)容積CT(320-DVCT)問(wèn)世。其在探測(cè)器寬度方面取得了重大突破,達(dá)到單圈掃描320層的能力,掃描范圍達(dá)到16 cm。

2 MDCT在心臟疾病中的應(yīng)用

先天性心臟病是新生兒中最常見(jiàn)的一種先天性畸形，約占各種先天性疾病的28%〔10〕，是近年來(lái)幼兒3大疾病(先天性心臟病、聽(tīng)力缺失、視力發(fā)育障礙)篩查的主要項(xiàng)目。先天性心臟病多在胚胎發(fā)育時(shí)期由于心臟或大血管形成障礙或發(fā)育異常而引起的解剖結(jié)構(gòu)異?；虺錾髴?yīng)自動(dòng)關(guān)閉的通道未能閉合(在胎兒屬正常)。先天性心臟病一般可以通過(guò)臨床癥狀、典型的體征、胸部正位片、心電圖和心臟彩超做出診斷。經(jīng)驗(yàn)豐富的心臟外科醫(yī)生一般能通過(guò)這些資料估計(jì)其血流動(dòng)力學(xué)改變、病情程度及范圍，制定一個(gè)較好的治療方案。但對(duì)于合并多種畸形的復(fù)雜性心臟病，往往需更精密的檢查手段。在過(guò)去一段時(shí)間里，心導(dǎo)管心血管造影等檢查手段對(duì)了解其病變程度、類(lèi)型及范圍有滿意的效果，然而因?yàn)槠渚哂幸欢ǖ膭?chuàng)傷性沒(méi)有得到大范圍的臨床推廣。隨著影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展MDCT不僅能縮短掃描時(shí)間、減少造影劑的使用、降低射線曝光劑量、較少受快心率及心律不齊的影響,具有較好的應(yīng)用前景〔11〕。而復(fù)雜心臟病的診斷方面，更是需要準(zhǔn)確的輔助檢查手段。

320-DVCT無(wú)疑是醫(yī)學(xué)影像設(shè)備發(fā)展史上一場(chǎng)空前的革命。經(jīng)周?chē)o脈通過(guò)高壓注射器快速注入造影劑，延遲一定時(shí)間至靶血管內(nèi)造影劑充盈達(dá)到高峰，通過(guò)電子束成像系統(tǒng)，進(jìn)行快速體積數(shù)據(jù)采集，獲取增強(qiáng)掃描的多層面斷層影像，結(jié)合計(jì)算機(jī)進(jìn)行心血管圖像的三維重建，最終得到靶血管數(shù)字化的立體影像〔12〕。它是在MDCT技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合計(jì)算機(jī)進(jìn)行后處理的心血管三維重建。從表面上看320-DVCT和過(guò)去CT的進(jìn)化史一樣是探測(cè)器范圍的增寬，但這對(duì)于心臟的掃描產(chǎn)生的是革命性的變化，它僅需0.35 s完成無(wú)須屏氣的全心臟掃描，大大降低了由屏氣不良造成掃描失敗的可能性。因此，它完全規(guī)避了以往CT無(wú)法解決的長(zhǎng)時(shí)間螺旋掃描帶來(lái)的多次心跳，螺旋錯(cuò)層偽影等各類(lèi)問(wèn)題，極大地減少了假陽(yáng)性的診斷。因?yàn)榭偲毓鈺r(shí)間大大降低，最多可降低80%輻射劑量。

對(duì)于復(fù)雜心臟病的診斷，320-DVCT結(jié)合多平面重組(MPR)、最大密度投影(MIP)及容積再現(xiàn)(VR)等多種圖像后處理技術(shù)避免了影像的重疊，能很好地顯示心臟心內(nèi)結(jié)構(gòu)和心外結(jié)構(gòu)異常。三維重建技術(shù)能很好地展示解剖學(xué)房室位置、形態(tài)、房室內(nèi)部連接及結(jié)構(gòu)、房室與大血管連接、大血管形態(tài)及空間位置關(guān)系〔4～9〕。MPR將橫斷面圖像的數(shù)據(jù)通過(guò)后處理使體素重新排列，根據(jù)診斷需要顯示任意方向的二維斷面圖像，可以充分顯示病變的細(xì)節(jié)及與周?chē)M織的關(guān)系，方便測(cè)量病變大小。由于MPR的容積數(shù)據(jù)較少，不能顯示整體血管的情況，可能漏診一些細(xì)小的病變，例如本組中的一個(gè)小的房間隔缺損。MIP是利用投射成像的原理，在可視化平面之上投射三維空間數(shù)據(jù)的一種計(jì)算機(jī)可視化方法。它是將一組投影線沿著預(yù)先的視角透過(guò)容積數(shù)據(jù)系列，取每條投影線經(jīng)過(guò)的所有體素中最大的一個(gè)體素值作為投影圖像中對(duì)應(yīng)的像素值，這樣由所有投影線對(duì)應(yīng)的最大密度像素組成的二維投影圖像稱之為MIP。MIP圖像主要提供密度信息，優(yōu)點(diǎn)在于投影的分辨率高，可以任意角度旋轉(zhuǎn)，有利于觀察心血管及病變的整體形態(tài)和位置。VR是利用CT 血管造影數(shù)據(jù)的三維顯示技術(shù)，將投影線通過(guò)容積數(shù)據(jù)，以不同灰階和偽彩來(lái)顯示表淺或深在結(jié)構(gòu)，可完全利用掃描容積內(nèi)的數(shù)據(jù)對(duì)心血管腔進(jìn)行三維重建，是近年來(lái)開(kāi)發(fā)的一種最新、最復(fù)雜的重建方法。VR技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于能三維旋轉(zhuǎn)、任意角度觀察、隨意切割，不易受器官重疊影響，VR的不足之處是對(duì)計(jì)算機(jī)硬件要求很高，行圖像三維重建及閱片所花費(fèi)的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)〔13～15〕。

當(dāng)前選擇性冠狀動(dòng)脈造影(CAG)仍然是診斷冠心病的金標(biāo)準(zhǔn)，但因其有創(chuàng)、具有潛在嚴(yán)重并發(fā)癥、費(fèi)用高、有放射性損傷、在中小醫(yī)院不易開(kāi)展等因素限制了它的臨床使用。冠狀動(dòng)脈鈣化是冠心病的標(biāo)志，是其發(fā)展到一定程度的必然產(chǎn)物。研究〔16〕發(fā)現(xiàn)冠狀動(dòng)脈鈣化積分(CACS)與相應(yīng)冠脈管腔的狹窄有高度的相關(guān)性，從而得出結(jié)論，由CACS可以在一定程度上推測(cè)出冠脈的狹窄程度。一直以來(lái)，電子束CT常被用作評(píng)價(jià)冠脈鈣化程度的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但價(jià)格昂貴、適應(yīng)證單一，使得電子束CT不能得到廣泛推廣。最新研究表明在對(duì)冠脈鈣化程度的定量分析方面， MDCT與電子束CT技術(shù)在冠脈鈣化評(píng)價(jià)方面的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.95，即高度相關(guān)〔11，16，17〕。一次320-DVCT心臟冠狀動(dòng)脈掃描不僅可以獲得冠脈鈣化積分、冠脈CT造影等常規(guī)形態(tài)學(xué)信息，更能測(cè)出包括射血量、射血分?jǐn)?shù)、心肌活性、心肌灌注評(píng)價(jià)、心室運(yùn)動(dòng)、心房運(yùn)動(dòng)等結(jié)果，滿足臨床準(zhǔn)確診斷的需要。

3 MDCT在心臟疾病應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

MDCT通過(guò)多種探測(cè)器快速掃描身體某一大范圍區(qū)域并同步取得數(shù)量增加的軸向CT薄片掃描三維采集數(shù)據(jù)進(jìn)行多方向的重建能夠提供較為全面的解剖學(xué)立體圖像。其原始橫軸面成像避免了影像的重疊，能很好地顯示解剖學(xué)心臟的位置、形態(tài)與血管的連接情況〔18〕。近年來(lái)，迅速發(fā)展起來(lái)的320-DVCT 跟前一代CT 相比,最大的突破在于檢測(cè)的覆蓋范圍大大提高了,它的覆蓋范圍是64排CT的5倍,它可以把人體最難檢查的器官——心臟完全覆蓋起來(lái),不需要移動(dòng)床體就可以進(jìn)行掃描和重建,也不再需要高度重疊的掃描。320-DVCT 在臨床上單次掃描就可以完全覆蓋心臟,大大縮短了檢查時(shí)間,由原來(lái)的6～10 s 縮短到0.35～0.5 s,例如最短僅用0.35 s 就能將整個(gè)心臟瞬間顯示成像。320-DVCT 在硬件軟件技術(shù)方面的改進(jìn),明顯縮短掃描時(shí)間,提高了時(shí)間和空間分辨力,在心率70次/min以下時(shí)掃描即可完全避免因呼吸運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的偽影,心臟運(yùn)動(dòng)偽影也減到了最低,圖像質(zhì)量得到極大改善〔3〕。許多三維動(dòng)態(tài)容積掃描技術(shù)，例如三維容積再現(xiàn)、最大密度投影、最小密度投影、遮蔽表面顯示、表面陰影顯示技術(shù)及模擬血管內(nèi)徑技術(shù)顯示多種組織和顯示它們與另一不同組織關(guān)系的能力。三維掃描的過(guò)程創(chuàng)造出了二維影像，這些影像表達(dá)了組織器官之間的三維關(guān)系使我們充分利用巨大數(shù)量的二維數(shù)據(jù)直觀性和有效性的優(yōu)點(diǎn)。

此外，放射劑量問(wèn)題是一直困擾CT廣泛使用的一個(gè)重要因素。64排CT 一次心臟檢查的整體輻射劑量約(20±3.5)mSv,320-DVCT因掃描時(shí)間縮短并采用前瞻性心電門(mén)控技術(shù)可明顯減少射線曝光量,并可取得高質(zhì)量的冠狀動(dòng)脈圖像, 一次選擇性冠狀動(dòng)脈造影患者所受到的輻射劑量達(dá)3～10 mSv，個(gè)別患者甚至可通過(guò)更低的劑量(<1 mSv)即可完成一次掃描，因此檢查的照射劑量減少了約75%〔19，20〕。

1 郭 丹, 林卡莉, 李啟華.主動(dòng)脈弓的解剖及胚胎學(xué)發(fā)展的研究現(xiàn)狀〔J〕.中國(guó)循環(huán)雜志,2013；28(6)：475-6.

2 Akiba T.Utility of three-dimensional computed tomography in general thoracic surgery〔J〕.Gen Thorac Cardiovasc Surg，2013；61(12):676-84.

3 郝寶順，劉 勇，周 彬, 等.320 排動(dòng)態(tài)容積CT 冠狀動(dòng)脈成像診斷冠狀動(dòng)脈狹窄的價(jià)值〔J〕.中國(guó)動(dòng)脈硬化雜志,2013；21(1)：74-8.

4 Akiba T, Marushima H, Harada J,etal.Importance of preoperative imaging with 64-row threedimensional multidetector computed tomography for safer videoassisted thoracic surgery in lung cancer〔J〕.Surg Today，2009；39(10):844-7.

5 Zhu J, Liu Y, Zhu SB,etal.Anomalous origin of the left coronary artery from the pulmonary artery confirmed by 320-slice computed tomography〔J〕.Pediatr Cardiol，2013；34(5):1283-4.

6 Zhu J, Gao YH, Zhu SB,etal.The scimitar syndrome confirmed by 320-slice computerized tomography 〔J〕.Am J Cardiol，2012；109(5):773.

7 Zhu SB, Zhu J, Xi EP,etal.Descending aortic aneurysm associated with coarctation 〔J〕.Pediatr Cardiol,2013；34(2):478-9.

8 Zhu SB, Zhu J, Liu Y,etal.Surgical treatment of a giant symptomatic cardiac lipoma 〔J〕.J Thorac Oncol, 2013；8(10):1341-2.

9 Xi EP, Zhu J, Zhu SB,etal.Percutaneous closure of a post-traumatic ventricular septal defect with a patent ductus arteriosus occluder 〔J〕.Clinics(Sao Paulo), 2012；67(11):1281-3.

10 賈世軍，焦 俊，汪春紅，等.320排CT在先天性心臟病診斷中的應(yīng)用〔J〕.放射學(xué)實(shí)踐，2012；27(7):754-7.

11 廖火城，錢(qián)孝賢.320排CT心臟成像的最新進(jìn)展〔J〕.國(guó)際內(nèi)科學(xué)雜志，2009；36(12):701-4,709.

12 Ozawa K, Funabashi N, Takaoka H,etal.320-slice CT-based finding of aortic wall tissue invasion into left-main coronary artery does not have relationship with coronary risk factors and coronary arteriosclerosis and stenosis〔J〕.Int J Cardiol，2014；172(1):e207-9.

13 Tung MK, Cameron JD, Casan JM,etal.Radiation dose in 320-slice multidetector cardiac CT:a single center experience of evolving dose minimization〔J〕.J Cardiovasc Comput Tomog,2013；7(3):157-66.

14 Ding J, Sun G, Lu Y,etal.Evaluation of anterior ethmoidal artery by 320-slice CT angiography with comparison to three-dimensional spin digital subtraction angiography:initial experiences〔J〕.Korean J Radiol,2012；13(6):667-73.

15 Uehara M, Takaoka H, Kobayashi Y,etal.Diagnostic accuracy of 320-slice computed-tomography for detection of significant coronary artery stenosis in patients with various heart rates and heart rhythms compared with conventional coronary-angiography〔J〕.Int J Cardiol，2013；167(3):809-15.

16 李健洪，陳建初，陳清群，等.320排螺旋CT冠脈成像評(píng)估冠脈病變的臨床應(yīng)用價(jià)值〔J〕.臨床醫(yī)學(xué)工程，2012；19(5):700-1.

17 趙義芹，祖德貴，曾慶玉.后64 排螺旋CT冠脈檢查新進(jìn)展〔J〕.CT 理論與應(yīng)用研究，2012；21(1):149-55.

18 姜相森,孫 剛，李 敏，等.冠狀動(dòng)脈成像同時(shí)評(píng)價(jià)卵圓孔未閉的320排CT初步應(yīng)用〔J〕.實(shí)用放射學(xué)雜志, 2011；27(5):694-7.

19 Li S, Tang X, Peng L,etal.Positive predictive values of 320-slice coronary computed tomography angiography with respect to multiple confounders in clinical routine〔J〕.Int J Cardiol，2014；174(1):217-9.

20 Sabarudin A, Sun Z.Coronary CT angiography:diagnostic value and clinical challenges〔J〕.World J Cardiol，2013；5(12):473-83.

〔2015-08-01修回〕

(編輯 苑云杰/王一涵)

朱水波(1962-)，男，教授，主任醫(yī)師，博士，博士生導(dǎo)師，主要從事心血管疾病研究。

R654.2；R816.2

A

1005-9202(2016)21-5475-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2016.21.117