不同浓度碘对比剂下CT心肌首过灌注缺损伪影的差异性研究

刘国清， 刘岘， 陈维翠， 霍梦娟， 胡亚涛， 黄伟康

冠状动脉CTA检查已成为诊断和筛查冠状动脉粥样硬化性心脏病的重要工具，但单纯冠状动脉形态学方面的诊断难以满足临床需求[1-3]。随着影像技术的发展，一站式冠脉CTA+心肌灌注的检查模式广泛应用临床，该模式既能提供形态学方面的信息，还能提供一定心肌微循环信息[4-7]。但此模式的心肌灌注易出现一定的灌注缺损伪影，主要是硬线束伪影(beam hardening，BH)干扰所致，可表现为心肌CT值的虚假降低或者升高，这种心肌衰减伪影在很大程度上混淆了心肌灌注的结果[8-9]。曾有研究采用不同的图像算法或应用心脏双能量扫描方式去减少硬线束伪影对心肌灌注的干扰[10-11]。但对于对比剂浓度导致心肌灌注伪影的研究较少。本研究拟采用不同对比剂浓度的一站式冠脉CTA+静息态心肌首过灌注扫描模式，分析不同浓度对比剂导致心肌灌注缺损伪影的差异，后心肌灌注选择合适的对比剂浓度提供依据。

图1 心肌节段“牛眼图”及冠脉三支血管供血区域。

材料与方法

1.研究对象

研究对象纳入标准为：①无碘剂过敏史；②无心肌梗死、心肌炎、心肌病、心脏瓣膜病、先天性心脏病、感染性心内膜炎及肺心病等病史；③无冠脉支架植入术、心脏搭桥术、心脏换瓣手术及起搏器植入术等手术史；④无持续房颤、房扑或者频发室早等心律不齐病史；⑤肾功正常，血清肌酐<1.7 mg/dL；⑥没有怀孕或备孕；⑦无确诊恶性肿瘤史；⑧无阿司匹林、硫酸氯化格雷、肝素等药物过敏史；⑨心电图无明确心肌缺血；⑩冠脉诊断基本正常，CAD-RADS分级[12]为0～1级。

按上述标准，应用简单随机法筛选出本院(广州中医药大学第二附属医院)行Siemens 2代双源CT一站式冠状动脉造影+静息态心肌首过灌注的174例患者，其中男68例，女106例，平均年龄56岁，平均BMI值约(23.4±3.30) kg/m2，平均心率约65.3次/分。其中高浓度对比剂组(碘帕醇，浓度370 mg I/mL)97例，男33例，女64例，平均年龄(55.77±12.08)岁，BMI值(23.82±3.40) kg/m2。CT低浓度对比剂组(碘必乐，浓度320 mg I/mL)77例，男35例，女42例，平均年龄(56.32±13.14)岁，BMI为(22.87±3.11) kg/m2。所有受试者检查前均签署知情同意书，该试验通过广东省中医院伦理委员会审核。

2.检查设备及扫描参数

检查前告知患者检查流程及可能产生的感受，消除紧张情绪，训练患者呼吸，减少或避免呼吸运动伪影影响图像质量。受检者取仰卧位，头足方向，先行冠脉钙化积分扫描，扫描范围从气管隆突水平至膈肌下2.0 cm水平，扫描时检查者在深吸气后屏气，应用bolus tracking技术，于升主动脉为监测点，阈值为130 HU，延迟5 s。采用一站式前瞻性门控行冠脉CTA+静息态心肌首过灌注检查。将心电脉冲的带宽放宽至30%～80% R-R间期。采用Siemens Somotom Definition Flash双源CT。CT扫描参数：准直采用2×64×0.6 mm，球管旋转时间为280 ms，层厚3 mm。管电压根据BMI选择80、100或120 kV，管电流参考值250 mAs，开启4D自动毫安调节技术。根据患者体重制定个性化注射方案、降低个体差异性，达到冠脉均一的强化效果。用22G套管针穿刺静脉，采用Ulrich高压双筒注射器自肘前静脉团注对比剂，剂量1.0 mL/kg，最低总量不低于55.0 mL，对比剂注射时间均为12.0 s，随后同步注射40 mL生理盐水。

3.后处理方法

扫描完成后，根据最佳时相技术重组处最佳舒张期、最佳收缩期轴位图像，层厚0.75 mm，间距0.5 mm，Kernal值B26f。导入Syingovia后处理工作站，应用Syngovia VB1140工作站中的Cardiac function进行心肌灌注成像处理，依据计算机软件自动勾画左心室室壁，软件勾画室壁导致小部分室壁范围缩小，需要人工对软件勾不足部分进行人工校正，软件依据勾画左心室室壁形成心肌灌注“牛眼图”(依据美国心脏病协会规定的分段法将左心室分成17个节段)，左心室心肌供血区域分为三组，由左前降支供血的心肌节段为1、2、7、8、13、14及17段，左侧回旋支供血的心肌节段为5、6、11、12及16段，右冠供血的心肌节段为3、4、9、10及15段。预先对心肌灌注图像的左心室室壁进行逐层观察，必要时手动动校正左心室心肌内壁及心外膜轮廓，根据软件自动生成的心肌灌注“牛眼图”评判心肌低灌注伪影，具体心肌节段及供血支配区见图1[13-14]。

4.数据测量及统计

主动脉根部CT值测量选择冠状窦上2.0 cm范围内测量，测量兴趣区(regions of interest，ROI)面积为20.0 mm2，左主干选取中段区域，ROI为3.0 mm2，在心尖四腔心位置，ROI面积为20.0 mm2，左心室前间壁选择左心室短轴位，并尽量远离室壁肌肉的边缘、腱索、肉柱，可选用圆形或椭圆形，测三次求平均值并记录(图2)。

统计高、低浓度对比剂组正常心肌静息态首过灌注出现的低灌注区域位置、数目、主动脉根部CT值、左主干CT值、左心室CT值及左心室前间壁CT值和CTA扫描参数如管电压、管电流、对比剂用量。对符合正态分布的数据采用均数±标准差表示，不符合正态分布的采用中位数进行描述。采用SPSS 20.0统计软件进行两独立样本秩和检验、卡方检验和单因素方差分析，以P<0.05为差异有统计学意义。

图2 男，64岁，CAD-RADS 0级，对比剂浓度320mgI/mL，左心室前间壁心肌测量方法、左心室测量方法；灌注图提示缺损伪影区位于4区。

对比剂浓度节段1234567891011121314151617320mg I/mL40247125004301214018370mg I/mL702145035003131334124

表2 高、低浓度对比剂组各参数比较

结 果

高、低浓度对比剂两组共出现心肌低灌注伪影199个节段(表1)。低灌注伪影节段依次集中在第7、17、13及第4节段区域(图2)，低浓度对比剂组出现低灌注伪影数85个，中位数为1.5个节段；高浓度对比剂组出现低灌注伪影区域数为114个，中位数为2个节段。两组出现低灌注伪影数差异无统计学意义(Z=-0.406，P=0.685)。

高、低浓度对比剂两组主动脉根部、左主干、左心室及左心室前间壁CT值、对比剂用量和BMI、管电压、管电流等资料及相关统计值见表2、3。

表3 高、低浓度两组不同管电压病例数比较

低浓度组CT有效辐射剂量为(173.48±71.90) mGy，高浓度组CT有效辐射剂量为(187.41±93.63) mGy，差异无统计学意义(F=2.188，P=0.141)。对两组主动脉根部CT值、左主干CT值、左心室CT值及左心室前间壁CT值和管电流、对比剂用量、BMI进行单因素方差分析，P值分别为0.01、0.07、0.06、0.49、0.251、0.957、0.059。高、低浓度两组管电压差异无统计学意义(χ2=1.100，P=0.577)。

讨 论

冠脉CTA已成为冠心病筛查和诊断的首选检查，临床除了形态方面的诊断需求外，仍需对心肌微循环进行评估，故在降低CT辐射剂量和碘负荷的基础上，常采用一站式冠脉CTA+心肌首过灌注成像[15-18]。静息态CT心肌灌注检查实际上就是常规的CCTA检查，不同点是除保证冠状动脉显影质量外，充分使对比剂扩散入心肌，但CT心肌灌注由于各种原因会导致一定的假阳性，对心肌微循环评估存在过度诊断风险。心肌灌注伪影除患者本身因素外，主要为X线硬线束伪影(beam hardening，BH)干扰所致，硬线束伪影还与左心室碘的浓度有关。因为不同组织X线的衰减值不同，计算机对图像进行的重建过程中，会对各个组织射线投影进行测量，计算投照射线的衰减程度，而不同投照角度X射线能量的不一致或者邻近组织X线衰减值差异较大的，则使得组织X射线衰减值计算存在偏移，从而最终导致了射线硬线束伪影的产生，使得心肌的CT值出现了虚假的减低或者升高。同时心肌灌注的伪影与注射流率、时间相关；So等[19]研究指出时间密度曲线的斜率与组织的灌注相关，通过斜率或者反褶积计算所得的心尖部心肌的灌注值就会被高估。所以有关降低心肌灌注伪影的研究，如硬线束干扰的研究，主要集中在CT重建算法、对比剂最佳延迟时间、双能量心肌灌注等方法[8- 9,20-21]。

本研究应用一站式前瞻性门控冠脉CTA+静息态心肌首过灌注检查模式，应用个体化的对比剂注射方案，排除心率方面的干扰，同时对受试者的基线资料和CT扫描参数进行统计分析，两组在受试者基线资料、CTA扫描参数、对比剂用量方面没有显著差异，排除了受试者基线资料、CT扫描参数及对比剂用量的等因素的干扰。在减低CT辐射剂量的的基础上，比较了不同比剂浓度导致正常心肌静息态CT首过灌注产生灌注伪影的差异性。笔者发现高浓度CT对比剂与低浓度CT对比剂发生灌注伪影无显著差异，即行心肌灌注检查时，可采用低浓度CT对比剂，这样在对比剂同等用量的情况下可以减少检查者的碘负荷，降低对比剂肾损害的风险，对左心室心肌灌注产生的灌注缺损伪影与对比剂浓度无关。

心肌灌注缺损伪影除与X线特性相关外，可能与左心室舒张和收缩的运动、对比剂注射速率有关、触发阈值及延迟时间有关[22]。本研究还发现易发生心肌灌注缺损伪影的节段为心尖、左心室前壁中间段、左心室下壁基底段等心肌节段，这与Carrascosa等[11]和Rodriguez-Granillo等[23]的研究相一致。而不同浓度对比剂的主动脉根部CT值差异具有统计学意义，但低浓度主动脉根部CT值为(658.81±133.96)HU，完全能达到诊断主动脉病变CT值要求。两组的冠脉左主干、左心室的CT值差异无统计学意义，且都能达到临床诊断需求，如低浓度组左主干CT值平均值为(645.45±140.88)HU，血管的图像质量完全能达到诊断需求，关于低浓度对比剂不会降低对冠脉CTA图像质量已得到相关研究证实[24]。

而高低浓度组左心室室壁的CT值差异同样无统计学意义，心肌的强化受对比剂注射流率、用量和延迟时间的影响。本研究参照国际心血管CT协会于2009年发布的冠脉CTA成像指南中推荐的注射时间[20]，即12s内完成对比剂的注射，并依据患者体重制定出个体化的对比剂注射方案，使心肌强化达到一致，降低了个体心肌差异性，故不同对比剂浓度的左心室心肌强化程度无差异，因此静息态心肌首过灌注，高低浓度对比剂的心肌灌注缺损伪影也无差异。同时本研究采用前瞻性门控方式，CT辐射剂量得到大幅度降低。对于以往研究发现前瞻性门控易在左心室导致"阶梯"伪影，本研究由于采用限定时间内完成扫描，且患者律齐、心率约65次/分，同时双源CT扫描速度快，故由前瞻性门控导致的左心室“分层”征象显示不明显，同时不同浓度对比剂下前瞻性门控的心肌灌注缺损没有差异，故在心肌首过灌注中可以使用前瞻性门控，以降低CT辐射剂量。

总之，不同浓度对比剂在一站式前瞻性门控冠脉CTA检查+静息态心肌首过CT灌注中，发生心肌灌注缺损缺损伪影无显著差异，在排除受试者基线资料、CT扫描参数和对比剂用量的干扰因素外，采用个体化注射方案，在一定时间内，达到一定注射流率和对比剂剂量，冠状动脉、左心室、心肌CT值无显著性差异，这为今后进行CT心肌灌注如负荷灌注、动态灌注使用低浓度对比剂提供实验依据。