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張兆琪教授談：國(guó)內(nèi)外CT臨床應(yīng)用進(jìn)展
畢業(yè)論文
自從1999年4層CT問世以來，多層CT1直處于快速發(fā)展階段，尤其在心血管領(lǐng)域，首次使無創(chuàng)性冠狀動(dòng)脈成像進(jìn)入臨床應(yīng)用。本文將綜述目前CT在心血管領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展。
1、CT在心血管領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀
1、冠狀動(dòng)脈成像
自20世紀(jì)60年代選擇性冠狀動(dòng)脈造影問世以來，這種有創(chuàng)的技術(shù)1直被認(rèn)為是冠狀動(dòng)脈成像和冠心病診斷的“金標(biāo)準(zhǔn)”。 而64層 MSCT應(yīng) 用 于臨床，真正為這1領(lǐng)域帶 來劃時(shí)代革命。64層 MSCT采用新1代大功率高毫安輸出x線管，探測(cè)器排數(shù)已增至64排 ，螺旋掃描速度更快(≤0．35s／轉(zhuǎn))，時(shí) 間分辨 率顯著 提 高(<50ms)，心臟亞毫米層厚 <0．5mm，探測(cè)器旋轉(zhuǎn)1周可>50% 狹窄的敏 感性為93%，特異性為98%，陽性預(yù)測(cè)值94．0%,陰性預(yù)測(cè)值為99．1%。與國(guó)外同類研究近似 。然而研究顯示高達(dá)12%的冠狀動(dòng)脈節(jié)段不能滿足影像學(xué)評(píng)價(jià)。主要的原因是冠狀動(dòng)脈壁的嚴(yán)重鈣化以及運(yùn)動(dòng)偽影，后者尤其在高心率的病人最容易發(fā)生。因此很多研究者建議，當(dāng)病人心率大于70次／min時(shí)應(yīng)服用降低心率的藥物。如果想消除在掃描時(shí)對(duì)心跳的控制，進(jìn)1步提高時(shí)間分辨率是關(guān)鍵。 最近投入臨床應(yīng)用的雙源CT（Dual-source CT, DSCT），與目前最先進(jìn)的64層CT相比，能夠提供更快的掃描速度和更高的時(shí)間分辨率。雙源CT配置了兩個(gè)球管和與之對(duì)應(yīng)的探測(cè)器。在雙源CT掃描系統(tǒng)內(nèi)，兩組呈90度排列的互相獨(dú)立的數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)（球管－探測(cè)器系統(tǒng)）只需同時(shí)旋轉(zhuǎn)90度就可以獲得平行于射線投影平面的整個(gè)180度圖像數(shù)據(jù)，這180度的圖像數(shù)據(jù)由兩個(gè)4分之1的掃描扇區(qū)數(shù)據(jù)組成。由于機(jī)架只需旋轉(zhuǎn)4分之1的掃描扇區(qū)，即掃描時(shí)間只有機(jī)架旋轉(zhuǎn)時(shí)間的4分之1，這也就意味著獲得的半圈掃描數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率只有機(jī)架旋轉(zhuǎn)時(shí)間的4分之1。單源多層CT的時(shí)間分辨率在進(jìn)行單扇區(qū)的圖像重建時(shí)等于機(jī)架旋轉(zhuǎn)時(shí)間的2分之1，約160ms。而雙源CT的時(shí)間分辨率大約為機(jī)架旋轉(zhuǎn)時(shí)間的4分之1，僅有83ms。初步的研究表明再受檢者心率達(dá)到100次/分鐘時(shí)，與單源64層CT相比，雙源CT掃描獲得的圖像質(zhì)量明顯提高，在診斷冠狀動(dòng)脈狹窄程度大于50%時(shí)，準(zhǔn)確性與心率低時(shí)比，沒有明顯差異。雙源CT進(jìn)行冠狀動(dòng)脈數(shù)據(jù)采集時(shí)，對(duì)心率的要求大大降低。也不需要服用降低心率的藥物，其采集的各向同性數(shù)據(jù)提高了后處理影像的質(zhì)量和診斷準(zhǔn)確性，但其對(duì)患者屏氣的要求更加嚴(yán)格，否則，會(huì)產(chǎn)生呼吸運(yùn)動(dòng)偽影。雙源CT將在臨床使用中獲得進(jìn)1步認(rèn)可和更廣泛的應(yīng)用。
2.冠狀動(dòng)脈斑塊分析
在冠心病發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸過程中，冠狀動(dòng)脈斑塊性質(zhì)較其導(dǎo)致的管腔狹窄程度更有決定意義。冠狀動(dòng)脈斑塊性質(zhì)的正確評(píng)估可 指導(dǎo)冠 心病危險(xiǎn)分級(jí)和臨床治療。冠狀動(dòng)脈“易損”斑塊破裂并誘發(fā) 血栓形成是發(fā)生急性冠狀動(dòng)脈綜合征的關(guān)鍵機(jī)制 ，這也是導(dǎo)致冠心病患者死亡的主要原因。冠狀 動(dòng)脈斑塊性質(zhì)主要取決于斑塊內(nèi)脂核的大小和成分、纖維帽厚度以及有無炎癥反應(yīng)等。鑒于大多數(shù)“易損”斑塊在破裂前所造成的管腔狹窄僅為輕至中度，文獻(xiàn)記載，70%以下管腔狹窄的冠心病心肌梗死發(fā)生率高達(dá)86%。冠心病2級(jí)預(yù)防也應(yīng)由單純治療冠狀動(dòng)脈狹窄轉(zhuǎn)為對(duì)“易損”斑塊的研究，包括及時(shí)識(shí)別高�；颊叩摹白锓浮辈∽儯櫡兰毙孕呐K事件的發(fā)生。MSCT可初步用于評(píng)價(jià)冠狀 動(dòng)脈斑塊的形態(tài)學(xué)特征，為無創(chuàng)檢測(cè)有破裂傾向的冠狀動(dòng)脈易損斑塊帶來希望。Kopp等報(bào)道了對(duì)6例冠狀動(dòng)脈前降支斑塊成分的分析研究，經(jīng)過與冠狀動(dòng)脈內(nèi)超聲對(duì)照，認(rèn)為MSCT可以根據(jù)斑塊大小、CT值的不同區(qū)分出易損斑塊和穩(wěn)定斑塊。我院報(bào)道了30例MSCT斑塊分析，結(jié)果與超聲相關(guān)性良好，但對(duì)于“易損斑塊”的判斷仍有1定的限度。而利用更高時(shí)間分辨率的雙源CT進(jìn)行的類似研究，至今還未見報(bào)道。斑塊測(cè)量軟件的應(yīng)用以及斑塊成分的直接分析將是今后研究的熱點(diǎn)。
3．明確冠狀動(dòng)脈起源異常和走行變異
冠狀動(dòng)脈可有變異和畸形，多數(shù)為冠狀動(dòng)脈起源或走行的異常，臨床上不少見。該類疾病可給常規(guī)血管造影的操作帶來困難 。另外 ，常規(guī)血管造影對(duì)異常起源的冠狀動(dòng)脈與心臟各房室結(jié)構(gòu)關(guān)系的 顯示不理想。MSCT對(duì)冠狀動(dòng)脈畸形和變異尤其是冠狀動(dòng)脈起源異常的診斷具有優(yōu)良價(jià)值，它可直觀顯示異常起源的冠狀動(dòng)脈與主動(dòng)脈的連接關(guān)系及其與心臟各房室結(jié)構(gòu)的關(guān)系，對(duì)其管腔評(píng)價(jià)也有優(yōu)良價(jià)值。
4．評(píng)估冠狀動(dòng)脈介入治療術(shù)后療效
隨著近年來介入治療和搭橋手術(shù)等血運(yùn)重建術(shù)的廣泛開展，對(duì)其療效和隨訪觀察愈加顯得重要，1般情況下，再次讓患者接受有創(chuàng)檢查，無論從經(jīng)濟(jì)上還是心理上都不易接受。此時(shí)，MSCT無疑是 1種有效的方法，它通過多種圖像后處理技術(shù)能夠較好地顯示支架的位置和形態(tài)學(xué)特征，但當(dāng)支架部位的血管壁有廣泛和(或)嚴(yán)重鈣化時(shí)，對(duì)支架形態(tài)結(jié)構(gòu)的CT評(píng)價(jià)有1定影響。另外，根據(jù)支架是否變形、支架腔內(nèi)以及支架遠(yuǎn)側(cè)血管內(nèi)的對(duì)比劑充盈狀況等綜合分析，對(duì)多數(shù)支架的血管內(nèi)膜增生程度和管腔評(píng)價(jià)有1定的臨床應(yīng)用價(jià)值。需要指出的是，由于支架的成分、金屬(合金)絲的粗細(xì)、編織方 式和直徑的不同，部分支架管腔的CT評(píng)價(jià)仍有1定困難，甚至不能滿足影像學(xué)評(píng)價(jià) 。
5．心臟功能評(píng)價(jià)
回顧性心電門控MSCT增 強(qiáng)掃描能夠顯示心臟在1個(gè)完整心動(dòng)周期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，利用不同時(shí)相的圖 像重組，結(jié)合冠狀動(dòng)脈成像所得到的3維容積數(shù)據(jù)，可以同時(shí)用于計(jì)算各種心功能參數(shù)，如每搏輸出量以及射血分?jǐn)?shù)、心肌質(zhì)量、室壁增厚率等，對(duì)心臟局部和整體的功能進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)最近的文獻(xiàn)報(bào) 道，MSCT和MRI結(jié)果并無明顯差異。同時(shí)，根據(jù)不同相位重組的心臟電影，還可以清楚地顯示心室壁和瓣膜運(yùn)動(dòng)情況，判斷心室壁是否存在運(yùn)動(dòng)減低或反向運(yùn)動(dòng)，是否存在瓣膜狹窄或關(guān)閉不全，得到 對(duì)心臟的綜合評(píng)價(jià)。
6.對(duì)心肌活性的評(píng)價(jià)
利用心肌灌注缺損的信息評(píng)價(jià)特定冠狀動(dòng)脈病變對(duì)功能或血流動(dòng)力學(xué)的影響至關(guān)重要,能同時(shí)提供心肌灌注和存活力信息的診斷工具將有助于評(píng)價(jià)患者的預(yù)后 。以及選擇適當(dāng)?shù)闹委煵呗浴T具有掃描速 度快，空間和時(shí)間分辨率高的優(yōu)勢(shì)，利用其進(jìn)行心肌活性的評(píng)估，已經(jīng)進(jìn)行了許多動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，取得了初步理想的研究結(jié)果，我院對(duì)30例陳舊心梗CT延遲強(qiáng)化的研究表明，其與MR具有良好的相關(guān)性，可以較為準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)心肌存活性。同時(shí)也基本確認(rèn)了較為完善的檢查流程。如果再同時(shí)結(jié)合冠狀動(dòng)脈成像 ，即可在1次CT檢查得到所需的各種信息。但x線的照射劑量成為限制其臨床廣泛應(yīng)用的突出問題，因此，怎樣降低掃描的X線劑量，是這1研究的關(guān)鍵。
2、CT未來的發(fā)展
1、增加容積覆蓋范圍 在CT獲取高分辨率心臟圖像發(fā)展過程中，探測(cè)器Z軸的覆蓋范圍有了顯著增加，Z軸覆蓋范圍決定了在1次心動(dòng)周期中采集的圖像的總的厚度，因此，Z軸覆蓋范圍越大，則采集過程中需要的心動(dòng)周期數(shù)越少。目前的64排CT Z軸覆蓋范圍為19.2mm或40mm。未來的320排CT設(shè)計(jì)中探測(cè)器Z軸的覆蓋范圍有了顯著增加，使得在1次心跳中采集的圖像的總的厚度達(dá)到160mm，從而能在1次心跳內(nèi)完成對(duì)整個(gè)心臟的掃描，對(duì)嚴(yán)重心律失常的病人可以避免錯(cuò)層及階梯狀偽影的發(fā)生，進(jìn)1步提高圖象質(zhì)量。320排CT另1個(gè)好處是可以在進(jìn)行心肌灌注檢查時(shí)增大掃描的心肌范圍，獲得大范圍、全器官的同步動(dòng)態(tài)容積數(shù)據(jù)采集和分析。但現(xiàn)在有關(guān)多層CT心肌灌注的研究經(jīng)驗(yàn)在臨床上的應(yīng)用非常有限。如果想在將來可能問世的寬探測(cè)器容積覆蓋的新型CT上進(jìn)行心肌灌注檢查的話，在當(dāng)今CT上還有很多基礎(chǔ)性研究需要進(jìn)行。
2、降低射線劑量
前面提到，在CT的未來發(fā)展中，實(shí)現(xiàn)掃描劑量的最小化是發(fā)展重點(diǎn)。心電控制的劑量調(diào)節(jié)方案是指在心電門控下的非重要期相中降低輻射量，只有在需要重建的期相中才必須達(dá)到1定的球管輸出值。通常采用這種方法可以使得射線輻射劑量控制在10mSv之內(nèi)，這是1個(gè)可以接受的劑量，但是仍然高于有創(chuàng)的常規(guī)血管造影診斷檢查。前瞻性心電觸發(fā)聯(lián)合“步進(jìn)和采集”的軸位采集方式可以給與患者更小的劑量，原因在于掃描是僅僅在以往所選心臟周期中進(jìn)行。但是，它不能提供連續(xù)容積覆蓋，而且，不同期相的心臟重建圖像不能進(jìn)行功能性評(píng)估。由于心電觸發(fā)軸位掃描取決于1個(gè)可靠的患者的R－R間期，這種方法在嚴(yán)重心律不齊的患者中無法應(yīng)用。另1種降低輻射劑量的方法是調(diào)整管電壓。因?qū)Ρ仍胍舯葧?huì)隨著管電壓的減小而增加。因此，要想獲得理想的對(duì)比噪音比，患者劑量可因?yàn)檫x擇較低的管電壓80-100千伏而減小，CT輻射劑量指數(shù)揭示了使用80千伏的條件可以減少65%的曝光劑量。另外，輻射劑量可以依據(jù)增加的螺距值而減少，在掃描時(shí)螺距值可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 總之，隨著CT設(shè)備的進(jìn)1步發(fā)展，未來其在臨床的應(yīng)用將更加廣泛和深入。
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