当前位置： 冠状动脉造影 > 冠状动脉疾病描述 > 光谱CT心血管系统综述十大看点
当前位置： 冠状动脉造影 > 冠状动脉疾病描述 > 光谱CT心血管系统综述十大看点
具体内容请往下看：
光谱CT在心血管病诊断中的临床应用
刘珮君王怡宁金征宇中国医学科学院北京协医院放射科通信作者:金征宇，Email：jinzy
pumch.cn光谱CT作为一种双能CT新技术，一次扫描不仅能获得常规CT图像，同时能获得多个光谱图像，包括虚拟单能级图像、虚拟平扫图像、碘密度图像及有效原子序数图像等，这些光谱图像为心血管疾病的检出、诊断及预后提供了更多有价值的信息。本文的主要内容是介绍光谱CT在血管成像和心肌成像中的临床应用。
体层摄影术，X线计算机；心血管疾病；血管成像；心肌成像；光谱
《中国心血管病报告》指出我国心血管病患病率及死亡率仍处于上升阶段，其中心血管病死亡占城乡居民总死亡原因的首位［1］。因此，心血管病的早期诊断、及时治疗十分重要。CT是评估心血管疾病的主要手段之一。传统CT在扫描技术、图像质量和辐射剂量方面有了很大的进步，但因其属于单一CT值成像，在病灶的检出及鉴别诊断等方面仍有明显不足。双能CT的出现使CT成像从单一CT值成像转向多参数成像，包括虚拟单能级图像、虚拟平扫图像、碘密度图像及有效原子序数图像等，这些多参数成像为心血管疾病的临床诊断提供了更多有价值的信息。常见的双能CT包括双源CT、快速kVp切换CT、序列扫描CT以及光谱CT［2］。双源CT有两套独立的球管?探测器，这两套独立的设备可以分别设定和调节管电压和管电流，但两套球管?探测器间有90°的夹角，使得图像在时间和空间上配准不完善。另外，两套球管?探测器之间的互相串扰也会影响图像质量。快速kVp切换CT仅有一套球管?探测器，在机架旋转过程中，球管快速切换管电压，探测器交替接收两套信息；该技术可以实现投影数据域解析，没有扫描野的限制，但是球管转速较慢，同时无法自动调节管电流。序列扫描CT通过一套球管?探测器实现两种不同电压的两圈扫描，从而得到两组独立的高、低电压图像，但是两圈扫描中有时间上的延迟限制了该技术在心脏方面的应用。光谱CT即双层探测器CT，上层探测器吸收低能光子，下层探测器吸收高能光子；该技术只采用一束射线即可实现同一个时间点上光谱成像，避免了不同射线之间相互干扰，保证了数据的准确性。本文中，笔者主要介绍光谱CT在血管成像和心肌成像中的临床应用。
一、血管成像
在光谱CT单能级图像中，随着能级的降低，碘的衰减会逐渐增加，血管的强化也会逐渐增加，因此低能级图像可用于降低对比剂用量及改善血管强化不佳的图像质量。而高能级图像可以降低图像的束状硬化伪影和金属伪影，提高图像的诊断价值。虚拟平扫图像类似于真实的平扫图像，在增强图像中获得虚拟平扫图像可以降低患者接受的辐射剂量。
1.低能级图像提高血管增强对比：常规冠状动脉CT血管成像（CTangiography，CTA）检查时使用的碘对比剂用量为50~ml，流速为5~7ml/s。采用光谱CT的低能级技术可以实现更低的对比剂流速和用量。Yi等［3］采用光谱CT40~50keV图像，进行3ml/s、36ml碘对比剂的“双低”冠状动脉CTA成像，获得了满意的图像质量。Oda等［4］研究证实在肾功能不全的患者中，使用光谱CT50keV图像可以降低50%的对比剂用量而未降低冠状动脉的图像质量。心血管CT成像中有许多因素可影响血管强化效果，包括对比剂用量、浓度或流速、血管条件、对比剂外漏、扫描时间不佳及循环通路异常等，从而影响疾病的诊断。光谱CT在一次扫描中既可以获得常规图像，同时也可以获得光谱图像，因此，对于血管强化差的患者，采用光谱CT低能级图像可以增加血管强化，提高图像质量，从而减少或避免重复扫描。光谱CT单能级图像可低至40keV，其图像CT值相当于常规图像的3~4倍，可最大限度改善血管强化不佳时的图像质量。另外，由于光谱CT采用反相关噪声抑制技术，可以使图像的噪声在不同能级水平图像中均维持在较低的水平。在传统的CT检查中，因钆对比剂X线衰减性能差，所以在临床使用的正常钆对比剂用量范围内不能获得有诊断价值的血管CT增强图像。若想达到可诊断的血管CT增强图像，则需要增加钆对比剂的用量。因此，在双能CT出现之前没有一项技术可以平衡图像质量和钆对比剂用量。随着技术的发展，Nadjiri等［5］研究表明，光谱CT的低能级图像（40keV）用于钆对比剂（0.2mmol/kg）CTA检查是可行的，可作为碘过敏患者CTA检查的一种有效替代方式。
2.降低辐射剂量：对于光谱CT，在心血管成像中降低辐射剂量的主要方式是前瞻性轴位扫描和管电流自动调制。通过降低管电流结合前瞻性轴位扫描可以获得亚mSv的光谱图像。近来报道的研究中，光谱CT进行冠状动脉CTA扫描有效辐射剂量可低至1.5mSv以下，体型小的患者的辐射剂量仍可以进一步降低［3］。
3.钙化斑块的评价：钙化积分用于定量评价冠状动脉的钙化程度，可实现对冠心病患者发生心血管事件的危险分层。光谱CT可通过重建去除增强图像上含碘对比剂的影响，获得虚拟平扫图像，从而省去实际扫描中的平扫过程，降低患者接受的辐射剂量。Nadjiri等［6］研究比较了冠状动脉虚拟平扫图像和常规钙化积分图像计算的钙化积分，结果显示虚拟平扫图像可准确显示钙化斑块，通过虚拟平扫图像得到的钙化积分与真实平扫的相关性良好（r0.9，P0.），证实了用虚拟平扫图像替代常规钙化积分扫描的可行性，从而减少患者接受的辐射剂量。钙化斑块会产生晕状伪影和硬化束伪影，使传统CT无法准确评估冠状动脉管腔。Boll等［7］以光学相干断层成像（opticalcoherencetomography，OCT）为金标准，探讨了光谱CT定量分析钙化斑块的能力，结果表明光谱CT可以减轻或消除钙化伪影，提高钙化斑块定量的准确性。
4.斑块成分分析：非钙化斑块的某些特征（如正性重构、坏死的脂质核心、小钙化点以及“餐巾环”征）与不良心血管事件的发生有关［8］。传统CT可以区分钙化斑块和非钙化斑块，但不能分析非钙化斑块的成分（如脂质斑块和纤维斑块），主要与传统CT空间分辨率不足和血管内对比剂干扰有关［9］。双能CT利用其物质分解的特性可以提高分析非钙化斑块成分的能力。Obaid等［10］研究证实在离体动脉中，相比于传统CT，双能CT可以提升鉴别脂质斑块和纤维斑块的能力。Nakajima等［11］以血管内超声为金标准，比较双能CT有效原子序数图像和70keV单能谱图像区分软斑块和纤维斑块的能力，结果表明有效原子序数图像的曲线下面积高于70keV单能谱图像（0.91vs0.79），有效原子序数图像区分斑块成分的灵敏度和特异度分别是90%和87%，70keV单能谱图像的灵敏度和特异度分别是62%和93%。
5.支架的评估：冠状动脉CTA常用于评价是否发生支架内再狭窄，而金属支架在CT上会产生硬化束伪影，影响观察和评价。光谱CT在投影数据域空间重建双能量数据，可以得到40~keV的单能级图像，与既往采用图像数据域空间重建的双能量CT相比，可以达到更好地减轻硬化束伪影的效果。Hickethier等［12］比较了光谱CT不同keV单能级图像对支架的显示，对比了60、70、80、90、及keV单能图像与传统CT图像，结果表明不同keV单能级图像的图像质量均高于传统CT图像，高能级图像的支架内管腔可视直径更大，对支架伪影的抑制效果更好，然而高能级图像管腔的CT值会降低，需要进一步研究找到最佳keV图像。另外，Qin等［13］利用光谱CT得到的能谱数据，将虚拟平扫图像和不同单能级图像或传统CTA图像进行减影处理，同样提高了支架内管腔的可视性，提高评估冠状动脉支架的诊断性能。Hickethier等［14］比较了双源CT和光谱CT的单能级图像（40~keV）评估支架内再狭窄的能力，结果显示这两种技术都可以提高支架内再狭窄的评估，低能级图像可以提高图像质量，而高能级图像因对比噪声比过低影响支架内管腔的评估。
二、心肌成像
基于双层探测器的光谱CT可以在一次扫描中同时获得传统图像和光谱图像，这种成像方式使得光谱CT实现了心脏的“一站式”扫描，在一次扫描中既可以评估冠状动脉解剖，也可以通过不同光谱图像评估心肌（如下图，来源于RSNA）。相比于传统CT检查，光谱CT不仅通过单能级图像校正心肌硬化束伪影从而增加心肌检查的特异性，同时也可以通过碘密度图和有效原子序数图增加心肌检查的敏感性。
1.心肌灌注：相比于传统CT，光谱CT可以更好地显示心肌的组织特性。目前心肌灌注方案主要有动态心肌灌注和静态心肌灌注。静态心肌灌注指在左心强化最高峰或接近最高峰时进行单期采集，而动态心肌灌注指对比剂从动脉到静脉整个循环过程的连续采集。心肌灌注的扫描方案主要包括：静息?负荷扫描、负荷?静息扫描以及静息扫描，但是其最佳扫描方案还存在争议。Fahmi等［15］分析了动物模型的光谱CT动态碘定量心肌灌注成像，结果显示动态碘定量灌注成像是一种高精确和高敏感度的功能检测方法，可准确监控早期心肌缺血。心肌灌注检查容易受到硬化线束伪影的影响。光谱CT的优势是采用投影数据域空间进行能量解析，可以更好地消除硬化束伪影，从而有效防止CT诊断心肌缺血时出现的假阳性，提高诊断准确性［16?17］。另外，将双能量CT心肌灌注和冠状动脉结合在一起可以提高诊断准确性。Ko等［18］研究发现，相比于有创冠状动脉造影检查，将双能量CT心肌灌注和冠状动脉评估结合，其诊断冠状动脉狭窄的灵敏度、特异度、阴性预测值和阳性预测值分别从91.8%、67.7%、87.7%和73.6%提高到93.2%、85.5%、91.4%和88.3%。光谱CT的另一优势是在一次检查中可同时获得冠状动脉和心肌的信息，对于急性冠状动脉综合征的患者在一次CT检查中既可以获得冠状动脉情况，也可以评估患者是否存在心肌缺血以及缺血的位置和程度（如下图，来源于RSNA）［19］。
2.心肌延迟强化：心肌延迟强化可反映心肌纤维化的程度和范围，对于评估心肌梗死和非缺血性心肌病非常重要。碘对比剂和钆对比剂的药代动力学相似，因此双能量CT心肌延迟强化可以作为MRI心肌延迟强化的替代影像学检查方法，尤其是对于有MRI禁忌证的患者［20］。尽管传统CT可以评估心肌活性，但是硬化束伪影的影响限制了其在心肌延迟强化中的应用［21?22］，而双能量CT可以用单能级图像和碘密度图减少束状硬化伪影的影响。Chang等［23］研究证实，相比于传统CT，双能CT70keV图像可以减少心肌束状硬化伪影，提高心肌延迟强化的图像质量，以MRI为金标准，70keV图像诊断心肌病延迟强化的灵敏度、特异度和准确率分别是94.6%、96.0%和95.6%。Ohta等［24］研究证实，在心力衰竭患者心肌延迟强化中，双能CT碘密度图的图像质量及诊断价值较单能级图像高，以MRI为金标准，碘密度图诊断心肌延迟强化的灵敏度、特异度、阳性预测值和阴性预测值分别是97.1%、88.9%、97.1%和88.9%。最近研究表明双能量CT可以通过计算细胞外容积分数（extracellularvolume，ECV）诊断心肌纤维化［25］。目前CT检查中测量ECV的方法主要有基于对比剂注射前后CT差值的方法和基于碘密度图方法。前者通过对比剂注射前后CT值的变化反映心肌细胞外碘对比剂的扩散能力，计算公式为ECV=（1红细胞压积）×（ΔHU心肌-ΔHU血池）×%，其中ΔHU为对比剂注射前后CT值的变化［26］。传统CT检查也可以通过上述方法得到ECV值，但存在局限性，平扫CT中不容易区分心肌和血池从而影响测量方法的准确性，另外患者接受的辐射剂量较大。后者利用双能量CT技术获得碘密度图，根据碘值计算ECV，计算公式：ECV=（1-红细胞压积）×心肌碘值/左心腔碘值×%。这种方法不需要获得对比剂注射前的图像，因此可以减少扫描前后不同采集时间和采集位置导致的配准误差，提高测量方法的准确性，同时也可以降低患者接受的辐射剂量［27?28］。光谱CT不仅可以评估心肌延迟强化，而且量化分析得到的ECV与基于MRI计算ECV有很好的相关性（R2=0.94）［29］。
3.心肌应变分析：尽管超声是临床上用于评估心脏功能的主要影像学检查方法，但是这种检查方法高度依赖操作者的经验、机器的配置以及声窗的大小。CT因其重复性高和三维成像的特性可用于定量分析心肌整体应变能力和局部应变能力。Ammon等［30］以超声斑点追踪技术为标准评估双能CT分析心肌整体应变的能力，结果表明用CT分析左心室应变是可行的，可获得和超声相同的结果。Peled等［31］的研究结果表明CT可以区分正常心肌节段和异常心肌节段，并可提供心肌局部的功能参数。对于右心室功能的评估，CT可以提供与三维超声以及心脏MRI同样准确和重复性的右心室容积参数，可作为超声和心脏MRI替代的检查方法［32］。总之，相比于传统CT，光谱CT可以减少辐射剂量、减少对比剂用量、消除硬化束伪影，并可提高评估支架内管腔、严重钙化斑块管腔以及心肌缺血和纤维化等的准确性。随着CT技术的发展，CT的心血管应用也从单纯的管腔形态评估扩展到功能成像，未来将进一步研究光谱CT的多参数成像与疾病发展和预后的关系。
利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突
参考文献（略）
Colin林
转载请注明：http://www.zhuanjiz.com/gbms/6331.html
