320排螺旋CT心肌灌注掃描在冠心病缺血心肌的綜合應用研究.pdf

1、研究背景:
　　 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展及全球人口老齡化趨勢越漸加重，冠狀動脈粥樣硬化性心臟病及其導致的心肌梗死的發(fā)病率越來越高，已成為當前嚴重危害人類生命安全的健康殺手。據(jù)WHO發(fā)布的《2011年世界衛(wèi)生統(tǒng)計》中指出在全球每年因心臟病、糖尿病和癌癥等非傳染性疾病而死亡人數(shù)約有3500萬人，占全球人口死亡總數(shù)的三分之二;其中中國地區(qū)的冠心病死亡人數(shù)已位列世界第二位。因此，早期診斷，早期防治，才能有效減少冠心病的發(fā)病率及降低其死亡率。

2、常規(guī)冠狀動脈造影雖然是冠狀動脈疾病診斷與治療的主要檢查技術(shù)，但其不能直接檢測心肌微循環(huán)血管損傷和顯示病變心肌微觀灌注變化情況。因此，要提高冠心病的臨床診治水平，除了要準確判斷冠狀動脈狹窄程度、有否并發(fā)心肌梗死、繼發(fā)心肌形態(tài)變化等情況以外，還需鑒別心肌活性、掌握心功能變化的狀況。這樣對于治療方案的選擇、療效和預后的判斷均十分重要。心肌灌注是目前臨床評價心肌組織微循環(huán)功能狀況，鑒別心肌活性的主要方法。正常功能的心肌細胞在負荷狀態(tài)下，心肌灌注

3、量、心肌代謝和心肌收縮功能之間能保持動態(tài)平衡;但缺血性心臟病則多表現(xiàn)為心肌灌注量減少，繼發(fā)心肌代謝、功能、灌注的失衡;CT心肌灌注比較其它的影像學檢查手段，具有極高的時間、空間分辨率，能在一次冠狀動脈CTA成像的同時，既獲得冠狀動脈形態(tài)學數(shù)據(jù)，也獲取了左心室功能評價的數(shù)據(jù)。盡管多層螺旋CT(multi-slice spiral CT, MSCT)心肌灌注應用于評價冠心病心肌微循環(huán)狀態(tài)及存活心肌鑒別方面具有良好的發(fā)展前景，但目前仍處于臨床

4、研究階段，缺乏公認的參考依據(jù)和標準，甚至還存在諸多的矛盾和爭議。本文嘗試利用320排螺旋CT心肌灌注結(jié)合心肌負荷掃描探討MSCT心肌灌注技術(shù)及結(jié)合心肌負荷試驗方法在一站式心臟檢查，獲得心臟綜合信息的可行性;即一次心臟掃描，同時獲得冠狀動脈、心功能評價的數(shù)據(jù)，甚至還能依據(jù)相同的數(shù)據(jù)資料進行梗死心肌和存活心肌的鑒別，對心肌微循環(huán)的功能狀態(tài)進行定量分析，評價心肌活性狀態(tài)。并通過對冠心病缺血心肌的應用分析，了解MSCT心肌灌注技術(shù)在冠心病缺血心

5、肌綜合應用的價值。
　　 1研究目的:
　　 1.1探討利用320排螺旋CT心肌灌注技術(shù)結(jié)合心肌負荷試驗在一次心臟檢查獲得全部心臟影像學資料的可行性;即不僅可獲得冠狀動脈解剖形態(tài)信息，也同時獲得左心室功能評價指標的數(shù)據(jù)，并能對心肌微循環(huán)的功能狀態(tài)進行量化分析。
　　 1.2探討320排螺旋CT心肌灌注技術(shù)在評價冠心病缺血心肌的綜合應用價值。
　　 2研究方法:
　　 2.1臨床資料
　　

6、搜集2011.4～2011.12期間使用本院320排螺旋CT進行心臟灌注掃描的冠心病患者24例，其中男性13人，女性11人;年齡從37～72歲，中位數(shù)年齡52.5±3.2歲，以及正常成人對照組13例，男性9人，女性4人;平均年齡43.7歲。24例冠心病人均行核素心肌灌注顯像證實心肌節(jié)段性灌注缺損（均為左心室壁灌注缺損），提示存在可逆性心肌缺血;其中16例有典型心絞痛發(fā)作的癥狀，8例出現(xiàn)疑似胸悶不適。13例正常人對照組受檢者入選標準是:①

7、既往及當前均無冠心病的臨床癥狀及體征;②既往無高血壓臨床癥狀及體征;③既往無其他先天性或后天性心臟器質(zhì)性病變;④無其他心臟功能性及傳導性阻滯相關(guān)的病變;⑤無藥物過敏史及心肝肺腎等功能衰竭病變;⑥既往心電圖檢查示正常;⑦心臟體格檢查指標均正常;⑧對負荷用藥（多巴酚丁胺）無不良反應。實驗組與正常人對照組所有受檢者均無碘對比劑過敏史、無β受體阻斷劑使用禁忌證、無心電傳導障礙、無心功能不全或心腎功能障礙、無不可控制的高血壓，靜息狀態(tài)下血壓≤19

8、0/120 mmHg;無呼吸運動障礙、意識清醒能配合檢查實施。CT掃描前所有受檢者均進行宣教，告知試驗的目的、方法，和相關(guān)不良反應以及相應處理措施，并讓所有受檢者在知情同意書上簽字確認，知情同意書內(nèi)容及格式如表1-1所示。
　　 2.2心臟冠狀動脈CTA成像及心肌CT灌注掃描前準備
　　 檢查前受檢者需禁食禁水4～6h，檢查前12小時內(nèi)禁止攝入含咖啡因、或可樂的食物，冠心病受檢者還需在檢查前24h停用β-受體阻滯劑。掃描

9、前常規(guī)測量心率，對心率高于80次/min的受檢者，使用倍他樂克25～50mg，控制心率在60～75次/min范圍內(nèi)。測量受檢者的基礎血壓、體重、身高，并計算相應BMI數(shù)值(BMI=體重(kg)/身高(m)的平方），并根據(jù)BMI值設定對應的管電壓、管電流數(shù)值。對所有受檢者檢查前均進行呼吸指導訓練，盡量要求病人在整個試驗過程中保持淺慢、平靜的呼吸狀態(tài)。受檢者采用仰臥位、腳先進，雙臂上舉于頭兩側(cè)，連接心電導聯(lián)線，同時在受檢者右臂肘靜脈放置18

10、G-20G的靜脈內(nèi)套管針連接注射用雙筒高壓注射器。左上臂放置血壓監(jiān)測裝置，間隔30sec自動測量血壓、心率及平均壓，設定HR≥150次/min，或者血壓≥190/120 mmHg為閾值，當監(jiān)測值超出此標準，則顯示報警。
　　 2.3心臟冠狀動脈成像及心肌灌注掃描方法
　　 2.3.1心臟冠狀動脈CTA成像及靜息心肌CT灌注掃描方法。
　　 全部檢查采用Toshiba Aquilion one320排動態(tài)容積CT，

11、采用前瞻性心電觸發(fā)技術(shù)靶區(qū)間掃描模式（一般設定為心動周期75％），一切準備就緒后進行雙定位像掃描，掃描范圍為自氣管分叉至心臟膈面下1.5cm左右，屏氣掃描。首先進行冠狀動脈鈣化積分平掃，掃描參數(shù):管電壓100 kV，管電流300～450 mAs/rot(具體數(shù)值根據(jù)受檢者相應BMI值及體型設定)，層厚0.5mm，間隔0.5mm，視野(FOV)180～220mm。然后采用屏氣ECG門控動態(tài)容積掃描模式下常規(guī)劑量連續(xù)采集掃描，應用雙筒高壓注

12、射器經(jīng)右側(cè)肘前靜脈以5ml/s流速注射優(yōu)維顯(370mgI/ml)50～60ml(注射量依據(jù)受檢者體重指數(shù)BMI而定)，注射完后再以相同的流率注射30ml生理鹽水沖管，設定增強范圍與平掃時一致，掃描參數(shù):管電壓120 kV，管電流350～450 mAs/rot。應用Sure Star軟件智能觸發(fā)掃描系統(tǒng)選取胸主動脈近端為CT值監(jiān)測的感興趣區(qū)，當興趣區(qū)內(nèi)密度達到預設值(一般設為180Hu)時自動啟動冠狀動脈及靜息心肌灌注掃描，掃描過程中同

13、步記錄心電圖。分別設定自心肌灌注掃描啟動時間起間隔10sec、20sec及30sec行延遲靜息掃描，采用前瞻性心電觸發(fā)技術(shù)靶區(qū)間掃描心臟，掃描參數(shù)管電壓100 kV，管電流300～400 mAs/rot。
　　 2.3.2心肌多巴酚丁胺負荷試驗
　　 采用5％葡萄糖注射液20ml稀釋的鹽酸多巴酚丁胺注射液20ml用微泵連接受檢者左前臂肘靜脈內(nèi)置管進行滴注，啟動滴注速率為15μg/kg·min，每隔3min增加速率5μg/

14、kg·min，最大限值設定為30μg/kg·min;同時每隔1min啟動血壓監(jiān)測裝置密切觀察受檢者的血壓、心率等監(jiān)測指標變化以及精神、癥狀表現(xiàn);當?shù)竭_試驗監(jiān)測心率目標值｛即0.85x(220-年齡)｝;或出現(xiàn)心率、血壓變動幅度過大（例如心率≥130次/min、收縮壓≥200 mmHg或平均血壓變化幅度≥20mmHg等）、或者試驗過程中受檢者出現(xiàn)不能繼續(xù)耐受負荷的癥狀（例如:出現(xiàn)心絞痛、心律失常、胸悶、胸痛等不適或出現(xiàn)頭暈眼花、口干、面色

15、蒼白或四肢乏力等癥狀）即可終止負荷試驗，啟動后續(xù)的負荷心肌CT灌注掃描。
　　 2.3.3負荷心肌CT灌注掃描方法。
　　 心肌多巴酚丁胺負荷試驗結(jié)束后，啟動負荷后心肌灌注掃描，掃描范圍與靜息心肌灌注掃描一致;采用屏氣ECG門控動態(tài)容積掃描模式下常規(guī)劑量連續(xù)采集掃描，應用雙筒高壓注射器經(jīng)右側(cè)肘前靜脈以5ml/s流速注射優(yōu)維顯(370mgI/ml)30ml，注射完后再以相同的流率注射30ml生理鹽水沖管。應用Sure St

16、ar軟件智能觸發(fā)掃描系統(tǒng)選取胸主動脈近端為CT值監(jiān)測的感興趣區(qū)，當興趣區(qū)內(nèi)密度達到預設值(一般亦設為180Hu)時自動啟動負荷心肌灌注掃描，掃描過程中同步記錄心電圖。然后設定自心肌灌注掃描啟動時間起間隔10sec、20sec及30sec行延遲負荷掃描，采用前瞻性心電觸發(fā)技術(shù)靶區(qū)間掃描全心臟，掃描參數(shù)管電壓100 kV，管電流300～350 mAs/rot，其余掃描參數(shù)同前。
　　 2.4心肌灌注掃描心肌強化CT值的測量采集與評價

17、方法以及心肌時間-密度強化曲線的繪制方法。
　　 在副機工作站圖像瀏覽窗瀏覽工作站自動計算機自動重建10個心動周期圖像，選擇心動周期中心臟運動偽影最少的時相，使用多平面重建軟件(MPR)三維顯示心臟及心形態(tài);其中冠心病缺血心肌組受檢者對應其心肌核素灌注顯像提示心肌異常灌注的影像，選定心肌CT值測量的層面及放置感興趣區(qū)(ROI)，分別測量并記錄心肌在靜息狀態(tài)下灌注期、延遲10sec、20sec、30sec以及負荷狀態(tài)后灌注期、延遲

18、10sec、20sec、30sec圖像的心肌CT密度值，同時調(diào)節(jié)圖像的色階，疊加根據(jù)CT值高低的偽彩色階圖于三維平面展示的心臟圖像上，以便直觀清楚辨認心肌灌注異常區(qū)域的分布及相對嚴重度。另外，分別根據(jù)正常對照組、冠心病缺血心肌組各組內(nèi)靜息、負荷后灌注期、延遲10sec、20sec、30sec各期測量的心肌密度CT值繪制心肌時間密度曲線，以掃描時間為橫坐標，心肌CT密度測量值為縱坐標;再對比正常對照組、冠心病缺血心肌組對應的靜息、負荷的心

19、肌時間密度曲線，觀察正常心肌、缺血心肌在不同狀態(tài)下的強化差別。
　　 2.5 MSCT心功能分析及測量方法
　　 將采集的靜息、負荷CT心肌灌注原始資料以層厚1.0mm，重疊0.5mm，間隔10％重建出10組心動周期數(shù)據(jù)，分別將兩組重建數(shù)據(jù)導入Toshiba Vitreal2工作站，應用心功能分析(Cardial Functional CT)軟件包，采用MPR技術(shù)獲取左心室長、短軸切面圖像，選擇左心室腔最寬的長軸切面調(diào)整

20、心尖方向，使心尖與左心室長軸處于同一直線上，由計算機自動勾畫心內(nèi)膜、外膜輪廓線，然后采用人工手動方法分別調(diào)整10個時相左心室壁內(nèi)、外膜輪廓線（室間隔、肉柱及乳頭肌不納入計算范圍）。逐期觀察各時相取左心室腔面積最小的設定為收縮末期，面積最大的時相設定為舒張末期，然后輸入受檢者身高、體重、心率等資料，由計算機根據(jù)Simpson公式自動計算出各測量標值，包括左心室舒張末期容積(end-diastolic volume，EDV)、收縮末容積(e

21、nd-systolic volume，ESV)、每搏輸出量(stroke volume，SV)(SV=EDV-ESV)和射血分數(shù)(ejection fraction，EF)[EF=(EDV-ESV)/EDV]等數(shù)值;記錄以上數(shù)值并進行統(tǒng)計學分析。
　　 2.6 MSCT靜息、多巴酚丁胺負荷心肌灌注透壁灌注比率(TPR)的測量及其對應冠狀動脈病變評價方法
　　 在副機工作站圖像瀏覽窗瀏覽工作站自動計算機自動重建10個心動周

22、期圖像，選擇心動周期中心臟運動偽影最少的時相，同時排除有否存在運動和射線硬化偽影，在副機工作站Clincal Tools界面啟動心肌灌注后處理軟件“MyocardialAnalysis application”，分別在靜息、負荷數(shù)據(jù)分析選項導入所選擇的心動周期時相數(shù)據(jù)，分別在靜息、負荷圖像設定窗中設置左心室感興趣區(qū)范圍(Set LV ROI)(如圖3-1所示)，調(diào)整圖像使左心室最大切面能恰好對應心臟短軸、垂直長軸和水平長軸方向，確保感興

23、趣區(qū)內(nèi)能包括靜息、負荷的左心室整體;然后由計算機自動勾畫出左心室內(nèi)壁和外壁輪廓，（其中心內(nèi)壁輪廓線呈綠色，心外壁輪廓線呈紅色），人工手動法逐層對左心室心內(nèi)、外壁輪廓線進行修正，確保需灌注分析的左心室心肌壁位于取樣范圍內(nèi)，其中心內(nèi)膜下乳頭肌不算入心內(nèi)壁，以及不包括左心室流出道;確定需納入計算分析的左心室心肌壁范圍（即確定數(shù)據(jù)分析從心室壁什么地方開始，到哪里結(jié)束），最后把選定的心肌范圍輸入計算機自動分析出左心室壁各節(jié)段的透壁灌注比值(tra

24、nsmural perfusion ratio，TPR)圖及其自動色階調(diào)整灌注圖，在圖像顏色管理窗選擇黑白灰階顯示，并在BasicValue(HU)的設定上手動輸入基礎閾值，即心肌在強化前的本底密度值。
　　 左心室壁各節(jié)段劃分參考美國心臟協(xié)會ACC/AHA標準，將左心室劃分為垂直于心室長軸的基底部、中部及心尖部三等份共16個節(jié)段顯示（心尖部節(jié)段可劃分為第17段，但一般不納入數(shù)據(jù)分析），其中基底部是從二尖瓣延伸至舒張末期乳頭肌尖

25、，呈牛眼圈的外環(huán)，包括6個肌段:S1(前基底段)、S2(前隔基底段)、S3(下隔基底段)、S4（下基底段）、S5(下側(cè)基底段)、S6（前側(cè)基底段）;中部為中環(huán)包括乳頭肌全長，其包括6個肌段:S7（前中段）、S8(前隔中段)、S9（下隔中段）、S10(下中段)、S11（下側(cè)中段）及S12(前側(cè)中段);心尖部為內(nèi)環(huán)，是乳頭肌遠端至心腔的末端，其包括4個肌段:S13(前尖段)、S14（隔尖段）、S15(下尖段)及S16(側(cè)尖段)。各肌段與對應

26、冠狀動脈各支供血關(guān)系如下:①左側(cè)冠狀動脈前降支:S1、S2、S7、S8、S13、S14和不納入分析的S17;②左側(cè)冠狀動脈回旋支:S5、S6、S11、S12、S16;③右側(cè)冠狀動脈:S3、S4、S9、S10、S15。最后，對照核素心肌灌注提示可逆性灌注異常的區(qū)域，并記錄相應左心室壁節(jié)段透壁灌注比率(TPR)。
　　 2統(tǒng)計學方法所有資料均使用SPSS17.0版本的統(tǒng)計軟件包進行統(tǒng)計學分析，數(shù)據(jù)均以(x)±s表示，當P＜0.05時

27、，認為統(tǒng)計學有差異或相關(guān)性具有統(tǒng)計學意義。
　　 2.1對正常對照組、冠心病缺血心肌各組內(nèi)的靜息、負荷對應的灌注期、延遲10sec、20sec、30sec各期的心肌密度CT測量值進行配對t檢驗。同時，對正常對照組、冠心病缺血心肌組兩組間相對應的靜息、負荷下灌注期、延遲10sec、20sec、30sec各期心肌密度CT測量值使用獨立樣本t檢驗分析。
　　 2.2對正常對照組、冠心病缺血心肌組內(nèi)的靜息、多巴酚丁胺負荷灌注前后

28、對應ESV、EDV、SV、EF等測量值進行配對t檢驗。對正常對照組、冠心病缺血心肌組間的靜息灌注、多巴酚丁胺負荷灌注對應ESV、EDV、SV、EF等測量值進行獨立樣本t檢驗分析。
　　 2.3對正常對照組、冠心病缺血心肌組組內(nèi)靜息、多巴酚丁胺負荷后透壁灌注比率分別進行配對t檢驗，對正常對照組、冠心病缺血心肌組組間對應靜息、多巴酚丁胺負荷后透壁灌注比率進行獨立樣本t檢驗。
　　 3研究結(jié)果:
　　 3.1正常人在靜

29、息和負荷下各對應點心肌密度CT測量值之間差異均未有顯著統(tǒng)計學意義。冠心病缺血心肌組在靜息和負荷狀態(tài)下各對應點的心肌密度CT測量值差異均有顯著統(tǒng)計學意義，其中以延遲10sec、20sec和30sec期統(tǒng)計學差異性最為顯著。發(fā)現(xiàn)冠心病缺血心肌組和正常對照組之間除了在靜息下延遲30sec這兩期掃描的心肌密度CT測量值差異無顯著統(tǒng)計學意義，其余兩組間靜息、負荷下各期的心肌密度CT測量值之間差異均有顯著統(tǒng)計學意義。
　　 3.2正常組在靜

30、息、多巴酚丁胺負荷后心功能指標除EF外，其余(ESV、EDV、SV)值差異均有顯著統(tǒng)計學意義，冠心病缺血心肌組除EF值有差異性外，其余心功能指標在靜息、負荷下差異無顯著統(tǒng)計學意義。正常組和冠心缺血心肌組在靜息、負荷下各對應心功能指標測量差異均有顯著統(tǒng)計學意義。
　　 3.3發(fā)現(xiàn)正常人透壁灌注比率TPR值在靜息、負荷后對比差異無顯著統(tǒng)計學意義;而冠心病缺血心肌組靜息、多巴酚丁胺負荷后透壁灌注比率TPR值對比差異有顯著統(tǒng)計學意義。并

31、且正常對照組與冠心病缺血心肌組組間對應靜息、多巴酚丁胺負荷后透壁灌注比率TPR值對比差異均具有顯著統(tǒng)計學意義。
　　 結(jié)論:
　　 1、多巴酚丁胺負荷的多排螺旋CT心肌灌注能應用于正常心肌和缺血心肌的鑒別，結(jié)合心肌時間強化密度曲線更能直觀反映冠心病缺血心肌病變范圍與程度。
　　 2、利用多巴酚丁胺負荷CT心肌灌注掃描不僅可了解冠心病冠狀動脈病變形態(tài)學變化及其影響的心肌范圍，還能結(jié)合射血分數(shù)(EF)及其它心功能指標