炫速双源CT冠状动脉造影的心电编辑功能在房颤患者中的应用

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  [摘要] 目的 探讨炫速双源CT冠状动脉造影的心电编辑功能在房颤患者中的应用价值。 方法 回顾性分析本院及合作医院2014年2月~2015年4月间临床心电图提示有房颤并行炫速双源冠状动脉成像(coronary artery CT angiography,CCTA)检查的患者74例。记录32例无需心电编辑组和42例需要心电编辑组的平均心率、心率波动、心率变异率,并采用t检验比较42例需要心电编辑组编辑前后的图像评分。 结果 房颤患者无需编辑组和需编辑组心率比较平均心率、心率波动、心率变异分别为(84.32±15.26)次/min和(94.73±17.64)次/min、(23.69±10.43)次/min和(50.63±17.43)次/min、(0.46±0.12)和(0.79±0.23),差异具有高度统计学意义(P<0.01)。心电编辑前后冠状动脉评分,差异具有统计学意义(P<0.01)。 结论 通过选择适当的重组时相,双源CT对房颤患者能够部分改善冠状动脉图像质量。
  [关键词] 炫速双源CT造影;房颤;心电编辑;心率
  [中图分类号] R541.7;R816.2 [文献标识码] B [文章编号] 1673-9701(2015)20-0103-04
  Application of electrocardiographic editional function based on dual-source coronary artery CT angiography (CCTA) definition flash in atrial fibrillation patients
  WU Shanyan1 JIA Yuzhu2 FU Tiantian2
  1.Radiology Department, the Sixth Hospital of Yinzhou District of Ningbo City, Ningbo 315000, China;2.Radiology Department, Tongde Hospital in Zhejiang Province, Hangzhou 310000, China
  [Abstract] Objective To evaluate the application value of electrocardiographic editional function based on dual-source coronary artery CT angiography (CCTA) definition flash in atrial fibrillation patients. Methods A total of 74 atrial fibrillation patients checked based on dual-source CCTA definition flash from Feb 2014 to Apr 2015 were retrospective analyzed. Average heart rate, heart rate fluctuation and heart aberration rate of 32 patients without electrocardiographic editional function and other 42 patients with electrocardiographic editional function based on dual-source CCTA definition flash were recorded. Meanwhile, image quality scores were compared of the 42 patients before and after electrocardiographic edition. T test was performed between measurement data sets. Results Average heart rate, heart rate fluctuation and heart aberration rate of patients without electrocardiographic editional function and patients with electrocardiographic editional function based on dual-source CCTA definition flash was (84.32±15.26) times/min and (94.73±17.64)times/min, (23.69±10.43) times/min and (50.63±17.43) times/min, (0.46±0.12) and (0.79±0.23) respectively. Statistical differences were found between patients without electrocardiographic editional function and patients with electrocardiographic editional function in average heart rate, heart rate fluctuation and heart aberration rate (P<0.05). Statistical differences were found in the image quality scores of the 42 patients before and after electrocardiographic edition (P<0.05). Conclusion Partially improvement of image quality in dual-source CCTA definition flash is found through appropriate recombination of time phase.   [Key words] Dual-source coronary artery CT angiography; Atrial fibrillation; Electrocardiographic editional function; Heart rate
  冠状动脉CT造影(coronary artery CT angiography, CCTA)作为临床常用的冠心病患者冠状动脉无创性检查手段得到临床广泛的应用[1,2]。但是冠状动脉检查受螺旋CT时间分辨率的限制,临床应用也受到一定的限制。特别是对于房颤患者,往往作为一种CCTA的禁忌证而不能检查,然而冠心病的高发人群中房颤患者占有比例较高,临床医生更需要掌握房颤患者的冠状动脉状况[3,4]。新一代炫速双源CT时间分辨率进一步提高,在同一个机架互成94°的两套球管和探测器可以完成数据的共同采集,单扇区重建法时间分辨率提高到75 ms。冠状动脉运动伪影明显减少,从而使高心率和心律不齐CCTA检查成为可能[5]。本研究采用第二代炫速双源CT扫描仪,对房颤患者进行CCTA检查,对图像质量较差患者利用心电编辑功能对冠状动脉进行后重建,评估心电编辑功能在CCTA检查中的作用,现报道如下。
  1 资料与方法
  1.1 临床资料
  回顾性分析本院及合作医院2014年2月~2015年4月间临床有或怀疑有冠心病并心电图提示有房颤并行炫速双源CCTA检查的患者74例。其中男46例,女28例,年龄45~87岁,平均68岁。35例临床有典型的心绞痛发作史,36例具有冠心病高危因素,3例具有慢性风湿性心脏瓣膜病伴有房颤。
  本研究经医院伦理委员会批准,检查前所有患者均签署知情同意书,并给予碘过敏试验,不服用任何降低心率的药物,例如倍他乐克(Betaloc)等。常规使用硝酸甘油气雾剂(西安丽生药业)舌下黏膜喷射1~2次(约0.5~1.0 mg)。
  1.2 扫描方法及参数
  1.2.1 扫描方法 74例患者均采用Siemens DSCT扫描仪(somatom definition flash,Siemens Healthcare,Forchheim,Germany)。患者采取仰卧位,头先进方式扫描。置患者头部于头枕内,嘱患者于舒适仰卧位。电极置放位置按照美国标准(AHA)胸前4 导联连接监测心电图[6]。扫描前严格训练患者呼吸及屏气,防止由于呼吸不稳导致图像伪影产生。扫描范围上界从气管隆突水平下,至下界心脏膈面下左右各大于心缘两侧1~2 cm[7]。先获取行定位相(Topogram)后,行冠状动脉钙化积分扫描(DS_CaSc)。检查采用回顾性心电门控技术、单扇区重建算法,对比剂采用浓度350 mg I/100 mL欧乃派克高渗对比剂,应用双筒高压注射器以(4.5~5.0)mL/s 的流率经肘正中静脉注入50~60 mL对比剂,并以相同流率注入50 mL生理盐水[8]。应用对比剂团注追踪法(bolus tracking)在主动脉根部层面选择ROI监测CT值,当CT值达到100 HU时,机器延迟5~8 s自动触发扫描[9]。
  1.2.2 扫描参数 CCTA扫描参数:开启实时动态管电流调节技术(CARE DOSE 4D)。探测器准直128.0×0.6 mm,层厚0.75 mm,重建增量0.4 mm,螺距3.4,球管旋转时间0.28 s,有效管电流/管球旋转1周(mAs/rot)170 mAs/rot,卷积核B26f[10]。相对时相法和绝对时相法重组图像联合应用,机器自动以5%的间隔重组数据(0%~95% 的20个期相)。全期相固定间隔重组的数据重组图像层厚1.0 mm,重叠重组1.0 mm,矩阵256×256[11]。
  1.3 数据重建
  扫描结束后传到西门子后处理平台MMWP工作站,由专门从事冠脉重建技术人员应用syngo软件中Circulation对扫描的冠状动脉血管进行重建,图像矩阵512×512。利用容积数据进行后重建处理重建包括:多平面重组(multiplanar reformation,MPR)、容积再现(volume rendering,VR)、最大密度投影(maximum intensity projection,MIP)、曲面重建(curved planar reformation,CPR)[12]。
  1.4 图像门控重建及心电编辑方法
  利用设备本身自动重建出原始数据最佳的收缩期图像和舒张期图像。如果图像质量不满意,即任何一段冠状动脉图像质量为1分;任何连续的两段冠状动脉图像质量均为2分。利用心电编辑软件(syngo circulation,Siemens)进行心电编辑。心电编辑包括插入(Insert)、忽略(Disable)、R 峰偏移(R-shift)、删除(Delete)[13]。具体做法为R-R间期较长的采用插入,再局部调整R峰位置后进行多时相重建;对快速心室率时相采用忽略或删除及舍去部分数据;对房颤伴复杂室性心律不齐者,综合以上四种用法叠加应用。
  1.5 图像分析及评分
  按照美国心脏病学会提出的标准,对图像编辑前后血管分段进行评估,右冠状动脉的1~4段,左冠状动脉主干和前降支的5~10 段,左回旋支的11~15段,如果中间支出现规定为16段[14]。
  两位医师独立观察横断面图像及后重建数据的图像并进行评分。评分标准依旧按照美国标准的4分法进行,冠状动脉图像边缘清晰,无运动伪影者为4分;图像边缘略模糊,有轻度运动伪影者为3分;图像边缘中度模糊,有中度运动伪影但无明显错层,不影响诊断者为2分;边缘模糊、运动伪影明显者,冠状动脉管腔不能辨认无法诊断者为1分[15]。
  1.6 统计学分析
  采用Kappa一致性检验(Kappa 值,即K值)评价两名医师的一致性,标准如下:0.75< K≤1,诊断一致性极好;0. 40  2.1 统计学Kappa 检验结果
  两位医师的一致性检验(Kappa 值,即K值=0.85),诊断一致性极好。
  2.2 房颤患者无需心电编辑组和需心电编辑组心率比较
  回顾性分析74例房颤患者,其中单纯房颤48例,房颤伴房性早搏13例,伴室性早搏5例,伴传导阻滞5例,窦性心律不齐3例。其中32例房颤患者通过选择适当的重组时相即可无需编辑得到符合诊断要求的图像,单纯房颤23例,伴房性早搏6例,伴传导阻滞2例,伴窦性心律不齐1例;其余42例房颤患者在所有时相均出现任意一支的冠状动脉图像质量评分为1分或连续2段评分为2分,需要进行心电编辑,单纯房颤25例,伴房性早搏7例,伴室性早搏5例,伴传导阻滞3例,伴窦性心律不齐2例。其中房颤患者无需心电编辑组和需心电编辑组的平均心率、心率波动、心率变异见表1。
  表1 两组患者心率比较(x±s)
  2.3 42例心电编辑前后冠状动脉评分比较
  根据美国心脏协会冠脉分段标准,42例患者应有冠脉节段630段,排除冠脉解剖变异,共评价586段血管。在需心电编辑组中,对各段血管编辑前后图像质量进行比较。见表2。
  表2 42例心电编辑前后冠状动脉各段图像评分比较(x±s,分)
  3讨论
  随着社会发展,MSCT已广泛应用。随之而来的是我们对其带来的辐射剂量问题逐渐加以重视[16]。特别是冠状动脉CT成像,因为其无创、检查时间短、无需住院、患者容易耐受,被临床广泛用于冠心病患者的筛查和冠脉支架术后的评估[17]。以往多层螺旋CT的发展尽管排数不断增加但受机械原因的限制,仍不能达到更低的时间分辨率和单扇区图像重建。双源CT发展到第二代炫速双源CT后时间分辨率可达到75 ms,可进行单扇区的重建,使以往的快速房室率患者CCTA检查成为可能。然而心率的快慢及心律的节律变化仍是影响炫速双源CT心脏冠状动脉成像的主要因素[18]。研究表明,心率[(60~70)次/min]较慢时,冠状动脉的几何运动速度随着心率加快而加快,呈双期模式,舒张期较长,收缩末期和舒张末期速度比较低,特别是舒张末期可出现低速平台期,随着心率进一步加快,舒张末期低速平台期的优势不在。高心率患者心率>75次/min,冠状动脉速度低速期在收缩期,也就是在R-R间期的30%~40%。对于整个心动周期内,走行于前室间沟的左主干和前降支相对运动速度较慢且变化规律平缓,右冠状动脉和回旋支分别走行于前后房室沟,受心房、心室的双重影响,二者的运动不一致使其出现不规则摆动,相对运动速度较快且变化幅度较大[19]。房颤患者心率增快,心律往往不规则。对于冠状动脉伪影产生的心律变化往往是致命性,由于心律的不规则容积数据采集产生于心动周期的不同时相,重建时不能与其相邻层面影像连续显示,可表现为影像模糊或运动伪影。经研究证实由于单纯的房颤引起的心律失常患者收缩末期时间变化率较小,仍然可以重组出较为理想的冠脉影像,绝对值重组间隔的效果明显优于相对值重组间隔[20]。房颤心律极不规则,在患者的心动周期过程中舒张期缩短更为明显,但是患者的心室收缩仍然同步,对于收缩期大部分患者我们仍可以找到比较理想的重组时相。本研究中未采用心电编辑患者的最佳时相,大多数在250~320 ms之间,相当于收缩末期或舒张早期[21]。此类患者通过重组时相的改变,而不采用心电编辑技术达到冠脉显现效果,本研究中,此类患者占全部患者的43.24%(32/74)。
  双源CT的75 ms和单扇区重建的优势虽然让快速心率检查成为可能,但是快速的心率叠加心律变异极大地影响R-R间期的稳定性,从而使双源CT的心电门控图像重组质量明显下降,不得不进行进一步的心电编辑。本组研究中这一现象达到56.76%(42/74)。
  图像采集时间窗的调整及其在R-R间期的良好位置仍是心电编辑的重中之重[22]。调整的步骤分为以下几个关键点:①通过4D模式确定图像无跳层伪影的时相;②通过这一时相找出心电图中R-R间期的平均心率;③在此间期的图像采集时间窗与R波的距离绝对值为标准,调整其他采集时间窗的具体位置。在房颤患者的心率和心律变异差别大的情况下,重建收缩期时相时要注意首先将忽略平均心率相差最大且R-R间期最短的几个R波,再用R波后的绝对值重建收缩期时相;遇到困难时可依据具体情况利用4D模式的预览功能通过多次尝试R波偏移移动个别R波,得到较满意的图像。本研究13例房颤患者通过这种方法获得较满意图像。
  本研究经过心电编辑后的图像基本满足影像观察,但是仍有少部分病例无法达到2分或连续两个节段的3分以上。仔细分析这部分图像主要集中在右冠状动脉和回旋支中远段,最大原因可能与右冠状动脉和左回旋支走行有关,两者在房室间沟内,易受心脏搏动影响的节段,而左主干和前降支近段受心脏搏动伪影影响最小,可能与该部位血管走行较水平有关。
  本研究亦存在一些不足之处:①没有冠脉造影“金标准”的对照,人为因素占比重过大,以后要做冠脉造影对照研究;②研究数据量不大,今后还需大样本研究;③本研究采用回顾性心电门控螺旋扫描模式(Spiral),患者辐射剂量平均达到20 mSv,今后应对前瞻性心电门控螺旋扫描模式(flash spiral)进一步研究,以减少患者辐射剂量。
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  (收稿日期:2015-04-15)
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