多层螺旋CT心功能评价研究概况

时间：2022-06-14 14:17:57 医学毕业论文我要投稿

相关推荐

多层螺旋CT心功能评价研究概况

　　【摘要】 多层螺旋CT以其多层螺旋容积扫描、纵向分辨率高、检查方便快捷以及强大的图像后处理功能等优势，已迅速发展成为心脏无创检查的重要方法之一。已研究证实其在冠状动脉钙化负荷积分、评价冠状动脉形态学和粥样斑块性质等方面的应用，还能一站式评价心功能。本文就多层螺旋CT评价心功能、室壁运动等功能方面的研究进展予以综述。

多层螺旋CT心功能评价研究概况

　　【关键词】 体层摄影术;X线计算机; 多层螺旋CT;心室功能

　　Abstract：Multi-slice spiral Computed Tomography(MSCT)， with its spiral volume scanning， higher longitudinal resolution， convenient and rapid examination， powerful image post-processing technology and other advantages， has rapidly become one of the most important non-invasive imaging methods for the heart studies. It has been confirmed that it can not only be applied to coronary artery plaque calcification score， evaluation of coronary artery plaque morphology and character， but also can provide one-stop evaluation of cardiac function. In this paper， novel researches will be reviewed， including cardiac function， wall motion and other functional aspects evaluating by MSCT.

　　Key words：tomography; X-ray computed; multi-slice spiral CT(MSCT); ventricular function

　　近年来，冠心病的发病率及急性冠心病事件的发生率均呈逐年升高趋势，准确测定左心室功能是心脏疾病的诊断分期、制订治疗计划和预后评价的基础。MSCT作为一项无创检查技术，对冠状动脉狭窄的显示具有明显优势，可利用一站式扫描所获得的冠状动脉CT血管成像(CTA)原始数据，进行冠脉血管重建，又能对心脏各时相心腔容积进行测量，定量评价心功能，为MSCT对心脏疾病的诊断开拓了新领域、新方法。

　　?1 MSCT冠状动脉成像及心功能评价的技术因素

　　1.1 回顾性心电门控技术(Retrospective Electrocardiographically-gated ECG)

　　由于正常成人房室收缩的最短时间约0.1 s，即CT时间分辨率要在0.1 s以下，才能有效消除心脏运动伪影。研究证实，心率加快和心律不齐是导致心脏CT图像伪影的主要原因。为此，在冠状动脉CTA数据采集过程中，采用心电门控技术，同步记录被检者的心电图，同时获得X线在时间和空间上衰减的信息，并可根据心电信号对所得数据进行选择性重建。一般采用QRS波群的R波作为重建起点，选择在心脏运动最慢时相重建数据，使运动伪影最小，图像质量可以满足评价心脏及冠脉疾病的需要。心电门控技术的正确应用，是减少心脏运动伪影、保证图像质量的重要因素之一。

　　心电门控技术分为前瞻性和回顾性两种，前瞻性门控只能获得单一时相影像而不能用于心功能评价;目前MSCT多采用回顾性心电门控技术，即采用螺旋连续扫描、同步记录心电信号，心电信号对应着相应的扫描数据，采集的是整个心动周期的信息，于是可以选择任意R-R间期感兴趣的“时-空”数据进行图像重建与分析，连续扫描可得到人体脏器实时动态的四维影像。

　　1.2 时间和Z轴空间分辨率高

　　心脏及冠状动脉解剖结构和生理功能的复杂性，要求非侵入性影像检查有较高的时空分辨率，以获得无心脏运动伪影的冻结图像。1998年RSNA上首次推出4层螺旋CT，其创新在于探测器为二维阵列，即Z轴方向采用了多排探测器代替以往的单排，增加了Z轴方向的覆盖范围，从而实现了球管每旋转一周，同时获得探测器宽度范围上的多层图像。随着扫描速度和层数不断提高，全周扫描1次成像层数从4 层增至320 层，目前探测器覆盖最宽可达160 mm，仅用0.35 s就能将整个器官立体动态成像，还可在多圈扫描后即时显示整个器官的活动和血流情况。自16 层CT起实现了体素各向同性，X、Y和 Z轴三维等像素成像，使Z轴空间分辨率达0.31 mm，使心脏图像非轴位重建、心腔容积及冠状动脉解剖测量与评估成为现实，为心功能评价提供了有力保证。

　　1.3 数据重建及图像后处理软件技术

　　薄层大范围的CT扫描使数据骤增，优化影像后处理技术的意义在于更加高效地处理庞大的数据流，不断更新的后处理软件，使CT诊断由二维平面模式向多维空间模式发展、由3-D静态模式到4-D动态模式递进、由形态学向功能学方面拓展。特别是心脏领域，应用造影剂智能跟踪技术、3-D处理软件等可实现冠脉狭窄分析、冠脉钙化评估、室壁运动、心功能分析及心肌活性检测等。强大的后处理软件联合计算机辅助诊断(CAD)软件，实现了定性和定量诊断，突破了以往的只能提供单一定性诊断或经验型诊断模式。

　　?2 MSCT对心脏功能评估

　　MSCT应用回顾性心电门控技术，一次增强扫描获取整个心动周期的动态数据信息，可进行任意R-R间期重建，其0～90%R-R间期数据中包含了舒缩期的全部数据，并利用多平面重组方法获取舒缩时相心脏短、长轴位面积及三维容积数据，对心脏整体和局部的功能进行评价。

　　2.1 心功能评价方法

　　冠状动脉MSCTA所得的容积数据采用Simpson积分计算方法测量左心室体积，首先利用多平面重建分别重建出自心尖至心底的左室舒张和收缩末期短轴位图像，然后逐层测量心室腔的横截面积，累计后再乘以层厚，即可得到左心室舒张末期容积(left ventricular end diastolic volume，LVEDV)和左心室收缩末期容积(left ventricular end systolic volume，LVESV)。其计算公式：LVvol=?AN×S(LVvol 表示左室体积，A横截面积，S层厚，N层数)。目前自动识别心肌和心腔尚不成熟，多需要人工标记出心内、外膜，系统再自动计算所标记区域的面积。

　　2.2 定量评价左心整体功能的指标

　　2.2.1 心室舒缩容积

　　心室舒缩容积包括舒张末期容积(EDV)和收缩末期容积(ESV)，是评价心室形态功能最基本的指标，也是获得其它重要指标的基础。文献报道，与传统左室造影、心脏超声及cMRI相比，MSCT所测EDV值比ESV值稍高，但与三者均有较高的相关性，分别EDV(r> 0.91， P<0.05)、EDV(r> 0.94，P<0.05)，其中，与MRI相关性最高(r> 0.94，P < 0.05)。LVESV较LVEDV相关性稍差，尤其在心率增快时，其原因主要是受到时间分辨力的影响，当心率>75 bpm时，收缩末期重建影像有轻度阶梯状伪影，影响了心内外膜轮廓勾画的准确性。

　　2.2.2 每搏输出量(stroke volume，SV)和射血分数(eject fraction，EF)

　　SV和EF是反映心肌收缩强度和速度的重要指标，也是评价心脏泵血功能的重要指标。SV指一侧心室每次搏动所射出的血液量，即SV = EDV-ESV。EF是指SV占EDV的百分比，即EF=(SV/EDV)×100%。心肌收缩力越强，SV越多，EF就越大。但在左心功能减退，心室扩大的情况下，SV虽与正常人无差别，但已不能与扩大的EDV相适应，EF明显下降。EF不仅反映左心室整体功能，更是与CHD预后评估有价值的指标，尤其是对慢性冠心病人非致死性心肌梗死的风险的判断有较高的价值。MSCT测量EF值与左室造影、心脏超声及MRI均有较高的相关性(r>0.8， P<0.05)。其中，与MRI相关性最高(r>0.9，P<0.05)。据报道,64层MSCT与MRI测定EF值亦具有高度相关性(r>0.959，P<0.001)，同国外研究基本一致。

　　2.2.3 心输出量 (cardiac output，CO)和心指数(cardiac index，CI)

　　心输出量是指一侧心室每分钟射出的血液量，心输出量(CO)=每搏量(SV)×心率(HR)。左心输出量随机体代谢和活动而变化，还受体表面积影响，因需考虑个体的体表面积，故不常用。CI是指在安静或空腹状态下，每平方米体表面积的心输出量，是分析不同个体心功能的常用指标。

　　2.2.4 心肌质量(Myocardial mass， MM)

　　MM的增加预示着心血管疾病的危险性和致死率的提高，MM由心室腔的容积和厚度决定，计算方法：①根据室间隔的厚度计算;②根据心肌容积(Myocardial volume，MV)计算，以后者最为常用。它是通过对心室腔内外膜容积差得出的。MV与心肌密度(Myocardial density， MD) (1.05 g/cm3)的乘积即为MM。Mahnken 等研究结果表明，采用MSCT和MRI测量MM，两者之差小于3 g，相关性很高(r>0.9，P<0.01)。

　　2.2.5 最大充盈率(the peak filling rate， PFR)、最大收缩率(the peak ejection rate， PER)

　　时间容积函数(Time-Volume function)指心动周期中心室容积随时间变化的曲线，包括PFR和PER。PFR是心室舒张阶段容积变化的最大速率，单位EDV/s;PER是心室收缩阶段容积变化的最大速率，单位ESV/s，PFR为一个动态瞬间指标，反映了心脏的整体舒张功能，是心肌缺血最敏感的指标之一。一些心绞痛患者，虽然EF正常，但PFR已降低，故PFR有助于早期诊断冠心病。而PER敏感性较差，临床上不常用。

　　2.3 局部室壁运动评估

　　室壁运动可以反映心肌舒缩的情况。心肌节段性室壁运动障碍是临床诊断冠心病的主要依据，其程度与冠心病的危险程度和预后密切相关。根据美国心脏学会(AHA)推荐，左室壁在短轴位3个层面上共分为16个节段，外加1个心尖顶部。这3个层面分别为基底部(6个节段)、中间部(6个节段)及心尖(4个节段)。心肌节段分析方法有3 种：定性分析、半定量分析和定量分析。定性分析是通过短轴位电影观察各节段的室壁运动情况，一般分为4级：运动正常;运动减低;运动消失;矛盾运动。半定量分析需结合定性分析，对各节段的运动情况计分，运动正常1 分;运动减低2 分;运动消失3 分;矛盾运动4 分。此外，还可以计算室壁运动指数(Wall motion index，WMI)，即各节段的积分之和与所观察的节段数的比值，正常为1，大于1时表明有室壁运动异常。定量分析：在收缩末期和舒张末期分别测量各节段的厚度，计算增厚率。Rumberger等认为，局部心肌增厚率若<30%，则表明局部心肌运动功能降低，若为0%则表明局部心肌梗塞。已有研究表明MSCT在评估局部室壁运动积分与MRI具有很好的一致性(κ值0.791)，并且利用MSCT冠状动脉成像数据重建图像观察左心室室壁运动异常，可支持心肌梗死的诊断。R.C.Cury等研究提示：MSCT评估左心室壁节段运动异常，获得的局部室壁运动(regional wall motion，RWM)与经胸超声心动图(transthoracic echocardiography，TTE)一致性较高(κ值0.79)。

　　?3 展望与结语

　　目前，MSCT进行心功能评价尚处于部分临床研究阶段，其测量准确性仍受时间和空间分辨率的影响;自动及半自动心内外膜轮廓边缘检测的准确性值得商榷;空间分辨率较低，对冠状动脉细小分支和心肌桥显示尚有一定困难，但随着宽探测器(如320 排)和4D电影模式的出现，将会进一步提高图像质量和影像诊断;此外，由于时间分辨率还不能完全排除心率因素的影响，检查前常用β受体阻滞剂来降低心率，其对心功能影响尚待进一步研究，不过双源CT(DSCT)以其极高的时间分辨率(83 ms)，有望实现不依赖患者的心率得到完全符合临床要求的冠脉图像。较高的时间分辨率使心脏瓣膜、心肌功能以及冠脉动态重建成为可能。

　　总之， MSCT的出现对心脏成像有重大影响，作为一项无创检查技术，MSCT整合回顾性心电门控技术，单次增强扫描可一站式评估冠状动脉、心功能、室壁运动以及心肌灌注活性等，获得丰富的临床信息。通过对心脏形态学及功能学综合分析，能够对缺血性心脏病作出更全面而准确的评估，可作为冠心病筛查和介入及冠脉搭桥(CABG)等疗效评价的有效手段。

【参考文献】

　邵耿，胡大一. 现代冠心病(Coronary Heart Disease Update). 第2版. 北京：北京大学医学出版社，2006：80-84.

　　Gerber TC， Behrenbeck T， Allison T， et al. Comparison of measurement of left ventricular ejection fraction by Tc-99m sestamibi first-pass angiography with electron beam computed tomography in patients with anterior wall acute myocardial infarction.Am J Cardiol， 1999,83(7)：1022-1026.

　　Hurlock GS， Higashino H， Mochizuki T. History of cardiac computed tomography： single to 320-detector row multislice computed tomography.Int J Cardiovasc Imaging， 2009,25 Suppl 1：31-42.

　　陈广全，尤志军. 心电门控技术在多层螺旋CT冠状动脉成像中的应用.医疗卫生装备， 2006,27(4)：60-61,63.

　　Choi SI， George RT， Schuleri KH， et al. Recent developments in wide-detector cardiac computed tomography..Int J Cardiovasc Imaging， 2009,25：23-29.

　　Hamirani YS， Budoff MJ. Evolution of cardiac computed tomography： where do we stand?.J Invasive Cardiol， 2009,21(7)：359-366.

　　胡广禄，陈兴新. 心电门控技术及其应用.医疗装备， 2000，(1)：17.

　　陈步星，胡大一，洪楠. 多层螺旋CT心脏成像与冠状动脉造影(Multi-slice spiral CT cardiac Imaging and Invasive Coronary Angiography).第1版. 北京：北京大学医学出版社，2007：3.

　　Juergens KU， Fischbach R. Left ventricular function studied with MDCT. Eur Radiol， 2006,16(2)：342-357.

　　Juergens KU， Seifarth H， Maintz D， et al. MDCT determination of volume and function of the left ventricle： are short-axis image reformations necessary?.AJR Am J Roentgenol， 2006,186(6 Suppl 2)：S371-378.

　　Sarwar A， Shapiro MD， Nasir K， et al. Evaluating global and regional left ventricular function in patients with reperfused acute myocardial infarction by 64-slice multidetector CT： a comparison to magnetic resonance imaging.J Cardiovasc Comput Tomogr， 2009,3(3)：170-177.

　　Busch S， Johnson TR， Wintersperger BJ， et al. Quantitative assessment of left ventricular function with dual-source CT in comparison to cardiac magnetic resonance imaging： initial findings.Eur Radiol， 2008,18(3)：570-575.

　　Salm LP， Schuijf JD， de Roos A， et al. Global and regional left ventricular function assessment with 16-detector row CT： comparison with echocardiography and cardiovascular magnetic resonance.Eur J Echocardiogr， 2006,7(4)：308-314.

　　宋兰，张竹花，王怡宁，等. 64层螺旋CT在陈旧性心肌梗死患者左心室整体功能评价中的应用价值.中国医学科学院学报， 2009，(2)：221-226.

　　Frangi AF， Niessen WJ， Viergever MA. Three-dimensional modeling for functional analysis of cardiac images： a review.IEEE Trans Med Imaging， 2001,20(1)：2-25.

　　Mahnken AH， Spuentrup E， Niethammer M， et al. Quantitative and qualitative assessment of left ventricular volume with ECG-gated multislice spiral CT： value of different image reconstruction algorithms in comparison to MRI. Acta Radiol， 2003,44(6)：604-611.

　　Elhendy A， van DRT， Bax JJ， et al. The grade of worsening of regional function during dobutamine stress echocardiography predicts the extent of myocardial perfusion abnormalities.Heart， 2000,83(1)：35-39.

　　Cerqueira MD， Weissman NJ， Dilsizian V， et al. Standardized myocardial segmentation and nomenclature for tomographic imaging of the heart： a statement for healthcare professionals from the Cardiac Imaging Committee of the Council on Clinical Cardiology of the American Heart Association.Circulation， 2002,105(4)：539-542.

　　Mahnken AH， Koos R， Katoh M， et al. Sixteen-slice spiral CT versus MR imaging for the assessment of left ventricular function in acute myocardial infarction.Eur Radiol， 2005,15(4)：714-720.

　　Cury RC， Nieman K， Shapiro MD， et al. Comprehensive assessment of myocardial perfusion defects， regional wall motion， and left ventricular function by using 64-section multidetector CT.Radiology， 2008,248(2)：466-475.

　　Johnson TR， Nikolaou K， Wintersperger BJ， et al. Dual-source CT cardiac imaging： initial experience.Eur Radiol， 2006,16(7)：1409-1415.

　　Bruners P， Knackstedt C， Mahnken AH， et al. Global left ventricular function： assessment with dual-source CT versus conventional ventriculography in a porcine model.Acta Cardiol， 2009,64(3)：311-319.

【多层螺旋CT心功能评价研究概况】相关文章：

美术课题研究开题报告小学美术课题研究开题报告10-26