第8章多排螺旋ct吕滨

第六章第六章 多排螺旋多排螺旋 CT（MDCT） 一、一、引言引言 多排螺旋 CT（Multi-detector row spiral CT，以下简称 MDCT）近几年发展 极为迅速。从 1998 年国际上第一台 4 排 MDCT 问世，至 2004 年底通用电器公 司（GE）首先推出了 64 排 MDCT，中间经过 8 排、16 排、32 排等等过渡产品， 仅仅用了 6 年时间。 “排”是指 CT 扫描机探测器的阵列数，一般排数越多，探 测器宽度越宽，一次扫描完成的宽度越大。有人将多“排”螺旋 CT 称为多 “层”螺旋 CT（Multi-slice spiral CT，MSCT） ，在一般情况下两者的含义相同， 即有多少“排”探测器，一次扫描即可完成多少层图像的采集。但是，如果每 排探测器一次采集重建出 2 层图像，例如，西门子 64 层 CT，实际探测器是 32 排，每排出 2 幅图像，因此一次采集可以形成 64 层图像。每家公司 CT 产品的 探测器排数及其宽度不同，例如，GE 公司 64 排 MDCT 探测器为 64 排，每排 宽度为 0.625mm，故总宽度为 40mm，即一次采集可以完成 40mm 范围的扫描。 而东芝公司的 64 排 MDCT，探测器为 64 排，每排 0.5mm，故一次采集完成 32mm 范围的采集。 探测器的宽度和厚度，基本上决定了图像的空间分辨率和整体采集速度。 另外，尤其对于实时运动着的冠状动脉来说，每幅图像的采集速度（一般称作 图像的时间分辨率）至关重要，取决于 X 线球管围绕人体旋转一周的时间，以 及图像的多扇区采集和“算法” 。目前，GE 公司 64 排 MDCT 的旋转扫描速度 为 0.35 秒。目前，MDCT 已经较广泛地应用于临床，并成功地用于对冠心病的 筛查。 MDCT 适用于 （一）冠心病诊断： （1）冠状动脉钙化扫描，是目前测量冠状动脉钙化斑块负荷的“金标准” ； （2）冠状动脉 CT 血管造影，不仅可以显示管壁上的动脉粥样硬化斑块， 还可以量化冠状动脉的狭窄程度； （3）血流灌注扫描，可以评估冠状动脉内血流量、血流储备和心肌灌注量； （4）心功能测定，可以定量评价心肌区域性（regional）和心室整体性 （global）舒张和收缩运动功能； （5）经皮冠状动脉腔内血管成形术（PTCA）和支架植入术（stenting）术 后随访，是术后随访管腔或支架通畅性最有价值的无创影像方法； （6）冠状动脉搭桥（CABG）术后随访，是术后随访 CABG 通畅性最有价值 的无创影像方法。 （二）肺动脉血栓栓塞（PE）诊断： （1）EBCT 血管造影和肺灌注扫描可以对 PE 进行综合诊断，为 PE 的诊断提 供直接的诊断依据； （2）判定陈旧抑或新鲜 PE； （3）评估 PE 内科溶栓治疗或外科取栓术疗效。 （三）大血管病的诊断：主动脉夹层、真性动脉瘤、假性动脉瘤、大动脉 炎、先天性主动脉缩窄等大血管病的诊断已经基本取代常规心血管造影检查。 （四）先天性心脏病诊断：主要用于对复杂先天性心脏病或合并主动脉弓 降部发育异常的诊断，对房室连接关系、房室结构、主动脉和肺动脉起源及发 育情况、肺静脉畸形引流等的显示和诊断有较高的诊断价值。 （五）心包病变和心脏肿瘤：是显示心包解剖和增厚、钙化或占位病变最 好的影像方法；对心包、心腔内或“壁在性” （心肌内）肿瘤有明显的诊断优势。 二、二、MDCT 在心血管病诊断的应用在心血管病诊断的应用 （一）（一） 、冠状动脉检查方法、适应症和诊断：、冠状动脉检查方法、适应症和诊断： 1 1、 患者准备：患者准备：（1）保证心电图同步化：基础心率70 次/分钟（bpm）必须使 用降心率药物（倍他乐克，Betablocker） ；（2）对患者呼吸和憋气进行指导， 准确定位扫描，必要时给予氧气等；（3）造影剂注射和图像采集的同步化：采 用肘前静脉内导管注射；完成循环时间的测定；（4）放射线辐射剂量：64 排 MDCT 对 X 线的利用率达到 95，而 16 排 MDCT 为 90。一次冠状动脉 CTA 扫描患者接受的 X 线辐射大约是 10.9mSv，是 X 线胸片的 50100 倍。 2 2、扫描方法：、扫描方法：（1）扫描模式：有两种扫描模式，一是心脏扫描，目的是观察 冠状动脉、心腔、瓣膜、心肌和心包；二是“胸痛三联征”扫描模式（Triple rule-out） ，目的是观察冠状动脉、肺动脉栓塞、主动脉夹层，以及冠状动脉搭 桥（CABG）血管等。前者扫描范围 120150mm，采集 56 秒， mA650，Kv120，球管旋转时间 0.35 秒/周，Pitch0.20.26，层厚 0.625mm。 “胸痛三联征”扫描模式扫描范围 240280mm，采集时间 1012 秒， mA650，Kv120，球管旋转时间 0.35 秒/周，Pitch0.20.26，层厚 0.625mm。以上采集均采用心电门控。 （2）造影剂注射方法：采用非离子型造影 剂（350370mgI/ml）,三个时相注射，总量 50ml，流速 5ml/s；总量 15ml，流速 3ml/s，配合 15ml 盐水注射；生理盐水 30ml，流速 3ml/s。保证 冠状动脉和左心室腔为真实动脉期的高峰，同时来自上腔静脉和右心房室的显 影较淡，伪影少。 （3）循环时间测定：自肘静脉注射开始到造影剂达靶器官的 时间称为循环时间，例如，对于冠状动脉成像，循环时间为造影剂自肘静脉至 升主动脉的时间。采用 Smartprep 扫描模式，可以准确测量个体循环时间，从 而保证图像采集和造影剂增强的同步化，并决定造影剂的用量。 （4）对于某些 疾病，如缺血性心肌病、心脏肿瘤等，实行晚期（520 分钟）再次扫描，观 察心肌灌注、肿瘤供血和染色。 3 3、图像后处理：、图像后处理：高分辨率原始横断图像是后处理图像质量的根本保证，横断图 像蕴含着二维（2D）或三维重建（3D）图像所有的信息。2D 曲面重组配合自动 血管分析软件（Automatic Vessel analysis，AVA） ，可以诊断冠状动脉管腔的 狭窄程度、阻塞、分叉部位斑块，以及支架的通畅情况。2D 多时相重组 （Multi-phase reformation） ，可以将横断图像按每 10R-R 间期进行重建， 每一组图像均可行冠状动脉的三维重建，同时用来观察心腔、心肌、心包和瓣 膜，并可以定量分析心室功能（如射血分数 EF 值）和心肌收缩舒张功能。3D 重建软件，主要包括最大密度投影（MIP） 、最大密度投影加权（Weighted MIP） 、容积再现技术（VRT）和表面阴影显示（SSD） ，这些方法主要被用来观 察冠状动脉解剖、先天发育异常、心脏解剖和冠状动脉搭桥血管（图 1） 。导航 （Navigator）技术主要用来观察心脏瓣膜、肿瘤、冠状动脉开口和支架。 4 4、 MDCTMDCT 临床检查适应症：（见下表）临床检查适应症：（见下表） 。 表 1：MDCT 心脏和冠状动脉检查适应症 心脏检查 一线检查适应症冠状动脉造影禁忌症 不典型心绞痛、危险因素患者 同位素心肌灌注检查异常 超声运动负荷试验阳性 不能确诊的同位素检查 冠脉支架随访 不确定的原发性心肌病 心脏肿瘤外科术前 血管病外科术前 电生理检查前后 先天性心脏病 心包疾病 常规冠状动脉造影后 不典型病变 先天性发育异常 斑块特点 正常冠脉区域的心肌梗塞 冠状动脉并发症 “胸痛三联征”的排除 不典型胸痛（肺栓塞、主动脉夹层） 冠状动脉搭桥术后随访 血管病外科术前检查 主动脉病变外科术前 5 5、冠状动脉病变的诊断：、冠状动脉病变的诊断：MDCT 冠状动脉成像的主要优势包括：先天性冠状动 脉发育异常、斑块成像、管腔狭窄诊断、指导冠脉支架、搭桥手术及其术后随 访、心肌缺血梗死和心功能分析、不典型胸痛的筛查等。 （1 1） 、先天性冠状动脉发育异常：、先天性冠状动脉发育异常：冠状动脉起源异常：左或右冠状动脉可以 分别起自肺动脉主干，可以分别起自同一主动脉窦（左或右冠窦，仍为两个开 口） ，可以共同起自左或右冠窦（冠脉单开口） ，有时左冠状动脉起自后方的无 窦。 （2）冠状动脉瘘：左、右冠状动脉均可以发生，常见为左房瘘、右房瘘和 右室瘘；瘘管表现为起自冠状动脉窦的异常增粗和走形，并直接引流入的心腔 的冠状动脉血管影，此血管影可以有冠状动脉分支。 （3）冠状动脉肌桥 （Myocardial bridge）：CT 因为能够同时显示冠状动脉和临近心肌组织，因 此，在肌桥的显示上优于常规冠状动脉造影，从而避免了冠心病假阳性的诊断。 （2 2） 、斑块成像和管腔狭窄的评估：、斑块成像和管腔狭窄的评估：MDCT 借助图像后处理工作站，不仅可以显 示冠状动脉斑块的位置、形态和分布，根据斑块 CT 值，可以进一步显示斑块的 “成份” ，即软斑块（平均 CT 值 20HU） 、纤维斑块（平均 CT 值 84HU） 、钙化斑 块（平均 CT 值130HU）或混合斑块（各种成份均有） 。进一步研究，MDCT 有望 显示斑块的纤维成份和脂核大小等，对于判定斑块破裂的危险性很有价值。对 于冠状动脉管壁、斑块和管腔关系的显示，MDCT 提供了“阳性和阴性重塑” （Positive/Negative remodeling）的证据。在斑块的显示上，CT 无疑优于只 能显示管腔狭窄的常规冠状动脉造影（图 2） 。 MDCT 借助自动血管分析软件，可以准确地显示冠状动脉管腔狭窄及其程度， 直接提供“直径法”和“面积法”的狭窄率数值。CT 三维重建图像的优势是同 时将左主干和三支冠状动脉血管同时显示出来，立体而直观，并同时可以显示 钙化斑块和管腔的狭窄。从技术上讲，MDCT 能够胜任在门诊筛查冠心病的作用。 （3 3） 、冠状动脉支架术后的评估：、冠状动脉支架术后的评估：由于支架为金属材料，在 CT 图像上为高密度 影，对支架内管腔的显示造成不利影响（blooming effect） ，但是现代的支架 材料越来越趋向于使用纤细而低密度的材料。对管腔显示的程度，取决于支架 材料而不是管腔的大小。MDCT 对支架的完全闭塞很容易诊断，对支架内的内膜 增生的显示有一定困难，但是可以对比显示支架内低密度血栓或再狭窄。根据 支架两端管腔的显影程度，配合支架的形态、内部显影情况等，可以基本判定 支架的通畅性。MDCT 对支架术后即刻并发症的诊断很有帮助，例如支架阻塞、 支架位置不良、夹层和假性动脉瘤等。MDCT 的优点是检查方法无创而安全，患 者容易接受，并且能够同时诊断未植入支架的冠状动脉病变进展情况（图 3） 。 （4 4） 、冠状动脉搭桥（、冠状动脉搭桥（CABGCABG）术后的评估：）术后的评估：这是 MDCT 心脏检查最好的适应症之 一。MDCT 对 93以上的桥血管通畅性做出准确的评估，包括远端吻合口和固有 冠状动脉的逆流（run-off） 。适应症主要是 CABG 后的常规复查、新发的心绞痛、 胸主动脉新发病变或冠状动脉造影失败。CABG 术前行 MDCT 检查，利于了解左 乳内动脉（LIMA）的走形和解剖，以及与前降支的关系；确定与前降支的吻合 口位置（位于病变远端、管腔直径2.5mm、局部无钙化、无肌桥等） ，以及吻合 口所对应的肋间隙位置（图 4） 。 （5 5） 、胸痛三联征的排除（、胸痛三联征的排除（tripletriple rule-outrule-out）：）：胸痛三联征主要是指冠心病引 起的心绞痛、急性肺动脉血栓栓塞（PE）和主动脉夹层。对不典型胸痛患者行 门急诊的 MDCT 筛查，以确诊或除外上述病变是可行的。MDCT 检查的优点是快 捷和有效，一次采集完成肺血管、冠状动脉和心脏，以及全主动脉的扫描，对 确诊或除外上述疾病准确可靠。 （6 6）外科术前常规冠心病的排查：）外科术前常规冠心病的排查：临床上对大于 50 岁患者换瓣术前、I 型和 II 型，甚至 III 型主动脉夹层术前要求行冠状动脉造影以除外冠心病。但是， 行经导管冠状动脉造影时非常困难，由于主动脉增宽导管不容易到位，难以完 成超选择的冠状动脉造影，诊断质量不高，同时危险性加大。对这些患者采用 MDCT 行冠状动脉检查，安全性高，可操作性好，节省花费，阴性预测值高 （99）对排除冠心病很有帮助，能够解决临床实际问题。 （7 7） 、心肌的形态与功能诊断：、心肌的形态与功能诊断：对心肌形态与功能的诊断，是 MDCT 对冠心病和 缺血性心肌病诊断的一部分。通过良好显示心肌的厚度、密度、增厚率及收缩 功能，MDCT 能够判断心肌的存活性（图 5） 。MDCT 极佳的图像空间分辨率能够 显示心肌缺血，心肌缺血表现为心肌内灌注降低，进而发展为心内膜下坏死， 表现为低密度病灶，甚至心肌变薄；晚期强化是心肌梗死的征象，这些表现与 MRI 一致，但是 MDCT 的图像分辨率更高。MDCT 对于心功能和心肌收缩运动功能 的评价同样准确，有工作站软件可以自动计算各种功能值。 （8 8） 、MDCTMDCT对冠心病诊断价值：对冠心病诊断价值： 4排MDCT开始试用在对冠心病的诊断上，并 报道了诊断敏感性和特异性分别为85和76（Circulation 2001；103:2535）。16排螺旋CT获得更好的临床应用效果。Hoffman等报道了16 排螺旋CT诊断冠心病的敏感性（96）高于特异性（63） ，而利用非常高的阴 性预测值（96） ，可以除外患冠心病的可能性（Circulation 2004;110:2638） 。 CT血管造影（CTA）对评估中等危险度患者（软斑块或纤维斑块）较稳定钙化性 斑块更有效；对近段病变的评估优于远段；大多数假阳性诊断受钙化影响，假 阴性诊断则取决于图像质量；16排MDCT有超过17的图像质量不能满足诊断需 求，而64排MDCT此比例降低为5，检查不成功主要归咎于运动伪影、心电图不 稳定、图像信噪比不足，以及钙化斑和静脉伪影的干扰等。64排MDCT由于完 成整个心脏采集时间较16排MDCT缩短了34倍（仅需5秒钟） ，呼吸和心率变 化产生的伪影减少，图像质量大大提高。MDCT与其它影像设备在冠状动脉病 变、心肌缺血和心功能诊断等方面的比较，见表2。 表 2：MDCT 心脏和冠状动脉检查与其它影像学方法比较 临床应用造影超声同位素心脏 CT MRI 冠脉研究 + +WIP 斑块分析(IVUS 除外) +WIP 心肌活性 +WIP+ 心肌灌注 +WIP+ 心室功能 + 形态研究 + + 注：WIP（work in progress）：指技术正在研发中，但有较高的应用前景。 （a） 图 1：（a）曲面重组（CPR）图像显示冠状动脉左前降支管腔通畅； （b） 图 1：（b）MDCT 冠状动脉最大密度投影（MIP）图像。 图 1：（c）VCT 冠状动脉容积再现（VRT）图像。 图 2：MIP、CPR 和 2D 横断面重组图像显示前降支软斑块和钙化斑块。 图 3：VR 图像显示前降支近段的支架，其近端和远端管腔显影好，提示支架通畅良好。 （a）（b） 图 4：（a）VRT 图像显示三支搭桥血管通畅良好；（b）CPR 图像显示左乳内动脉桥全程 及与前降支吻合口通畅良好。 图 5a图 5b 图 5：心脏 MDCT 增强扫描“动脉期” （a）显示心肌侧壁和下壁灌注密度不均匀；延迟扫 描（b）显示同一区域心肌有延迟增强，灌注不均。 （二）（二） 、肺血管病的、肺血管病的 MDCTMDCT 诊断诊断 1 1、肺动脉血栓栓塞（、肺动脉血栓栓塞（PEPE） MDCT 肺血管造影和肺的灌注功能对肺栓塞进行综合诊断，在诊断敏感性上 明显优于磁共振，在诊断特异性上优于同位素检查。 与常规肺动脉血管造影（DSA）比较，MDCT 对肺栓塞诊断的敏感性为 90，特异性为 92。实际上，MDCT 可以显示肺动脉亚段的小血栓，横断扫描 解决了 DSA 血管重叠的弊端，在显示肺动脉管壁及血栓本身方面优于常规造影 检查，其无创的优点对急症更有价值，已成为临床诊断肺栓塞的首选方法（图 6） 。利用肺窗并结合肺灌注彩色编码功能成像，可以提高对亚段肺栓塞的诊断 准确性，诊断敏感性为 75.4，特异性为 82.3,阳性及阴性预测值分别为 79.6及 84.7。 MDCT 增强扫描不仅可以根据血栓形态及其与管壁的关系，判断是否为新鲜 血栓或陈旧血栓，指导临床选择治疗方案及复查时限，而且可以准确地评价临 床治疗（溶栓或手术取栓术）的近期、远期疗效。 2 2、肺血管炎诊断、肺血管炎诊断 MDCT 能够清晰显示亚段以上肺动脉管壁的增厚、狭窄或中断，结合三维重 建图像的直观显示，诊断效果同于 DSA 造影。但是，三维重建图像能够任意角 度旋转观察，并且能够显示血管壁的增厚造成的肺动脉狭窄（而不是血栓“充 盈缺损”造成的狭窄） ，从而优于造影，同时避免了造影图像前后血管重叠带来 的诊断困难。MDCT 安全、少创，且一次外周静脉注射少量造影剂；且同时可以 显示胸主动脉管壁情况，利于大动脉炎的诊断，从而在临床工作中基本取代了 造影的金标准地位。 3 3、肺动脉高压的诊断、肺动脉高压的诊断 MDCT 通过显示肺动脉增宽、右心房、室的增大提示肺动脉高压（PH）的诊 断。对于继发性肺动脉高压，MDCT 能够显示房、室间隔缺损和动脉导管未闭等 左向右分流先心病；能够显示肺动脉血栓栓塞和肺动脉狭窄性病变等；能够显 示肺内纤维化、肺气肿等肺内病变等，从而明确诊断。通过对上述病变的排除， 能够帮助诊断原发性肺动脉高压。 （三）（三） 、大血管病的诊断、大血管病的诊断 主动脉夹层、真性和假性动脉瘤、大动脉炎、先天性主动脉缩窄等统称为 大血管病，再加上头臂血管和髂、股动脉等外周血管病，目前已经成为临床的 常见病和多发病。由于血管的搏动相对较弱，因此对成像速度的要求相对较低， 在这些疾病的诊断方面，MRI 和 MDCT 均可满足诊断的要求。 MDCT 能够显示主动脉夹层的破口、分支血管受累情况及真假腔的形态走形， 能够显示动脉瘤的形态和径线，以及血栓和外周血管的扩张或狭窄情况，为制 定手术或介入治疗方案提供最准确的数据（图 7） 。同时，为外科手术和介入治 疗（如主动脉内支架隔绝术）的疗效观察和随访提供了简单快捷的影像方法。 在显示主动脉管壁增厚、斑块和附壁血栓或壁内血肿方面优于传统血管造影， 因而临床上已基本取代造影的地位。 （四）（四） 、先天性心脏病诊断、先天性心脏病诊断 先天性心脏病占心外科手术量的/，因此术前明确诊断是心血管影像学 的一个重要领域。众所周知，小儿的心率较快，心脏运动是成像的最大挑战。 实践证明，64 排 MDCT 图像质量能够满足临床需求，MDCT 对先天性心脏病诊断 的准确率达 96%, 心血管超声诊断的准确率为 87，二者有非常显著的差异。 另有研究显示，MDCT 对闭锁的固有肺动脉检出率较常规心血管造影提高 30。 MDCT 可以清晰客观地显示先心病心腔内的解剖结构，特别对复杂畸形的节 段分析有重要价值。目前，临床应用 MDCT 主要目的是为了观察（1）主动脉弓 发育，包括缩窄、离断、发育不良或有无合并动脉导管未闭；（2）肺静脉畸形 引流（图 8） ；（3）固有肺动脉发育情况；（4）体肺侧支发育情况等。总体来 说，多普勒超声因为其操作简单、快捷和价廉，应该是先心病检查的首选方法。 MDCT 较超声具有更高的图像空间分辨力，视野大、成像范围广，更利于显示肺 动脉和主动脉的发育及畸形情况。但是，常规血管造影由于在血流动力学、心 腔和血管内压力分析以及显示小的体肺侧支或迂曲血管方面的优势，仍然是不 可取代的诊断方法。 （五）（五） 、心包和心脏肿瘤、心包和心脏肿瘤 无论是心包还是心腔内或心肌内肿瘤，因为 MDCT 具有最高的图像空间分辨 率，因而能够清晰显示肿瘤的部位和起源、累及范围和毗邻关系，以及显示肿 瘤基本成份和血供状况等。 CT 图像具有高空间分辨力，不受观察野的限制，在显示肿瘤范围和纵隔情 况时明显优于超声检查。高密度分辨率利于显示并鉴别肿瘤不同的组织成份， 是术前定性、定量诊断不可缺少的检查手段。 三、三、MDCT 在心血管病应用价值和限度在心血管病应用价值和限度 （一）（一）