【个人综述】多层螺旋CT及其在冠心病诊断中的应用

多层螺旋CT及其在冠心病诊断中的应用
多层螺旋CT(multislice spiral CT,MSCT)或称多排探测器CT(multidetecter CT,MDCT)，是具有多排宽探测器结构、球管一次曝光可同时获得多个层面（一般为4、8和16层）图像数据的成像系统。
MSCT同单层螺旋CT （single slice helical CT，SSCT）相比较，两者在设计原理和构造上不同：除了Z轴上设有多排宽探测器结构以外，还有多个数据采集通道，图像重建所采用的方法也不同，主要在扫描架、探测器、数据采集系统（data acquisition system, DAS）、图像重建系统及计算机系统等有较大的改进。主要包括以下几部分：
1.  扫描方式及驱动系统
2.  X线利用率
3.  探测器组合的设计
4.  数据采集系统（DAS）
5.  螺距(pitch, P)
6.  层面敏感分布曲线或层面敏感剖面(slice sensitivity profile,SSP)
7.  图像重建
8.  计算机系统
它于1998年下半年开始运用于临床，是继滑环（螺旋）技术以来的CT发展史上有一个重要的里程碑，其技术创新在于将Z轴方向的探测器排列由原来的长条状变成多排方式，用特殊探测器、锥形线束和新的成像（重建）技术，扫描速度明显提高。MSCT扫描的单位时间覆盖率明显提高，病人所接受的射线剂量明显减少，延长X线管的使用寿命，节省了对比剂用量：提高了低对比分辨率和空间分辨率，实现了低对比分辨率可降低约30％的毫安量：16层MSCT采用了智能滤过技术、自动毫安调制以及侧位定位片等，降低了射线剂量：计算机的后处理功能强大。
MSCT具有快速扫描，且图像具有较高的时间分辨率、空间分辨率和任意剖面重建等优点，它的问世使心脏CT检查成为研究热点。MSCT成像原理是借助于部分采集技术和回顾性心电门控（retrospective ECG gating）,使有效采集时间缩短至250ms，足以在心动周期中心脏搏动最弱的阶段——舒张期成像。

MSCT检查技术

一、冠状动脉扫描技术
多层螺旋CT采用前瞻性门控及回顾性门控扫描进行数据采集，能采集同一心动时相的扫描数据，保证了冠状动脉三维重建的连续性。前瞻性门控主要是延时触发时间[timedelay(ms)]选择，指自上一个R波之后，心电触发进行扫描的绝对时间，一般延时触发时间设为400ms进行扫描。回顾性门控主要参数是回顾采样时间[time-reverse(ms)],指距下一个R波采样时间，一般time-reverse(ms)位400ms。

二、冠状动脉三维重建
三维重建的方法和以往的CT血管造影三维重建方法相同，有SSD、MIP、STS-MIP、VR、多平面及多曲面重建(MPR/CPR)以及CTVE等方法。
表面遮盖（SSD）法 可以显示冠状动脉的立体形态和空间关系，但小的冠状动脉分支显示欠佳，并且对狭窄程度有夸大效应，对管壁的钙化和官腔亦不能区分，一般不采用此法进行重建。
最大密度投影重建（MIP）法 可获得类似DSA的图像，可以显示细小的血管及冠状动脉狭窄的程度和长度，显示血管壁的钙化，缺点是对前后重叠的血管不能区分，不能清晰显示解剖结构的三维关系。
多平面重建（MPR）及曲面重建（CPR） 可任意平面及角度重建，显示冠状动脉主干的全程及腔内外状况，是一种简便可靠的重建方法，在冠状动脉重建中起重要的作用。
容积显示重建（VR）法 应用所有的资料数据进行重建，可逼真显示冠状动脉与各心腔的三维关系，可靠的显示狭窄的位置长度和斑块的性质，有人认为这是一种最佳的冠状动脉三维重建方法，但与操作人员的水平相关性大。
CTVE可以显示冠状动脉腔内的情况，显示管壁的钙化及腔内的斑块，了解粥样斑块的位置冠状动脉分支的关系，对冠状动脉病变的分析起着重要的作用。三维重建的效果受扫描技术及个体差异的影响。
三、冠状动脉MSCT造影（CTA）
MSCT冠状动脉CTA是采用MSCT的高分辨率扫描模式，同时数字化记录心电图数据。冠状动脉的容积数据和心电资料传输到工作站后，利用冠状动脉成像的专用软件，根据心电图数据回顾性选取心室舒张末期的容积数据，重建冠状动脉图像。
冠状动脉粥样硬化性心脏病是严重危害人类健康的常见病，起病常突然，预后差，故在临床症状出现之前及早诊断冠状动脉疾患有着重要的临床意义。

MSCT主要应用在冠状动脉粥样硬化性心脏病诊断的以下几个方面：

1.  冠状动脉钙化检测
冠状动脉钙化是动脉粥样硬化标志和早期征象之一，，钙盐沉着与冠状动脉粥样硬化斑块有内在的联系，冠脉钙化是被动的磷酸钙结晶沉淀过程，由于钙化的病变和纤维化的含细胞较少的斑块较以细胞为主的斑块硬，冠状动脉钙化的发生可能改变了粥样硬化斑块的机械特征，大范围的冠状动脉钙化，血管易于破裂的可能性较小，而在钙化早期斑块脆性增加，Pumber等报导钙化斑块的体积约为非钙化斑块的1、5，因此，钙化斑块可以作为软性不稳定斑块和钙化斑的指征，一般是以+13HU>=
1mm2　　为钙化灶，冠脉钙化多表现为依冠脉走行的斑点状、条索状影亦可成不规则轨道形式或整条冠脉钙化，根据CT峰值×钙化面积的积分值可作钙化的定量分析。欧美国家重，大于50岁的患者，如钙化积分为0或很小（<10），则冠心病的发病率很低，可加强临床观测和随访；积分为11～400则提示冠状动脉狭窄的可能；积分>400则￡意味着有冠状动脉狭窄的存在，需要临床加以重视。国内有人作MSCT冠状动脉钙化积分的研究，选取45例患者（32例有冠心病病史，其余13例无症状）行多层螺旋CT钙化积分检查，其中10例另行冠状动脉造影检查，结果冠心病足的平均钙化分数为480.5＋－42.3，与无症状组的216.3＋－23.9有显著性差异（P<0.05）：将10例进行血管造影的患者与多层螺旋CT的冠状动脉钙化积分作对比，以积分大于400者统计为阳性，发现两者之间的结果无显著性差异（P>0.05）。一般认为钙化积分越高，则冠状动脉狭窄的发病率越高。
适应症：
1.  无症状的高危及易患人群
2.  其他检查不能做出诊断，而心电图异常。（冠脉狭窄>50%以上者极少不出现钙化）
3.  胸痛的急诊患者
4.  高胆固醇血症
2.  心肌灌注扫描
在增强后特定的时间内扫描，通过正常心肌和缺血区CT值与心腔CT值的比值可诊断心脏缺血病变。此法是基于对比剂 在心肌壁、心肌细胞心肌血管床可以早期显影增强，心肌间质则在晚期增强，而心肌细胞不增强，心肌密度的计算是上述三个部分点分布的总和，因此早期增强是正常心肌灌注的指征，而缺血心肌由于缺乏血管床而显示不增强或增强差，
在晚期该部分由于造影剂弥散间质而得到补偿，缺血区能够显示较强的增强。梗塞区既丧失了血管床又丧失了心肌细胞，两者间隙均由“间质”来补充，对比剂弥散慢，因此对比剂“慢进慢出”，晚期增强，心肌缺血对比剂灌注少而造成该区心肌灌注的绝对CT值较小，通过对晚期心肌灌注的分析可以鉴别正常心肌、缺血心肌及心肌梗塞。
3.  MSCT冠状动脉造影
MSCT冠状动脉造影适用于：.1冠状动脉疾患的筛选 对临床症状表现为不典型胸痛或典型缺血性心绞痛症状或心电图异常的患者可先进行多层螺旋CT冠状动脉造影进行筛选2.各种血管重建术的术前定位。如PTCA及冠状动脉搭桥术(CABG)前，利用本技术可明确病变的位置范围，观察其与周围机构的关系3.其他非冠心病的心脏手术及瓣膜置换术前了解心脏的功能情况，排除冠状动脉狭窄性疾病 4.术后复查，用于PTCA及CABG等术后复查，创伤小，检查方便，易耐受5。心肌梗死的患者稳定期的检查。了解冠状动脉解剖情况及受损害的血管数目，判断预后，指导治疗6.选择性冠状动脉造影前行MSCT冠状动脉造影，可以起到预警的作用，减少选择性冠状动脉造影操作的危险。
4.  心脏电影扫描
可用于分析左室整体和节段功能。包括左室收缩/舒张末期容积、射血分数以及心肌重量等均可作定量分析，兼顾形态及功能，同时也可分析右室功能，对诊断心肌梗塞及左室壁运动功能异常的敏感性、特异性和准确性均较高，同时CT增强扫描对显示陈旧性心肌梗塞和室壁瘤的室壁以及瘤壁的变薄，从空间分辨率上优于超声和MR等方法。
5. 冠状动脉搭桥术后的随访
冠脉搭桥术后对桥血管开通的检查，采用增强多层扫描模式血流序列，以高压注射器静脉注入造影剂后开始采集图像，两层不连续层面显影，时间密度曲线形态与主动脉相似，为桥血管开通的标准。此外，应用CT增强多层面血液序列扫描技术，还可以对心肌灌注进行分析，如分析感兴趣的组织密度变化曲线，用以评价局部心肌血液灌注的情况。

MSCT与其他放射影像学方法的比较

选择性冠状动脉造影（selective coronary angiography,SCA）在冠状动脉疾病（coronary artery diease,CAD）的定性、定位和程度的判断上居主导地位，但该检查费用高、创伤大、存在潜在的危险性，不适于所有的患者；冠状动脉的显示受投照体位的影响，对管壁斑块的形态和性质诊断也存在一定的局限性。多层螺旋CT冠状动脉造影能多角度显示冠状动脉主干及其较大分支，区分粥样斑块和纤维钙化斑块，可对常规的冠状动脉造影起到补充的作用，其费用低、微创、安全、痛苦小，适用于高危人群的普查筛选，两者对冠状动脉近、中段病变的检出基本一致 。二多层螺旋CT冠状动脉造影对冠状动脉的显示受心脏搏动、心律、呼吸运动以及对比剂等多种因素的影响，对冠状动脉痉挛或心肌桥引起的狭窄难以显示对轻度狭窄的病变及冠状动脉远端的病变检出率较低。
电子束CT由于其无损伤性、快速的扫描（达毫秒级），消除了心脏运动的伪影，并能1次屏气成冠状动脉主要分支的扫描，易于检出钙化并对其主要分支进行精确的定量测定，曾一度被认为是最佳选择。然而EBCT空间分辨率有限，检查适应症单一，这在很大程度上制约了他的推广，而且检查费用十分昂贵，因此无法普及。与电子束CT相比，，多层螺旋CT虽然扫描速度慢，但是图像的信躁比高，对肥胖患者钙化的显示也较EBCT清晰。

MSCT现状及应用前景

尽管MSCT一次可以进行的范围扫描，但目前还不能实现真正的容积扫描，一次扫描最大范围为20～32mm,还不能完全满足临床诊断的要求。最近有人提出平板探测器（flat panel detector,FPD），它进一步增大了MSCT一次扫描的范围。另一方面由于MSCT检查费用较昂贵和技术设备要求较高，故为了满足不同层次的需要，有的公司又推出了双层螺旋CT。MSCT检查产生的图象较多需要PACS系统支持，图像的储存及显示对设备提出了更高的要求，同时也假打了工作人员的工作量。初步应用表明MSCT有助于病变的早期诊断及分期，为疾病的评估和治疗方案的选择提供了依据；有人预测MSCT发展方向适增加X线利用率，提高检查速度和图象质量。由于X线锥形放射一时无法突破，平板探测器目前难以普及，估计MSCT发展主要是增加采集通道，实现16层乃至更多层的薄层采集，目前各厂家推出的8和16层CT机，采集时各层厚之和受探测器宽度的限制，扫描厚度也受到限制。同时8或16层采集对计算机容量及处理速度提出更高的要求，这势必加大设备成本。总之，多层螺旋CT使影像学向高质量、高速成像和减少射线剂量方向迈出了一大步，尤其在动态器官显示方面的应用更加精确和广泛，这无疑为临床应用带来了更多优势。

参考文献

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