【关键词】 多层螺旋CT;左心功能;评价;应用研究
随着多层螺旋CT(multi-slice spiral CT，MSCT)广泛应用于临床，目前已成为无创性心血管检查最有潜力和价值的检查方法之一。其应用不仅包括冠状动脉成像和冠状动脉病变的评价(钙化、狭窄、动脉瘤等)[1，2];还能同时评价心室功能[3，4]。本文主要对MSCT在左心功能评价方面的应用研究进展作一综述。
1 比较影像学在左心功能评价中的现状
左心功能减低和冠心病是发生猝死的主要高危因素，因此对左心功能的评价显得尤其重要。目前临床上可用评价心室功能的影像学方法有多种，其各具有优缺点。(1)目前临床上应用较多的是采用经胸超声心动图评价心脏大小及舒缩功能。心脏超声心动图将心脏假想为一个规则的椭圆形，采用面积-长度法(area-Length method)求得心脏容积。但在有心脏病如心肌梗塞、室壁瘤形成及心肌肥厚时，心室腔多为不规则形，因而这种算法与实际容积会产生较大误差。据文献报道，超声对心室容积测量比实际值高约30%左右[5]。(2)实时三维超声心动图测定心室容积不依赖几何假设，而是从心室整体采集数据，根据心室实际几何形状测量并计算容量及各项心功能参数，能评价室壁运动、心肌灌注及整体和局部心功能。但实时三维超声心动图技术尚存在视野较局限、无法定量分析、缺乏彩色多普勒功能等缺点，有待进一步完善[6]。(3)MRI心脏电影计算心脏容积较准确，采用Simpson法，可以任意方向、任意层面扫描及三维成像来显示心腔，且无放射线损害，能准确地对心脏整体及室壁节段功能作出评价，特别是MR并行采集技术的运用[7]。但是由于价格昂贵，而且存在一定的限制，如体内有心脏起搏器或其它金属异物不能行MRI扫描等缺点，因而其临床应用受到限制。(4)电子束CT(electron beam CT，EBCT)应用于临床，并于1995年首次报道用于冠状动脉成像。与传统CT相比，EBCT具有较快的扫描速度和较高的时间分辨力，能够适应心血管疾病的诊断检查要求，既能显示冠状动脉的解剖形态又能定量评价心功能。然而由于EBCT设备昂贵且技术欠完善，故至今未能普及。(5)核素显像现逐渐应用于临床，其门控SPECT显像法，被认为是测定左室局部、整体功能和心肌血流灌注对诊断和预测心脏病均具有较高价值，而且门控法提高了识别软组织伪影和诊断多血管性冠心病的能力。但门控SPECT显像法测量的精确性在很大程度上依赖于心内膜轮廓的恰当描绘，由于核素显像结果受系统固有空间分辨率和心脏运动的影响，其准确性在相对小的心脏患者(妇女和儿童)中数据相对不太可靠，需待进一步研究完善。(6)X线左心室造影作为评估心脏功能经典方法，临床应用广泛，但其有创性不作为首次和常规检查。(7)近年来16层乃至32、64层MSCT具有Z轴分辨率及时间分辨率较高，扫描时间较短、一次屏气即可完成扫描及其强大的后处理功能，无需增加扫描次数及放射线剂量等优点，其在心脏方面的应用逐渐被临床医师所认同和接受[8]。双源CT[9]及320排CT的问世，为评价左心室的整体和局部功能并为临床预测、诊断及治疗提供丰富信息。
2 MSCT扫描及图像后处理技术
2. 1 扫描前准备 根据患者心率适当服用β-受体阻滞剂;向病人解释检查过程，让病人了解检查流程以配合检查的成功;正确连接ECG;训练病人屏气很重要，可于检查前2～3分钟舌下喷雾硝酸甘油以扩张冠状动脉。
2. 2 扫描技术和参数 采用MSCT冠状动脉造影扫描方案，应用回顾性心电门控，选用非离子型造影剂优维显 370 (370mgI/ml)，经肘前静脉以4. 0～5. 0ml/S流速应用高压注射器注入。首先，注入20ml造影剂进行预扫描，监测主动脉根部，根据时间-密度曲线计算峰值时间(T峰值);然后，进行正式扫描，其扫描延迟时间为峰值时间T=T峰值+4s。扫描参数：准直：64mm×0. 625mm，螺距：0. 984：1，探测器范围：40mm，有效层厚：0. 625，重建间隔:0. 625，电压:120KV，管电流:550mAS，旋转时间:0. 35s，扫描角度:0度，扫描类型:螺旋，扫描时间:12～14s，重建类型：标准重建;显示矩阵：512×512。扫描范围从主支气管分叉部至心底部下1. 0cm屏气扫描。根据患者心率采用回顾性心电门控技术，重建所需期相图像。
2. 3 图像后处理 采用CT增强冠状动脉造影原始图像，重建时间间隔为5%R-R间期，整个心动周期共重建从0%至95%共20个相位图像，然后将图像输入远程图像工作站(ADW4. 3)用心功能分析软件进行心功能测量[10]。利用多种重建方式分别评价左右冠脉、主要分支及左心室功能。采用的后处理技术包括多平面重建(Multiple planar reconstruction，MPR)、最大密度投影(Maximum intensity projection，MIP)、表面阴影遮盖法(Surface shadow display，SSD)、容积再现(Volume rendering，VR)、仿真内窥镜(Virtual endoscope，VE)。
3 MSCT评价左心功能的指标
3. 1 心腔容积分析
3. 1. 1 心脏舒缩容积测量 心脏舒缩容积测量包括舒张末期容积(End-diastolic volume，EDV)和收缩末期容积(End-systolic volume，ESV)。心脏舒缩容积是评价心室形态功能的基本指标，也是获得其它指标的基础，如：每搏输出量、射血分数、心输出量等。Ferrig等报道，心脏短轴位不仅可以显示心室各壁，而且可以准确测量心腔大小。崔炜等[11]应用15具新鲜尸体心脏做成左右心室铸型，进行EBCT长短轴扫描，所得心室容积与实际值相比，两者有高度相关性(r&>0.99)，且短轴位测量比长轴位更准确，因此，心室舒缩容积测量首选短轴位。
3. 1. 2 每搏输出量(stroke volume，SV)和射血分数(ejection fraction，EF) SV是指一个心动周期内心室射出的血液量，是反映心肌收缩强度和速度的重要指标，SV=EDV-ESV。EF是评价心脏泵功能的重要指标之一，EF=SV/EDV。研究EF有助于冠心病预后的判断，尤其是对慢性冠心病病人的非致死性心肌梗死的风险判断，有较高的价值。健康成年人EF：55%～65%。另根据文献报道，标准偏差的EF之间的区别多排CT和磁共振成像明显低于之间的超声心动图和磁共振成像( P &<0. 001 )，或与SPECT和磁共振成像( P &< 0. 001 )
3. 1. 3 每分输出量 每分输出量(Cardiac output，CO)即每分钟由一侧心室所射出血液的总量，简称心输出量，等于每搏输出量乘以心率(CO=SV×HR)。安静和空腹情况5～6L/min。CO受体表面积影响。女性与同体重的男性相比，心输出量约低10%左右。左心输出量随机体代谢和活动而变化，在肌肉活动、情绪激动、怀孕等情况下，左心输出量将会增加。
3. 1. 4 心肌质量(myocardial mass，MM) 心肌质量的增加提示心血管疾病的危险性及致死率增高[12]。MM由心室腔的容积和室壁厚度决定。计算MM的方法有2种：①根据室间隔的厚度计算。②根据心肌的容积计算。以后者最为常用。它是通过对心室腔内膜与外膜的勾画，分别计算容积，两者的容积差即心肌容积。心肌质量等于心肌容积与心肌密度(1. 05g/cm3)的乘积。Mahnken等[13]研究提示，MSCT测量MM与MRI比较，两者间的差别不超过3g，具有较高相关性，r&>0.9。
3. 1. 5 最大充盈率、最大收缩率 最大充盈率(the peak filling rate，PFR)和最大射血速率(the peak ejection rate，PER)指心脏舒张、收缩阶段容积变化的最大速率，分别用EDV/s，ESV/s表示。PFR较PER敏感，是心肌缺血最灵敏的指标之一，临床应用较多，一些心绞痛病人，虽然EF正常，但PFR可以降低，因此，PFR有助于早期诊断冠心病。
3. 2 室壁运动分析 直接分析心室壁心肌的运动可以反映心肌收缩舒张的情况，室壁运动障碍是临床诊断冠心病的主要依据，其程度与冠心病危险程度的预后密切相关[14]。根据美国心脏学会(the American Heart Association)的推荐，左室壁在短轴位3个层面上共被分为16个节段，外加1个心尖顶部(the apical cap)。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)。
心肌节段动态分析方法有定性分析、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，推荐标准如下：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)，(WMI=所有各节段的记分之和/所观察的节段数)。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，可以得到各节段的实际厚度，增厚率等具体数值。
3. 3 心肌灌注 心肌灌注是指单位时间内通过单位体积心肌的血流容积，不同部位心肌灌注量不同，自心内膜到心外膜心肌灌注量呈梯度变化，但有些部位其灌注量与心肌收缩、舒张引起的心肌内压力变化有关。
1991年，Miles[15]根据核医学数据处理方式，首次推导出CT增强灌注值公式，即灌注值=组织强化最大斜率/主动脉强化峰值，由于其方法简单，测量结果准确，迅速被用于全身许多器官的血流动力学研究。
CT心肌灌注是在血管注人对比剂后，对同一层面进行连续动态扫描，通过在特定结构内定义感兴趣区(ROI)而构建出该结构的时间-密度曲线(Time-density curve，TDCs)，通过观察和分析动态时间密度曲线下面积(Area undercurve，AC)、最大峰值时间(Time to peak，PT)、平均通过时间(Mean transit time，MTT)和相对血流量(Relative flow，RF)来评价左心心肌缺血病变的程度及范围[16～18]。
心肌壁由心肌血管床、心肌间质空隙和心肌细胞三个部分组成，增强扫描时，三个部分呈现各自的强化特征。心肌血管床早期增强，心肌间质晚期增强，心肌细胞不增强。早期增强是正常心肌灌注的指针，心肌缺血时，由于缺乏血管床而显示缺血心肌不增强或增强差，造成该区域心肌灌注的绝对值减小;心肌梗塞时，梗塞区血管通透性增加，对比剂弥散到间质，因而梗塞区在增强扫描晚期能够达到较高的增强。Gerber等[19]的动物试验和临床试验表明，CT使用的含碘造影剂和MRI使用的GD-DTPA造影剂在正常心肌和心肌梗死区域具有相似的血流动力学特点，进行CT冠状动脉造影检查时，CT可以有效地显示急性和慢性心梗病灶并测量体积，CT和MRI测量早期低灌注心肌和延迟增强心肌的体积相关性分别为0. 93和0. 89(P&<0. 001)。
MSCT通过心肌密度值的强化程度等可评价有无心肌缺血、心肌缺血程度，有助于早期预警冠心病的发作，为临床提供准确资料。
4 结 论
综上所述，与其他影像学手段相比，回顺性心电门控MSCT心脏检查，其覆盖范围宽，扫面速度快，空间分辨率高、采集信息量大，无明显禁忌，广泛用于临床;但用于评价心功能，其扫描周期长，需要几个心动周期才能完成。而今天，双源CT及320排CT问世，具备很高的时间分辨率，能够在一次心跳过程中采集心脏图像，320排CT更能够在一次心动周期内能即时立体地重构、动态展示相同时相的整个心脏影像，提供高度清晰影像，即可获得器官容积图像，且容积图像各个位置数据均处于相同时相，所得图像完全忠实于真实数据;辐射剂量低;也避免了螺旋扫描带来的伪影(阶梯伪影、带状伪影)。故能评价左心室形态功能，分析节段性室壁运动和定域评估心肌血灌注状态;也能评估瓣膜、心腔、心肌、心包等功能，具有极大的前景;同时也将为疾病的诊断和治疗提供更多、更有价值的信息。
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