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三、 扫描过程
心脏CTA扫描流程包括:定位相扫描、钙化积分扫描、扫描序列的选择、CTA扫描延迟时间确定、对比剂团注启动、CTA扫描几个部分,见图4-1-5。
图4-1-5 心脏CTA扫描流程图
(一)定位相扫描确定扫描范围
上界气管隆嵴水平下,下界心膈面下方10mm,左右各大于心缘两侧10~20mm。
(二)钙化积分扫描
虽然钙化积分对诊断冠状动脉管腔狭窄受限,但对了解冠状动脉粥样硬化斑块分布和程度,以及随访病变的进展有很大意义,因此建议保留冠状动脉钙化积分扫描。钙化积分的测量及意义详见钙化积分章节。
(三)扫描序列的选择
炫速双源CT具备以下4种冠脉检查扫描模式:
1.前瞻性心电门控螺旋扫描模式(Flash Spiral)。
2.自适应前瞻性心电触发螺旋扫描(Sequence)。
3.回顾性心电门控螺旋扫描模式(Spiral)。
4.双能量心肌灌注模式(DE_CoronaryCTA_HeartPBV)。
操作者需根据患者不同的心率、心律、呼吸配合情况等选择不同扫描序列,四种方法的操作步骤及优缺点详见后文。
(四)CTA扫描延迟时间确定
由于患者血流动力学的差异性,需要个性化的延迟时间以达到最佳增强效果。目前有两种方法帮助确定增强扫描的延迟时间:
1.对比剂小剂量团注测试法(Test-Bolus法)
团注对比剂(5ml/s或更高流速)用机器相应软件测得对比剂从肘静脉达到主动脉根部峰值的时间,即为冠脉增强扫描延迟时间。
2.团注追踪法(Bolus-tracking法)
扫描延迟时间可以使用直接对比剂跟踪(自动触发)技术确定,触发阈值一般设定为100Hu。具体操作方法详见对比剂章节。
(五)对比剂团注启动
建议使用双筒高压注射器,将对比剂和生理盐水分别装入两支高压注射器针筒中,连接延长管,排气完毕后等待连接(图4-1-6)。
图4-1-6 双筒高压注射器及操作界面图
常用对比剂注射方案有两种:两相注射法和三相注射法,建议采用三相注射法。
1.两相注射法 (1)Ⅰ期:
注射对比剂:5ml/s流速,50~60ml。
(2)Ⅱ期:
盐水50ml。
2.三相注射法 (1)Ⅰ期:
注射对比剂:5ml/s流速,40~50ml。
(2)Ⅱ期:
15ml对比剂+15ml盐水(50%对比剂/50%盐水),多数高压注射器不能注射混合液,则选用流速降低的方法注射对比剂(3ml/s)15ml左右。
(3)Ⅲ期:
注射20~30ml盐水。
对比剂注射后再跟注生理盐水的作用既能将对比剂充分利用,又能起到冲洗上腔静脉和右心对比剂的用途,降低对比剂的高密度伪影,从而减少对右冠状动脉的影响。对于冠脉搭桥后的患者,由于扫描范围的扩大,需要适当增加对比剂的用量。根据患者体重,推荐个体化注射方案。
(六)CTA扫描
到达对比剂阈值后开始CTA扫描。图像后处理内容详见本书图像后处理章节。
(七)扫描模式的选择 1.Flash Spiral模式
前瞻性心电门控大螺距螺旋采集模式(Prospectively ECG-gated High-pitch Spiral Acquisition Mode,Flash Spiral模式)是一种前瞻性心电门控触发大螺距(3.2~3.4pitch)螺旋扫描方案,采集过程中床快速持续地移动完成了心脏采集,扫描全心时间为0.25秒左右,在单个心脏周期采集整个心脏的图像。模式图见图4-1-7,操作界面见图4-1-8,扫描参数见表4-1-1。
(1)优点
1)扫描速度快,受呼吸运动影响小,很大程度上减少了因屏气不佳引起的伪影。
2)射线剂量极低(低于1mSv)。
(2)缺点
1)对心率和心律的要求较高,要求心律规整,心率控制在65次/分以下成功率高。
2)由于采集于1个心动周期,没有其他心动周期的数据,无法进行心电编辑,不能动态评价心脏功能。
表4-1-1 Flash Spiral模式扫描参数
图4-1-7 Flash Spiral扫描模式图
图4-1-8 Flash Spiral模式操作界面
2.Sequence模式
前瞻性心电门控轴扫模式(Prospectively ECG-gated Axial Acquisition,Sequence模式)采用“步进-点射”(“step and shoot acquisition”)结合心电图触发扫描技术,在R-R间期内固定时相触发扫描,下一个心动周期移床,再下一个心动周期采集,在需要获取数据的特定时间段内曝光,而其他时间段不曝光,且采用非螺旋的序列扫描方式,这样可以最大程度地降低患者的检查剂量。
炫速双源CT采用自适应心脏序列(Adaptive Cardio Sequence,ACS)模式,可根据患者检查前实时的三个心脏周期数据来估测扫描的准确触发时机。当检测到异常心跳时,检查床仍处于断层位置不进行采集,待下一次正常心跳到来时在同一断层位置触发采集。然后检查床依患者心率而进行移床和采集。Sequence还应用了弹性填充技术,心律异常时自动打开更长的采集时间窗获取数据,采集窗口和高剂量稳定状态时间就会延长,有较高的灵活性,方便扫描后多个心脏时相重建。甚至可进行心功能评估时的灵活的全剂量及20%曝光范围的自定义。Sequence扫描模式图见图4-1-9、图4-1-10,操作界面见图4-1-11,扫描参数见表4-1-2。
(1)优点
1)适用于较高心率患者的检查。
2)心律补偿可防止异常心搏,弹性填充技术调整合适的采集时间窗口,从而更灵活地最佳时相重建。严重心律不齐、房性期前收缩、室性期前收缩、房颤的患者利用前瞻性序列采集的自适应特征,可避免不规则的心律而保证极低射线剂量下获得极佳的图像质量。
3)可进行心功能评估。
4)有效射线剂量相对较低。
(2)缺点
1)检查过程中呼吸的干扰对最终图像质量的影响尤为重要,因而检查前的呼吸训练非常重要。
2)对比剂用量有所增加。
图4-1-9 Sequence扫描模式图
图4-1-10 自适应心脏序列扫描模式
低剂量曝光区和全剂量曝光区可个性化制订,3个时间点可个性化制订,可在收缩期进行低剂量曝光,并进行心功能评估
t 1 t 2t 3
图4-1-11 Sequence模式操作界面
表4-1-2 Sequence模式扫描参数
3.Spiral模式
回顾性心电门控螺旋采集模式(Retrospectively ECG-gated Spiral Acquisition Mode,Spiral模式)是心脏容积通过螺旋扫描连续采集,患者的ECG信号被同步记录,采集完毕根据心电数据回顾性选择心脏相位进行数据重建。由于在多个连续心动周期中对整个心脏进行连续辐射曝光,放射剂量明显高于前瞻性触发序列模式,但对严重心律不齐的患者成像效果更稳定。患者剂量亦可通过ECG剂量调制功能降低,在最佳相位(通常为舒张期)行全剂量采集进行冠状动脉评估,并可在整个心动周期中重建多个系列,以进行心脏功能评估。严重心律不齐的患者可进行ECG编辑功能从而获得更佳的冠脉图像。Spiral扫描模式图见图4-1-12,操作界面见图4-1-13,扫描参数见表4-1-3。
图4-1-12 Spiral扫描模式图
图4-1-13 Spiral模式操作界面
(1)优点
1)应用范围拓宽,实现高心率、期前收缩患者扫描。严重心律不齐的患者,可以进行回顾性的心电编辑重建。
2)多时相重建进行左右心功能评估。
(2)缺点
1)受检者辐射剂量增加。
2)检查过程中呼吸的干扰对最终图像质量的影响尤为明显,因而检查前的呼吸训练非常重要。
3)Spiral模式采集时螺距的适配对图像质量及放射剂量的影响非常重要,根据患者的心率及心律选择合适的螺距保证检查的成功。
表4-1-3 Spiral模式扫描参数
4.双能量冠脉及心肌灌注模式
双能量冠脉及心肌灌注模式(DE_CoronaryCTA_HeartPBV)是在一次扫描中球管A和球管B分别以140kV和100kV的管电压产生射线,经过受检者后衰减,分别被相应探测器A和B接收,再经各自对应的数据采集装置采集转换后,便获得了两组独立原始图像数据,利用相关软件,计算机可自动将采集装置A与B获得的数据融合,然后对获得的数值再进行计算处理,即可得到所需图像。后处理工作站利用“Heart PBV”软件得到心肌灌注碘图,判断心肌缺血;同时重组的平均加权影像用于冠状动脉的评价。DE_ CoronaryCTA_HeartPBV扫描操作界面见图4-1-14,扫描参数见表4-1-4。
(1)优点
1)DE_CoronaryCTA_HeartPBV模式一站式完成了冠脉及心肌灌注检查的联合评价,扩展了常规冠脉检查,可评估缺血导致的心肌损伤情况。
2)可进行静息及负荷条件下的心肌灌注评估。
(2)缺点
1)由于使用双能量扫描的时间分辨率降低(165毫秒),对受检者心率的要求比较严格,心率控制应<70次/分,高心率患者的应用受到一定限制。
2)DE_CoronaryCTA_HeartPBV模式扫描时间长,需要患者屏气时间长,呼吸的干扰对图像质量的影响大。
图4-1-14 DE_CoronaryCTA_HeartPBV模式操作界面
表4-1-4 DE_CoronaryCTA_HeartPBV模式扫描参数
(八)个体化扫描参数的选择 1.正确选择螺距
在心脏的检查中,回顾性心电门控螺旋扫描螺距是扫描时最关键的参数。
双源CT螺距计算公式:
公式中,T rot是机架旋转时间;HR是心率,单位为次/分,指检测扫描序列装载前的10次心动周期,以最低的一次心动周期保留10的整数位作为基数,如检测到扫描序列装载前的10次心率最低的一次心率为79,则这里的心率选值为70;H是冠状动脉检查时的风险控制,即在检查患者的过程中,患者在扫描开始后的某一次心率有可能低于自动选择心率,如果心率降低不超过H次/分,就能保证获得单扇区重建的理想图像,这里H值根据心率的快慢略有不同,心率>100次/分,H值为20次/分,依次逐渐降低至>50次/分时,H值为10次/分,由以上公式获得的心率与螺距对应关系见表4-1-5。
表4-1-5 炫速双源CT螺距随着心率自动调整对照表
如果遇到严重心律不齐的患者,检查过程中可能会出现心率低于上述H次/分的心率风险控制,产生数据缺口,甚至无法重建图像。因此,对这类患者,医师在检查前首先应该判断是否能使用自动螺距功能。如果使用自动螺距功能会给检查带来风险,医师应该按照患者实际较低的心率,手动选择相对小的螺距,确保检查的成功。
CT常规检查时多使用有效mAs来衡量X射线剂量,医师会通过mAs的变化预测扫描后图像质量(或信噪比)。如果心脏检查时螺距保持不变,使用有效mAs来衡量X射线剂量、判断图像质量依然是很好的工具,双源CT心脏检查时的螺距会随着患者的心率发生变化,有效mAs是指扫描部位的射线总量,心脏重建方式和常规扫描方式明显不同,心脏扫描时螺距小,原地重复叠加扫描,扫描所得数据部分用于图像重建,而心脏图像重建仅需要同一位置大量数据中180°的数据。假设在心脏检查中设定有效mAs保持不变,当患者心率加快时,如果螺距相应增大,那么就必须有更高的mA才能维持不变的有效mAs,180°数据中实际用于重建图像的mAs会增加,心脏图像的信噪比降低,图像质量提高;反之螺距降低,图像质量下降。因此医师工作中也就不能再通过有效mAs来衡量图像质量,图像质量也难以掌控。双源CT引入了新的概念:mAs/rot,即CT每旋转一圈时mAs的剂量,mAs/rot不再和螺距相关。在实际工作中,螺距会随着心率的高低进行调整,尽管有效mAs会随着螺距的变化而变化,但是mAs/rot保持不变,即用于重建图像180°数据的mAs恒定不变,图像质量稳定。医师在实际工作中应该注意:可以调整mAs/rot预测扫描后图像重建的质量,如果mAs/rot确定,不必担心螺距的增加或降低会影响图像质量;希望改善图像质量时,人为降低螺距是毫无价值的,反而会增加扫描时间和患者的辐射剂量。螺距随着心率的提高而增加的意义在于不仅可以缩短扫描时间还可以明显降低患者的辐射剂量,而图像的质量不变。
2.肥胖患者扫描条件
对于肥胖患者而言,CT检查必须通过改变扫描参数,增大扫描剂量才能获得满意的CT图像。如何解决提高图像质量并降低扫描剂量这一难题,炫速双源CT推出了Care kV-智能最佳对比度扫描技术,此项技术的优势如下:
(1)自动选择kV值。
(2)显著提高图像质量。
(3)同时降低辐射剂量。
(4)明显降低对比剂的使用风险 减少注射速率、减少对比剂使用的总量和浓度。
(李琛玮 李立刚 孙凯)