双源CT在心脏成像和冠脉造影的应用与发展
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| 时间：2008-11-14 20:00:47 来源： 作者： |
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1、背景介绍
在运用心脏CT(computed tomography)和冠脉造影进行诊断的过程中，准确率一直在不断的提高，但仍有一些情况如冠状动脉狭窄的诊断一直没有太大的突破[1]，而造成这一结果的主要因素就是冠状动脉持久快速的运动，以致于传统的CT由于旋转速度太小而无法达到足够大的分辨率。随着技术的发展，螺旋CT的运用使心血管CT和造影向前迈进了一大步，64层的螺旋CT旋转速度仅为330ms，加上半扫描重建的方法，时间分辨率可达到165ms[2]。当时间分辨率随CT的旋转速度大大提高时，我们发现心率又成为清晰成像的最大限制性因素[3]，而且时间分辨率与心率呈一个非线性的关系，这样就使分辨率对心率的改变十分的敏感。所以心律不齐的病人在图像采集之前都要服用药制来控制心率，在发布的临床实验中表现[4]，扫描的目标心率应该控制在一分钟60～65次之间。为了在任何心率下都能得到可靠的诊断图像，无须在检查前服药，那就必须增加CT的时间分辨率[5]。而发明双源CT （dual- source computed tomography，DSCT）的最初目的就是提高CT的时间分辨率[6]。两个X线发射管及两个检测器，从信息传递到影像重建的时间是传统螺旋CT的一半。当机器旋转0.33s，系统的时间分辨率为旋转时间的四分之一：82.5ms。心率的问题在DSCT中轻松的得到了解决，使心脏的CT成像和造影的精确诊断成为了可能。
2、DSCT的构造及工作原理
DSCT主要由两个X线发射管A、 B以及两个相应的检测器构成。两个采集系统装在旋转轴上，有九十度的旋转偏离。A检测器覆盖了整个扫描区域（直径50厘米），由于机架上的空间限制，B检测器则局限于一个小的中心视场（直径26厘米）。每个检测器由40排探头组成，中心的32排探头有0.6mm 的准直器，而两边的8排探头的准直器为1.2mm 宽。每个检测器在纵轴上的覆盖区域为28.8mm，把所有的检测结合起来，就可以实现32×0.6mm 或者24×1.2mm的构象结构。
两个X线发射管及两个检测器的构造，使传递信息到达影像重建的时间是一个传统螺旋CT时间的一半。当机器旋转0.33s，时间分辨率为旋转时间的四分之一，大幅度的提高了时间分辨率，减少了扫描的时间，伪影的产生就会降低很多。
应用Z轴方向上的焦斑技术，两个相继的宽0.6?毫米的32层扫描结合成为一个64层的距等量点0.3毫米投射。这样，每一个探头旋转一周都会探测到64个重叠的0.6毫米的层扫描。DSCT最短的旋转时间是0.33秒，剩下的还有0.5秒和1.0秒旋转时间。两个X线发射管最高都可达至80KW的能量，并且可以独立的对其达到的电压和电流进行调节，这样就可以实现一个双能量数据的采集。
3、DSCT在心脏CT和冠脉造影的优点
大量的临床实验样本证明，DSCT对冠状动脉显影十分的成功[7]。在心脏的226个冠状动脉段中，有222个（98%）可以显影而不受运动伪影的影响，并且在测量中70%的心动周期图像重建都显示了比较好的图像质量，冠脉造影的心率限制在DSCT中得到了解除[8]。实验中我们发现高心率患者收缩期图像必须进行图像的重建。在心率失常的患者中，用固定的间歇成像会取得更好的成像效果。而当患者心率非常低时，血管造影的准确的诊断也得益于DSCT的足够高的时间分辨率。我们还发现DSCT能够很好的诊断心肌内的冠状动脉狭窄，并且比MDCT（multidetector-row CT）方便容易的多[9]。DSCT的两个发射管可以用不同的电压进行检测，这样就提高了组织的特异性显影，冠状动脉上钙化或非钙化斑块检测率也大大的提高。在CT血管造影检查中，诊断的准确性还依靠软件进行后处理。在DSCT中，因为无伪影的产生，自动节段计算的能力得到了充分发挥，使整个冠状动脉树的自动析取和多维平面重建的变得更快更容易。
在DSCT的检查中，高的时间分辨率使主动脉瓣和二尖瓣的准确诊断变得可行。虽然以前的CT系统可以对心脏瓣膜系统进行诊断，但DSCT可以在大部分的重建间歇提供一个更加清晰的瓣膜成像[10]。同样的，左心室功能可以在冠状动脉造影的数据中进行定量化[11]，心肌与心室血池的对比成为我们定量左心功能射血分数的重要前提，而在DSCT的显影中，这种对比和心室壁的成像都能满足我们进行容量分析的要求。由于其检查中的方便性与可靠性，左心功能的定量化在不久的将来，也将成为一种常规的心功能的检查项目。
由于心率的限制在DSCT中被解除，因此在任何心率的情况下，患者不需要提前服用任何药物，这就为许多心律不齐的病人带来了很大的方便。考虑到对心瓣膜及左心室功能及室壁运动、瓣膜评定及整个心动周期冠状动脉的动力评估的诊断，DSCT对于某些指证的诊断提供了一个类似于核磁共振的一站式的急症诊断，160KW的功率储备使得即使在最快扫描速度下也可以获得最佳图像质量，可用于各种原因引起急性胸痛的鉴别诊断[12]。有实验表明ECG门控的CT血管造影对于同时发生的肺动脉栓塞，心冠状动脉狭窄及主动脉夹层及动脉瘤有很好的敏感性和特异性。由于时间分辨率的提高和扫描时间的缩短，与以往扫描剂量最少的CT相比，在典型心率条件下，双源CT可以减少50%以上的剂量，从而降低了病人对X射线的暴露。
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