张春红，梁立华，吴菊芳，梁 涛

(广东医学院附属深圳市第四人民医院影像科，广东 深圳 518033)

左心室功能的评价对冠脉疾病、心肌梗塞、左室功能障碍、心律失常和慢性瓣膜反流等疾病的诊断分期、疗效判定和预后估计具有十分重要的指导意义。随着MSCT在心血管中的广泛应用，其对心脏形态、冠脉及心功能评价的一站式检查也逐渐受到重视，成为心脏疾病临床实践中必不可少的检查方法。

1 心功能影像学检查方法概述

目前评估左心室功能的影像学方法有很多种，每种方法各有优缺点：①超声心动图是临床评价心功能的常用影像学方法，因其具有无创、经济、方便、可重复性、一般无禁忌证等多种优点广泛用于临床，但它重建能力欠佳、诊断准确性有限。另外二维超声心动图在定量评价左心室整体功能指标时对心室几何假设依赖性很大。与二维超声心动图比实时三维超声心动图在准确性和重现性上有实质性的改进，但其操作复杂、费时，对操作者依赖性大，无法定量分析且易产生伪影。②X线心血管造影是一种有创性检查方法，需应用碘化造影剂，且患者要直接暴露于电离辐射。和二维超声心动图一样，X线心血管造影的测量结果也受心脏几何形态的影响。由于这原因，X线心血管造影在观察和定量测量局部室壁异常运动方面受到限制。③尽管心电门控单光子发射计算体层摄影术(SPECT)及其自动化分析软件包相对于其他影像方法更被认可，但严重心肌灌注不足、出现衰减伪影及患者心脏形态的差异都会影响SPECT诊断的准确性[1]。此外，测量结果更大的差异是在Tl～201和Tc-99m放射性不同同位素之间。④心脏磁共振成像不受心室几何假设的影响且无放射性损害，能准确地评价心脏整体和局部功能。因此，它被认为是评估左心室整体和局部功能新的无创性参考标准[2]。尽管有这些优势，但其检查费用高昂、检查耗时长、不能对植入金属装置的患者进行。

2 应用MSCT评估左心室功能

近年来MSCT技术发展迅速，从开始的4排CT到目前的双源CT、320排动态容积CT及256排CT等。MSCT以覆盖范围广、扫描速度快、时间分辨率高及强大的图像后处理功能等优势，已迅速发展成为心脏无创检查的重要方法之一。能应用冠脉动脉CT血管成像时所获得数据，进行冠状动脉重建的同时也能用于评价心脏功能。但仍需通过技术创新优化时间分辨率，减低辐射剂量。

2.1 患者准备 超声心动图检查不需要做任何准备，而MSCT心脏造影成功的关键是适当的控制患者的心率。在做检查前，要认真的询问患者是否有过敏史、肝肾功能不全等情况。观察患者的心率，一般而言，安静状态下心率控制在60次/min较合适，特别是需要评价冠状动脉时，因为当前时间分辨率的限制，在心率过快或心律不齐时会产生心脏运动伪影，降低图像质量。虽然双源CT、256层CT具有更高的时间分辨率，允许检查者有相对较高的心率或有心律不齐。在不考虑扫描模式的情况下，患者在整个扫描期间的呼吸控制对减少呼吸和运动伪影也起到关键作用。因此，在检查前要对患者进行适当的训练，因为图像质量很大程度上依靠患者的合作。

2.2 数据采集 MSCT评价心脏功能是通过应用心电门控技术实现的，它是减少心脏运动伪影、保证图像质量的重要因素之一。心电门控技术分为前瞻性和回顾性两种，前瞻性门控只能获得单一时相影像而不能用于心功能评价，故主要采用回顾性心电门控技术。心室容积测量和局部心功能评价的准确性主要依赖于时间分辨率和空间分辨率水平及心室适度的对比增强。空间分辨率有两部分组成：经轴(X-Y平面)分辨率和纵向(Z轴)分辨率。Z轴空间分辨的主要的影响因素是MSCT探测器阵列的设计、层厚、重建程序、患者运动和螺距。应用MSCT诊断心脏疾病的关键是要提高时间分辨率。MRI研究表明要充分的评价心室壁运动，需要80～90 ms的时间分辨率，虽然要真正得到没有伪影的图像时间分辨率应≤19.1 ms[3]。现在的DSCT扫描技术时间分辨率能够达到扫描架旋转时间的四分之一即83 ms，只依赖患者的心率而不用求助于多节段重建[4]；还有，256层CT机加速度达到270 ms，探测器覆盖范围8 cm，最高时间分辨率可达到34 s[5]。临床实践应用显示，这些技术的出现大大提高了对冠状动脉、心脏瓣膜、心肌和左室整体功能的影像学诊断价值，特别是在患者心率过快或心律不规则时。另外一个影响所得图像的关键因素是在扫描过程中左室腔适时、充分和同质的对比增强。在大多数情况下，用于冠状动脉评估的注射方案可用于心脏功能成像。在对比不明显的情况下，心内膜轮廓勾画以及自动分段计算都会受到严重影响。一般1 g/s外周小静脉碘流量，能得到最佳的对比增强效果(250～300 HU)[6]。不论采用那种类型的对比剂或给药方案，造影剂通过感兴趣的区域和数据的采集两者之间最佳的同步是保证CT成像成功的关键所在。医源性或疾病本身所致的每搏输出量的变化都会直接影响到这一过程。在心输出量低时，造影剂会积聚在心室腔导致对比增强；而在心输出量高时造影剂会被没强化的血液快速的稀释，而致对比减弱。目前最常用的快速注射定时技术是造影剂跟踪术，这方法能达到最佳的均匀强化效果。

2.3 图像重建 多层螺旋CT扫描时是连续采集数据，因此可以在心动周期的任何时相进行心电门控图像重建，与5%及10%R-R间期间隔重组测定的左心功能各指标之间有高度相关性，差异无统计学意义[7]。一般，在整个R-R间期按10%间隔重建图像，分别可以得到10个期相的图像，其中包括收缩末期图像和舒张末期图像。舒张末期一般在20%～30%之间，而收缩末期一般在70%～90%R-R间期。此外，将10个期相的图像顺序循环播放就可以动态观察心脏的收缩和舒张运动，以用于评估局部室壁运动。在不考虑扫描方法的情况下，可以重建得到无时间-空间间隔重叠和运动伪影的不同的相位数目，取决于机器的时间分辨力和患者的在扫描过程的心率。重建更多的相位对MSCT评价左室功能的准确性是否有作用尚无定论。不依赖于序列重建适当的选择最佳的舒张末期和收缩末期相位方法，有待进一步的研究。

2.4 图像分析 各种影像学方法定量评价左心功能主要基于心腔容积、心肌厚度的测量以及节段性室壁运动的分析[8]。左心室容积和质量的测量方法目前主要有面积-长度法、Simpson's法、基于阈值的体素计算法。而定量评价左室功能指标主要应用Simpson's方法，因为它优于面积-长度法。由于心脏为复杂的多边型且心脏在胸腔内与人体成一定的角度，故心脏横轴位或长轴位均不能做垂直心脏某一轴线的断面，心肌厚度及心功能测量值欠准确，国内外的研究表明，心脏短轴位可以清晰的显示心室各壁，而且测量更准确[9]。尽管心低和心尖短轴层面是可明确的，但左心室轮廓仍然是主观确定的。心室腔轮廓的不准确勾画会导致所得容积指标有误，尤其是在心低层，由于它很大程度上决定了左室整体容积。左室腔内有乳头肌，这是使在后处理中所测的心室容积出现错误的另一原因。因此，即使是应用半自动辨别和分析软件，二维短轴面积法仍费时，需依赖操作者，且易受系统误差影响特别是在重建短轴平面、勾画心内膜轮廓和决定重要的心低和心尖平面时。而基于阈值的体素算法是以心内膜与血池之间的密度对比为基础，自动或半自动的勾勒出阈值以上的体素既左心室的轮廓，必要时调整心底部的位置，在长轴位上将轮廓线调至二尖瓣瓣环水平，以更准确的勾勒出二尖瓣水平。64排CT、双源CT的容积采集实现体素的各向同性，使基于阈值的体素计算法所测值更接近于左心室的真实形态和容积，因此这种方法应该更可靠、更准确。

2.5 多层螺旋CT评价左心室功能的准确性和重现性 左室整体收缩功能指标如每搏量(SV)、左室射血分期(LVEF)可以容易的从应用Simpson's法或基于阈值的体素计算法所计算的收缩末期容积和舒张末期容积中获得。如果左室容积从具有足够时间分辨率的连续重建相位中计算得到的，就能够得到时间容积曲线，可以评价更多的时间依赖左室收缩和舒张功能指标。应用美国心脏协会推荐的左室17分段法可以定性、半定量和定量的评价左心室的局部功能。很多研究已经报道了MSCT在评估左室整体和局部功能中的应用，并与其他成像方法进行比较研究如超声心动图[11-15]、冠脉造影(CAG)[16-17，21]、门控单光子发射型计算机断层显像术(SPECT)[10]、心脏 MRI[4，18-19]。目前，MSCT的适应范围扩大到不仅用于有冠脉疾病的患者，也用于先天性心脏病、2型糖尿病、早期心肌梗塞、严重心律失常[20]和心力衰竭的患者。研究相关分析结果显示MSCT评价的左室整体功能指标和通过其他各种方法所计算的结果之间具有很高的相关性，不相关性或不可接受性并没有在这些研究中得到。在与经胸超声心动图比较研究时，一些结果显示其过高的评价LVEF[12]，部分显示左心室舒张末期容积(LVEDV)、左心室收缩末期容积(LVESV)被高估[13，15]，而其他的研究并没有显示差异有统计学意义[11，14]。MSCT与MRI测定的左室各功能指标具有高度相关性，优于超声心动图检查(Echo)与MRI的相关性及一致性[18]。CAG的一些研究显示LVEF被低估[16，21]。还有些研究显示左心室收缩功能的下降与冠状动脉狭窄程度有关，冠状动脉狭窄的支数越多，狭窄程度越重，左心室功能损害越大[22]。随着MSCT探测器排数的增加及研究的不断增多，发现MSCT和MRI之间左室整体功能指标的平均差异减小。基于阈值的体素计算法和Simpson's法所计算的变量间有很好的相关性，而且具有不同操作者间的差异减小及分析时间缩短的优点。应用美国心脏协会的17分段模型，MSCT评估左心室局部功能的敏感性和准确性，可以与超声心动图、CAG、SPECT和MRI媲美。多数研究报道其准确性高(＞80%)而且与标准方法相关性好[23]，而其他的则显示其敏感性差、相关性差或有明显的伪影[11，24]。时间分辨率的进一步提高，是解决应用MSCT评估局部室壁运动中那些差异的关键。对64排CT及双源CT(DSCT)应用技术水平的进一步研究，使其在适当的不变的时间分辨率下不依赖心率能够得到高质量的图像，并期望能够提供更被认可及跟超声心动图及MRI更一致的结果。

2.6 MSCT的局限性 由于时间分辨率的局限性，系统误差和运动伪影对心脏MSCT成像都有很大的影响，特别是在患者心率过快或心率不齐时。空间分辨率有待进一步的提高以更好的显示小的心脏结构。虽然MSCT的信噪比明显优于其成像技术，但对过胖的患者也无能为力。另外，心肌室壁运动的评估，对现在更快更先进的设备而言仍是个巨大的挑战。不像心脏冠状动脉CT造影，许多专家并不主张在心脏功能成像时应用β-受体阻滞剂，因为它们潜在的作用可能影响左室功能指标的准确性[25]。尽管探测器Z-轴覆盖范围明显增加，但心电门控影像数据仍需从一系列心动周期中得到，在一些情况下需应用心电编辑工具来校正异位或不规则心率。当然，扫描时所产生的辐射也不容忽视，实施方案应该使辐射量控制在最低水平。减少辐射暴露或许是目前推动MSCT技术更广泛应用而首先应该考虑的问题。增加螺距将最终减少辐射暴露，但如果应用多节段重建会减低时间分辨率。以前希望增加探测器的数量能减少辐射，但目前还没能有效的减少辐射剂量，因为应用64排CT并没有比16排CT减少辐射量。自动心电门控管电流调节技术是目前减少辐射剂量最大的进步，而且该技术能有效避免心脏运动伪影、提高图像的质量。不足的是，当在采集数据时出现心率不齐或早搏，这种技术就不能正常的应用，需推出新的技术以期更有效的减少辐射剂量。

3 结 论

综上所述，目前MSCT已成为评价心脏功能的重要方法之一。MSCT具有时间和空间分辨率高、扫描速度快、不受心脏几何形态的影响、能够对植入金属装置的患者进行检查等优势。尽管有这些优点，但辐射曝露程度和需要注射碘对比剂将可能阻碍多层螺旋CT成为心脏功能评价的首选方法。但相信随着影像学技术的不断进步，MSCT在心脏功能评价方面的应用会越来越广泛。

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