支气管动脉CT成像(CT angiography，CTA)是一种有利于提高支气管动脉插管成功率和介入治疗效果的检查手段，由于常规支气管动脉CTA图像质量易受心脏搏动或呼吸运动的影响，且多数咯血患者存在屏气功能差心率快等特点，导致最终图像质量差或检查失败的屡见不鲜，也因此时常将屏气严重不良患者直接排除在该项检查的适用对象之外。但最近有研究表明, 320排动态容积CT(dynamic volume CT，DVCT)最佳时相单扇区重建(single-sector reconstruction，HCR)技术可以有效减少图像的移动伪影，大大提高图像质量，但是多心动周期采集也相应地增加了患者所受的辐射剂量^[1]。基于辐射防护可合理达到的尽可能合理低(ALARA)原则^[2]，应在满足影像诊断的前提下，尽量降低CT辐射剂量。本研究尝试采用320排单心动周期动态容积扫描对高心率咯血患者自由呼吸下行支气管动脉CTA成像，来降低其辐射剂量，提高影像质量及体循环-肺循环瘘(systemic artery-pulmonary circulation shunt，SPS)CT检出的准确性。

1.研究对象与分组：连续收集2016年10月至2017年5月温州医科大学附属第一医院203例自由呼吸下行支气管动脉CTA检查患者，将其中151例心率≥65次/min的患者纳入本研究，年龄26~87岁，平均年龄(60.83±11.9)岁。患者均无碘对比剂过敏史，无心、肝、肾功能不全，无严重腋静脉栓塞。本研究经医院伦理委员会批准，所有患者检查前均签署了知情同意书。按例数不等的完全随机区段分组法分成A、B两组，A组81例，B组70例。A组采用320排CT默认的多心动周期扫描，默认生成多扇区图像A1(multi-secotr reconstruction，MCR)，B组直接设置成单心动周期扫描生成单扇区图像B(single-secotr reconstruction，HCR)，对A组进行2次单扇区重建获得单扇区图像A2。A组和B组患者的性别、年龄、体质量指数(BMI)及心率的差异均无统计学意义(P＞0.05)。

2.扫描方法：设备采用日本东芝Aquilion one 320排640层螺旋CT机，采用16 cm容积扫描联合前瞻性心电门控技术，扫描范围以气管隆突为中心点，上、下各8 cm范围；扫描参数100 kV，设定智能mA扫描条件，机架转速0.35 r/min，层厚及层间隔均为0.5 mm，矩阵512×512，视野(FOV) 350 mm；A组采用厂家推荐采集心动周期数和触发期相方案，屏气呼吸训练后：心率为66~79次/min采用2个心动周期采集，80~99次/min采用3个心动周期采集，采集期相为30%~80%的R-R间期。B组采集心动周期数协议，屏气呼吸训练后，手动修改成1个心动周期进行扫描，采集期相设置与A组相同。扫描时，语音播放调至静音，使患者在自由呼吸下进行扫描，两组扫描均默认生成45%和75%期相的图像。两组患者均经右侧肘前静脉以6.0 ml/s流率应用双筒高压注射器(Stellant，美国Medrad公司)注射对比剂(碘海醇，350 mg I/ml)60 ml, 继而以相同流率注射生理盐水40 ml。采用Sure Start技术，观察肺动脉浓度变化，达峰后其浓度明显回落时，点击Next Scan键触发扫描，大约1 s后曝光执行扫描。

3.图像后处理：利用Cardio imageXact软件对A组及存在移动伪影的B组图像进行二次最佳时相单扇区重建，重建步骤：①利用心电编辑功能选择单一心动周期。②在自动重建的序列中，于气管分叉水平选择支气管动脉显示的层面。③以5 ms的间隔重建出该层面在某一心动周期的所有图像。例如：若某一R-R间期是1 s(1 000 ms), 前瞻性扫描曝光区间为30%~80%，那么从300~800 ms以5 ms的间隔进行重建。④从上述重建的图像中选择支气管动脉显示最佳的一个或多个绝对时相。⑤重建所选时相的完整图像，重建参数：层厚及层间隔均为0.5 mm，矩阵512×512，FOV 350 mm，重建模式为half，重建函数选FC03，同时应用AIDR 3D软件standard重建模式降低图像噪声。将所得原始数据图像上传至VitreaCore工作站。应用容积再现(VR)和图像融合技术，分别显示支气管动脉的解剖形态、支气管动脉与气管支气管树的关系、气管动脉与脊柱的关系，同时结合横断面、多平面重组(multiplaner reformation，MPR)和最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)技术多方位显示、观察及测量支气管动脉。

4.定量图像质量评价：由1名住院医师进行测量获得相应的CT值和噪声(CT值的标准差，SD)，测量感兴趣区(ROI)设为30 mm²，分别测量3次，取均值。在气管分叉平面测量降主动脉的CT值和噪声，以评估图像信噪比(signal noise ratio，SNR)，SNR=降主动脉平均CT值/噪声。在该平面测量周围软组织的CT值，以评估对比噪声比(contrast-noise ratio，CNR)，CNR=(降主动脉平均CT值－周围软组织平均CT值)/周围软组织CT值的SD。

5.图像质量主观评分：本次研究由2名高年资主治医师采用双盲法对所得图像进行主观评分，比较不同医师评分的一致性；根据支气管动脉的主干、分支及周围肺血管的清晰程度来评价。

较差(1分)：支气管动脉开口及主干显示不清，周围肺血管移动伪影严重，结构无法辨识；一般(2分)：支气管动脉主干显示，但边界欠清，细小分支不显示，周围肺血管伪影较重，但可辨识；良好(3分)：支气管动脉主干及部分细小分支显示，但分支血管显示欠清，周围肺血管局部伪影；优秀(4分)：支气管动脉主干及多数细小分支清楚显示，周围肺血管显示良好，无移动伪影。

6.体循环-肺循环瘘的评价标准：对比剂“射流征”是CT评价SPS的重要征象^[3]，即在肺动脉廓清与主动脉达峰交汇时，某一肺动脉分支或数个分支存在高浓度对比剂，与其余肺动脉形成明显对比。数字减影血管造影(DSA)对SPS的诊断：经导管向支气管动脉或非支气管动脉注射对比剂时，部分肺循环血管过早显示，但不向心回流，并伴有肺实质浓染^[4]。

7.辐射剂量：CT自动计算得出容积CT剂量指数(CTDI_vol)和剂量长度乘积(DLP)，由DLP乘以特定的转换系数k估算出有效剂量(E)，胸部CT组织权重转换因子k值为0.014 mSv·mGy^-1·cm^-1[5-6]。

8.统计学处理：采用SPSS 25.0和MedCalc16.2软件进行分析。服从正态分布的计量资料采用独立样本t检验，数据以x±s表示；不服从正态分布的计量资料及等级资料采用独立样本非参数检验。两名医师评分结果的一致性采用Kappa检验，Kappa≥0.75表明一致性满意。用MedCalc的受试者工作特征(ROC)曲线检验对SPS检出的准确性，ROC曲线下面积(AUC) < 0.7，表示准确性较低，在0.7~0.9表示准确性为中等，0.9以上表示准确性较高。P＜0.05为差异有统计学意义。

1.辐射剂量：单心动周期DVCT辐射剂量较多心动周期DVCT明显减少，其CTDI_vol、DLP、E中位数分别为6.35和13.70 mGy、101.45和218.8 mGy、1.42和3.06 mSv，两组比较, 差异均有统计学意义(t=-0.983、7.898、7.695, P < 0.05, 表 1)。

表 1(Table 1)

表 1 两组行CTA检查的患者不同扫描方式辐射剂量比较 Table 1 Comparison of radiation doses between different groups of patients with CTA 组别 例数 CTDIvol(mGy) DLP(mGy) E (mSv) 二次重建 中位数 全距 中位数 全距 中位数 全距 例数 构成比(%) A组 81 13.70 29.50 218.80 472.10 3.06 6.61 72 88.9 B组 70 6.35 11.30 101.45 179.80 1.42 2.52 18 17.1 Z值 -8.729 -8.724 -8.724 P值 0.000 0.000 0.000 注：CTA.CT成像；CTDIvol.容积CT剂量指数；DLP.剂量长度乘积；E.有效剂量；A组.多心动周期扫描；B组.单心动周期扫描

表 1 两组行CTA检查的患者不同扫描方式辐射剂量比较 Table 1 Comparison of radiation doses between different groups of patients with CTA

2.图像评价：两名医师对B组、A1、A2组图像质量的评分结果采用Kappa检验其一致性，B组、A1组、A2组的Kappa值分别0.752、0.761、0.841。B组的评分中位数4显著高于A1组中位数2，差异有统计学意义(Z=-10.584，P < 0.05)。B组SD值较A1组升高(t=-0.983，P＜0.05)，SNR值与CNR值较A1组均明显降低，差异有统计学意义(t=7.898、7.695，P＜0.05)；B组和A2组间SD、SNR、CNR的差异无统计学意义(P＞0.05)。B组与A1、A2组降主动脉、肺动脉CT值的差异无统计学差异(P＞0.05，表 2)。

表 2(Table 2)

表 2 多心动周期扫描图像(A1、A2)与单心动周期扫描图像B的图像质量比较(x±s) Table 2 Comparison of image quality between multi-secotr periodic scanning images (A1, A2) and single cardiac periodic scanning image B(x±s) 组别 例数 主动脉 肺动脉 评分 CT值(HU) SD SNR CNR CT值(HU) A1组 81 666.06±118.60 13.93±3.26a 50.21±13.80a 45.36±13.01a 159.60±39.55 2b A2组 81 664.43±114.89 18.06±3.18 37.97±9.95 34.32±9.52 149.41±35.22 4 B组 70 649.09±106.94 18.97±2.98 35.09±9.26 31.61±8.80 155.26±43.69 4 a与B组同指标比较，t=-9.813, 7.989, 7.695, P<0.05；b与B组同指标进行非参数检验，Z=-10.584, P<0.05。CTA.CT血管造影；SD.噪声；SNR.信噪比；CNR.对比噪声比；A1组. 多心动周期扫描多扇区重建图像；A2组.多心动周期扫描单扇区重建图像；B组. 单心动周期扫描单扇区重建图像

表 2 多心动周期扫描图像(A1、A2)与单心动周期扫描图像B的图像质量比较(x±s) Table 2 Comparison of image quality between multi-secotr periodic scanning images (A1, A2) and single cardiac periodic scanning image B(x±s)

3. MedCalc的ROC曲线分析：A2组、B组对SPS检出的准确性中等偏高，AUC分别为0.864、0.891(Z=7.430、7.210，P＜0.05)，A1组较低，AUC为0.626(Z=2.434, P < 0.05)，如图 1所示。3组图像对SPS检出特异度较为接近，分别为94.6%、94.6%、95.8%。但A2组、B组的灵敏度较高分别为76.2%、80%，A1组较低为28.6%，A2组、B组的阳性预测值(88.9%和92.3%)和阴性预测值(分别为87.5%和88.5%)，A1组(75%、70%)。见表 3。

图 1 A1组、A2组、B组对SPS检出的ROC曲线图 Figure 1 ROC curves of SPS detection in group A1, A2 and group B

表 3(Table 3)

表 3 A1组、A2组、B组对SPS检出的ROC曲线分析(%) Table 3 Analysis of ROC curves of SPS detection in groups A1, A2 and group B(%) 组别 敏感度 特异度 PPV NPV AUC Z值 P值 A1组 28.6 96.7 75.0 70.0 0.616 2.434 0.015 A2组 76.2 96.7 88.9 87.5 0.854 7.430 0.000 B组 80.0 98.2 92.3 88.5 0.879 7.210 0.000 注：ROC.受试者工作特征曲线；PPV.阳性预测值；NPV.阴性预测值；AUC.曲线下面积；A1组.多心动周期扫描多扇区重建图像；A2组.多心动周期扫描单扇区重建图像；B组.单心动周期扫描单扇区重建图像

表 3 A1组、A2组、B组对SPS检出的ROC曲线分析(%) Table 3 Analysis of ROC curves of SPS detection in groups A1, A2 and group B(%)

为提高心胸部血管CTA影像质量，心电门控技术的联合运用日趋广泛，随之而来的辐射剂量问题也受到了相应的关注。已有研究表明，低管电压技术^[7-9]、前瞻性心电门控扫描技术^[10]及应用β受体阻滞剂降低心率^[11-12]等，均能有效降低此类检查的辐射剂量。而β受体阻滞剂可能引起支气管痉挛^[12]，增加咯血患者窒息风险。行320排DVCT时采取降低管电压和前瞻性心电门控技术可以减少辐射剂量，但其扫描心动周期数随着心率的增加而增多，辐射剂量也相应增加，高心率患者所受的辐射剂量依然较高^[1]。根据Boussuges等^[13]和Mao等^[14]的研究表明，呼吸运动对冠状动脉CTA图像质量的影响明显小于心脏搏动对其的影响。本研究认为对支气管动脉等近心血管亦是如此，尝试采用单心动周期动态容积扫描自由呼吸下行支气管动脉CTA成像，结果在保证图像质量的前提下，其有效辐射剂量明显少于多心动周期扫描，使支气管动脉CTA的辐射剂量进一步得到有效控制。

由于不同患者支气管动脉之间存在较大的个体差异，其主干、管径大小各有不同，甚至部分支气管动脉的管径过细而无法对其进行测量，本研究通过对降主动脉的测量评价来反映单心动周期扫描对图像质量客观指标的影响。结果显示，B组的CT值、SD值、SNR、CNR及主观评分与A2组之间的差异均无统计学意义，B组、A2组相较于A1组，其SD值均有所升高，SNR、CNR明显降低，而B组、A2组的图像质量主观评分的中位数均显著高于A1组。理论上单心动周期扫描成像与多心动周期扫描HCR成像的本质是相同的，HCR技术是指利用机架旋转180°采集到的数据进行图像重建的算法，又称为“单扇区”重建算法^[15]，两者用于重建断面图像的数据都是在单个心动周期内采集的，相比于在多个心动周期内采集的MCR，其图像信息略有损失，也因此减少移动伪影。而MCR因心率波动或患者屏气不佳的影响，导致同一相位所收集的原始数据不一致，此时融合数据所重建出的血管就会失真^[1]。因此，在支气管动脉CTA成像时，相比于图像的SD值、SNR及CNR等客观指标的改变，移动伪影是影响其图像质量的主要因素，在移动伪影严重的图像中，再好的客观指标也变得毫无意义。

SPS是咯血发生、加重和复发的另一诱因，约30%的大咯血患者合并有SPS^[16]。Lu等^[4]认为CT对SPS的检出存在准确性差及无法动态观察等局限性。本研究通过采用目测观察肺动脉和降主动脉浓度变化，利用320排CT的快速采集特点来准确把握肺动脉廓清与主动脉峰值的交替时机，为CT检出SPS创造了有利条件。通过单心动周期动态容积扫描的高时间分辨率(175 ms)及动态成像等优点，使该检查除了能清晰显示支气管动脉形态外，同时能够精确的显示SPS的存在，提高诊断治疗的准确性。本次研究结果显示B组、A2组对SPS的检出均具有较高的敏感度，高于A1组；B组和A2组图像对SPS检出的曲线下面积证明其检出的准确度为中等偏上，A1组的曲线下面积证明其检出的准确度较低。本研究证实高心率、咯血患者自由呼吸下的MCR图像一般存在较严重的运动伪影，是影响对SPS检出准确性的主要因素之一，单心动周期动态容积扫描可以有效解决此类运动伪影，因此大大提高了对SPS检出的准确性。

CT对SPS检出准确性的提高，有助于咯血病因的分析及合理治疗计划的制定，有助于提高治疗成功率及控制复发率。可以通过对无症状高危人群(如支气管扩张)的SPS的CT检测来预测其后期咯血的风险，提前做好相关的治疗和预防工作，开展对咯血的相关病因及其发生发展病理机制研究(基础病变→肺内血管结构紊乱→支气管动脉扩张、迂曲→支气管动脉破裂)^[17-18]，具有较高的临床应用价值和前景。

在自由呼吸的状态下获得的MCR图像，其图像质量远低于HCR，为提高图像质量，需通过心电编辑对原始数据进行二次单扇区重建获得HCR图像，再上传至医院的PACS系统。本研究中，A组需进行二次重建图像显著高于B组。单心动周期采集可简化数据处理流程，显著提升影像处理的工作效率。

本研究的局限性：首先，本研究基于320排CT系统，研究对象均为咯血患者。其次，从上述的结果中可以看出单心动周期扫描相较于多心动周期扫描的MCR图像，其图像客观质量是有所下降的，但相较于其对图像失真伪影的改善，可以忽略不计。另外，采用高流速的注射速度，使患者发生渗漏风险的概率大大增加。

综上所述，对高心率自由呼吸咯血患者行单心动周期动态容积扫描支气管动脉CTA是可行的，不仅可以大大降低辐射剂量，保证其图像质量及对SPS检出的准确性的同时，还显著提高了工作效率，是咯血治疗和预防应用中高效、可靠的影像学检查手段。