基于Philips Spectral CT 7500的超快速非门控心脏光谱CT扫描评估心肌晚期碘增强的可行性研究

《La radiologia medica》：Ultrafast non-ECG-gated cardiac spectral CT scanning for myocardial late iodine enhancement assessment: a feasibility study

本研究针对传统心脏磁共振（CMR）在急性场景、心脏设备患者中的局限性，探索了基于Philips Spectral CT 7500的超快速非心电图门控心脏光谱CT扫描技术，用于评估心肌晚期碘增强（LIE）。研究结果显示，该技术可在0.69秒内完成扫描，辐射剂量降低76%，信噪比提升50%，且图像质量高，与CMR结果一致。这一方法为心肌损伤的无创评估提供了高效、低剂量的替代方案，具有重要临床意义。

　　

在心血管疾病诊断领域，心脏磁共振成像（CMR）因其卓越的软组织分辨能力，一直是评估心肌结构、识别心肌损伤（如纤维化、水肿）的金标准。其中，晚期钆增强（LGE）技术能够清晰显示心肌细胞外容积（ECV）的异常扩大区域，对于诊断缺血性心肌病、非缺血性心肌病（如心肌炎、扩张型心肌病、肥厚型心肌病）以及进行患者风险分层至关重要。然而，CMR的应用存在明显的局限性：其设备普及度有限，尤其在急诊环境下；扫描时间较长，对幽闭恐惧症或无法耐受长时间检查的患者不适用；并且，对于体内植入心脏起搏器、除颤器等设备的患者，金属伪影会严重影响图像质量。尽管现代设备多为“磁共振条件兼容”，但发生器产生的伪影仍可能使LGE图像变得难以诊断。此外，CMR检查需要依赖心电图（ECG）门控技术，对于心率不齐或难以捕捉稳定心电信号的患者，图像质量也会大打折扣。因此，临床迫切需要一种能够有效替代LGE-CMR的成像技术。

近年来，计算机断层扫描（CT）技术飞速发展，使其从单纯的非侵入性冠状动脉造影工具，演变为能够进行全方位心脏评估的手段，包括心肌晚期增强的检测与定性。碘对比剂与钆螯合物在体内的动力学特征相似，在ECV扩大的心肌损伤区域，碘剂的清除会延迟，导致在注射对比剂后6-7分钟的延迟期CT扫描上，这些区域相对于健康心肌呈现高密度，即所谓的晚期碘增强（LIE）。双能CT（在此研究中具体为探测器基光谱CT）在LIE的可视化和分析方面已展现出潜力，成为CMR禁忌症患者的一种可行替代方案。但值得注意的是，此前所有关于LIE-CT的研究均采用了ECG门控扫描协议。本研究首次开创性地使用Philips Spectral CT 7500扫描仪进行超快速、非ECG门控的LIE-CT扫描，旨在初步评估这种新方法的可行性，并在可能的情况下，以LGE-CMR作为参考标准，在一个连续、未经选择的患者队列中进行验证。

研究人员为开展此项回顾性研究，主要采用了以下几项关键技术方法：首先，研究纳入了2023年2月至11月期间在意大利博洛尼亚大学医院放射科接受冠状动脉CT血管造影（CCTA）并包含LIE-CT扫描的68例患者（51例使用Spectral CT 7500，17例使用Brilliance iCT SP）的影像学数据。其次，在图像采集方面，核心创新在于使用Spectral CT 7500进行非ECG门控、高螺距（1.47）的超快速LIE-CT扫描，并将其与传统的ECG门控Brilliance iCT SP扫描在扫描时间、辐射剂量（CTDI_vol, DLP）、图像质量（信噪比SNR、对比噪声比CNR）方面进行对比。第三，利用光谱CT的特性，通过“碘-无水”光谱图和专用软件（IntelliSpace Portal）进行LIE的定性评估和ECV的非HU基定量计算，并与CMR的LGE和ECV测量结果（当可用时）进行一致性比较。最后，由两名经验丰富的心血管放射科医生对图像质量（采用5分制评分）和ECV测量值进行独立评估，并采用统计学方法（如Wilcoxon秩和检验、ICC、Bland-Altman分析）分析数据，评估其重现性和一致性。

结果

技术参数与图像质量比较

超快速非ECG门控Spectral CT 7500扫描在技术参数上展现出巨大优势。其扫描中位时间仅为0.69秒（IQR 0.66-0.72），比Brilliance iCT SP的8.02秒（IQR 7.32-8.49）减少了91%（p < 0.001）。辐射剂量也显著降低，CTDI_vol中位值为7.2 mGy，较iCT的29.6 mGy降低76%（p < 0.001）；剂量长度乘积（DLP）和有效剂量（ED）也分别降低了56%（p < 0.001）。在图像质量方面，两种扫描仪获得的大多数图像均被评为优秀（无运动伪影），Spectral CT 7500和Brilliance iCT SP分别占92%和94%，无显著差异（p=0.30）。定量分析显示，Spectral CT 7500图像的SNR中位值为9.2，是iCT图像（4.6）的两倍（p < 0.001），CNR也普遍更高（中位值1.5 vs 1.0）。

LIE检测与ECV定量

在所有68例患者中，共发现14例存在LIE（Spectral CT组8例，iCT组6例）。无LIE心肌的ECV中位值为26%（IQR, 24-28%），而LIE心肌的ECV中位值为42%（IQR, 38-52%），两者存在显著差异（p < 0.001），且这种差异在两种扫描仪上均保持一致。无LIE心肌的ECV值在LIE阳性与LIE阴性患者间无显著差异，表明在视觉未发现LIE的区域，ECV不太可能出现弥漫性改变。对于在Spectral CT 7500上进行的ECV测量，观察者间重现性良好：无LIE心肌的组内相关系数（ICC）为0.89（良好），LIE心肌的ICC为0.97（优秀）。Bland-Altman分析显示观察者间偏差可忽略不计。

与CMR的一致性

在15例同时接受了CT和CMR检查的患者中，两种模态在LIE/LGE的位置和分布上基本一致，仅出现2例不一致情况（1例Spectral CT假阳性，1例iCT假阴性）。在3例有完整T1 mapping数据的患者中，CT和CMR测得的ECV值差异不超过3个百分点，显示了良好的一致性。研究队列中包含急性和慢性病例，所有急性病例在CT和CMR上均显示一致的晚期增强，并且CMR T2加权像显示相应区域存在心肌水肿。

结论与讨论

本研究证实了采用Philips Spectral CT 7500进行超快速非ECG门控LIE-CT扫描的可行性。该技术核心优势在于其极高的扫描速度（<0.7秒），使其无需ECG门控即可“冻结”心脏运动，从而显著简化了检查流程，扩大了适用患者范围（如心律失常者）。与此同时，它实现了辐射剂量的大幅降低（76%）和图像信噪比的显著提升（50%），在保证诊断质量的前提下体现了优秀的剂量优化。光谱CT数据采集生成的“碘-无水”图谱极大地增强了对LIE区域的视觉辨识度，而基于光谱数据的非HU基ECV定量方法，无需平扫即可直接计算ECV，简化了工作流程并显示出高度的观察者间重现性。初步与CMR的对比结果令人鼓舞，表明该方法在检测心肌损伤方面与金标准有良好的一致性。

这种非ECG门控的LIE-CT评估方法具有广阔的临床应用前景。它不仅为CMR禁忌症患者提供了可靠的替代方案，更重要的是，其超快速和非门控的特性意味着，对于那些并非专门为心脏评估而进行、但视野包含心脏的晚期体部CT扫描（如肿瘤患者的随访CT），也有可能从中提取出有价值的心肌组织特征信息（如评估抗癌药物心脏毒性、心脏移植后排斥反应等），从而实现“一箭双雕”，避免额外的扫描、辐射暴露和时间成本。当然，本研究作为一项回顾性研究，样本量有限是其主要局限。未来需要在更大规模的前瞻性队列中进行验证，并进一步探索其在检测弥漫性心肌病变（即使视觉上无LIE）方面的潜力。总之，这项研究标志着心脏CT成像向前迈出了重要一步，为心肌组织的无创、高效、低剂量表征提供了一种极具潜力的新工具，有望在常规临床实践中发挥越来越重要的作用。