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编号:10267475
电子束CT在健康国人心血管正常径线测量及功能值分析中的应用(附50例报告)
http://www.100md.com 《中华放射医学与防护杂志》 1998年第5期
     作者:吕滨 戴汝平 张少雄 白桦 荆宝莲 曹程 何沙 任力

    单位:100037 北京,中国医学科学院 中国协和医科大学 阜外心血管病医院放射科

    关键词:体层摄影术,X线计算机; 心血管系统; 心室功能; 数据收集

    中华放射学杂志980510.htm 【摘要】 目的 用电子束CT(EBCT)测量国人心血管正常解剖径线及心功能值。方法 50例健康人(男27例,女23例,平均年龄47.7岁),利用EBCT横断和心脏短轴电影扫描,分别测量主动脉、肺动脉、左心房和左心室径线,以及左心室心肌厚度、心肌增厚率等;利用心功能分析软件(wall-study),计算左、右心室各功能指标。结果 得到EBCT心脏电影扫描各主要参数;正常国人主、肺动脉、左心房室及心肌径线测量值男性大于女性,但无显著性差异(P>0.05);左、右心室收缩末容积(ESV)、每搏输出量(SV)、射血分数(EF)、心排出量(CO)和心指数(CI),男性大于女性,但无显著性差异(P>0.05);左室舒张末容积(EDV)和肌块重量(MyM),男性大于女性,且有非常显著性差异(P<0.001)。结论 EBCT是心血管解剖和心功能值计算的准确定量方法。
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    Cardiovascular measurement and cardiac function analysis with electron beam computed tomography in health Chinese people (50 cases report) Lu Bin, Dai Ruping, Zhang Shaoxiong, et al. Department of Radiology, Cardiovascular Institute and Fuwai Hospital, Chinese Academy of Medical Sciences and Beijing Union Medical College, Beijing 100037

    【Abstract】 Purpose To quantitatively measure cardiovascular diameters and function parameters by using electron beam computed tomography, EBCT). Methods Men 50 health Chinese people accepted EBCT common transverse and short-axis enhanced movie scan(27 men, 23 women, average age 47.7 years.). The transverse scan was used to measure the diameters of the ascending aorta, discending aorta, pulmonary artery and left atrium. The movie study was used to measure the left ventricular mycardium thickness and analysis global, sectional and segmental function of the right and left ventricles. Results The cardiovascular diameters and cardiac functional parameters were calculated. The diameters and most functional parameters (end syspoble volume, syspole volume, ejection fraction, cardiac-output, cardiac index)of normal Chinese men were greater than those of women (P>0.05). However, the EDV and MyM(myocardium mass) of both ventricles were significant (P<0.001). Conclusion EBCT is a minimally invasive method for cardiovascular measurement and cardiac function evaluation.
, 百拇医药
    【Key words】 Tomography,X-ray computed Cardiovascular system Ventricular function Data collection

    心脏病影像学诊断应包括形态学和功能诊断,后者在心脏动态电影图像上方可完成。其他影像方法,如多普勒超声(UCG)、核素及磁共振(MRI)等,已对正常心脏径线及功能指标建立了各自标准[1, 2],但电子束CT(electron beam computed tomography, EBCT)心脏电影扫描在定量方面更加准确[3],并对常规心血管造影的“金标准”地位提出了挑战[4]

    材料与方法

    一、一般资料

    本组50例健康人,男27例,年龄27~76岁,平均46.9岁;女23例,年龄29~68岁,平均48.5岁。男性平均身高170cm,体重72kg;女性平均身高160cm,体重60kg。50例受检者心电图、心脏多普勒超声、胸片及体检均正常,EBCT平扫无冠状动脉钙化;均无高血压、糖尿病、高血脂及胸肺等疾患。
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    二、EBCT检查方法

    所用设备为C-150型EBCT扫描机(美国Imatron 公司);高压注射器采用美国Medrad-100型,造影剂选用非离子型(优维显300或欧乃派克300)。

    1.冠状动脉单层平扫(SSM):层厚3mm,每层扫描时间0.1秒,无层间隔,心电门控在80%R-R间期触发扫描。

    2.心脏短轴电影扫描(movie study):扫描床顺时针转23°,然后足侧降低20°左右;心电门控在0%R-R间期,即R波波峰时触发扫描;心脏扫描8层,每层每个心动周期10幅图像,包括一个完整的收缩末期和舒张末期;层厚7mm,层间隔4mm;电影扫描参数详见表1。

    3.循环时间测定方法:循环时间是指造影剂自肘静脉到达左心室或主动脉的时间,用以作扫描延迟时间。(1)硫酸镁试验法:自肘静脉注入10%医用硫酸镁2ml后计时,至受检者面部、舌根或喉咙发热为止,以估测血流循环时间。(2)血流扫描法(flow study):自肘静脉以8ml/s流速注入10~20ml造影剂,同时采用血流扫描序列扫描心脏,测左室内某一点时间密度曲线(T-D曲线),曲线高峰对应时间为其循环时间,此方法准确可靠。
, 百拇医药
    三、心血管测量方法

    在单层横断图像上,以主肺动脉水平为标准,测升、降主动脉前后径和横径,并测主肺动脉横径;在左房体部水平测左房横径及前后径(图1)。在心脏短轴图像上,于左心室中部(两组乳头肌显示最清楚的层面)测左心室各壁心肌收缩期及舒张期厚度、左心室前后径及横径(图2)。选择各层面心脏舒张末期(0%R-R间期)和收缩末期(30%~40%R-R间期)图像,利用EBCT心功能分析软件(wall-study)计算左、右心室各功能指标(图3)。

    心肌增厚率(%)=EST-EDT/EDT (EST为心肌收缩末期厚度,EDT为心肌舒张末期厚度)

    对所测数据采用平均值加减标准差及t检验做统计学显著性分析。

    图1 电子束CT(EBCT)单层横断扫描。于主肺动脉水平测量升主动脉、降主动脉前后径和横径,并测量肺动脉横径 图2 EBCT心脏短轴电影。于左心室中段两组乳头肌水平,心室舒张末期测量左心室横径和前后径(左上图);于心室舒张末期(左下图)和收缩末期(右下图),分别测量左室前壁、侧后壁、下壁和室间隔心肌厚度,并计算心肌增厚率 图3 EBCT心脏短轴电影。于心室舒张末期(左上图)和收缩末期(右上图),分别勾画心内膜和心外膜边界,计算机自动计算该层面心室舒张末容积(EDV)、每搏输出量(SV)、肌块重量(MyM)、心输出量(CO)、心指数(CI)和射血分数(EF)等功能指标表1 50例正常人EBCT心脏电影扫描参数(短轴位,±s)
, 百拇医药
    左室循环时间

    (秒)

    扫描延迟时间

    (秒)

    第一时相

    第二时相

    总量(ml)

    流速(ml/s)

    总量(ml)

    流速(ml/s)

    男

    20.5±7.3

    16.8±2.4
, 百拇医药
    37.4±2.3

    3.5±0.4

    14.0±4.4

    1.8±0.2

    女

    17.0±2.1

    15.4±1.5

    36.0±3.9

    3.2±0.4

    12.1±4.4

    1.7±0.2

    平均
, 百拇医药
    18.7±5.2

    16.1±2.0

    36.7±3.1

    3.4±0.4

    13.0±4.4

    1.8±0.2

    注:EBCT为电子束CT表2 50例EBCT心血管正常径线测量结果(±s)

    部位

    前后径(mm)

    P值

, 百拇医药     t值

    横径(mm)

    P值

    t值

    男

    女

    男

    女

    主动脉窦

    32.3±4.1

    31.2±3.8

    >0.05

    0.03
, 百拇医药
    31.4±4.2

    31.7±4.3

    >0.05

    0.07

    升主动脉

    31.6±4.2

    30.9±3.9

    >0.05

    0.70

    30.8±3.8

    30.6±3.3

    >0.05
, 百拇医药
    0.62

    降主动脉

    23.1±2.4

    22.2±2.4

    >0.05

    0.004

    23.5±2.4

    22.3±2.5

    >0.05

    0.004

    肺动脉…………

    22.7±2.5
, 百拇医药
    22.9±2.7

    >0.05

    0.71

    左心房

    31.8±4.5

    28.7±4.8

    >0.05

    0.03

    53.1±2.9

    52.3±3.3

    >0.05

    0.01

, 百拇医药     左心室

    66.5±4.7

    64.0±7.3

    >0.05

    1.29

    58.4±3.8

    55.5±2.5

    >0.05

    0.05

    注:EBCT为电子束CT表3 50例正常人左心室各壁心肌厚度及心肌增厚率(短轴位,±s)

, 百拇医药     部位

    舒张期心肌厚度(mm)

    收缩期心肌厚度(mm)

    心肌增厚率(%)

    男

    女

    男

    女

    男

    女

    前壁

    7.6±1.4

    7.3±1.2
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    14.2±3.7

    13.1±3.6

    90.6±33.8

    84.4±36.2

    侧壁

    7.6±0.9

    7.0±1.1

    14.1±3.7

    13.3±3.6

    85.7±28.8

    90.7±31.6

    下壁
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    8.7±1.5

    8.2±1.5

    15.8±2.3

    15.0±2.2

    83.2±20.8

    85.8±23.5

    室间壁

    9.0±1.8

    8.6±1.8

    14.9±2.4

    13.8±3.6

    65.0±26.5
, 百拇医药
    64.1±24.5

    平均

    8.2±1.7

    7.0±1.5

    14.4±2.6

    12.5±2.0

    79.5±32.5

    82.5±39.1

    P值

    >0.05

    >0.05

    >0.05
, 百拇医药
    t值范围

    0.002~0.01

    0.0005~0.001

    0.007~0.76

    表4 50例正常人左、右心室功能各指标正常值(短轴位,±s)

    左心室

    右心室

    男

    女

    P值

    t值
, 百拇医药
    男

    女

    P值

    t值

    EDV(ml)

    116.6±13.6

    108.6±15.4

    <0.001

    8.60

    107.9±17.5

    88.8±16.6

    <0.05

    2.45
, 百拇医药
    ESV(ml)

    41.5±8.6

    37.3±8.9

    >0.05

    0.0001

    45.5±9.8

    40.3±9.7

    >0.05

    1.30

    SV(ml)

    74.5±11.5

    70.0±10.9
, 百拇医药
    >0.05

    0.001

    59.8±8.9

    56.1±10.0

    >0.05

    0.004

    MyM(g)

    93.2±12.1

    82.9±15.9

    <0.001

    8.78

    46.3±5.9
, 百拇医药
    42.2±7.1

    <0.001

    6.90

    CO(L/min)

    5.4±1.0

    5.0±1.0

    >0.05

    0.0009

    4.2±0.8

    4.0±0.9

    >0.05

    0.01
, 百拇医药
    CI(L/m2*min-1)

    2.9±0.6

    2.8±0.6

    >0.05

    0.51

    2.3±0.5

    2.3±0.5

    >0.05

    0.97

    EF(%)

    64.0±6.4

    64.5±5.9
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    >0.05

    0.19

    56.4±6.8

    57.2±5.7

    >0.05

    0.63

    注:EDV为舒张末期容积;ESV为收缩末期容积;SV为每搏输出量;MyM为心肌重量;CO为心排出量;CI为心脏指数;EF为射血分数结果

    1.EBCT心脏电影扫描参数,见表1。

    2.EBCT心血管正常径线测量,见表2。

    3.EBCT左心室各壁心肌正常厚度及心肌增厚率,见表3。
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    4.EBCT左、右心室功能各指标正常值,见表4。

    讨论

    EBCT于1983年用于临床,实现了常规CT不能检查心脏的突破[5]。国外在80年代后期开始利用EBCT做心功能定量分析[6,7],笔者尚未见国内报道。

    1.EBCT心脏电影检查方法:EBCT采用心电门控R波触发扫描,扫描速度可达17幅/秒(0.05秒/幅),每层包括一个完整的心动周期,利用软件可作心功能计算。因心脏在胸腔内与人体成一定角度,故心脏横断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。Feiring等[6,7]报道,心脏短轴位不仅可以显示心室各壁,而且测量准确。国内崔炜等[8]利用15具新鲜尸体心脏,做成左右心室铸型,进行EBCT长短轴扫描,所测心室容积与其实际值相比,有高度相关性(r>0.99),且短轴位比长轴更准确 。因此,心肌和心室功能检查应首选心脏短轴位。但是,如若观察心尖部、左室流出道及二尖瓣、主动脉瓣,则应首选长轴位。
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    2.EBCT心脏功能值分析:根据表2,3,国人男性所测主动脉各部、肺动脉、左心房室及心肌厚度等径线略高于女性,但无显著性差异(P>0.05);除了左、右心室舒张末期容积(EDV)和肌块重量(MyM)男女有显著性差异外[P值分别<0.05或(和)<0.001],其他如心室收缩末期容积(ESV)、每搏输出量(SV)、心排血量(CO)、心指数(CI)和射血分数(EF),男性均大于女性,但无显著性差异 (P>0.05)。室间隔心肌比左室前、侧和下壁略厚,其心肌增厚率低于左室前、侧和下壁 。从文献上看[1,6],外国人心肌厚度、心肌重量、心腔大小等值均高于中国人,估计与外国人普遍身材高大有关。

    另外,EBCT可以对心肌、心室节段功能进行分析。Klausner等[9]利用EBCT对不同层面心室功能进行研究发现,心室不同部位节段功能(EF值)不同,且从心尖部至心底部逐渐升高,这主要是因为心室收缩顺序不同、区域血流不同、区域心肌厚度不同,以及外界因素,如右心室压力、胸腔内压等等不同造成的。Rumberger等[10]利用EBCT对心室舒张功能进行研究表明,心室充盈率及舒张末期容积在心室不同层面有所不同,但同一层面内不同区域心肌心室充盈分数、充盈峰值时间及区域充盈率等是一致的。从本组结果看,正常人同层不同区域心肌运动应当一致,表现在心肌增厚率相当(本组平均80%左右)。Rumberger等[11]认为,局部心肌增厚率若<30%,则表明局部心肌运动功能降低;若为0%(无运动),则表明局部心肌梗死。
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    3.EBCT心功能分析与其他影像方法的比较:EBCT心脏电影采用多层扫描,每层均计算心肌、心室功能,然后用Simpson法积分模拟计算出心室整体功能才更准确。Roig 等[12]利用EBCT对16例患者在24小时内做了3次心功能分析,结果证明EBCT检查结果受研究者、被研究者以及其他外界因素干扰很小,说明它具有很好的重复性。Roig等[13]还认为,对于生理上心室收缩明显不匀称产生的伪影,如心律失常、心肌运动异常,与其他方法相比,EBCT所受影响最小。

    超声及常规心血管造影采用面积-长度法,将左室假设为规则的几何椭球体进行计算。而心脏病,如心肌梗死后、室壁瘤形成及心肌肥厚时,心室多为不规则形,故此方法有较多误差。国内外研究表明[7,8],超声和常规造影对心室容积测量比实际值高30%左右,而EBCT相差<10%。因此,EBCT在评价心室功能上,动摇了常规造影的“金标准”地位[4]
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    MRI常规电影和屏气法电影扫描,可以完成左右心室整体及节段功能分析[14];但一次屏气扫描只完成一层,整个心脏扫描需多次屏气,不能保证每次扫描层面的延续性,故其重复性较差。

    核素扫描与上述方法在原理上不同。Rezai等[15]报道,以EBCT为“金标准”,分别用三种核素方法计算右心功能,即心电门控首次通过曲线法(FP-Curve)、非心电门控首次通过法和血池法(Eq-GA),其中以第一种方法与EBCT的结果最为相近(r=0.96),说明EBCT是评价右心功能最准确的方法。

    总之,EBCT在心血管径线测量和心功能分析方面,目前可以认为是最准确的影像方法。

    参考文献

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    12 Roig E, Georgiou D, Chomka EV, et al. Reproducibility of left ventricular myocardial volume and mass measurements by ultrafast computed tomography. J Am Coll Cardiol, 1991,18: 990-996.

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    (收稿:1997-08-06 修回:1997-11-20), 百拇医药