影像融合在冠狀動脈搭橋術后橋血管造影中的應用

閆瑞 閆繼鋒 于運福 陳小貞

冠狀動脈搭橋術（coronary artery bypass grafting，CABG）患者由于冠狀動脈疾病的自然病史及主動脈冠狀動脈搭橋術的自然演變，每年有10%～15%的靜脈橋血管阻塞，10 年后只有38%～45%的靜脈橋保持通暢［1-3］。通常需通過冠狀動脈造影術（coronary arteriography，CAG）進行評 估。然 而，CABG 不同術者橋血管吻合口的差異及近端吻合位置的變化，冠狀動脈造影時很難定位橋血管的位置。對于并發癥風險較高（高齡、心力衰竭、患有多血管疾病、腎功能衰竭等）的患者，這些操作持續時間更長，因此導致放射線暴露水平更高［4］，腎毒性增加［5］。心臟CT 掃描系統可以在任何感興趣的結構 的三維（three-dimensional，3D）中進行 重組，然后將重組模型與其他形式的介入成像實時融合［6］。這種將從目標結構重組CT 圖像獲得的3D 模型與傳統的介入圖像實時合并，進而提高醫學圖像的二維（2D）空間可視化效果的技術，通常稱為圖像融合。該技術最初應用在神經介入放射學［7,8］，目前在腹腔［9］及血管［10,11］的放射介入治療中也得到應用。心臟方面，僅限于用于房撲及房顫射頻消融手術過程中［12,13］，但也適用于復雜先天性心臟病的血流動力學介入治療［14,15］。此外，影像融合技術的發展為結構性心臟病領域實現精準評估和導航做出了重要貢獻［16］。冠狀動脈影像融合技術是將冠脈CT 血管造影（CT angiography，CTA）圖像與CAG 影像進行融合，進一步指導介入治療。該技術目前在冠脈搭橋術后橋血管造影方面應用較少，本研究擬采用CABG 患者的CTA 圖像通過融合技術術中實時指導橋血管造影，并對相關影像及指標，如尋找橋血管所需時間、對比劑使用量、射線暴露時間等進行評價。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取我院2018 年10 月—2019 年10 月的100 例冠狀動脈搭橋術后需要行血管造影檢查的患者。納入標準：1）CABG 患者行CAG 術，術前同意行冠脈CTA，或已在外院行冠脈CTA 檢查；2）簽署知情同意書。排除標準：急性冠狀動脈血管閉塞、血流動力學不穩定的患者、年齡小于18 周歲的未成年人或受監護的成年人、合并有惡性腫瘤、急性左心衰、肺部感染、急性腦血管疾病、主動脈夾層等。本研究經過阜外華中心血管病醫院倫理委員會批準。術前已做冠脈CTA 和同意做冠脈CTA 的患者作為實驗組（融合指導組），不接受做冠脈CTA 或沒有行冠脈CTA 的患者作為對照組（CAG 指導組），每組各收集50 例患者的臨床資料。兩組的臨床基線資料具有可比性（P＞0.05）。

1.2 實驗方法

實驗組：應用冠脈CTA 通過融合技術實時指導術中橋血管的尋找。對照組：僅應用冠脈造影技術指導尋找橋血管。記錄兩組患者的手術操作時間、術中射線的暴露時間、射線暴露量、對比劑和造影導管的使用量等。

1.3 融合技術［17］及評估標準

融合技術：影像融合過程主要有三個步驟——圖像重組處理、三維二維圖像匹配和實時融合聯動。1）GE 血管造影系統IGS 520 Assist，應用影像處理工作站（ADW4.6）可以對任何廠家的標準格式（符合DICOM 3.0）的CT 影像進行圖像處理。2）胸椎配準：選擇重組，使用第7 到第11 胸椎進行，以三維重組的胸椎與透視、電影采集序列下的實際解剖進行兩個體位下的配準（兩個體位相差至少50°）。氣管配準：選擇一級和二級支氣管進行，使用三維重組的氣管結構與透視、電影采集序列下的實際解剖進行兩個體位下的配準（兩個體位相差至少50°）。特殊匹配：對于某些特殊患者，體內的某些植入物可能在CT 中顯影。例如起搏器、鈦架、鋼板、胸骨鋼絲、骨水泥等，在體內位置相對固定。配準時，可直接利用這些作為標記進行定位。造影配準：根據病例不同特點，在實際操作中可選擇以上三種方式之一進行校準。完成校準后，在之后冠脈造影中，利用血管影像進一步進行校準匹配，提高配準的準確度。3）在完成匹配后，通過EPVision 軟件進行融合聯動。三維立體影像與二維透視融合疊加在一起，醫生改變實時投照體位時，三維影像也會實時改變，并與透視中的解剖結構吻合，達到融合引導的目的。

評估標準：尋找橋血管的時間（min）是從橋血管搜索開始到完成所有橋血管尋找的總時間。由手術醫生口頭宣布開始計時，通常是在全部橋血管造影完成后結束?？偸中g時間（min）是在插入造影導管后開始，并在醫師拔出導管后停止操作，內容包括冠狀動脈原位血管及橋血管造影。射線暴露時間（min）及射線暴露總量［劑量面積乘積（dose area product，DAP），Gy·cm2］由DSA 自動記錄數據的提供。對比劑用量（mL）依據術后護理記錄單的記錄。影像融合技術方面，影像融合圖像存在一定的偏差，可由兩名技術工程師校正融合圖像。

1.4 統計學方法

本研究使用SPSS 21.0 統計學軟件進行數據分析，定量資料采用t 檢驗進行組間差異分析，定性資料采用χ2檢驗進行組間差異分析，P＜0.05 差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 患者臨床基線資料的比較

兩組患者的性別、年齡、血壓、血脂、腎功能等指標進行對比分析，結果顯示兩組患者的臨床基線資料無統計學差異（表1）。

表1 兩組患者臨床基線資料的比較（）

表1 兩組患者臨床基線資料的比較（）

注：1 mmHg=0.133 kPa；HbA1c：glycated hemoglobin，糖化血紅蛋白；NT-proBNP：Nterminal pro-brain natriuretic peptide，氨基末端腦利鈉肽前體。

2.2 患者介入手術指標的比較

實驗組的對比劑用量、總輻射時間、放射劑量、總手術時間、導管數量、尋找橋血管時間與對照組相比明顯下降，差異具有統計學意義（P＜0.05），術后腎功的指標肌酐清除率比較，兩組存在統計學差異（P＜0.05），但是術后心功能指 標NT-proBNP 在兩組間沒有統計學意義（表2）。

表2 兩組患者介入相關指標比較（）

表2 兩組患者介入相關指標比較（）

注：DAP，Gy·cm2：劑量面積乘積，灰度-平方厘米。

2.3 患者術前及術后心腎功能指標的比較

對照組患者的肌酐清除率在手術前后有統計學差異（P＜0.001），實驗組患者的肌酐清除率及NTproBNP 在手術前后均有統計學差異（P＜0.05）（表3）。典型病例見圖1、2。

圖1 患者，男，75 歲，CABG 術后5 年余，近期再發心絞痛。a)冠脈CTA；b)胸椎及氣管配準；c)右冠狀動脈橋血管精準融合；d)回旋支橋血管精準融合；e)乳內動脈橋血管精準融合；f)左前斜45°右冠狀動脈橋血管影像；g)左前斜45°回旋支橋血管影像；h)正位乳內動脈橋血管影像。

圖2 患者，女，63 歲，CABG 術后7 年余，近期再發心絞痛。a)冠脈CTA；b)正位，胸椎配準；c)左前斜90°，胸骨鋼絲配準；d)乳內動脈橋血管精準融合；e)對角支橋血管精準融合；f)左前斜90°胸骨鋼絲與c)精準配準；g)左前斜45°乳內動脈橋血管影像；h)左前斜45°對角支橋血管影像；i)頭位30°右冠狀動脈重度狹窄（本次心絞痛罪犯血管）。

表3 兩組術前及術后肌酐、NT-proBNP 比較（）

表3 兩組術前及術后肌酐、NT-proBNP 比較（）

注：a：與術前比較，P＜0.001；b：兩組手術前后差值比較，P＜0.05。

3 討論

多年來臨床沒有停止對冠脈造影中搜索橋血管的技術改進。Cikirik?iolu 等［18］研究顯 示，主動脈冠狀動脈移植物標記物對術后橋血管造影術的使用具有一定幫助。其他研究證實了這種方法的可行性，由于使用了這些標記物，需要的對比劑數量、透視時間及導管數量減少［19］。實際上，使用此類標記物會影響CT 掃描結果的分析，且由于標記物可視性很差可能產生假象，所以并未在外科手術中廣泛開展［20］。因此，這并不是改善冠狀動脈造影期間橋血管搜索的有效解決方案。目前隨著介入醫師手術技巧逐漸增進，高年資介入醫師可根據經驗或冠脈CTA 影像記憶橋血管位置尋找橋血管，但對于大多數醫師或初學者于原位冠脈血管造影中橋血管造影仍較困難。本研究通過冠脈CTA 圖像導入DSA 機器中，應用融合技術提供的橋血管位置實時指導尋找橋血管。首先，為冠脈搭橋術前行冠脈CTA 檢查，從CTA 上判斷橋血管通暢情況及開口位置；其次，完成胸椎及氣管配準或胸骨鋼絲配準；再次，造影導管根據融合技術提供的血管位置準確尋找到靜脈橋血管及乳內動脈橋血管。

CABG 患者多數合并并發癥風險較高的疾病，例如多血管疾病、心力衰竭、心臟瓣膜病及腎功能衰竭，對CABG 患者行冠脈造影檢查存在風險性及復雜性。在風險性方面，X 射線輻射對患者和醫務人員的不利影響已被關注［21,22］。限制X 射線輻射暴露將帶來益處，并提出了限制X 射線輻射的準則［23,24］。常規保護手段為醫務操作人員提供了適當的保護，卻伴有發生脊柱病變風險［25］。所以減少輻射暴露的有效方法是盡可能減少手術時間。此外，碘對比劑的腎毒性危害也不容忽視。在復雜性方面，CABG 患者的CAG 操作持續時間一般比冠心病患者CAG 時間長，這也容易導致患者的輻射量和腎毒性危險更高［26,27］。本研究結果證實融合技術可有效提高橋血管造影效率，減少X 射線輻射、對比劑用量。另外，本研究結果表明，融合技術的應用可降低腎功能受損，對心功能變化并無影響。此外，對照組的肌酐清除率在手術前后，差異有統計學意義（P＜0.001），而實驗組無差異，考慮應用融合技術后對比劑用量明顯減少，有效保護腎功能。然而在心功能（NT-proBNP）指標方面，兩組術前與術后及組內比較，變化均不明顯，但在手術前后差值比較中有統計學意義（P＜0.05），考慮與融合技術的應用可縮短手術時間并減少對比劑使用量使差值波動上有差異有關。結果表明，在橋血管造影中融合技術的應用并不會增加腎功能及心功能不全的風險，反而在一定程度上具有保護作用。

綜上所述，影像融合技術是一種新穎、安全且有效的技術，通過減少X 射線輻射、對比劑用量和手術時間來降低介入手術相關的醫源性并發癥，且可有效保護心腎功能。本研究為影像融合技術在冠脈搭橋術后橋血管造影的應用提供了實踐依據，相信隨著影像融合技術進一步完善和發展，更多復雜心臟疾病患者能從中獲益。