齊 琳 毛定飚 畢正宏 滑炎卿

近年來，MSCT動脈造影在顯示偽影較少的大動脈支架再狹窄中的作用已被肯定，但由于心臟運動偽影的影響，顯示冠狀動脈支架內(nèi)腔的能力仍是技術(shù)難點。一般認為直徑＜3mm的各種支架內(nèi)腔可視度低，缺乏診斷價值。能譜CT成像（gemstone spectral imaging，GSI）能夠重建40～140千電子伏特（keV）范圍內(nèi)任一單能量圖像，并可進行基于組織成分的物質(zhì)分離，為更好地顯示支架腔內(nèi)情況和減輕偽影提供了新的研究平臺。本研究討論能譜CT對不同程度狹窄的離體支架的顯示能力，提高對支架再狹窄的診斷能力。

方 法

1.模型制作

6枚雷帕霉素藥物涂層支架（Excel），規(guī)格均為2.75 mm×18mm，用球囊在體外用不同的壓力分別擴張成直徑2.75mm、3.0mm、3.5mm的支架各兩枚，分為A、B、C三組，每枚支架分別建立0%、30%、50%、70%～80%的狹窄模型，分別代表無狹窄、輕度狹窄、中度狹窄和重度狹窄模型，置入模擬冠狀動脈內(nèi)，注入含碘對比劑（碘必樂300 mg/ml，用生理鹽水稀釋為6.25mgI/ml）后密封，將其置入水箱內(nèi)，固定。管腔內(nèi)斑塊采用人造混合斑塊，平掃CT值約為40～100HU。

2.能譜CT掃描和圖像分析

使用GE Discovery CT750 HDCT掃描儀進行能譜CT掃描，管電壓為單源瞬時切換模式，在小于0.5ms內(nèi)進行80kVp與140kVp的高低能量切換，管電流600mA，轉(zhuǎn)速0.5s/r，F(xiàn)OV25.0cm，層厚0.625mm。通過儀器自備專用的能譜圖像分析軟件GSI-Viewer對物質(zhì)密度圖像和單能量圖像進行數(shù)據(jù)測量和分析，獲得碘、水基物質(zhì)密度圖像、40～140keV（間隔10keV）11組單能量圖像和140kVp混合能量圖像，混合能量圖像采用標準模式重建。支架圖像測量包括：

2.1支架成像質(zhì)量及內(nèi)腔顯示率的評估：測量A～C組狹窄0%時能譜圖像的最佳CNR，找出顯示支架內(nèi)腔的最佳的單能量圖像，分別在最佳單能量圖像、140kVp混合能量圖像、碘基圖、水基圖上測量支架有效直徑并計算支架內(nèi)腔的實際顯示率（CT上支架有效直徑與支架的實際直徑的比值）。最佳CNR的測量：于支架腔內(nèi)選擇感興趣區(qū)ROI1，大小為1.44mm2，于支架壁上選擇感興趣區(qū)ROI2作為背景，面積同樣為1.44mm2，能譜分析軟件自動計算出最佳CNR。

2.2支架狹窄程度的判斷：①最佳單能量圖像的選擇：在模擬混合斑塊處選擇感興趣區(qū)ROI1，支架內(nèi)腔無斑塊處選擇ROI2作為背景，使用OPTIMAL CNR 曲線獲得最佳CNR的單能量圖像；②重建每個狹窄模型支架的最佳CNR單能量圖像、水基圖、混合能量圖像，分別由兩名從事冠狀動脈CT造影5年以上的放射科醫(yī)生單盲法評估其狹窄程度，若意見不一致時，協(xié)商解決；③選擇不同狹窄程度的支架內(nèi)腔斑塊處感興趣區(qū)為ROI1，同一支架內(nèi)腔支架偽影處選擇兩處感興趣區(qū)分別為ROI2、ROI3，面積均為1.44mm2，利用能譜原子序數(shù)圖像分析支架內(nèi)腔斑塊處原子序數(shù)分布與支架偽影造成的“假斑塊”的原子序數(shù)分布是否存在差別。

結(jié) 果

1.無狹窄的支架內(nèi)腔顯示情況

用能譜分析軟件分析A～C組6枚無狹窄的支架能譜圖像，獲得40～140keV單能量 CNR曲線，均呈遞增趨勢，140keV時達到最大值。于140keV、碘基圖、水基圖、140kVp混合能量圖像上測得的支架有效直徑和顯示率見表1。140keV單能圖像和水基圖對支架內(nèi)腔顯示率高于混合能量和碘基圖。重建40keV、60keV、80keV、100keV、120keV、140keV、水基圖、混合能量的支架長軸面MPR圖像，肉眼評估140keV和水基圖金屬線束偽影最少，但水基圖腔內(nèi)結(jié)構(gòu)顯示不清，而140keV支架內(nèi)腔的顯示優(yōu)于水基圖（圖1～9）。且隨著支架直徑的增加，CT對其內(nèi)腔的顯示率也相應(yīng)增加。

2.狹窄程度的評估

對A、B、C組輕、中、重度狹窄模型的圖像進行能譜分析，均在混合斑塊取單能量圖像的50～60keV具有較好的圖像質(zhì)量，獲得最佳CNR（圖10）。

重建0%、30%、50%、70%、80%狹窄支架的60keV單能量圖像和水基圖。兩名放射科醫(yī)生的診斷結(jié)果與實際狹窄程度對照，60keV支架狹窄的診斷準確率分別為100%（6/6）、83.33%（5/6）、83.33%（5/6）、100%（6/6），140kVP混合能量支架狹窄的診斷準確率分別為83.33%（5/6）、50%（3/6）、66.67%（4/6）、83.33%（5/6），而水基圖內(nèi)腔均顯示不清，無法判斷再狹窄程度（圖11～13）。

選擇不同狹窄程度的支架內(nèi)腔斑塊處感興趣區(qū)為ROI1，同一支架內(nèi)腔支架偽影處選擇兩處感興趣區(qū)分別為ROI2、ROI3，面積均為1.44mm2，利用能譜分析軟件獲得原子序數(shù)圖像，斑塊的原子序數(shù)與偽影處內(nèi)腔的原子序數(shù)在原子序數(shù)圖像上有明顯區(qū)別（圖14，15）。

表1 無狹窄的支架內(nèi)腔顯示率的評價

圖13 水基圖。雖然支架偽影較少，但腔內(nèi)結(jié)構(gòu)顯示不清。圖14 斑塊的能譜分析。藍圈表示支架腔內(nèi)混合斑塊處ROI，紫圈和綠圈均為支架內(nèi)非斑塊處金屬偽影的ROI。圖15 支架偽影的能譜分析。原子序數(shù)能譜分析圖證實支架再狹窄處和偽影造成的“假斑塊”的區(qū)別。

討 論

血管內(nèi)支架植入術(shù)是治療冠狀動脈狹窄的主要方法，可改善冠狀動脈的血流動力學及臨床癥狀，但術(shù)后20%～30%的再狹窄率仍是影響介入治療遠期預(yù)后的嚴重問題，所以及時正確評價是否發(fā)生術(shù)后再狹窄及閉塞等并發(fā)癥正日益受到重視[1-2]。多年以來，冠狀動脈造影術(shù)（CAG）為評價冠脈狹窄程度的“金標準”，但其創(chuàng)傷性、技術(shù)難度較大和費用高等缺點使其應(yīng)用受限，其中與操作相關(guān)的死亡率和并發(fā)癥分別為0.15%和1.5%，不宜作為支架術(shù)后評估的常規(guī)檢查。

目前64排螺旋CT廣泛用于冠狀動脈成像和支架術(shù)后評價，已經(jīng)能夠替代部分診斷性CTA，但常規(guī)CTA仍存在一些局限性，如：易受支架偽影的干擾，對直徑≤3mm的支架內(nèi)腔顯示率差，支架所在管壁的鈣化斑塊影響內(nèi)腔顯示。能譜CT與常規(guī)CT冠狀動脈造影相比有諸多新的性能，利用瞬時高低能量切換技術(shù)，通過一次性掃描即可獲得40～140keV的101幅單能量圖像和常規(guī)混合能量圖像，由于物質(zhì)在不同能量水平的衰減不同，在某一能量水平病灶與周圍組織之間衰減差異可以達到最大而噪聲值最低，這一能量水平就是該病灶的最佳keV值，利用CT能譜成像OPTIMAL CNR曲線可以獲得感興趣去與背景的最佳對比的單能量圖像，從而更準確地顯示其與背景的差異，最好地達到診斷目的。它在顯示支架的優(yōu)勢體現(xiàn)在：①能譜CT單能量圖像及最佳單能技術(shù)可以提高目標血管的CNR從而優(yōu)化支架及血管的顯示效果；②單能量圖像和MARs技術(shù)能夠降低支架造成的金屬硬化偽影；③物質(zhì)分離技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)支架與血管的分別顯示[3]。

支架的金屬偽影在CT圖像上主要表現(xiàn)為由投影數(shù)據(jù)缺失引起的從金屬區(qū)域發(fā)出的條狀偽影，由X線硬化引起支架內(nèi)的暗帶區(qū)域，降低了支架內(nèi)腔的清晰度，從而低估了支架內(nèi)腔直徑、高估了支架厚度，影響支架內(nèi)腔再狹窄的診斷。由于支架內(nèi)腔金屬條狀偽影容易掩蓋內(nèi)腔低密度斑塊造成的再狹窄，造成漏診，影響病人的預(yù)后甚至發(fā)生急性冠狀動脈事件，故減少條狀偽影的意義高于X線硬化偽影造成再狹窄的診斷，故本研究中，感興趣區(qū)ROI1選擇在支架內(nèi)條狀偽影處，背景選擇在支架壁支柱部分，OPTIMAL CNR曲線表明，140keV圖像最適合去除支架的金屬硬化偽影。而物質(zhì)分離圖像中，水基圖與常規(guī)的混合能量圖像相比，幾乎無金屬硬化偽影，故140keV單能量圖像和水基圖可使支架內(nèi)腔顯示率達到最大值，使2.75mm、3.0mm、3.5mm支架內(nèi)腔顯示率較140kVp混合能量圖像分別提高17.1%、10%、8.72%，證明這兩種重建圖像能較好的減少支架的金屬偽影。文獻認為[4-5]，影響支架內(nèi)腔顯示率的因素主要是支架直徑和厚度，直徑＞3mm者有較高的內(nèi)腔顯示率及診斷準確率，而≤3mm者診斷特異度及陽性預(yù)測值低，占研究中不能分析支架的大部分。本研究中直徑2.75mm的混合能量圖像內(nèi)腔顯示率僅為37.45%，不能達到準確診斷再狹窄的篩查要求，而140keV圖像內(nèi)腔顯示率提高到54.55%，基本符合檢出明顯再狹窄的要求。另外，受冠狀動脈舒縮、支架所在管壁存在鈣化斑塊等因素的影響，植入體內(nèi)的支架容易發(fā)生變形、扭曲，而變形的支架容易刺激內(nèi)膜增生產(chǎn)生再狹窄，本實驗中獲得的140keV和水基圖偽影較少，較好地顯示了支架的支柱和連接部分，為診斷支架變形提供了基礎(chǔ)，該部分有待于后續(xù)研究的證實。

在判斷支架狹窄程度部分，診斷者需要區(qū)分斑塊和線束硬化偽影造成的暗區(qū)，從而有效避免患者進一步進行不必要的有創(chuàng)性介入檢查。故ROI1選擇在人造混合斑塊處，偽影暗區(qū)作為背景，OPTIMAL CNR顯示55～65keV單能量圖像可獲得最好的CNR。因較低的keV單能量圖像可有效的提高組織分辨率，而高的keV水平會降低圖像的對比度，減少金屬偽影[6]，故在肉眼識別斑塊時，50～60keV單能量圖像可達到最佳的平衡點，從而符合識別斑塊的要求。本研究中，該作用可在診斷輕度和中度狹窄的支架中體現(xiàn)出來，60keV單能量圖像優(yōu)于140kVp混合能量圖像。盡管水基圖支架偽影較小，但支架內(nèi)腔的組織分辨率較差，不能滿足區(qū)分斑塊的要求。而碘基圖金屬條狀偽影和線束硬化偽影均較重，內(nèi)腔顯示率較差，也無法準確分辨斑塊與偽影。

本研究還發(fā)現(xiàn)，有效原子序數(shù)圖對鑒別支架內(nèi)斑塊和線束硬化偽影有一定幫助，在支架內(nèi)腔斑塊和肉眼較難鑒別的硬化偽影暗區(qū)造成的“假斑塊”處選擇三個感興趣區(qū)，兩處偽影暗區(qū)的原子序數(shù)分布基本重疊，而兩者與人造混合斑塊處的原子序數(shù)分布有明顯的不同。因為原子序數(shù)圖是基于對物質(zhì)X線衰減理論的分析，其分布取決于物質(zhì)的有效原子序數(shù)的大小，進而可以區(qū)分密度相似、CT值相近的物質(zhì)，了解其真實物質(zhì)成分，從而幫助鑒別支架內(nèi)斑塊與硬化偽影造成的低密度暗區(qū)，減少再狹窄的漏診和誤診。

本研究的局限性在于：靜止狀態(tài)下的體模研究，與在體支架的動態(tài)成像尚存在一定差異；支架的種類單一，支架的例數(shù)較少，不能對診斷準確率、內(nèi)腔顯示率等指標做統(tǒng)計分析；斑塊成分單一，未用能譜研究不同性質(zhì)斑塊的鑒別；上述不足有待于下一步的深入研究。

總之，140keV單能量圖像使支架內(nèi)腔很好顯示，尤其適用于無再狹窄的支架。水基圖可較好地顯示支架的支柱和連接部分，幫助診斷支架變形，但對顯示支架內(nèi)斑塊沒有幫助。60keV單能量圖像適合顯示支架內(nèi)斑塊。而有效原子序數(shù)分析對鑒別支架內(nèi)斑塊和線束硬化偽影有一定意義。根據(jù)需要觀察的部位靈活運用，多種手段結(jié)合可幫助診斷支架再狹窄并減少支架偽影。