趙坤，邵廣瑞，王勇，侯代倫

1.山東大學(xué)第二醫(yī)院，山東 濟南250013；2. 山東省胸科醫(yī)院，山東 濟南 250101

MSCT冠狀動脈成像質(zhì)量的影響因素分析

趙坤1，邵廣瑞1，王勇2，侯代倫2

1.山東大學(xué)第二醫(yī)院，山東 濟南250013；2. 山東省胸科醫(yī)院，山東 濟南 250101

目的分析64層螺旋CT冠狀動脈掃描中影響成像質(zhì)量的各種因素。方法對89例懷疑冠心病或冠心病復(fù)查患者進行64層螺旋CT冠狀動脈檢查，回顧性分析成像質(zhì)量，探討心率及心率波動對冠脈成像質(zhì)量的影響，pitch值與心率的關(guān)系,替代（override）功能的應(yīng)用價值，從而優(yōu)化掃描參數(shù)。結(jié)果心率及心率波動與冠脈成像質(zhì)量成負相關(guān)；心率與掃描/重建方式及pitch值存在相互對應(yīng)關(guān)系；心率替代功能的合理使用可以提高CT冠狀動脈的成像質(zhì)量。結(jié)論通過控制心率及心率波動，選擇心率替代功能，采取適當(dāng)?shù)纳葏^(qū)掃描/重建模式可以提高圖像質(zhì)量和冠狀動脈診斷的可靠性。

螺旋CT；冠狀動脈造影；影像質(zhì)量；質(zhì)量控制

64層螺旋CT具有掃描速度快、時間和空間分辨率高、心率覆蓋范圍大的特點，在冠狀動脈檢查中優(yōu)勢明顯，其臨床應(yīng)用也日趨廣泛。本文旨在分析64層CT冠狀動脈檢查中影響成像質(zhì)量的各種因素，并對掃描過程實行質(zhì)量控制和優(yōu)化，從而提高64排螺旋CT冠狀動脈檢查的成功率，優(yōu)化成像質(zhì)量以及加強診斷的可靠性，使無創(chuàng)性冠狀動脈CT血管成像（CTA）技術(shù)日臻成熟和完善。

1 材料與方法

收集2011年3月以來我院進行多層螺旋CT（multislice CT，MSCT）冠狀動脈造影的病例，除去明顯鈣化及心率失常的病例,共89例進入研究，男52例，女37例，年齡36～72歲，平均65歲。心率＞80次/min的患者口服β受體阻滯劑。掃描時患者平均心率為62.0次/min（40～102次/min）。

采用GE Light speed 64層螺旋CT，應(yīng)用回顧性心電門控技術(shù)進行掃描。掃描參數(shù)設(shè)置：管電壓120 kV、管電流通600～650 mA、螺距為0.16～0.24、顯示野（FOV）250 mm、矩陣512×512。掃描范圍自氣管隆突下2 cm至膈下2 cm。使用Ulrich高壓注射器（德國），首先進行小劑量對比劑團注探測循環(huán)時間（Timing bolus）掃描，經(jīng)肘部靜脈以5 mL/s的流率注射對比劑碘必樂（370）20 mL加生理鹽水20 mL，延遲6～8 s后在升主動脈根部層冠脈開口層面間隔2 s進行多次重復(fù)掃描。然后使用多圖像感興趣區(qū)（MIROI）工具在升主動脈腔選擇興趣區(qū)測量時間-密度曲線計算延遲時間。然后按確定掃描范圍行增強掃描，經(jīng)肘正中靜脈以4.0～5.0 mL/s流率注射A筒的碘必樂（370）70～80 mL，再經(jīng)B筒注射30 mL生理鹽水，流率為4.0～5.0 mL/s。按確定的延遲時間一次屏氣完成掃描。記錄掃描時間、屏氣時間、掃描時心率、心電圖信號及心率變化。

冠脈圖像重建原始數(shù)據(jù)的重建厚度為0.625 mm，采用心臟標(biāo)準(zhǔn)（cardiac standard）算法，分別于40%～50%和70%～80%R-R間期間隔3%進行重建，選擇成像最好時相的圖像將重建數(shù)據(jù)傳送至AW4.3工作站進行三維重建。分別對幾個不同的相位窗的橫斷面圖像進行容積再現(xiàn)（volume rendering，VR）、多平面重組（multi-planar reformation，MPR）、最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）和曲面重組（curved planar reformation，CPR）等。重建出左冠狀動脈主干、左前降支、左回旋支、左對角支、右冠狀動脈及其主要分支血管。

圖像質(zhì)量評分方法如下：將冠狀動脈分為左主干、左前降支、左回旋支和右冠狀動脈4支，對不同R-R時相的各支冠狀動脈的容積重組圖像及連續(xù)橫斷面圖像按5個等級評分[8]：5分無偽影；4分為輕微偽影，僅主干的某一段輕微模糊，診斷不受影響；3分為中等偽影，某1支冠狀動脈主干的1/2以上模糊階梯狀偽影，但可以診斷；2分為嚴重偽影，某一支冠狀動脈主干全長均模糊不清或不連續(xù)，診斷受限；1分為冠狀動脈主干中斷、錯層，不能用于診斷（圖1～5）。

圖1 ～5 等級評分分別為5、4、3、2、1分的冠脈圖像

不同心率組冠狀動脈圖像質(zhì)量分析和評分方法：對89例心率與冠狀動脈質(zhì)量進行相關(guān)分析，心率≤60次為Ⅰ組，心率61～75次為Ⅱ組，心率76～85次為Ⅲ組，心率＞85次為Ⅳ組。對4組LMA、LAD、LCX、RCA圖像質(zhì)量評分并采用SPSS11.5軟件進行單因素方差分析（ANOVA）,顯示心率與評分的關(guān)系是否具有統(tǒng)計學(xué)意義，P＜0.05為有顯著性差異。

2 結(jié)果

2.1 四組受檢者評分結(jié)果

心率對冠脈成像質(zhì)量的影響:心率與冠狀動脈成像質(zhì)量呈負相關(guān)（γ=0.94）；89例患者按心率分成五組，選取冠狀動脈成像最優(yōu)的相位。對冠狀動脈各支主干LMA、LAD、LCX、RCA進行評分，評分結(jié)果見表1。其中，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各組冠脈成像顯示清楚，平均評分＞4分；Ⅳ組冠脈成像質(zhì)量明顯下降，平均評分＜3分。對不同心率組圖像質(zhì)量評分并進行方差分析（ANOVA）,可見Ⅳ組與Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ組差異有顯著性（P＜0.05），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各組差異無顯著性。當(dāng)心率＞85次/min時，對成像質(zhì)量有明顯影響。

表1 不同心率組冠脈成像質(zhì)量評分

2.2 心率波動對冠脈成像質(zhì)量的影響

89例患者中，掃描過程中心率波動在0～25 次/min,其中0～5 次/min者37例，6～10 次/min以上者31例，11～15次/min者12例，＞16 次/min者9例（見表2）。不同心率波動下顯示的血管成像質(zhì)量和階梯狀偽影及冠脈斷層的次數(shù)；可見隨著心率波動的增加，產(chǎn)生階梯狀偽影的次數(shù)也隨之增加，而心率波動＞10 次/min后（圖6），冠脈顯示時產(chǎn)生的不連續(xù)的斷層亦會增加；不同心率波動下各組進行統(tǒng)計學(xué)分析，可見各組間差異有顯著性（P＜0.05）。

圖6 心率波動＞10次/min

表2 不同心率波動組顯示階梯狀偽影及冠脈斷層的次數(shù)

2.3 心率、Pitch值與掃描方式的關(guān)系

通過使用Override工具，找出心率與自動選擇的Pitch值之間的關(guān)系（表3）。

表3 心率與Pitch值、掃描/重建方式關(guān)系

3 討論

MSCTA成像是在多個心動周期中連續(xù)螺旋掃描心臟的不同部位，利用回顧性心電門控技術(shù)（retrospective ECG-gating）選擇心動周期中部分數(shù)據(jù)（如舒張期）重建并組合的數(shù)字模擬圖像（圖7），其成像質(zhì)量要受到諸多因素的影響，存在的一些偽影和假象也會對冠脈診斷造成影響。所以，要保證MSCTA檢查有較高的成功率而且有較高的診斷可靠性，掃描前需要做充分準(zhǔn)備，并了解影響冠狀動脈成像質(zhì)量的各種因素,如心率及心率波動、呼吸、pitch值的選擇、掃描延遲時間、掃描參數(shù)、重建方式等，任何因素選擇不當(dāng)都會造成圖像質(zhì)量和診斷可靠性的下降。其中，有一些不能評價的因素，包括高密度物質(zhì)（如嚴重鈣化，冠脈搭橋術(shù)后金屬夾等）、心律不齊、或者是可以避免的技術(shù)性因素（如不能完全屏氣產(chǎn)生的呼吸運動偽影、掃描延遲時間計算不當(dāng)?shù)龋?，則不在本討論的范圍內(nèi)。

圖7 屏氣后曝光期間，連續(xù)采集多個心動周期數(shù)據(jù)

3.1 心率的影響

以往研究表明[1-3]，心率是影響冠狀動脈成像質(zhì)量的主要因素之一。心率增加時造成心動周期尤其是舒張期的縮短，一方面使得成像時舒張期占心動周期的比例增加，包含的心相也相應(yīng)增多，心臟搏動偽影就會增大，在影像上就會出現(xiàn)扭曲和階梯狀偽影；另一方面，心舒期縮短會減少冠狀動脈的血流，使得血管內(nèi)造影劑充盈減少，也能造成冠脈成像質(zhì)量的下降。王錫明等[3]研究64層螺旋CT冠狀動脈成像時也認為心率最好控制在＜80 次/min以下。在本組研究中，通過對心率分組后的圖像質(zhì)量分析發(fā)現(xiàn)：I、Ⅱ、Ⅲ 3組圖像質(zhì)量評分與心率間差異無顯著性（P＞0．05），而Ⅳ組（心率＞80次）與I、Ⅱ、Ⅲ 組之間有顯著性差異（P＜0.05），其結(jié)果與文獻報道相符。所以，雖然64排螺旋CT已經(jīng)能做到0.35 s的快速掃描，其冠脈檢查患者的心率要求進一步放寬，但心率仍是決定冠脈成像質(zhì)量的主要因素之一（圖8～11），如何控制并盡量降低心率仍是我們需要著重考慮的問題。

圖8 ～11 平均心率分別為49、62、75、82（次/min）的冠脈圖像

3.2 心率波動的影響

已有的研究[1-2,4,6]大多認為心率對冠脈成像質(zhì)量的影響最大，而本組研究數(shù)據(jù)表明，64排螺旋CT冠脈掃描對心率的要求進一步放寬，而對心率波動的要求更高。在冠脈掃描曝光的5～8 s期間內(nèi)，如果病人心率能夠保持持續(xù)穩(wěn)定，即使是較高的心率（80～90 次/min）進行冠脈掃描，使用高心率SSB或SSB+的掃描及相應(yīng)重建方式，也能得到能夠滿足診斷要求的冠脈成像；反之，如果心率波動較大，即便是低心率（＜50 次/min）進行冠脈掃描，也可能會出現(xiàn)嚴重的階梯狀偽影甚至冠脈斷層現(xiàn)象。另外，王照謙等[5]認為， 心率高于70 次/min時采取圖像雙扇區(qū)或多扇區(qū)重組，可以提高時間分辨率，改善心率較高的冠脈成像質(zhì)量，但前提也是心率波動要保持在一個較低的范圍內(nèi)，否則重組扇區(qū)越多，圖像質(zhì)量就越差。所以，除了降低心率，盡量減少心率波動也是需要重點考慮的問題。

3.3 控制心率及心率波動的方法

本組病例中有53例（78%）的患者最初心率≥76 次/min，但經(jīng)采用減慢和穩(wěn)定心率的綜合措施后心率最終減慢至≤65 次/min。同時，有61例（68%）的患者心率波動由5次/min以上降到5 次/min以下。我們采取的降低心率及心率波動的方法：掃描前多和患者進行溝通和交流，講解冠狀動脈CT成像的有關(guān)知識，指出掃描過程中可能出現(xiàn)的不適和對策，使患者盡量放松，消除其緊張感；告訴患者呼吸和心率對冠狀動脈CT成像的重要性；根據(jù)不同病人可給予口服β受體阻滯劑或者鎮(zhèn)定劑；吸氧；掃描前做3～4次瓦式（Valsalva）呼吸，然后平靜屏氣后掃描，此時心率可以降到最低且減少了心率波動。

3.4 合理使用Override功能

當(dāng)屏氣后心率波動＞10 次/min（圖12），或者掃描時心電監(jiān)控受到干擾而機器自動選擇pitch值與實際心率不相配時，這時使用Override功能，輸入患者屏氣后心率，從而限定此心率對應(yīng)的Pitch值，做到屏氣后的心率與Pitch值一致，避免出現(xiàn)重組數(shù)據(jù)位置不一致而產(chǎn)生的階梯狀偽影以及冠脈錯層（圖3～4）。

圖12 屏氣后心率波動超過10 次/min時，使用override功能。

3.5 重建時相的選擇

選擇合適的重建時相也是保證冠脈成像質(zhì)量的重要因素之一。MSCT使用回顧性心電門控進行數(shù)據(jù)采集，能夠獲得心臟在整個心動周期內(nèi)的掃描數(shù)據(jù)，掃描完成后可以根據(jù)同步記錄的心電圖選擇心動周期的任意時段進行重建。但整個心臟的數(shù)據(jù)是分次采集然后組合起來的，所以必須要求采集的不同心動周期的時相保持一致，否則，采集的不同數(shù)據(jù)塊之間會產(chǎn)生錯層甚至斷層，即階梯狀偽影或冠脈中斷現(xiàn)象，所以，重建時相的選擇不但可以影響冠脈成像質(zhì)量，而且對于診斷的可靠性的也有重要意義。毛定飚等[5]的研究結(jié)果顯示重建圖像質(zhì)量最佳的時相集中在R波后的50%～70%。王照謙等[6]的研究采用雙扇區(qū)重建算法，冠脈的最佳重建時相多位于75%相位窗，其次是70%和50%相位窗。根據(jù)文獻[7]和筆者體會，冠狀動脈的最佳重建時相其實不應(yīng)囿于一個具體的數(shù)值，不同患者、不同心率及不同冠狀動脈分支的圖像最佳重建時相均不一樣。根據(jù)心動周期和R波后的時相關(guān)系，以左心房為例（心率75 次/min），其收縮期、等容舒張期、快速充盈期和減慢充盈期分別相當(dāng)于R波后的0%～35%、35%～45%、45%～60%、60%～87%。本組研究選擇心臟波動相對平緩的等容舒張期（40%～50%）和減慢充盈期（70%～80%）的時相，間隔3%進行多時相重建，可以篩選出每一支冠脈最佳的成像時相，避免了因時相重建造成的偽影和假象對冠脈診斷的影響。

GE 64層螺旋CT的心臟軟件設(shè)置心率＞70 次/min圖像的重組自動轉(zhuǎn)為雙扇區(qū)或多扇區(qū)重組。最短可提高時間分辨率至44 ms，這樣可以在一定程度上改善心率較高（＞70 次/min）的重組圖像質(zhì)量。如果心率較高（≥80次/min）而人為使用override功能設(shè)定最低心率選擇較小pitch值來追求成像質(zhì)量，是不是會導(dǎo)致冠脈成像質(zhì)量的提高而診斷可靠性的下降。由于樣本不大，pitch值與重建方式的關(guān)系將進行進一步研究。

總之，64排螺旋CT冠狀動脈成像（MSCTA）是目前有效可靠的冠心病診斷方法之一，它的診斷價值已經(jīng)得到充分的肯定并逐步為臨床所接受，要增加冠脈掃描的成功率、保證冠脈成像質(zhì)量和提高診斷的可靠性仍需要充分的準(zhǔn)備和掃描參數(shù)的適當(dāng)選擇，有必要進行冠脈成像的質(zhì)量控制、優(yōu)化掃描參數(shù)、改善工作流程。

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Analysis about Inf l uencing Factors of Image Quality of Coronary Angiography with Multi-Slice CT

ZHAO Kun1, SHAO Guang-rui1, WANG Yong2, HOU Dai-lun2
1.The Second Hospital of Shandong University, Jinan Shandong 250013, China; 2. Shandong Chest Hospital, Jinan Shandong 250101, China

ObjectiveTo analyze the inf l uencing factors of image quality of coronary angiography with 64-slice CT.MethodsEighty-nine patients with known or suspected CAD underwent CT coronary angiography using 64 multi-slice CT. The image quality in those cases was analyzed retrospectively to evaluate the influence of heart rate, fluctuation of heart rate during the scanning. The relationship between heart rate and the value of pitch was analyzed, and the application value of the override function was discussed.Results① The patient’s heart rate and fl uctuation were negatively related to the coronary image quality. ② There was corresponding relationship between the value of pitch and segment scan/ reconstruction mode according to the heart rate. ③ Correct use of override function could improve the image quality of coronary.ConclusionThe appropriate control of heart rate and fl uctuation, the correct use of override function, and the corresponding selection of segment scan/reconstruction mode according to the heart rate could improve the image quality and reliability of coronary angiography.

computed tomography; coronary artery angiography; image quality; quality control

R197.39；TH774

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.07.002

1674-1633(2014)07-0007-04

2013-12-07

2014-02-18

邵廣瑞，主任醫(yī)師，博士生導(dǎo)師。

通訊作者郵箱：sdshgr63@sina．com