王艷，姚新宇，蘇壯志，祝小蓮，杜祥穎，李坤成

首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院 放射科，北京100053；北京磁共振成像腦信息學(xué)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100069

高級的基于模型的迭代重建對冠脈支架顯示的影響

王艷，姚新宇，蘇壯志，祝小蓮，杜祥穎，李坤成

首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院 放射科，北京100053；北京磁共振成像腦信息學(xué)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100069

目的評價(jià)西門子3代雙源CT不同級別的高級的基于模型的迭代重建（Advanced Modelled Iterative Reconstruction，ADMIRE）對于冠脈支架顯示的影響。方法使用西門子第3代雙源CT對21例冠脈支架術(shù)后的患者進(jìn)行常規(guī)掃描（共33枚支架），分別采用ADMIRE 1～5級別進(jìn)行重建后處理。圖像評價(jià)包括：① 主觀評價(jià)。由2位經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)生進(jìn)行雙盲評估，包括支架和管腔內(nèi)部的顯示。采用5分制，1分最差，5分最佳；② 客觀評價(jià)。評價(jià)內(nèi)容包括支架內(nèi)徑、支架腔內(nèi)衰減值、圖像噪聲、信噪比（SNR）、對比噪聲比（CNR），統(tǒng)計(jì)分析各組間差異性。結(jié)果主觀評價(jià)結(jié)果：圖像質(zhì)量主觀評分一致性良好（Kappa=0.836）。ADMIRE 4組和ADMIRE 5組總分一致，圖像質(zhì)量最佳；客觀評價(jià)結(jié)果：① 支架內(nèi)徑、支架腔內(nèi)衰減值在5組間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）；② 圖像噪聲ADMIRE 1組最高（28.18±14.253），ADMIRE 5組最低（12.82±5.282），SNR及CNR ADMIRE 1組最低（分別為27.02±32.383、30.20±39.174），ADMIRE 5組最高（分別為69.05±51.748、75.96±52.636）；③ 圖像噪聲在ADMIRE 4與5組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.061），分別與另外3組之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05)，SNR及CNR在ADMIRE 1～4組間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05），分別與ADMIRE 5組有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05）。結(jié)論ADMIRE 重建技術(shù)可以提高冠脈支架的圖像質(zhì)量，推薦使用較高級別的ADMIRE 進(jìn)行重建。

冠狀動脈疾?。籜線計(jì)算機(jī)；體層攝影；冠脈支架；圖像噪聲

引言

經(jīng)皮冠狀動脈介人治療（Percutaneous Coronary Intervention，PCI）[1-2]已經(jīng)成為冠心病的主要治療手段，廣泛用于臨床。隨著CT技術(shù)的不斷發(fā)展尤其是64層螺旋CT應(yīng)用于臨床后，冠狀動脈支架置入術(shù)方面的價(jià)值已經(jīng)得到了臨床的證實(shí)。目前冠狀動脈CT血管造影（Computed Tomographic Angiography，CTA）已經(jīng)成為支架術(shù)后復(fù)查的首選無創(chuàng)性檢查。但是，由于CT的部分容積效應(yīng)以及金屬支架的線束硬化偽影影響，對支架內(nèi)管腔的準(zhǔn)確評估仍存在一定困難，尤其對小于3.0 mm的小管徑支架顯示不理想[3]。2010年美國心血管計(jì)算機(jī)斷層掃描學(xué)會（SCCT）冠狀動脈CTA專家共同提出，由于容積重疊偽影和線束硬化偽影的限制，只有80%的3 mm和33%的＜3 mm的支架可被評估[4]。因此，冠脈支架對冠脈CTA提出了重大的技術(shù)挑戰(zhàn)。

西門子第3代雙源CT（Force）在圖像重建時(shí)采用高級的基于模型的迭代重建（Advanced Modelled Iterative Reconstruction，ADMIRE）技術(shù)。ADMIRE是繼第二代基于正弦圖的迭代重建（Sinogram-Aff rmed Iterative Reconstruction，SAFIRE）算法之后的一種更為先進(jìn)的重建模式。相較于SAFIRE算法，ADMIRE算法的數(shù)據(jù)分析技術(shù)更為復(fù)雜，它使用了加權(quán)的濾波反投影（Filtered Back Projection，F(xiàn)BP）算法[5-6]，在CT成像時(shí)，可以降低圖像的噪聲，提高圖像質(zhì)量。本實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谟诜治霾煌墑e的ADMIRE對于冠脈支架顯示的影響。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取2016年3月～2016年6月行冠狀動脈CTA檢查的33例冠狀動脈支架植入術(shù)后患者，所有患者均無碘對比劑過敏史、嚴(yán)重心功能不全、嚴(yán)重腎功能不全、嚴(yán)重心律失常，并未行冠狀動脈旁路移植術(shù)。所有患者均采用Turbo Flash 掃描模式。所有患者在檢查前均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法

采用Siemens 第3代雙源CT進(jìn)行CTA檢查。掃描前患者無需進(jìn)行呼吸訓(xùn)練。掃描范圍自氣管分叉至心臟膈面下1 cm左右。準(zhǔn)直器為192 mm×0.6 mm。管電壓由CARE kV自動調(diào)節(jié)，參考管電壓（Ref kV 100）；管電流由 CARE Dose4D自動調(diào)節(jié)，參考管電流（Ref mAs 280/圈）。Turbo Flash模式的螺距為3.2。

Turbo Flash模式掃描方案：感興趣區(qū)（ROI）設(shè)定在升主動脈根部，觸發(fā)閾值為100 HU，延遲4 s后啟動Flash掃描。心率＜70 bpm，觸發(fā)時(shí)相為R-R間期的60%，心率＞70 bpm，觸發(fā)時(shí)相為R-R間期的40%。

注藥方案：采用 MED TRONAG雙筒高壓注射器，經(jīng)右側(cè)肘正中靜脈注射碘普羅胺（370 mgI/ml），根據(jù)每公斤體重0.8 mL/kg計(jì)算注藥總量，注藥速度為3.5～5.0 mL/s。尾隨注射40 mL生理鹽水，以4 mL/s速率沖刷。

掃描結(jié)束后，分別采用ADMIRE 1～5級別進(jìn)行圖像重建。所有圖像均傳至西門子Syngo.via后處理工作站進(jìn)行圖像的主觀評分和客觀測量。

1.3 圖像質(zhì)量分析

圖像質(zhì)量分別從主觀和客觀兩方面進(jìn)行分析，比較各組圖像之間的差異。主觀評價(jià)由兩位有豐富冠脈CT診斷經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)生進(jìn)行，包括管腔內(nèi)以及支架結(jié)構(gòu)顯示的雙盲評估。所有圖像均在窗寬1200 HU和窗位650 HU下評價(jià)[7]。采用Likert五分制[8]：1分。圖像質(zhì)量很差，管腔受偽影影響無法觀察到內(nèi)部情況，支架結(jié)構(gòu)模糊不清；2分。圖像質(zhì)量差，雖能看到管腔但清晰度很低，受放大偽影影響嚴(yán)重，支架模糊，不能夠診斷；3分。圖像質(zhì)量中等，可以觀察到管腔內(nèi)部，但受圖像噪聲和偽影影響邊界不清；4分。圖像質(zhì)量好，腔內(nèi)的CT值略高于正常水平，但對管腔內(nèi)評價(jià)無影響，雖有些許模糊但可以觀察到支架細(xì)小結(jié)構(gòu)；5分。圖像質(zhì)量優(yōu)秀，腔內(nèi)CT值在正常水平，邊界清晰，支架細(xì)小結(jié)構(gòu)銳利分辨清楚。

客觀評價(jià)：客觀評價(jià)由一位閱片醫(yī)生在不知重建級別的前提下分別對支架腔內(nèi)衰減值、支架內(nèi)徑、圖像噪聲、信噪比（SNR）及對比噪聲比（CNR）5個(gè)方面進(jìn)行評價(jià)。支架腔內(nèi)衰減差異用于評估支架放大偽影對管腔內(nèi)顯示的影響，其定義為有支架處與無支架處管腔內(nèi)CT值的差異。無支架處CT值通過測量支架兩端CT值取平均值獲得；有支架處CT值為軸位選取3個(gè)不同平面測量取均值，測量時(shí)ROI要盡量大，放置于支架內(nèi)腔的中心且避開支架壁。

選取主動根部層面測量CT值（定義為CT管腔），ROI面積1 cm2。選取左冠脈開口層面，測量左主干血管周圍組織的CT值（定義為CT組織），ROI面積為0.2 cm2，以測得CT值的標(biāo)準(zhǔn)差作為背景圖像噪聲。支架腔內(nèi)衰減差異=有支架處CT值均值-支架內(nèi)遠(yuǎn)端CT值均值，SNR=CT管腔/噪聲，CNR=（CT管腔-CT組織）/噪聲。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

主觀評分采用Kappa檢驗(yàn)分析兩位醫(yī)生評分的一致性。所有定量分析數(shù)據(jù)均表示成均值±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）的形式。不同組間客觀評價(jià)參數(shù)均值的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異采用方差分析ANOV進(jìn)行檢驗(yàn)，之后對存在差異的參數(shù)進(jìn)行均數(shù)的兩兩比較（q檢驗(yàn)SNK和LSD法）。所有統(tǒng)計(jì)結(jié)果均采取P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，統(tǒng)計(jì)學(xué)分析借助SPSS 22.0軟件實(shí)現(xiàn)。

2 結(jié)果

2.1 主觀定性評估結(jié)果

兩名閱片醫(yī)生之間圖像質(zhì)量的評估一致性較好（Kappa=0.836）。不同級別ADMIRE重建組主觀評價(jià)結(jié)果中，ADMIRE 1組評分最低，ADMIRE 4和5組評分一致且最高。不同級別ADMIRE重建后冠脈支架的顯示情況見圖1。

圖1 不同級別ADMIRE重建后支架的顯示情況

2.2 客觀定量評估結(jié)果

統(tǒng)計(jì)學(xué)分析結(jié)果見表1～5，圖2。

表1 不同級別ADMIRE重建后各客觀評價(jià)參數(shù)均值

表2 不同組間定量評價(jià)參數(shù)均值差異的統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表4 SNR均值組間兩兩比較結(jié)果

表5 CNR均值組間兩兩比較結(jié)果

圖2 不同級別ADMIRE重建組間圖像噪聲、SNR、CNR折線圖

（1）支架腔內(nèi)衰減值分析。支架腔內(nèi)衰減值在ADMIRE 1組最低（160.97±143.856），ADMIRE 5組最高（204.15±181.433），但是5組間沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P=0.832，＞0.05）。

（2）支架內(nèi)徑測量值分析。支架內(nèi)徑測量值A(chǔ)DMIRE 1組最高（30.06±5.567），ADMIRE 5組最低（28.61±6.280），但是5組間沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P=0.898，＞0.05）。

（3）圖像噪聲分析。ADMIRE 1為（28.18±14.253），ADMIRE 5為（12.82±5.282）。隨著ADMIRE級別的增高，圖像的噪聲呈顯著遞減趨勢。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，ADMIRE4組和ADMIRE 5組之間無顯著性差異（P=0.061，＞0.05），分別與另外3組間有顯著性差異（P＜0.05）。

（4）SNR以及CNR分析。ADMIRE 1組的SNR、CNR均 值 分 別 為（27.02±32.383）、（30.20±39.174）；ADMIRE 5組的SNR、CNR均值分別為（69.05±51.748）、（75.96± 52.636）。隨著ADMIRE級別的增高，圖像SNR以及CNR呈顯著遞增趨勢。ADMRE 1～4組間沒有顯著性差異（P＞0.05），分別與ADMIRE 5組間存在顯著性差異（P＜0.05）。

3 討論

冠狀動脈支架術(shù)后的并發(fā)癥（如支架再狹窄、支架斷裂、支架內(nèi)血栓形成等）的發(fā)生率高達(dá)10%～46%，因此，對冠狀動脈支架植入術(shù)后進(jìn)行無創(chuàng)、精確的隨訪觀測成為臨床工作越來越重要和不可或缺的部分。但是由于金屬支架偽影的干擾，對圖像質(zhì)量提出了更高的要求。

多個(gè)研究表明，采用迭代重建（Iterative Reconstruction，IR）可以降低圖像噪聲，減少射束硬化偽影，對評估冠脈支架有一定價(jià)值[9-15]。西門子第3代雙源CT的ADMIRE重建技術(shù)是一種更為先進(jìn)的迭代重建模式，對冠狀動脈支架的顯示及腔內(nèi)準(zhǔn)確的評估提供了新的技術(shù)支持。本實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果一方面進(jìn)一步驗(yàn)證了迭代重建技術(shù)對于噪聲的抑制作用；另一方面定量的分析了不同級別的ADMIRE對噪聲的抑制水平有所差異，ADMIRE 4和5對于圖像噪聲的抑制水平最佳，且沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。使用ADMIRE 4和5重建后，能夠有效的減少金屬支架偽影的干擾，在支架顯示方面有很大的提高，圖像的噪聲有了明顯的降低，圖像信噪比及對比噪聲比更高。因此，更有利于對冠脈支架的顯示及評估，為臨床提供更多的信息，有利于冠脈支架術(shù)后的隨訪觀察。

不足之處：① 有文獻(xiàn)報(bào)道，支架成像的圖像質(zhì)量還與支架材料以及藥物情況有著明顯的關(guān)系[16-17]。在本實(shí)驗(yàn)中由于樣本數(shù)量的限制，沒有對不同材料的支架進(jìn)行分組，因此對于此方面的研究未做統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。在今后的研究當(dāng)中，擴(kuò)大樣本量，對不同材料的支架進(jìn)行分組，進(jìn)一步驗(yàn)證本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是否適用于所有材料的支架；② 本實(shí)驗(yàn)所收集的病例，大部分支架位于前降支及右冠脈，支架的直徑大多在3 mm左右。只有2枚支架位于對角支，支架直徑在2.5 mm以下，對于2.5 mm以下支架術(shù)后的病例收集困難，因此對于2.5 mm以下支架顯示的研究有待體模實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)。

4 結(jié)論

不同級別ADMIRE重建后對于噪聲的抑制水平有所差異。ADMIRE 4和5能夠有效降低冠狀動脈支架的偽影，提高圖像質(zhì)量，能夠更好的顯示支架內(nèi)外的情況，有助于冠脈支架術(shù)后的臨床隨訪工作。因此，對于冠脈支架植入術(shù)后的冠狀動脈CTA檢查，推薦使用4或5級別的ADMIRE重建技術(shù)。

[1]Andre F,Korosoglou G,Hosch W,et al.Performance of dual source versus 256-slice multislice multi-slice CT in the evaluation of 16 coronary artery stent[J].Eur J Radiol,2013, 82(4):601-607.

[2]Zhou QJ,Jiang B,Dong F,et al.Computed tomography coronary stent imaging with iterative reconstruction: a trade off study between medium kernel and sharp kernel[J].Comput Assist Tomogr,2014,38(4):1-9.

[3]Wkrzykowska JJ,Arbab-Zadeh A,Godoy G,et al.Assessment of in-stent restenosis using 64-MDCT: analysis of the CORE-64 Multicenter International Trial[J].AJR,2010,194:85-92.

[4]Yang WJ,Chen KM,Pang LF,et al.High-Definition computed tomography for coronary artery stent imaging: a phantom study[J].Korean J Radiol,2012,13(1):20-26.

[5]Gordic S,Morsbach F,Schmidt B,et al.Ultralow-dose chest computed tomography for pulmonary nodule detection: first performance evaluation of single energy scanning with spectral shaping[J].Invest Radiol,2014,49:465-473.

[6]Gordic S,Desbiolles L,Stolzmann P,et al.Advanced modelled iterative reconstruction for abdominal CT: qualitative and quantitative evaluation[J].Clin Radiol,2014,69:e497-e504.

[7]Donati OF,Burg MC,Desbiolles L,et al.High-pitch 128-slice dual-source CT for the Assessment of Coronary Stents in ahantom Model[J].Acad Radial,2010,17(11):1366-1374.

[8]Leipsic J,Labounty TM,Heilbron B,et al.Adaptive statistical iterative reconstruction: assessment of image noise and image quality in coronary CT angiography[J].AJR,2010,195(3):649-654.

[9]Renker M,Nance JW,Schoepf UJ,et al.Evaluation of heavily calcif ed vessels with coronary CT angiography: comparison of iterative and filtered back projection image reconstruction[J].Radiology,2011,260(2):390-399.

[10]Ebersberger U,Tricarico F,Schoepf UJ,et al.CT evaluation of coronary artery stents with iterative image reconstruction: improvements in image quality and potential for radiation dose reduction[J].Eur Radiol,2013,23(1):125-132.

[11]Moscariello A,Takx RA,Schoepf UJ,et al.Coronary CT angiography: image quality, diagnostic accuracy,and potential for radiation dose reduction using a novel iterative image reconstruction technique-comparison with traditional filtered back projection[J].Eur Radiol,2011,21(10):2130-2138.

[12]Han BK,Grant KL,Garberich R,et al.Assessment of aniterative reconstruction algorithm (SAFIRE) on image quality in pediatric cardiac CT datasets[J].Cardiovasc Comput Tomogr,2012,6(3):200-204.

[13]Hwang HJ,Seo JB,Lee HJ,et al.Low-dose chest computed tomography with sinogram-aff rmed iterative reconstruction,iterative reconstruction in image space,and f ltered back projection: studies on image quality[J].Comput Assist Tomogr,2013,37(4):610-617.

[14]Kalra MK,Woisetschl?ger M,Dahlstr?m N,et al.Radiation dose reduction with sinogram aff rmed iterative reconstruction technique for abdominal computed tomography[J].Comput Assist Tomogr,2012,36(3):339-346.

[15]Wang R,Schoepf UJ,Wu R,et al.Image quality and radiation dose of low dose coronary CT angiography in obese patients: sinogram aff rmed iterative reconstruction versus f ltered back projection[J].Eur J Radiol,2012,81(11):3141-3145.

[16]von Spiczak J,Morsbach F,Winklhofer S,et al.Coronary artery stent imaging with CT using an integrated electronics detector and iterative reconstructions:First in vitro experience[J].Cardiovasc Comput Tomogr,2013,7(4):215-222.

[17]Funama Y,Oda S,Utsunomiya D,et al.Combining herative Reconstruction and High-resolution Kernel at Coronary CT Angiography[J].Acad Radiol,2012,19(11):1-8.

Impact of Advanced Modelled Iterative Reconstruction on Coronary Stent Visualization

ObjectiveTo evaluate the impact of ADMIRE (Advanced Modelled Iterative Reconstruction) on coronary artery stent visualization by using third generation dual-source CT.Methods21 patients (33 stents totally) who underwent Coronary Computed Tomography Angiography (CCTA) on a third generation dual source CT scanner were included in the study. CCTA datasets were reconstructed by using different levels of ADMIRE (1～5). Double-blinded and independent qualitative evaluation of image quality was performed by two readers using a five-point scale (5 as the best). Quantitative assessment including stent diameter, luminal attenuation difference, image noise, Signal-to-Noise Ratio (SNR) and Contrast-to-Noise Ratio (CNR) were also performed, and analysis of the differences between the groups was made.ResultsThe inter-observer agreement for the subjective image quality scores was substantial (Kappa=0.836). The image quality of ADMIRE 4 and ADMIRE 5 Group were the highest. a. The difference between stent diameter and luminal attenuation were not statistically signif cant between f ve groups (P＞0.05); b. The noise of ADMIRE 1 was the highest (28.18±14.253), ADMIRE 5 was the lowest (12.82±5.282); The CNR and SNR of ADMIRE 1 were the lowest (27.02±32.383, 30.20±39.174), ADMIRE 5 were the highest (69.05±51.748, 75.96±52.636); c. The difference of noise between ADMIRE 5 and ADMIRE 4 was not statistically signif cant (P＞0.05), there was statistically signif cant difference with the other three groups (P＜0.05), the difference of CNR and SNR between ADMIRE 1～4 were not statistically signif cant (P＞0.05), there was statistically signif cant difference with ADMIRE 5.ConclusionADMIRE can be used to improve the image quality of stents in CCTA, a higher iterative strength level of ADMIRE should be preferred.

coronary disease; X-ray computer; layer radiography; coronary stent; image noise

WANG Yan, YAO Xin-yu, SU Zhuang-zhi, ZHU Xiao-lian, DU Xiang-ying, LI Kun-cheng
Department of Radiology, Xuanwu Hospital Capital Medical University, Beijing 100053, China; Beijing Key Laboratory of Magnetic Resonance Imaging and Brain Informatics, Beijing 100069, China

TP391.41；R541.4

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.12.012

1674-1633(2016)12-0049-04

2016-08-04

2016-09-06

基金課題：國家十二五科技支撐計(jì)劃課題項(xiàng)目（2012BAI10B04）；北京市醫(yī)院管理局重點(diǎn)醫(yī)學(xué)專業(yè)發(fā)展計(jì)劃（ZYLX201609)。

杜祥穎，主任醫(yī)師。研究方向：心血管影像學(xué)。

通訊作者郵箱：duxying_xw@163.com