金士琪， 楊帆， 初金剛， 于揚(yáng)， 趙宇， 戴旭

·心血管影像學(xué)·

Stellar光子探測器薄層重建對(duì)冠脈支架CT成像效果的影響

金士琪， 楊帆， 初金剛， 于揚(yáng)， 趙宇， 戴旭

目的：評(píng)價(jià)Stellar光子探測器聯(lián)合Safire迭代重建技術(shù)冠脈CTA中不同重建層厚對(duì)冠脈支架顯示的影響，探討改善CT冠脈支架成像效果的有效方法。方法：36例冠狀動(dòng)脈支架(81個(gè))植入術(shù)后患者行雙源CT(采用Stellar光子探測器)冠狀動(dòng)脈血管成像，使用Safire迭代重建技術(shù)、并分別采用3種層厚(0.50、0.60及0.75 mm)進(jìn)行圖像重建獲得3組圖像。對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行主觀和客觀評(píng)價(jià)，并比較3組圖像間的差異。結(jié)果：兩位閱片者對(duì)三組圖像質(zhì)量主觀評(píng)分的一致性均良好(Kappa=0.85～0.88)。三組間支架顯示情況的評(píng)分差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.000)，以0.50 mm組的評(píng)分最高[(94.130±0.558)分]；圖像噪聲的主觀評(píng)分中，隨著重建層厚的增加，圖像的噪聲降低，三組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.000)，但0.50 mm組與0.60 mm組之間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。圖像質(zhì)量客觀分析顯示，支架內(nèi)管腔噪聲在3組間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。結(jié)論：Stellar光子探測器0.50 mm層厚重建配合Safire迭代重建技術(shù)獲取的冠脈支架CTA圖像質(zhì)量整體最佳，尤其對(duì)于直徑<3 mm的冠脈支架，能為臨床提供高質(zhì)量的圖像。

冠狀動(dòng)脈支架； 光子探測器； 體層攝影術(shù)，X線計(jì)算機(jī)； 迭代重建技術(shù)； 圖像質(zhì)量

經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療(percutaneous coronary intervention，PCI)是治療冠心病的主要手段之一，現(xiàn)已在臨床普遍應(yīng)用，甚至超越冠狀動(dòng)脈搭橋術(shù)成為血管再灌注的主導(dǎo)治療方法[1-2]。但需要關(guān)注的是，支架植入術(shù)后出現(xiàn)再狹窄、支架斷裂以及支架內(nèi)血栓形成等并發(fā)癥的發(fā)生率高達(dá)10%～46%[2-3]。因此對(duì)支架植入術(shù)后進(jìn)行無創(chuàng)、精確的隨訪觀察成為臨床工作中越來越重要的環(huán)節(jié)。

多層CT檢查已成為臨床支架術(shù)后復(fù)查的首選[4-7]，但PCI術(shù)后冠狀動(dòng)脈CTA不僅要能清晰顯示冠狀動(dòng)脈血管，還要能顯示支架壁結(jié)構(gòu)及支架內(nèi)管腔。目前研究表明，高密度金屬支架所產(chǎn)生的容積重疊偽影、線束硬化偽影等主要影響了對(duì)支架的顯示，顯著降低了圖像質(zhì)量，尤其是對(duì)內(nèi)徑小于3 mm支架的顯示。探究其原因，主要是由于圖像的空間分辨率不足影響了對(duì)支架結(jié)構(gòu)的觀察。Stellar光子探測器可通過0.5 mm層厚薄層重建來提高圖像的空間分辨率[8]，同時(shí)可以降低暈狀偽影。Safire迭代重建(iterative reconstruction，IR)技術(shù)可有效降低圖像噪聲，并減少圖像的線束硬化偽影(即金屬偽影)[9-10]，改善圖像質(zhì)量。以往有研究表明，0.6 mm重建層厚結(jié)合迭代重建技術(shù)能清晰顯示冠脈支架[11]，但對(duì)于新型Stellar探測器，0.5 mm層厚結(jié)合迭代重建技術(shù)對(duì)冠脈支架的顯示效果目前尚未無相關(guān)研究。因此，本實(shí)驗(yàn)旨在探討Stellar探測器0.5 mm重建配合Safire迭代重建技術(shù)在冠脈支架成像中的價(jià)值。

材料與方法

1.研究對(duì)象

2014年11月-2015年4月對(duì)本院36例冠狀動(dòng)脈疾病PCI術(shù)后患者行冠狀動(dòng)脈CTA檢查，支架植入時(shí)間為1個(gè)月～10年。其中男28例，女8例；年齡39～79歲，平均58.7歲；其中30～39歲1例，40～59歲19例，60～79歲16例；平均心率(64.4±10.1)次/分，身體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)為(25.5±3.0) kg/m2，病例排除標(biāo)準(zhǔn)：碘對(duì)比劑過敏、嚴(yán)重腎功能不全(血清肌酐≥1.5 mg/d1)、失代償性心功能不全及屏氣不佳。

2.掃描設(shè)備及參數(shù)

使用Siemens Definition Flash炫速雙源CT機(jī)，掃描參數(shù)：前瞻式心電門控，準(zhǔn)直器寬度2×64i×0.6 mm，掃描層厚0.5 mm，采集帶寬35%～70%，計(jì)算機(jī)自動(dòng)選取最佳舒張期及收縮期，掃描范圍為氣管隆突至膈下2 cm；根據(jù)患者身體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)選取合適管電壓(BMI<22 kg/m2時(shí)為80 kV，2例；22 kg/m2≤BMI≤26 kg/m2時(shí)為100 kV，19例；BMI>26 kg/m2時(shí)為 120 kV，15例)；啟動(dòng)CARE Dose4D智能管電流調(diào)節(jié)技術(shù)，質(zhì)量參考電流為400 mAs/rot。采用雙筒高壓注射器注射對(duì)比劑碘海醇(350 mg I/mL)，注射方案：當(dāng)管電壓為80 kV，對(duì)比劑總量為65 mL；管電壓為100 kV，總量為70 mL；當(dāng)管電壓為120 kV，總量為75 mL；對(duì)應(yīng)注射流率分別為4.0、4.5和5.0 mL/s，隨后注射30 mL生理鹽水沖管。

3.CT圖像后處理

選擇最佳時(shí)相，將掃描所得原始數(shù)據(jù)根據(jù)不同層厚(0.50、0.60和0.75 mm)配合迭代重建算法進(jìn)行圖像重建。根據(jù)前期研究結(jié)果，Safire迭代強(qiáng)度取值為2[12]，卷積核(Kernel)均為I46f。所有CT數(shù)據(jù)傳輸至后處理工作站(Syngo MultiModality Workplace Siemens Healthcare)進(jìn)行后處理，常規(guī)行多平面重組(multi-planar reformation，MPR)、曲面重組(curved planar reformation，CPR)等進(jìn)行圖像分析。

4.圖像分析和評(píng)估

分別從主觀和客觀兩方面評(píng)價(jià)比較3組圖像在圖像噪聲及支架顯示方面的差異。

支架圖像質(zhì)量的主觀評(píng)分：由兩位有經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師對(duì)每幀支架圖像進(jìn)行分析，對(duì)支架管腔內(nèi)以及支架結(jié)構(gòu)的顯示情況進(jìn)行綜合雙盲評(píng)估。圖像均在窗寬1500 HU和窗位300 HU下顯示[13]，采用Likert 五分制評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[12]。1分：圖像質(zhì)量非常差，管腔內(nèi)受偽影的影響無法觀察到內(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(duì)管腔內(nèi)評(píng)價(jià)無影響，腔內(nèi)雖有些許模糊但可觀察到支架的細(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。

圖像噪聲的主觀評(píng)分：根據(jù)歐洲CT圖像質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)指南[14]，圖像噪聲評(píng)分采用三分法進(jìn)行評(píng)價(jià)：1分表示噪聲過多，影響結(jié)構(gòu)顯示及圖像識(shí)別；2分表示平均噪聲，可滿足診斷需要；3分表示噪聲小于一般噪聲，或者噪聲非常小。

由于在支架直徑測量中，支架外徑測量的準(zhǔn)確性要高于支架內(nèi)徑[15]，本研究采取測量支架外徑作為支架直徑，根據(jù)支架直徑分組討論不同重建層厚對(duì)CT支架成像的影響。

圖像質(zhì)量客觀分析主要包括對(duì)主動(dòng)脈根部CT值和支架內(nèi)管腔噪聲(SD)進(jìn)行測量。測量主動(dòng)脈根部CT值時(shí)，確定3組圖像位于同一層面，同時(shí)選中三幀圖像(圖1)，在主動(dòng)脈根部圓形區(qū)域，作為感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，連續(xù)測量3次，計(jì)算其平均值，測量的ROI盡可能接近血管管腔面積，注意避開斑塊、鈣化和血管壁；測量支架內(nèi)管腔噪聲時(shí)，選取顯示支架內(nèi)管腔的最佳層面，確定3組圖像選取在同一層面，注意避開支架壁及鈣化斑塊，以防止線束硬化偽影的干擾。記錄測量所得CT值的標(biāo)準(zhǔn)差作為支架內(nèi)管腔噪聲。

計(jì)算冠狀動(dòng)脈CTA檢查的輻射劑量，計(jì)算公式如下[15]：

輻射劑量=劑量長度乘積(mGy·cm)×k

(1)

其中，k的取值為0.014mSv/(mGy·cm)

5.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

指標(biāo)0.50mm組0.60mm組0.75mm組F值P值主動(dòng)脈根部CT值465.64±121.04467.26±118.83465.68±119.680.440.648支架內(nèi)噪聲29.53±21.5330.38±20.4927.85±21.540.960.383

結(jié) 果

1.一般情況

36例患者均正常吸氣后一次屏氣完成檢查，未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重對(duì)比劑不良反應(yīng)，且圖像質(zhì)量均滿足診斷需求。本研究中共成功顯示81枚支架，其中2枚位于左冠狀動(dòng)脈主干，35枚位于右冠狀動(dòng)脈，38枚位于左冠狀動(dòng)脈前降支，4枚位于左旋支，1枚位于對(duì)角支，1枚位于中間支。

2.主觀評(píng)價(jià)

在重建層厚0.50、0.60及0.75mm組中，兩位閱片醫(yī)師對(duì)圖像質(zhì)量評(píng)估的一致性均較好，Kappa值分別為0.88、0.86及0.85。

對(duì)支架圖像質(zhì)量和圖像噪聲的主觀評(píng)分結(jié)果見表1。各組支架圖像質(zhì)量評(píng)分中(圖2～4)，以0.50mm層厚組的評(píng)分最高，0.75mm層厚組的評(píng)分最低，三組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。三組圖像噪聲評(píng)分的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，兩兩比較結(jié)果顯示，僅0.50mm組與0.60mm組圖像噪聲的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=-0.447，P=0.655)。

表1 支架圖像質(zhì)量評(píng)分及圖像噪聲評(píng)分

不同支架直徑的支架圖像質(zhì)量評(píng)分結(jié)果見表2。隨支架直徑增大，支架圖像質(zhì)量評(píng)分增高，同一直徑范圍內(nèi)以0.50mm組圖像的支架評(píng)分最高，且此組內(nèi)但即使是支架直徑<3mm，支架的圖像質(zhì)量評(píng)分也在3分以上，故認(rèn)為0.50mm層厚的圖像能獲得滿意的支架顯示效果。

4.客觀評(píng)價(jià)

主動(dòng)脈根部CT值和支架內(nèi)管腔噪聲測量結(jié)果見表3。不同層厚組見主動(dòng)脈根部CT值的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。三組間支架內(nèi)管腔噪聲的差異亦無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

討 論

1.Stellar光子探測器的應(yīng)用可以提高冠脈支架的可視化

目前，冠狀動(dòng)脈CTA作為一種非侵入性的檢查方法，已廣泛應(yīng)用于冠狀動(dòng)脈支架植入術(shù)后患者的隨訪中[1,9]。但與常規(guī)冠脈CTA不同的是，支架成像不僅要顯示血管的走行狀態(tài)，還需達(dá)到對(duì)支架內(nèi)腔的可視化。Stellar光子探測器的產(chǎn)生解決了這一難題，這是由于它獨(dú)特的Edge光柵技術(shù)的設(shè)計(jì)，排除了元器件間的串?dāng)_，從而可以采用0.50mm層厚在Z軸方向上進(jìn)行重建，提高了圖像的空間分辨率[3]，從而可降低

支架圖像上的暈狀偽影。而傳統(tǒng)的DC數(shù)字電路探測器技術(shù)只能達(dá)到0.60mm層厚。與此同時(shí)，Stellar光子探測器還將探測器單元的電子器件與光電二極管整合到一起，提升了對(duì)微小結(jié)構(gòu)的的顯示效果[4,6]。因此，使用Stellar光子探測器及0.50mm重建層厚為3mm以下支架的微細(xì)結(jié)構(gòu)顯示及管腔內(nèi)評(píng)估提供了新的技術(shù)支持[3,8]。本實(shí)驗(yàn)對(duì)比了3組重建層厚圖像上的支架顯示效果，結(jié)果表明采用0.60mm重建層厚雖可以滿足對(duì)直徑3mm以上支架的診斷要求，但對(duì)于<3mm的支架，0.5mm的重建層厚更有助于觀察支架及支架材料間縫隙處的細(xì)微結(jié)構(gòu)，更有利于減少金屬支架引起的線性硬化偽影及暈狀偽影，對(duì)支架內(nèi)管腔再狹窄程度的判斷也更準(zhǔn)確。

2.應(yīng)用迭代重建技術(shù)(Safire)可以降低圖像噪聲，提高支架管腔的顯示度

理論上重建層厚越小，圖像噪聲越高，但由于本研究中采用0.50mm層厚薄層重建時(shí)使用了Safire迭代重建算法，使圖像噪聲得到了抑制。在圖像噪聲的主觀評(píng)分中，0.50mm組及0.60mm組的圖像噪聲并無顯著差異，而且在支架圖像噪聲的客觀分析中，0.50mm組與0.60mm組支架腔內(nèi)噪聲差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明對(duì)于支架的顯示，0.5mm組中圖像噪聲對(duì)圖像質(zhì)量的影響不大。

3.支架直徑對(duì)CT冠脈支架成像的影響

為了更好地評(píng)估薄層重建結(jié)合Safire迭代重建技術(shù)在改進(jìn)CT冠脈支架成像質(zhì)量中的價(jià)值，本研究按冠脈支架直徑進(jìn)行了分組研究。冠脈CTA檢查專家共識(shí)中指出，支架管徑越小，圖像質(zhì)量越差，而小于3mm的支架難以被評(píng)估[17]，但本研究結(jié)果顯示，在顯示<3mm支架方面，0.5mm組圖像質(zhì)量明顯提高，完全能滿足對(duì)支架管腔進(jìn)行評(píng)估的要求。

本研究的不足之處在于并未考慮不同支架材質(zhì)、型號(hào)及植入時(shí)間對(duì)圖像質(zhì)量的影響。同時(shí)，并未與冠狀動(dòng)脈造影術(shù)進(jìn)行對(duì)照，需要進(jìn)行后續(xù)研究。

綜上所述，對(duì)于冠脈支架尤其是小于<3mm支架的顯示，Stellar探測器結(jié)合0.5mm重建層厚及Safire迭代重建技術(shù)可以進(jìn)一步提高圖像的空間分辨率，降低支架圖像上的暈狀偽影，從而提高對(duì)支架壁的顯示及支架內(nèi)腔的可視化，值得推薦并應(yīng)用于臨床。

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Computed tomography coronary stent imaging using Stellar photon detector:impact of thin slice reconstruction for stent evaluation

JIN Shi-qi,YANG Fan,CHU Jin-gang,et al.

Department of Radiology,the First Affiliated Hospital of China Medical University,Shenyang 110001,China

Objective:To assess thin slice reconstruction for stent evaluation in CT coronary stent imaging using Stellar photon detector and Safire iterative reconstruction technique,to explore the effective method for improving the quality of CT coronary stent imaging.Methods:36 patients with 81 coronary stents were examined using a dual-source CT with circuit Stellar photon detector.Images were reconstructed at slice thickness of 0.75,0.60 and 0.50mm with IRIS and sharp kernel technique.Subjective and objective evaluation of image quality of the three groups were performed and compared by two experienced radiologists independently.Results:The subjective evaluation results of the three groups between the two radiologists showed good agreement (Kappa=0.85～0.88).Among the three groups,there were significant differences of image quality scores (P=0.000),images of 0.50mm group was rated best for clearly showing the details of the stents and in-stent lumen with the highest score of 94.130±0.558.Subjective image noise assessment showed that with the increasing of slice thickness,the image noise decreased with significant difference among the three groups (P=0.000),but the difference of image noise between 0.50mm-group and 0.60mm-group was not statistically significant (P>0.05).Objective evaluation of image quality showed that the noise of in-stent lumen among the three groups was not significant different (P>0.05).Conclusion:Stent visualization can be benefited from Stellar photon detector CTA using 0.5mm slice thickness for more accurate assessment of lumen narrowing and lower image noise,especially can afford high quality images for <3mm stent.

Coronary artery stent； Stellar photon detector； Tomography，X-ray computed； Iterative reconstruction technique； Image quality

110001 沈陽，中國醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科(金士琪、楊帆、初金剛、趙宇、戴旭)；110001 沈陽，西門子醫(yī)療CT事業(yè)部(于揚(yáng))

金士琪(1990-)，女，遼寧鞍山人，碩士，住院醫(yī)師，主要從事心血管影像學(xué)診斷工作。

戴旭，E-mail：daixudx@vip.sina.com

R543.3； R814.42

A

1000-0313(2016)12-1177-05

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.12.016

2016-03-28

2016-07-28)