王彪， 陳興燦， 應(yīng)小豐， 金濱， 潘永清

·影像技術(shù)學(xué)·

冠狀動脈追蹤凍結(jié)技術(shù)在回顧性心電門控下改善冠脈CTA圖像質(zhì)量的應(yīng)用價值

王彪， 陳興燦， 應(yīng)小豐， 金濱， 潘永清

目的：評估冠狀動脈追蹤凍結(jié)技術(shù)(SSF)在回顧性心電門控下改善冠脈CTA圖像質(zhì)量的效果。方法：117例患者采用回顧性心電門控和單扇區(qū)重建技術(shù)行冠脈CTA掃描，以心率75次/分為界分為高心率組(38例)和低心率組(79例)，分別采用標(biāo)準(zhǔn)算法(STD)和SSF技術(shù)進(jìn)行圖像重建，所獲圖像由本科診斷醫(yī)師進(jìn)行分析，以LiKert 5分制評分標(biāo)準(zhǔn)對冠脈整體質(zhì)量進(jìn)行評分，要求3分以下者需重新進(jìn)行檢查。結(jié)果：117例患者的STD圖像的平均得分(4.18)顯著低于SSF重建圖像(4.42)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。高心率組中STD圖像的平均得分(3.43)顯著低于SSF重建圖像(4.02)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；而低心率組STD圖像的平均得分(4.56)與SSF重建圖像(4.62)之間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。結(jié)論：冠狀動脈追蹤凍結(jié)技術(shù)(SSF)能有效提高冠脈CTA的圖像質(zhì)量，尤其是對心率較快的患者，可提高對高心率患者冠脈成像的可判讀性。

冠狀動脈； CT血管成像； 冠狀動脈追蹤凍結(jié)技術(shù)； 心率

目前，由于CT冠狀動脈CT血管成像(coronary CT angiography，CCTA)已成為冠狀動脈疾病(coronary artery diease，CAD)的首選檢查方式[1-4]，雖然CT技術(shù)不斷進(jìn)步，時間和空間分辨率不斷提高，但嚴(yán)重鈣化、心律不齊和呼吸運(yùn)動偽影等因素還是會影響圖像的可判讀性，從而影響對CAD的診斷準(zhǔn)確性，而冠狀動脈追蹤凍結(jié)(coronary artery snapshot freeze，SSF)技術(shù)是GE 第3代寶石CT機(jī)(Discovery CT750)上配備的最新的偽影校正算法[5-6]，其原理是使用相鄰心動周期的圖像數(shù)據(jù)來補(bǔ)償冠狀動脈運(yùn)動造成的偽影，從而改善圖像的質(zhì)量。本文通過比較SSF算法和標(biāo)準(zhǔn)算法(standard，STD)重建圖像可判讀性，評價SSF技術(shù)在改善冠脈CTA圖像質(zhì)量中的價值。

材料與方法

1.臨床資料

搜集2016年1月-6月在本院行冠脈CTA檢查的117例患者的病例資料，其中男72例，女45例，平均身高167.52 cm，平均體重67.92 kg，平均年齡58.93歲。

圖1 男，65歲，心律齊，平均心率98bpm。a) 采用STD算法重建，冠狀面圖像上可見階梯狀偽影； b) 橫軸面圖像上右冠狀動脈(箭)可見搏動偽影，冠脈整體無法重建及診斷； c) 與圖a相同層面SSF重建圖像，血管邊緣連續(xù)銳利； d) 與圖b相同層面SSF算法重建圖像，右冠狀動脈(箭)搏動偽影明顯改善，圖像質(zhì)量明顯優(yōu)于圖b； e) SSF算法VR圖，顯示左、右冠狀動脈起源正常，各段顯示連續(xù)； f) SSF算法MIP圖，顯示LAD左冠脈前降支近、中段和Diag近段管壁鈣化，遠(yuǎn)端管壁及管腔未見明顯異常。

2.CT掃描方法

患者檢查前半小時服用倍他樂克25 mg，檢查前服用硝酸甘油0.5 mg，并進(jìn)行呼吸訓(xùn)練，患者心率控制在49～122次/分(以檢查前記錄為準(zhǔn))。將患者按心率分為2組：高心率組38例，心率>75次/分；低心率組79例，心率≤75次/分。

使用 GE Discovery CT750寶石能譜CT機(jī)，掃描范圍自氣管隆突下1 cm水平至膈下2 cm水平，從頭側(cè)向足側(cè)掃描，掃描參數(shù)：回顧性心電門控，準(zhǔn)直器寬度0.625 mm，探測器寬度40 mm，重建層厚0.625 mm，層間距0.625 mm，機(jī)架旋轉(zhuǎn)時間0.35 s/r，螺距0.16～0.20，最大管電流110～550 ms。根據(jù)患者身體質(zhì)量指數(shù)(BMI)采用不同管電壓：BMI≤22.5 kg/m2，80 kV；22.5 kg/m233.0 kg/m2，140 kV。對比劑使用歐乃派克(350 mg I/mL)，采用雙筒高壓注射器注射，總量和注射流率計算公式：

總量(mL)=體重(kg)×0.8(mL/kg)

(1)

注射流率(mL/s)=總量(mL)/12s

(2)

所有患者的冠狀動脈CTA掃描原始數(shù)據(jù)分別使用STD及SSF算法進(jìn)行圖像重建[5]，自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建權(quán)重設(shè)置為50%。

3.圖像評估

將所有圖像重建數(shù)據(jù)傳輸至GE AW4.7后處理工作站，由診斷醫(yī)師進(jìn)行圖像評估。圖像質(zhì)量的評分標(biāo)準(zhǔn)采用5分制：5分為圖像質(zhì)量優(yōu)，冠脈顯示清晰，管腔連續(xù)完整，邊緣銳利，無運(yùn)動偽影及斷層；4分為冠脈連續(xù)完整，邊緣略模糊，無明顯斷層及運(yùn)動偽影；3分為冠脈不連續(xù)，邊緣模糊或有輕度斷層，不影響診斷；2分為冠脈有運(yùn)動偽影、斷層，勉強(qiáng)診斷；1分為圖像較差，管壁偽影嚴(yán)重，重建圖像斷層，無法診斷。其中對評分為3分以下的患者重新進(jìn)行檢查。心率不齊的患者需結(jié)合心電編輯技術(shù)來處理圖像以確保圖像質(zhì)量[7]。

4.統(tǒng)計學(xué)方法

使用SPSS 19.0統(tǒng)計分析軟件，高、低心率組及SSF和STD算法重建圖像的比較采用配對t檢驗(yàn)。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

1.圖像特征

采用STD和SSF算法分別對高心率、低心率及心率不齊者CT掃描圖像重建，高心率組的SSF圖像質(zhì)量整體優(yōu)于STD圖像，冠脈管腔顯示清晰、銳利(圖1)；而低心率組中兩種算法重建圖像的質(zhì)量差異不明顯(圖2)；對于患者心率不齊、屏氣欠佳造成的圖像斷層，SSF算法圖像只能在冠脈支段水平上改善圖像質(zhì)量卻無法消除斷層(圖3)。

圖2 患者，女，83歲，心律齊，平均心率66bpm。a) STD算法VR圖，顯示左、右冠脈起源正常，各分支的近、中和遠(yuǎn)段走行正常，未見明顯錯層； b) STD算法MPR圖，顯示右冠狀動脈走行正常，未見明顯鈣化及狹窄； c) 與圖a相同層面的SSF算法VR圖，顯示冠脈各段均顯示清晰銳利； d) 與圖b相同層面的SSF算法MPR圖，顯示2種算法的圖像質(zhì)量無明顯差異。圖3 患者，男，68歲，心律不齊，心率54～78bpm。a) STD算法VR圖像，顯示左、右冠狀動脈起源正常，右冠狀動脈中段有較大斷層(箭)； b) STD算法MPR圖像，顯示右冠狀動脈近段稍模糊(箭)、輕度運(yùn)動偽影，中段錯層明顯，但不影響診斷； c) SSF算法VR圖像，可見右冠狀動脈中段斷層仍存在(箭)，但較圖a有改善； d) SSF算法MPR圖像，冠脈的運(yùn)動偽影較圖b有改善，但仍無法消除斷層。

2.圖像質(zhì)量評估

117例受檢者冠脈CTA圖像質(zhì)量的評分結(jié)果見表1。SSF重建圖像的總體評分顯著高于STD重建圖像(P<0.05)；而同一重建算法組中，低心率組圖像質(zhì)量總體評分高于高心率組(P<0.05)；SSF算法對高心率組圖像質(zhì)量的改善最明顯，而在低心率組中STD和SSF兩種算法圖像質(zhì)量的差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。

表1 高心率和低心率組兩種算法圖像質(zhì)量評分及比較

討 論

影響冠脈CTA質(zhì)量的因素很多，如掃描參數(shù)、對比劑注射方案、患者呼吸配合情況、掃描時平均心率、心率變異及心率波動等。靜態(tài)偽影可通過調(diào)整合適的掃描參數(shù)、選擇恰當(dāng)?shù)膾呙柩舆t時間、優(yōu)化對比劑注射方案等來解決。但在臨床實(shí)際工作中，常會碰到患者在掃描時原先平穩(wěn)的心率突然出現(xiàn)異常或心律不齊，而高心率及心律不齊是傳統(tǒng)64排CT冠狀動脈成像檢查的瓶頸[8]，患者心率過高或心率不齊時，冠脈運(yùn)動方向和速度在心動周期內(nèi)不斷變化，心率與掃描速度如果不匹配，重建中心不能重合，重建圖像就會出現(xiàn)冠狀動脈錯層、不連續(xù)等現(xiàn)象(圖3)，經(jīng)SSF算法重建后也難以獲得高質(zhì)量的圖像。而SSF 技術(shù)針對心率較高但心率規(guī)則、平穩(wěn)的受檢者校正效果較好(圖1)，對于心率低且齊的患者，SSF算法和STD算法的圖像質(zhì)量無明顯差異(圖2)。所以心率仍是影響冠脈圖像質(zhì)量的主要因素，當(dāng)患者心率控制在較低范圍內(nèi)時，冠狀動脈運(yùn)動呈雙期模式，即收縮末期和舒張末期，而舒張末期出現(xiàn)低速平臺期，心臟舒張期時間長，心臟在舒張期比收縮期運(yùn)動幅度小，舒張期采集數(shù)據(jù)可獲得更好的圖像質(zhì)量[9]。

對于心臟這種呈周期性搏動的器官，良好的凍結(jié)其運(yùn)動，對于冠脈成像具有極為重要的作用。SSF技術(shù)是一種全新的冠狀動脈運(yùn)動分析和凍結(jié)技術(shù)，能跟蹤各個冠狀動脈的運(yùn)動軌跡，自動進(jìn)行凍結(jié)成像，使冠狀動脈的運(yùn)動始終處于一種相對靜止的狀態(tài)，對鄰近期相的圖像運(yùn)動信息進(jìn)行分析建模，從而對運(yùn)動模糊進(jìn)行校正，消除運(yùn)動偽影[10]。

對本院117例患者的冠脈CTA圖像進(jìn)行分析，在心率高且齊時，冠脈圖像會出現(xiàn)階梯狀的不連續(xù)現(xiàn)象。右冠狀動脈是搏動最明顯、運(yùn)動偽影出現(xiàn)概率最大的冠脈分支，故本研究中主要對右冠狀動脈進(jìn)行觀察，經(jīng)過運(yùn)動校正后，圖像數(shù)據(jù)由完全不能重建到重建圖像達(dá)到診斷標(biāo)準(zhǔn)，圖像質(zhì)量的改善尤其明顯。當(dāng)心率水平較低時，圖像質(zhì)量整體優(yōu)良，兩種算法圖像質(zhì)量差異不大，但SSF算法由于圖像數(shù)據(jù)量的增加，在改善細(xì)節(jié)顯示上仍有一定價值。當(dāng)患者出現(xiàn)心律不齊時，在實(shí)際工作中冠脈CTA檢查的失敗率還是比較高，本研究中只考慮達(dá)到診斷標(biāo)準(zhǔn)的患者，未達(dá)到診斷標(biāo)準(zhǔn)的病例未納入評估。心律不齊患者的冠脈圖像主要表現(xiàn)是出現(xiàn)斷層，部分圖像數(shù)據(jù)丟失，雖然SSF重建無法消除斷層，但在實(shí)際工作中由于增加了圖像數(shù)據(jù)量，給后處理預(yù)留了空間，如結(jié)合心電編輯技術(shù)，對前一或后一期相的數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，后重建工作站也可以結(jié)合運(yùn)動錯層糾正技術(shù)對圖像進(jìn)行修正。故SSF在改善冠脈CTA圖像質(zhì)量方面具有良好的臨床應(yīng)用價值，尤其對于高心率患者。

本研究中存在的不足之處：①所有患者均采用單扇區(qū)回顧性心電門控技術(shù)，患者所受輻射劑量較高；②大部分患者SSF算法重建固定采用75%和45%R-R間期的數(shù)據(jù)，并且僅對冠脈整體質(zhì)量進(jìn)行評分，而未對冠狀動脈不同分支或不同節(jié)段進(jìn)行評分；③所選取樣本只單純對心率高低進(jìn)行分組，而未考慮心率不齊的因素，而這一因素也可能對重建圖像的質(zhì)量評分有影響；④鑒于本研究探討SSF技術(shù)對CT冠狀動脈成像質(zhì)量的改善，故未對冠狀動脈CTA的診斷結(jié)果與金標(biāo)準(zhǔn)的冠脈血管造影進(jìn)行對照研究[11]。

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Application value of coronary artery snapshot freeze technique in improving the image quality of coronary CTA with retrospective ECG-gating technique

WANG Biao，CHEN Xing-chan，YING Xiao-feng，et al.

Department of medical imaging,the 117th Hospital of PLA,Hangzhou 310013，China

Objective:To evaluate the efficacy of coronary artery snapshot freeze (SSF) technique in improving the quality of coronary CT angiography (CCTA) images with retrospective ECG gating.Methods:117 patients underwent coronary CTA scanning with retrospective ECG gating and single sector reconstruction techniques.Taking heart rate (HR) 75/min as cutoff point,patients were divided into high HR group (38 patients) and low HR group (79 patients).The raw data of all patients were reconstructed with standard algorithm (STD) and SSF technique respectively.All of the images acquired were analyzed by the radiologists in our department.A 5-point LiKert scale was used for scoring,patients should be re-examined when the score <3.Results:For all of the 117 patients having CCTA,the average score of the CCTA images using STD algorithm was 4.18,which was markedly lower than that of SSF technique (4.42),with statistical difference (P<0.05).In the high HR group,the average score with STD algorism was 3.43,which was significantly lower than that of SSF technique (4.02),with statistical difference (P<0.05).However,in the low HR group,there was no statistical difference in the average score between STD and SSF reconstruction algorithm (P>0.05).Conclusion:Coronary artery snapshot freeze (SSF) technique can improve the image quality of coronary CTA,especially for the patients with high heart rate,thus the image interpretation effectiveness could be enhanced.

Coronary artery； Computed tomography angiography； Coronary artery snapshot freeze technique； Heart rate

310000 杭州，解放軍第117醫(yī)院機(jī)場路院區(qū)醫(yī)學(xué)影像科

王彪(1990-)，男，江蘇鹽城人，技師，主要從事CT技術(shù)工作。

R543.3； R814.42

A

1000-0313(2017)04-0427-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.04.028

2016-11-12

2017-02-03)