汪 芳，郝萬慶，楊利莉，鄭靜瑤，哈若水，王澤潤，曹永佩，黃 飛[寧夏回族自治區(qū)人民醫(yī)院(北方民族大學(xué)教學(xué)合作醫(yī)院)醫(yī)學(xué)影像中心，寧夏 銀川 750002]

256排寬體探測器CT智能心電門控技術(shù)在不控制心率患者冠狀動脈CTA中的應(yīng)用

汪 芳，郝萬慶，楊利莉，鄭靜瑤，哈若水*，王澤潤，曹永佩，黃 飛
[寧夏回族自治區(qū)人民醫(yī)院(北方民族大學(xué)教學(xué)合作醫(yī)院)醫(yī)學(xué)影像中心，寧夏 銀川 750002]

目的 探討256排寬體探測器CT智能心電門控技術(shù)對不控制心率患者CT冠狀動脈成像的圖像質(zhì)量及可診斷性。方法 200例疑似冠心病的患者接受256排寬體探測器CT冠狀動脈成像，采用智能心電門控掃描，根據(jù)掃描患者實時心率分成4組，A組(心率≤69次/分)、B組(心率為70～80次/分)、C組(心率為81～90次/分)、D組(心率≥91次/分)，每組50例。由2名有心血管CT診斷經(jīng)驗的醫(yī)師以盲法對4組冠狀動脈成像的圖像質(zhì)量及可診斷性進行評價，并比較各組的輻射劑量。結(jié)果 4組患者年齡、性別、體質(zhì)量指數(shù)差異無統(tǒng)計學(xué)意義；圖像質(zhì)量主觀評分差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。200例患者共評價600支血管2 575個節(jié)段,4組圖像節(jié)段水平、患者水平、血管水平的可診斷率差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)。A～D組的有效輻射劑量分別為(1.05±0.48)mSv、(2.41±1.20)mSv、(1.27±0.55)mSv、(2.66±1.12)mSv，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F=29.22，P<0.001)。結(jié)論 Revolution CT寬體探測器智能心電門控技術(shù)在不同心率患者單個心動周期完成冠狀動脈CTA檢查具有可行性，并提高了中高心率患者檢查成功率及圖像質(zhì)量。

血管造影術(shù)；體層攝影術(shù)，X線計算機；冠狀動脈疾病

近年來,隨著CT技術(shù)的不斷革新，冠狀動脈CT血管成像(coronary CT angiography, CCTA)已成為臨床篩查冠狀動脈心臟病的主要影像學(xué)檢查手段。然而，CCTA的成功與否受多種因素影響，其中心率的影響最顯著[1]。雖然CT的硬件設(shè)備和軟件在不斷地發(fā)展進步中(如提高機架轉(zhuǎn)數(shù)、采用雙源或回顧性門控及多扇區(qū)掃描等技術(shù))，但目前仍無法完全消除高心率患者的圖像偽影，同時輻射劑量問題也限制了其應(yīng)用[2-4]。目前256排寬體CT 16 cm的Z軸覆蓋范圍及0.28 s的機架旋轉(zhuǎn)速度可實現(xiàn)1次掃描獲得單個心動周期的全部數(shù)據(jù)，同時冠狀動脈追蹤凍結(jié)技術(shù)(snapshot freeze, SSF)可以減小冠狀動脈的運動偽影[5]。本研究旨在探討寬體探測器智能心電門控技術(shù)對不控制心率受試者行CCTA的可行性，并分析其圖像質(zhì)量、可判讀性及成功率。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2016年3月—6月在我院因疑似冠心病接受CCTA檢查的患者200例，其中男116例、女84例，年齡39～82歲，平均(59.2±9.4)歲。所有入選病例均排除中度以上腎功能不全[eGFR<60 ml/(min·1.73 m2)]、嚴(yán)重器官功能衰竭、含碘對比劑禁忌證、硝酸甘油禁忌證、肥胖[體質(zhì)量指數(shù)(body mass index， BMI)>30 kg/m2]、冠狀動脈搭橋術(shù)后以及其他導(dǎo)致掃描失敗的因素。根據(jù)掃描時實時心率分成4組，A組(心率≤69次/分)、B組(心率 70～80次/分)、C組(心率81～90次/分)、D組(心率≥91次/分)，每組50例。本研究經(jīng)倫理委員會批準(zhǔn)，所有患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 掃描前患者禁食4～8 h，無需服用降心率藥物；為提高血管遠段及分支顯示率，掃描前 5 min常規(guī)服用硝酸甘油0.5 mg，并進行呼吸屏氣訓(xùn)練。

采用 GE Revolution 256排寬體CT掃描機，掃描范圍由氣管分叉下1 cm至心底，全部數(shù)據(jù)在1個心動周期內(nèi)采集完成(如果患者心律嚴(yán)重不齊時可在1個心動周期后，間隔1～2個心動周期采集)，掃描方式為前瞻性心電門控軸向掃描，曝光時不移動掃描床。探測器覆蓋范圍根據(jù)心影大小可選擇12 cm、14 cm或16 cm，重組層厚、間隔均選擇0.625 mm，迭代重組權(quán)重ASiR-V為50%，重組矩陣512×512，重建算法選擇標(biāo)準(zhǔn)算法。管電壓和管電流均根據(jù)患者體型大小采用自動調(diào)制技術(shù)，管電壓調(diào)節(jié)范圍包括80、100、 120 kV，管電流調(diào)節(jié)范圍為200～600 mA。預(yù)計噪聲指數(shù)24，機架旋轉(zhuǎn)1周時間為0.28 s。使用雙筒高壓注射器，經(jīng)肘前靜脈注射非離子型對比劑碘普羅胺(370 mgI/ml)，對比劑用量=體質(zhì)量(kg)×0.9+12 ml，注射流率4.0～5.5 ml/s，隨后以相同的流率追加生理鹽水20 ml沖洗。采用對比劑智能觸發(fā)技術(shù)，ROI位于氣管分叉層面的升主動脈內(nèi)，CT值達到 60 HU后延時9.9 s啟動掃描。

根據(jù)寬體探測器智能心電門控(Auto-ECG-gating)技術(shù)自動判斷心率及心律情況，并根據(jù)不同心率和心律自動推薦合適的曝光時相及是否開啟冠狀動脈SSF技術(shù)。對于心率≤69次/分的患者，曝光期相推薦75%R-R間期；心率為70～80次/分，曝光時間窗推薦40%～55%和70%～80%R-R間期；心率為81～90次/分，曝光時間窗推薦40%～50%R-R間期；心率≥91次/分，曝光時間窗選擇40%～55%和70%～80%R-R間期。對于心律嚴(yán)重不齊患者，為保證檢查成功率，在第1次掃描后間隔1～2個心動周期再重復(fù)掃描。記錄并計算其有效輻射劑量(effective radiation dose， ED)。

1.3 圖像后處理和質(zhì)量評價

1.3.1 圖像后處理 掃描后所有數(shù)據(jù)傳至GE Advantage Workstation 4.6工作站，利用自動冠狀動脈分析軟件進行圖像后處理，包括VR、MIP、曲面重建及MPR等，并參考原始橫斷面圖像對每一支血管進行分析。對于掃描自動開啟SSF的圖像，選擇凍結(jié)后重建圖像進行分析。

1.3.2 圖像質(zhì)量主觀評價 依據(jù)美國心臟協(xié)會冠狀動脈改良分段方法[6]，將冠狀動脈分為15個節(jié)段，評分主要基于右冠狀動脈(right coronary artery, RCA)近、中、遠段，左前降支(left anterior descending branch, LAD)近、中、遠段及回旋支(left circumflex branch, LCX)近、遠段。所有圖像由2名有5年以上工作經(jīng)驗的心血管專業(yè)的放射診斷醫(yī)師采取獨立盲法評價，不一致時協(xié)商確定，不排除非運動偽影所引起的管徑纖細、對比劑充盈不佳、鈣化遮蔽以及支架等。圖像質(zhì)量評分標(biāo)準(zhǔn)采用likert分級4分法[7]：4分，圖像質(zhì)量優(yōu)良，血管壁邊緣光整，無階梯偽影或血管中斷；3分，圖像質(zhì)量欠佳，血管壁邊緣欠光整，或有輕度錯層偽影，但不影響血管評價；2分，圖像質(zhì)略差，血管壁邊緣模糊，有輕度錯層偽影，但能滿足診斷；1分，血管顯示不清，或有嚴(yán)重階梯狀偽影，不能用于診斷。圖像質(zhì)量主觀評分≥2分為可診斷圖像。分別對所評估患者的每支血管、每個節(jié)段進行評分并取平均值，可診斷率=可診斷例數(shù)/總例數(shù)×100%。血管水平評分以節(jié)段中的最低分、患者水平評分以血管水平的最低分計算。

表1 4組一般資料和ED比較(±s)

表1 4組一般資料和ED比較(±s)

組別心率(次/分)年齡(歲)男/女(例)BMI(kg/m2)ED(mSv)A組62．16±5．2157．9±8．628/2224．00±3．371．05±0．48B組74．8±3．0858．2±9．832/1824．67±3．212．41±1．20C組85．52±2．7961．7±7．327/2324．27±3．541．27±0．55D組101．66±9．7558．9±11．229/2124．47±3．152．66±1．12F值/χ2值401．921．661．150．3729．22P值<0．0010．1770．7650．774<0．001

表2 4組患者圖像質(zhì)量主觀評分結(jié)果(分， ±s)

表2 4組患者圖像質(zhì)量主觀評分結(jié)果(分， ±s)

組別RCALADLCX冠狀動脈節(jié)段A組3．84±0．363．81±0363．72±0．433．91±0．27B組2．79±0．713．28±0．642．70±0．803．17±0．63C組3．08±0．633．25±0．612．93±0．523．46±0．58D組2．96±0．712．93±0．522．75±0．703．29±0．62χ2值50．4167．1062．55228．67P值<0．001<0．001<0．0010．005

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 20.0統(tǒng)計分析軟件。4組間性別和可診斷率比較采用χ2檢驗，年齡、BMI、心率和ED的比較采用單因素方差分析；各組圖像的主觀評分比較采用等級資料的多個獨立樣本Kruslal-wallisH檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

所有患者平均心率為 (81.0±15.7)次/秒，最高心率為122次/秒。4組患者年齡、性別、BMI差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)，心率、ED差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05，表1)。

2.1 圖像質(zhì)量主觀評分 不同心率組圖像質(zhì)量主觀評分在冠狀動脈分支水平、節(jié)段水平，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05，表2)。B組(中等心率)的RCA及LCX圖像質(zhì)量評分最低(圖1)。

2.2 圖像質(zhì)量的可診斷率 200例患者中共分析了600支血管，2 575個節(jié)段，其中A組639個節(jié)段、B組641個節(jié)段、C組650個節(jié)段、D組645個節(jié)段，各組圖像基于節(jié)段水平、血管水平和患者水平的可診斷率差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05，表3)。

3 討論

CCTA已成為冠心病的重要篩查手段。高心率患者圖像運動偽影較大，其解決的關(guān)鍵是從硬件水平和軟件水平提高時間分辨率。以往研究[8]報道，雙源CT大螺距前門控掃描可以一定程度上改善高心率冠狀動脈運動偽影，但受時間分辨率限制，無法實現(xiàn)心率>100次/秒及心律不齊患者的CCTA。相比雙源CT 75 ms時間分辨率的優(yōu)勢，寬體CT(如320排CT)16 cm寬的探測器可以在1個心動周期內(nèi)覆蓋全心臟，避免了雙源CT多扇區(qū)掃描中心率不一致及不同心動周期的影響，但傳統(tǒng)寬體CT時間分辨率有限，且對心率有一定的要求。Revolution CT不僅具有16 cm寬探測器，機架旋轉(zhuǎn)速度達到0.28 s，結(jié)合SSF技術(shù)使得有效時間分辨率達29 ms，同時配備了智能心電門控技術(shù)，掃描方式為前瞻性心電門控軸位掃描，根據(jù)同步心電R-R間期變化，軟件自動推薦最佳掃描時相，進一步消除了中、高心率(心率≥70次/分)下圖像的運動偽影，提高了高心率患者圖像質(zhì)量。SSF技術(shù)是使用1個心動周期內(nèi)相鄰期相的圖像信息來描繪血管運動，包括運動路徑和方向，以確定靶期相中血管的準(zhǔn)確位置，從而有效地縮減重建的時間窗，在保證圖像質(zhì)量的前提下，降低輻射劑量[5]。

本研究所有受試者均未服用藥物控制心率，平均心率為(81.0±15.7)次/秒，最高心率為122次/秒。本研究采用智能門控及SSF運動偽影校正技術(shù)，圖像質(zhì)量得到有效改善。本研究4組節(jié)段水平可診斷率分別為100%，97.98%，99.54%和97.83%，與譚四平等[9]研究結(jié)果比較，在中高心率組(B～D組)圖像可診斷率有所提高。本研究中，中等心率組(B組)、高心率組(C、D組)仍有約3%的冠狀動脈節(jié)段凍結(jié)后存在運動偽影不能診斷，主要累及節(jié)段為RCA中段及LCX近段，其中5個冠狀動脈節(jié)段為管徑纖細、4個節(jié)段為走行紆曲、6個節(jié)段為右心內(nèi)存在對比劑偽影、4個節(jié)段為變異心率>10次/分。本組數(shù)據(jù)表明，隨著心率增快、變異性增大，圖像質(zhì)量降低，特別是中等心率(70～80次/分)為冠狀動脈檢查的困難心率，其合適的曝光時相落在收縮期或舒張期的概率不等，圖像質(zhì)量良好的概率相對降低。通常，低心率時75%相位圖像質(zhì)量良好，高心率時45%相位圖像質(zhì)量較好，而中等心率所處最佳時相概率不等，雙期相成像可以實現(xiàn)圖像質(zhì)量互補，256排寬體CT單心動周期軸位掃描中，可以同時實現(xiàn)45%及75%左右的相位內(nèi)分別曝光，得到收縮期及舒張末期圖像。本研究B組中RCA主觀評分為(2.79±0.71)分，LCX為(2.70±0.80)分，可診斷率分別為92.00%及90.00%，故對于心率70～80次/分的患者，256排寬體CT可以得到滿意的圖像，而不需要全時相曝光，從而減少患者的輻射劑量。

目前中、高心率患者CCTA主要采取回顧性心電門控，但小螺距的重疊掃描導(dǎo)致較高的輻射劑量[10]。由于本研究中掃描方式為前瞻性心電門控軸掃，數(shù)據(jù)采集在單個心動周期之內(nèi)，故ED均為3 mSv左右，明顯低于以往研究，如孫嘯天等[11]研究中雙源CTA為(6.90±1.18) mSv及舒震宇等[12]研究中320排CTA為(10.88±2.89)mSv。其中B、D組因采用雙期相采集較多，故其ED略高于其他組。

本研究的局限性：①未與DSA進行對照，診斷準(zhǔn)確率未進一步證實；②部分RCA及LCX近、中段評分為1分的圖像在雙期及SSF基礎(chǔ)上仍未得到改善，原因有待大樣本數(shù)據(jù)進一步研究；③樣本量相對較少，還需加大樣本量以檢驗結(jié)果的可靠性；④未對心率變異下成像期相情況所引起圖像質(zhì)量進行分析。

總之，本研究顯示256排寬體CT智能心電門控技術(shù)對不控制心率患者均可實現(xiàn)單次心動周期冠狀動脈掃描，具有很好的檢查成功率，且圖像質(zhì)量可診斷率提高的同時降低了輻射劑量。

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Clinical application of auto-ECG-gating technique of 256 row CT coronary angiography in patients without heart rate control

WANGFang,HAOWanqing,YANGLili,ZHENGJingyao,HARuoshui*,WANGZerun,CAOYongpei,HUANGFei
(MedicalImagingCenter,NingxiaHuiAutonomousRegionPeople'sHospital[NorthUniversityofNationalitiesTeachingHospital],Yinchuan750002,China)

Objective To explore the image quality and diagnostic efficiency of coronary CTA (CCTA) in patients without heart rate (HR) control by optimizing acquisition phase with auto-ECG-gating technology using 256-row wide-volume detector. Methods Totally 200 patients with suspected coronary artery disease (CAD) were selected and underwent CCTA with auto-ECG-gating on a 256 row wide detector CT (Revolution CT). Patients were divided into 4 groups according to the real-time HR, group A (n=50): HR≤69 bpm; group B (n=50): HR 70—80 bpm; group C (n=50): HR 81—90 bpm; group D: HR≥91 bpm (n=50). CCTA images quality and diagnostic rate were assessed by two experienced radiologists blindly, and effective radiation dose were compared among 4 groups. Results There were no significant differences of age, sex, and body mass index among 4 groups (allP>0.05), and there was significant difference of image quality score among 4 groups (P<0.05). Totally, 800 coronary arteries and 2 575 segments in 200 patients were assessed. There had no significant difference of diagnostic rate among four groups derived from the segment, coronary artery and patients (allP>0.05). The effective radiation dose in A—D groups were (1.05±0.48)mSv， (2.41±1.20)mSv， (1.27±0.55)mSv， (2.66±1.12)mSv, and the difference was significant (F=29.22,P<0.001). Conclusion It is feasible to perform CCTA in single cardiac cycle in patients with arbitrary heart rate by auto-ECG-gating using Revolution CT equipped wide-volume detector. And it can improve image quality and success ratio in patients with moderate and high heart rate.

Angiography; Tomography, X-ray computed; Coronary disease

汪芳(1982—)，女(滿族)，遼寧北鎮(zhèn)人，碩士，主治醫(yī)師。研究方向：心臟大血管影像診斷。E-mail： xiaoxiao_8236@sina.com

哈若水，寧夏回族自治區(qū)人民醫(yī)院(北方民族大學(xué)教學(xué)合作醫(yī)院)醫(yī)學(xué)影像中心，750002。E-mail: ruoshui_ha@sina.com

2016-11-07

2017-03-01

10.13929/j.1003-3289.201611037

R541.4; R814.42

A

1003-3289(2017)07-1080-05