劉軍波，張曉浩，管延芳，周偉，范麗娟

冠狀動脈CT血管成像(coronary computed tomography angiography，CCTA)因其方便、無創(chuàng)已經(jīng)成為冠狀動脈病變篩查和診斷的重要手段[1]。但是在快速心率(心率≥100次/分)患者的CCTA圖像質(zhì)量一直受到廣泛關(guān)注?？焖傩穆蕰е鹿跔顒用}運動偽影而影響CCTA圖像質(zhì)量[2-3]，所以在CCTA檢查前很多醫(yī)療機構(gòu)常規(guī)采用讓患者服用降心率藥物(如β受體阻滯劑等)的方法來控制心率(降至65次/分或以下)，但服用降心率藥物可能發(fā)生潛在的副作用，如心臟傳導阻滯、心動過緩、低血壓和加重哮喘等[4-5]，而且部分患者對降心率藥物無法耐受。隨著軟硬件技術(shù)的不斷發(fā)展，寬體探測器CT機的時間分辨率已提高至0.28 ms，為單心動周期CCTA應用于快速心率患者提供了條件。本文通過對快速心率寬體探測器單心動周期CCTA的圖像質(zhì)量和輻射劑量進行分析，旨在進一步提高冠心病患者的診斷水平。

材料與方法

1.一般資料

本研究為回顧性，選取2016年10月-2017年4月臨床疑似冠狀動脈病變而行CCTA檢查的339例患者的臨床和影像資料。剔除標準：心律不齊；體質(zhì)指數(shù)(body mass index，BMI)>28 kg/m2；有心臟起搏器植入術(shù)、冠脈旁路移植術(shù)、瓣膜置換術(shù)或支架植入術(shù)病史；冠狀動脈彌漫性鈣化；嚴重腎或心功能不全；有碘對比劑或硝酸甘油禁忌證；排除冠狀動脈開口變異以及中度以上狹窄者。按照剔除標準將3例冠脈旁路移植術(shù)后、7例心律不齊、27例BMI>28 kg/m2和2例冠狀動脈開口變異者剔除，其余300例患者納入分析。根據(jù)患者在檢查中的心率將其分為兩組：快速心率組(心率≥100次/分)150例，其中男72例、女78例，平均年齡(55.0±8.5)歲，BMI(24.0±2.5) kg/m2；對照組(≤65次/分)150例，其中男80例，女70例，平均年齡(58.0±7.7)歲，BMI平均值(25.0±2.8) kg/m2。

本研究已通過本院醫(yī)學倫理委員會的批準，所有受檢者簽署了CT檢查知情同意書。

2.檢查方法

使用GE Revolution 256排寬體探測器CT掃描儀。本研究中采用前瞻性心電觸發(fā)單心動周期橫軸面掃描模式，掃描參數(shù)：智能kV(100～120 kV)和自動mA(400～740 mA)技術(shù)，層厚0.625 mm，準直器寬度16 cm，矩陣512╳512，視野25 cm×25 cm，迭代算法為50% ASIR-V，使用設(shè)備的auto-gating功能，根據(jù)預掃描心率自動設(shè)定掃描期相：快速心率組掃描期相為35%～55% R-R間期，對照組為65%～85% R-R間期。對比劑使用碘海醇(350 mg/mL)，在保溫箱加熱至37.5℃，使用德國歐利奇雙筒高壓注射器經(jīng)肘靜脈注入，劑量0.75 mL/kg，注射流速為5 mL/s(體重<80 kg)或6 mL/s(體重≥80 kg)，對比劑注射完畢后注射20 mL生理鹽水。使用對比劑智能跟蹤技術(shù)，在主肺動脈分叉水平的升主動脈中心勾畫約1 cm2的圓形感興趣區(qū)，觸發(fā)閾值為60 HU，延遲10 s啟動掃描，掃描時囑患者屏氣。

3.圖像后處理

掃描完成后設(shè)備自動計算并重建最佳期相，若最佳期相不理想則手動設(shè)置間隔5%R-R間期進行多期相重建，從中選擇最佳期相。最佳期相數(shù)據(jù)傳送至GE AW4.6進行后處理，采用冠狀動脈追蹤凍結(jié)技術(shù)(snapshot freeze，SSF)進行圖像重建，再使用心臟后處理軟件進行圖像重組，包括容積再現(xiàn)(volume rendering，VR)和曲面重組(curve planar reformation，CPR)。

4.圖像分析

客觀評價：測量主動脈根部、左前降支(left anterior descending artery,LAD)和右冠狀動脈(right coronary artery,RCA)中段的CT值，測量心內(nèi)膜下脂肪的CT值和噪聲，感興趣區(qū)面積1～2 mm2，每個指標測量3次取平均值。計算對比噪聲比(contrast noise ratio，CNR)和信噪比(signal noise ratio，SNR)：

(1)

(2)

圖1 左冠狀動脈前降支曲面重組圖像，顯示圖像質(zhì)量評分標準。a)冠狀動脈顯示好，血管壁邊緣清晰，無偽影，圖像質(zhì)量評分為4分；b)左冠狀動脈前降支曲面重組圖像，冠狀動脈顯示一般，血管壁邊緣輕度模糊，輕度偽影，圖像質(zhì)量評分為 3分；c)左冠狀動脈前降支曲面重組圖像，冠狀動脈連續(xù)，有中度偽影，影響診斷，圖像質(zhì)量評分為2分；d)左冠狀動脈前降支曲面重組圖像，冠狀動脈顯示不連續(xù)，重度偽影，無法診斷，圖像質(zhì)量評分為1分。 圖2 心率為121次/分患者的CCTA圖像，LAD、LCX和RCA顯示清晰，圖像質(zhì)量為4分。a)VR；b)CPR圖像。 圖3 心率為62次/分患者的CCTA圖像，LAD、LCX和RCA顯示清晰，圖像質(zhì)量為4分。a)VR；b)CPR圖像。

主觀評價：由兩位有經(jīng)驗的主治醫(yī)師對兩組圖像上冠狀動脈的成像質(zhì)量進行評價。采用4級評分法，對LAD和左回旋支(left circumflex artery，LCX)和RCA的成像質(zhì)量進行評估。4分(優(yōu)等)：冠狀動脈顯示好，血管壁邊緣清晰，無偽影；3分(良好)：冠狀動脈顯示一般，血管壁邊緣輕度模糊，有輕度偽影；2分：冠狀動脈連續(xù)，有中度偽影,影響診斷；1分，冠狀動脈顯示不連續(xù)，有重度偽影，無法診斷(圖1)[6]。如兩位醫(yī)師評分不一致，協(xié)商后得出一致結(jié)果。其中4分和3分為圖像質(zhì)量能夠滿足診斷要求，2分和1分為不能滿足診斷要求。

4.有效輻射劑量

記錄受檢者CCTA檢查中的劑量長度乘積(dose length product，DLP)，根據(jù)公式(1)計算有效輻射劑量(effective dose，ED)[7]：ED=k×DLP。其中，k值取0.014 mSv/mGy·cm。

5.統(tǒng)計分析

統(tǒng)計學處理使用SPSS 23.0軟件包，呈正態(tài)分布的計量資料以均數(shù)±標準差的形式表示，并采用方差分析進行統(tǒng)計學分析，計數(shù)和等級資料采用非參數(shù)檢驗進行統(tǒng)計描述，計數(shù)資料的分布采用卡方檢驗進行統(tǒng)計描述。P<0.05認為差異有統(tǒng)計學意義。

結(jié) 果

1.基本臨床資料

兩組患者的基本臨床資料見表1。兩組患者的性別、年齡、身高、體重以及BMI的差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。

表1 兩組患者臨床資料的比較

注：a為χ2值；b為Z值；c為t值。

2.圖像質(zhì)量

快速心率組和對照組圖像質(zhì)量客觀指標的比較結(jié)果見表2。兩組間主動脈根部、LAD和RCA中段的CT值、前降支中段的SNR及CNR的差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。

兩組圖像質(zhì)量主觀評價結(jié)果見表3。兩組均無評分為1分的圖像，兩組中3支冠脈(LAD、LCX和RCA)圖像質(zhì)量評分為2分者均較少，組間比較差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；3支冠脈評分為3分和4分者在兩組中均較多，但以對照組中占比更高，兩組間比較差異均有統(tǒng)計學意義(P=0.036、0.000和0.000；P=0.014、0.000和0.000)。兩組中大部分患者的LAD、LCX和RCA成像質(zhì)量均能滿足診斷要求(圖2～3)，可診斷率在兩組間的差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；但是3支血管圖像質(zhì)量為優(yōu)秀者的比例均以對照組要高，兩組間優(yōu)等率的差異均有統(tǒng)計學意義(P=0.014、0.000和0.000)。

圖4 最佳期相分布直方圖。a)快速心率組；b)對照組。

表3 兩組圖像質(zhì)量評分和可診斷率及優(yōu)良率對比 (例)

表2 快速心率組和對照組圖像質(zhì)量客觀指標對比

3.最佳掃描期相

快速心率組最佳期相為38%～54% R-R間期，平均(46.3%±3.9%)R-R間期；對照組最佳期相為69%～82% R-R間期，平均(75.0%±2.1%)R-R間期(圖4)。

4.輻射劑量

快速心率組CCTA檢查的有效輻射劑量為0.71～4.49 mSv，平均(1.81±1.18) mSv；對照組為0.66～5.29 mSv，平均(2.45±1.21) mSv，對照組高于快速心率組，兩組間差異有統(tǒng)計學意義(t=0.140，P=0.000)。

討 論

GE Revolution 256排CT機的寬探測器單心動周期軸掃模式提高了心臟成像的時間分辨率，使得CCTA掃描能在一個心動周期內(nèi)完成(圖5)，縮短了曝光時間，降低了輻射劑量[8]。寬探測器以及軸掃方式消除了常規(guī)CT螺旋掃描圖像Z軸方向的階梯狀錯層偽影，掃描速度加快，容積時間分辨率提高，尤其是結(jié)合SSF對運動偽影的校準，使冠狀動脈成像質(zhì)量更佳。上述原因使得冠狀動脈CT掃描不再受心率的限制，為快速心率(心率≥100次/分)患者的冠狀動脈CT成像奠定了基礎(chǔ)。

對于不同心率患者的冠狀動脈CT掃描，選擇合適的掃描和重建時相直接關(guān)系到冠狀動脈CT圖像質(zhì)量和輻射劑量。寬體探測器CT的SmartPhase軟件是心臟掃描的一種新的圖像重建方式，SmartPhase將自動計算出所獲取掃描數(shù)據(jù)中運動偽影最小的相位，與SSF技術(shù)結(jié)合使用，可提供更佳的圖像質(zhì)量。例如，心率在60次/分左右時，在75%期相左右LAD、LCX和RCA(即心室舒張中晚期)相對靜止，成像質(zhì)量最佳；隨著心率的增加，心動周期縮短，尤其以舒張期縮短為主，當心率>75次/分時，冠脈成像的最佳期相則為心室收縮末期[9-10]。本研究中直方圖分析(圖2)顯示快速心率組最佳期相為(46.3%±3.9%)R-R間期(即心室收縮末期)，而對照組最佳期相為(75.0%±2.1%)R-R間期(即心室舒張末期)，與國外學者的研究結(jié)果一致[9-10]。

本研究結(jié)果顯示，快速心率組和對照組中LAD、LCX和RCA可診斷率的差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，尤其是兩組中RCA的可診斷率均為100%，筆者認為良好的圖像質(zhì)量與使用了SSF技術(shù)密不可分。高心率成像時會導致冠脈運動偽影增加，SSF技術(shù)通過選取與目標期相相鄰的前后各80ms期相的圖像信息來校準血管運動，包括血管的運動路徑、方向和速度，以確定目標期相血管真實的位置，并對目標期相的冠脈運動進行相應的補償，通過縮短有效時間窗來改善圖像質(zhì)量，抑制血管運動偽影[11]。有研究表明SSF能夠很大程度上改善血管的運動偽影，尤其是右冠狀動脈。在本研究中RCA的可診斷率在快速心率組和對照組完全一致，明顯優(yōu)于LAD和LCX。這從一定程度上說明SSF對右冠狀動脈運動偽影校準的優(yōu)勢性[12]。但在對比劑充盈不佳或者嚴重鈣化的情況下，SSF校準的效果并不滿意，需手動繪制冠狀動脈的血管中心來進行校準。

圖5 單心動周期成像圖例。

雖然本研究中快速心率組和對照組LAD、LCX和RCA的可診斷率差異無統(tǒng)計學意義，但是優(yōu)等率的差異均有統(tǒng)計學意義(P=0.014、0.000和0.000)。本研究結(jié)果表明，快速心率組CCTA圖像質(zhì)量能夠滿足診斷要求，CCTA可作為冠狀動脈疾病的常規(guī)檢查方法，但也表明快速心率組冠狀動脈成像的優(yōu)等率低于對照組，尤其以LCX(59.3% vs. 80.4%)最為顯著。

冠狀動脈CT成像已經(jīng)成為篩查冠心病的常規(guī)檢查方法，但其輻射劑量一直受到關(guān)注。雖然本研究中兩組患者圖像采集的期相范圍都是20%(分別為35%～55%和65%～85% R-R間期)，但是高心率組的R-R間期時間寬度小于對照組，導致高心率組實際的曝光時間窗的寬度低于低心率組，因此快速心率組有效輻射劑量相對較低。與文獻報道基本一致[13-15]。

本研究存在的不足之處：為了控制輻射劑量，快速心率組和對照組的掃描期相是根據(jù)經(jīng)驗值而分別設(shè)置為35%～55%和65%～85% R-R間期，但是每例患者的最佳期相是否在此范圍之內(nèi)尚有待探究，需要擴大掃描期相范圍進行進一步研究。

256排寬體探測器超高速CT可作為快速心率患者冠狀動脈成像的常規(guī)檢查方法，能夠滿足不控制心率情況下的影像診斷要求。但是，快速心率組CCTA圖像質(zhì)量的優(yōu)等率低于對照組，所以在條件允許的情況下通過控制心率可獲得更佳的CCTA質(zhì)量。