栗 巖 辛 娟 齊海成 胡亞輝 邢 艷

冠心?。╟oronary artery disease， CAD）是我國的常見疾病，其發(fā)病率和死亡率都極高［1］。冠狀動(dòng)脈CT 血管成像（coronary CT angiography， CCTA）結(jié)合心電圖（electrocardiogram， ECG）門控是評(píng)估冠狀動(dòng)脈疾病的一種準(zhǔn)確、無創(chuàng)檢查方法［2-3］。CCTA 不僅能夠判斷冠脈狹窄的嚴(yán)重程度，還可以評(píng)估斑塊特征。不穩(wěn)定斑塊易發(fā)生破裂而造成冠脈阻塞，增加了急性或持續(xù)性冠脈缺血致心肌壞死的風(fēng)險(xiǎn)［4-5］。因此對(duì)冠脈斑塊進(jìn)行準(zhǔn)確的影像學(xué)評(píng)估及積極的預(yù)防性治療有助于降低斑塊破裂和心肌梗死發(fā)生的可能性［6］，如何提升斑塊的圖像質(zhì)量是當(dāng)前心血管影像技術(shù)研究的熱點(diǎn)。全模型迭代重建算法（forward-projected model-based iterative reconstruction solutions， FIRST）是一種新的CT 重建技術(shù)，已開始應(yīng)用于臨床，但是其對(duì)冠脈斑塊圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)尚不明確，本研究擬通過比較該模式與三維自適應(yīng)迭代重建算法（adaptive iterative dose reduction 3D， AIDR 3D）在CCTA 的應(yīng)用，探討FIRST改善CCTA斑塊圖像質(zhì)量的可行性。

方 法

1.研究對(duì)象

前瞻性連續(xù)收集我院自2021 年11 月至2022 年1月期間疑似冠心病接受冠脈CCTA 檢查的患者，本研究經(jīng)倫理委員會(huì)通過，所有患者均簽署知情同意書。所有病人都收集了臨床資料，包括性別、年齡、體重指數(shù)（BMI）、高血壓史、糖尿病史、吸煙飲酒史以及血脂檢查資料。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡≥18 歲；②可疑為冠心病患者；③臨床資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：①斑塊屬于彌漫性病變；②支架植入術(shù)后及冠脈旁路移植術(shù)后；③CCTA圖像存在偽影以及其他導(dǎo)致掃描失敗的因素。

2.CT圖像采集

所有CCTA 檢查均使用320 排CT 掃描儀（Aquilion ONE GENESIS， Canon Medical Systems，Otawara，日本）進(jìn)行。CCTA 掃描是運(yùn)用對(duì)比劑的追蹤觸發(fā)技術(shù)開始啟動(dòng)掃描，感興趣區(qū)（ROI）放置層面位于主動(dòng)脈根部左側(cè)冠狀動(dòng)脈起始的水平，當(dāng)升主動(dòng)脈對(duì)比劑濃度達(dá)到100 HU 的閾值時(shí)，延時(shí)5 s自動(dòng)觸發(fā)增強(qiáng)掃描。增強(qiáng)掃描中對(duì)比劑注射使用兩時(shí)相注入法，在第一時(shí)相中，將非離子型對(duì)比劑（碘海醇或碘帕醇注射液，碘濃度為370 mg/mL）以3.5～5.0 mL/s 的速度從肘部靜脈內(nèi)注射，在第二時(shí)相中，30 mL 的生理鹽水以同樣的速率注入。碘對(duì)比劑的劑量（mL）=質(zhì)量（kg）×0.8 mL/kg［7］。CCTA 掃描參數(shù)：探測器配置為320 mm×0.5 mm，球管旋轉(zhuǎn)速度為0.28 s/r，軸掃是0.20～0.35，設(shè)定120 kV 的管電壓，380～410 mA 的管電流；將掃描層面的厚度設(shè)置為0.5 mm，重建的間隔設(shè)置為 0.25 mm。

3.圖像重建

選擇CCTA 圖像中顯示最清楚的一期圖像使用AIDR 3D 和FIRST 重建技術(shù)為每位患者生成兩組圖像。CT 值密度大于350 HU 的斑塊記為鈣斑；131～350 HU 者記為混斑；31～130 HU 者記為非鈣化斑塊［8］，CCTA重建后圖像見圖1。

圖1 CCTA重建影像

A.左冠狀動(dòng)脈鈣化斑塊AIDR 3D 圖；B.左冠狀動(dòng)脈鈣化斑塊FIRST 圖；C.左冠狀動(dòng)脈非鈣化斑塊AIDR 3D 圖；D.左冠狀動(dòng)脈非鈣化斑塊FIRST圖；E.左冠狀動(dòng)脈混斑AIDR 3D圖；F.左冠狀動(dòng)脈混斑FIRST圖。

4.定量評(píng)價(jià)

所有圖像系列都傳輸?shù)綀D像處理工作站（Ziosoft公司，日本東京）進(jìn)行圖像分析。由1名有10年臨床經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)生操作，通過在冠狀動(dòng)脈斑塊和血管周圍脂肪中放置圓形ROI 獲得CT 值，其ROI 面積分別為1～3 mm2、10 mm2。對(duì)于斑塊和血管周圍脂肪CT 值的測量，每幅圖像ROI 的大小、形狀和位置保持不變。其大小應(yīng)該不受像素可變性影響并接近血管輪廓，并使用復(fù)制粘貼技術(shù)測量每位患者不同重建圖像的ROI，以得到在AIDR 3D、FIRST 圖像上鏡像相同的ROI。此外，圖像噪聲（SD）定義為同一水平主動(dòng)脈根部內(nèi)手動(dòng)放置圓形ROI（約200 mm2）的標(biāo)準(zhǔn)偏差。所有數(shù)值都重復(fù)測量3 次，取其平均值。斑塊SNR 和CNR 計(jì)算公式：SNR=斑塊平均CT 值/SD；CNR=（斑塊CT值-血管周圍脂肪組織CT值）/SD。

5.定性評(píng)價(jià)

所有圖像均由2名具有10年臨床經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)生在圖像處理工作站（Ziosoft公司，日本東京）上進(jìn)行處理。將2 種不同重建（AIDR 3D、FIRST）的圖像混合，觀察者對(duì)圖像所使用的重建技術(shù)和患者身份均不知情。觀察者獨(dú)立地對(duì)圖像結(jié)構(gòu)可見性（清晰度）進(jìn)行視覺評(píng)估。當(dāng)評(píng)估不一致時(shí)最終主觀評(píng)分由包括第3 名資深放射科醫(yī)生共同評(píng)審決定。圖像質(zhì)量按5分制進(jìn)行分級(jí)：1=非診斷性；2=幾乎不可見的冠狀動(dòng)脈斑塊，不足以解釋；3=可見的冠狀動(dòng)脈斑塊，能夠獲得臨床信息；4=可見的冠狀動(dòng)脈斑塊，斑塊輪廓輕度模糊；5=輪廓清晰的冠狀動(dòng)脈斑塊［9］。

6.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用 SPSS 22.0 對(duì)研究結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。對(duì)連續(xù)變量進(jìn)行Shapiro-Wilk 正態(tài)性檢驗(yàn)。計(jì)量資料符合正態(tài)分布者以均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，不符合正態(tài)分布者以中位數(shù)和四分位數(shù)范圍表示；計(jì)數(shù)資料以例數(shù)和百分?jǐn)?shù)表示?？陀^圖像質(zhì)量參數(shù)和主觀評(píng)分兩組間比較采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)或Wilcoxon 秩和檢驗(yàn)，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1.一般資料

本次研究共入選139例患者（276個(gè)斑塊），排除13 例患者，最終入組126 例患者，其中男性86 例，女性40 例，年齡31～88 歲，平均（60.61±10.04）歲。患者的一般臨床資料見表1。126例患者共243個(gè)斑 塊， 其 中 鈣 斑78 個(gè)（32.10%）， 混 斑91 個(gè)（37.45%），非鈣化斑塊74個(gè)（30.45%）。

表1 冠心病患者的一般臨床資料

表2 不同斑塊AIDR 3D和FIRST 重建后的SD比較

表3 不同斑塊AIDR 3D和FIRST主觀評(píng)分觀察者間一致性檢驗(yàn)結(jié)果

表4 不同斑塊類型AIDR 3D和FIRST 重建后的主觀評(píng)分分布

2.客觀圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

在此研究中，我們把斑塊分組為全部斑塊及其子類（鈣斑、混斑和非鈣化斑塊），分別比較這些斑塊在AIDR 3D 和FIRST 上SD、CT 值、SNR 和CNR 的差異性。研究得出全部斑塊、鈣斑、混斑和非鈣化斑塊的FIRST 圖像和AIDR 3D 圖像的CT 值沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）。除FIRST 和AIDR 3D 圖像混斑的SNR 值沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異外（P=0.062），其他分組FIRST 的SD、SNR 和CNR 均明顯升高，有明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05），詳見表2。

3.主觀圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

全部斑塊及其子類（鈣斑、混斑和非鈣化斑塊）AIDR 3D圖像在2名閱片者間主觀評(píng)分一致性系數(shù)κ=0.820、0.770、0.832、0.917，相應(yīng)的FIRST 圖像在2名閱片者間主觀評(píng)分一致性系數(shù)κ=0.790、0.799、0.834、0.876，表明一致性均良好，且均可用于評(píng)價(jià)（表3）。在研究中我們對(duì)不同類型斑塊進(jìn)行了主觀評(píng)分，斑塊的AIDR 3D 和FIRST 圖像見圖1，發(fā)現(xiàn)FIRST 評(píng)分為5 的斑塊遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于AIDR 3D，并且不同類型斑塊圖像質(zhì)量主觀評(píng)分指標(biāo)差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，表4），因此表明FIRST 的主觀圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)要高于AIDR 3D。

討 論

在本研究中，我們比較了2 種CCTA 重建方法（AIDR 3D、FIRST）的客觀和主觀圖像質(zhì)量，并發(fā)現(xiàn)以下結(jié)果：①對(duì)于本研究納入的所有斑塊以及分組為不同類型斑塊（鈣斑、混斑、非鈣化斑塊）后，F(xiàn)IRST 提供的SNR、CNR 和SD 顯著高于AIDR 3D，但是兩種重建方法的CT 值沒有顯著差異。②FIRST在圖像的視覺評(píng)估中提供了更高的圖像質(zhì)量，與AIDR 3D 算法相比，新算法獲得了高質(zhì)量的CT 圖像。但是研究結(jié)果顯示混斑FIRST 的SNR 和AIDR 3D 相比沒有顯著差異，我們認(rèn)為應(yīng)該是納入樣本量太小或者是患者的個(gè)體差異所導(dǎo)致。大多數(shù)急性冠狀動(dòng)脈事件是由易損的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊破裂引起的，而斑塊破裂繼發(fā)于斑塊進(jìn)展，因此早期識(shí)別易損的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊并進(jìn)行積極的預(yù)防性治療有助于降低斑塊破裂和心肌梗死的發(fā)生率［3］，所以擁有更高圖像質(zhì)量的斑塊對(duì)臨床診斷治療尤為重要。FIRST 是一種融合了全迭代重建算法的新的重建技術(shù)，最近已在CT 中得到應(yīng)用。FIRST 在迭代過程中利用了光學(xué)模型、統(tǒng)計(jì)模型、錐束模型和系統(tǒng)模型等附加信息，它可以潛在地提高空間分辨率，從而提高圖像質(zhì)量，有望提供更準(zhǔn)確的CT 圖像［10-11］。FIRST 方法控制了斑塊密度的增加和管腔-斑塊對(duì)比，從而提高了CCTA中冠狀動(dòng)脈斑塊的可見性［12］。

Hirata 等［13］通 過 對(duì)4 種 重 建 圖 像FBP、AIDR-3D、 FIRST-B 和 FIRST-CS 的 比 較 發(fā) 現(xiàn)FIRST-B 的CNR 在4 種方法中最高；FIRST-B 在圖像噪聲（斑點(diǎn)和顆粒）的視覺評(píng)估中提供了最高的圖像質(zhì)量，并且具有更好的觀察者間一致性。與他們結(jié)果相同的是，我們的研究結(jié)果同樣表明FIRST 的CNR和主觀評(píng)價(jià)評(píng)分較AIDR-3D 明顯提高。并且Funama等［12］研究了不同斑塊類型、狹窄程度、管腔密度和重建方法對(duì)斑塊衰減和冠脈管腔穩(wěn)定性的影響，并通過CCTA 對(duì)臨床患者的冠狀動(dòng)脈斑塊進(jìn)行可視化分析。發(fā)現(xiàn)在FBP、AIDR 3D 和FIRST 這3 種重建方法中，F(xiàn)IRST 可使斑塊密度和管腔-斑塊對(duì)比度增加，因而提高了CCTA 中冠狀動(dòng)脈斑塊的可視化程度。他們報(bào)道的結(jié)果可以更好地證明我們的研究結(jié)果，即FIRST 比AIDR-3D 具有更高的主觀評(píng)分結(jié)果，因此斑塊具有更清晰的圖像質(zhì)量。Nishiyama等［10］在體模研究中發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)IRST 有效抑制了低劑量范圍內(nèi)的噪聲和調(diào)制傳遞函數(shù)值，與濾波反投影或AIDR 3D 相比，產(chǎn)生了更高的SNR。與他們的結(jié)果相比，我們的結(jié)果同樣證明FIRST 的SNR 比AIDR 3D 更高，并且我們應(yīng)用的臨床病例，結(jié)果要比體模更加真實(shí)有效。

綜上所述，F(xiàn)IRST 可以提高CCTA 中的斑塊圖像質(zhì)量，能更加清楚地顯示斑塊，從而對(duì)于病情診斷及治療具有重要意義。但是這項(xiàng)研究有幾個(gè)局限性。首先，我們使用特定供應(yīng)商的重建算法。因此結(jié)果可能無法與其他最先進(jìn)的掃描儀進(jìn)行比較。其次，我們的研究采用單中心、回顧性和非隨機(jī)設(shè)計(jì)。研究人群規(guī)模小是一個(gè)關(guān)鍵限制。并且本研究旨在評(píng)估不同重建方法的圖像質(zhì)量。應(yīng)進(jìn)一步研究FIRST 對(duì)CCTA 診斷能力的影響。