王彪， 陳興燦， 應(yīng)小豐， 金濱， 潘永清

·影像技術(shù)學(xué)·

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

王彪， 陳興燦， 應(yīng)小豐， 金濱， 潘永清

目的：評(píng)估冠狀動(dòng)脈追蹤凍結(jié)技術(shù)(SSF)在回顧性心電門(mén)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(mén)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(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)冠脈整體質(zhì)量進(jìn)行評(píng)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(jì)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(jì)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(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。結(jié)論：冠狀動(dòng)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(duì)心率較快的患者，可提高對(duì)高心率患者冠脈成像的可判讀性。

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

目前，由于CT冠狀動(dòng)脈CT血管成像(coronary CT angiography，CCTA)已成為冠狀動(dòng)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(shí)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(dòng)偽影等因素還是會(huì)影響圖像的可判讀性，從而影響對(duì)CAD的診斷準(zhǔn)確性，而冠狀動(dòng)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(dòng)周期的圖像數(shù)據(jù)來(lái)補(bǔ)償冠狀動(dòng)脈運(yùn)動(dòng)造成的偽影，從而改善圖像的質(zhì)量。本文通過(guò)比較SSF算法和標(biāo)準(zhǔn)算法(standard，STD)重建圖像可判讀性，評(píng)價(jià)SSF技術(shù)在改善冠脈CTA圖像質(zhì)量中的價(jià)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(jiàn)階梯狀偽影； b) 橫軸面圖像上右冠狀動(dòng)脈(箭)可見(jiàn)搏動(dòng)偽影，冠脈整體無(wú)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(dòng)脈(箭)搏動(dòng)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(dòng)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(jiàn)明顯異常。

2.CT掃描方法

患者檢查前半小時(shí)服用倍他樂(lè)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(mén)控，準(zhǔn)直器寬度0.625 mm，探測(cè)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(shí)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(duì)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(jì)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(dòng)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(jì)迭代重建權(quán)重設(shè)置為50%。

3.圖像評(píng)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(píng)估。圖像質(zhì)量的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)采用5分制：5分為圖像質(zhì)量?jī)?yōu)，冠脈顯示清晰，管腔連續(xù)完整，邊緣銳利，無(wú)運(yùn)動(dòng)偽影及斷層；4分為冠脈連續(xù)完整，邊緣略模糊，無(wú)明顯斷層及運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(wú)法診斷。其中對(duì)評(píng)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(lái)處理圖像以確保圖像質(zhì)量[7]。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)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(duì)t檢驗(yàn)。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1.圖像特征

采用STD和SSF算法分別對(duì)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(duì)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(wú)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(jiàn)明顯錯(cuò)層； b) STD算法MPR圖，顯示右冠狀動(dòng)脈走行正常，未見(jiàn)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(wú)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(dòng)脈起源正常，右冠狀動(dòng)脈中段有較大斷層(箭)； b) STD算法MPR圖像，顯示右冠狀動(dòng)脈近段稍模糊(箭)、輕度運(yùn)動(dòng)偽影，中段錯(cuò)層明顯，但不影響診斷； c) SSF算法VR圖像，可見(jiàn)右冠狀動(dòng)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(dòng)偽影較圖b有改善，但仍無(wú)法消除斷層。

2.圖像質(zhì)量評(píng)估

117例受檢者冠脈CTA圖像質(zhì)量的評(píng)分結(jié)果見(jiàn)表1。SSF重建圖像的總體評(píng)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(píng)分高于高心率組(P<0.05)；SSF算法對(duì)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(wú)統(tǒng)計(jì)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(píng)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(duì)比劑注射方案、患者呼吸配合情況、掃描時(shí)平均心率、心率變異及心率波動(dòng)等。靜態(tài)偽影可通過(guò)調(diào)整合適的掃描參數(shù)、選擇恰當(dāng)?shù)膾呙柩舆t時(shí)間、優(yōu)化對(duì)比劑注射方案等來(lái)解決。但在臨床實(shí)際工作中，常會(huì)碰到患者在掃描時(shí)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(dòng)脈成像檢查的瓶頸[8]，患者心率過(guò)高或心率不齊時(shí)，冠脈運(yùn)動(dòng)方向和速度在心動(dòng)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(huì)出現(xiàn)冠狀動(dòng)脈錯(cuò)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(duì)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(duì)于心率低且齊的患者，SSF算法和STD算法的圖像質(zhì)量無(wú)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(shí)，冠狀動(dòng)脈運(yùn)動(dòng)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(tái)期，心臟舒張期時(shí)間長(zhǎng)，心臟在舒張期比收縮期運(yùn)動(dòng)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(duì)于心臟這種呈周期性搏動(dòng)的器官，良好的凍結(jié)其運(yùn)動(dòng)，對(duì)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(dòng)脈運(yùn)動(dòng)分析和凍結(jié)技術(shù)，能跟蹤各個(gè)冠狀動(dòng)脈的運(yùn)動(dòng)軌跡，自動(dòng)進(jìn)行凍結(jié)成像，使冠狀動(dòng)脈的運(yùn)動(dòng)始終處于一種相對(duì)靜止的狀態(tài)，對(duì)鄰近期相的圖像運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行分析建模，從而對(duì)運(yùn)動(dòng)模糊進(jìn)行校正，消除運(yùn)動(dòng)偽影[10]。

對(duì)本院117例患者的冠脈CTA圖像進(jìn)行分析，在心率高且齊時(shí)，冠脈圖像會(huì)出現(xiàn)階梯狀的不連續(xù)現(xiàn)象。右冠狀動(dòng)脈是搏動(dòng)最明顯、運(yùn)動(dòng)偽影出現(xiàn)概率最大的冠脈分支，故本研究中主要對(duì)右冠狀動(dòng)脈進(jìn)行觀察，經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)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(shí)，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(jià)值。當(dāng)患者出現(xiàn)心律不齊時(shí)，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(píng)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(wú)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(duì)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(dòng)錯(cuò)層糾正技術(shù)對(duì)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(jià)值，尤其對(duì)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(mén)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(duì)冠脈整體質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分，而未對(duì)冠狀動(dòng)脈不同分支或不同節(jié)段進(jìn)行評(píng)分；③所選取樣本只單純對(duì)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(duì)重建圖像的質(zhì)量評(píng)分有影響；④鑒于本研究探討SSF技術(shù)對(duì)CT冠狀動(dòng)脈成像質(zhì)量的改善，故未對(duì)冠狀動(dòng)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(duì)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(chǎng)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)