華中科技大學(xué)同濟醫(yī)學(xué)院附屬同濟醫(yī)院 放射科，湖北 武漢 430030

引言

隨著社會的不斷發(fā)展，人口老齡化的問題日漸凸顯，心血管疾病的發(fā)病率和死亡率也逐漸升高。在全球范圍內(nèi)，心血管疾病成為人類健康的主要威脅之一[1-2]。冠狀動脈疾病是一種常見的以冠狀動脈粥樣硬化引起血管管腔狹窄導(dǎo)致心肌缺血、壞死為特征的心血管疾病，其突發(fā)死亡率高，是威脅人類健康的幾大疾病之一[3]。因此早發(fā)現(xiàn)、早治療對于冠狀動脈疾病的治療及預(yù)后尤為關(guān)鍵。

因冠狀動脈CT血管成像（Coronary Computed Tomography Angiography，CTA）具有良好的密度和空間分辨率、安全無創(chuàng)、快捷方便以及三維成像等優(yōu)勢，已成為臨床上冠狀動脈疾病的常規(guī)檢查手段[4]。然而，在存在嚴重鈣化斑塊時，由于鈣化斑塊在掃描過程中產(chǎn)生的菜花狀偽影往往影響診斷醫(yī)師的判斷，從而高估了冠狀動脈血管管腔的狹窄程度，導(dǎo)致出現(xiàn)假陽性，降低了冠狀動脈CTA診斷的準確性[5-6]。據(jù)國外研究報道，冠狀動脈CT檢查中有38.7%的重度鈣化斑塊由于鈣化偽影導(dǎo)致無法診斷狹窄程度[7]。冠狀動脈減影技術(shù)是將增強的冠狀動脈CTA與平掃的鈣化積分數(shù)據(jù)，進行整體基于像素網(wǎng)格圖模型的可變形對位和局部鈣化的剛性對位算法進行配準，然后再相減的一種后處理技術(shù)。通過兩次掃描數(shù)據(jù)相減消除增強相中的鈣化斑塊和偽影，然后通過曲面重建對鈣化狹窄進行更加精確的評估[8]。根據(jù)國內(nèi)外文獻報道，320排CT的冠狀動脈減影技術(shù)能夠有效克服此類鈣化/硬化偽影，提高診斷的準確性[9]。想要獲得高質(zhì)量的減影圖像，增強期冠狀動脈CTA與平掃期鈣化積分數(shù)據(jù)進行精準的對位、配準是關(guān)鍵。因此，Yoshioka等[10]通過將冠狀動脈平掃期掃描置于增強掃描之后，縮短了整體掃描時間，患者一次憋氣掃描完成，然而這種方法的缺點在于殘留的碘對比劑導(dǎo)致平掃期無法準確計算鈣化積分。Kidoh等[11]研究使用小劑量測試法，將兩次掃描時間縮短在20 s以內(nèi)，患者一次憋氣掃描完成；但是小劑量測試法增加了對比劑注射量。因此，傳統(tǒng)的“兩次憋氣”掃描方式極大降低了患者長時間憋氣掃描的要求，具有最大化的應(yīng)用價值。由于個體化差異，“兩次憋氣”掃描獲得的冠狀動脈減影圖像質(zhì)量受到諸多因素的影響[10]。本研究主要分析患者體型（身高、體重、BMI）、心率（平均心率、心率波動范圍、雙期心率差）、心臟解剖結(jié)構(gòu)（心影左橫徑、心影右橫徑、心胸比率）等因素對冠狀動脈減影圖像質(zhì)量的影響，為臨床工作提供參考意見。

1 資料與方法

1.1 病例資料

連續(xù)收集了2018年1月至 6月在本院佳能320排CT行冠狀動脈CTA檢查的患者586例，男性350例（59.72%），女性236例（40.27%），平均年齡（57.90±12.34）歲。納入標準：臨床診斷或疑似冠心病患者。排除標準：① 腎功能異常（血清肌酐清除率＜60 μmol/L）；② 對碘對比劑過敏或有其他嚴重過敏史；③ 呼吸無法自主配合檢查的患者和妊娠期婦女。本研究經(jīng)院倫理委員會批準。

1.2 CT掃描及冠狀動脈減影方法

采用佳能320排CT，0.5 mm×320排寬體探測器，前瞻性心電門控監(jiān)測方式進行掃描。掃描過程包括鈣化積分平掃和冠狀動脈CTA掃描，分別兩次屏氣完成。冠狀動脈CTA掃描時，經(jīng)肘正中靜脈注射非離子型碘對比劑，采用手動觸發(fā)方式進行掃描，對比劑的注射劑量根據(jù)患者的身高、體重，通過公式：計算得到。選用典邁倫(400 mg/ml)對比劑，系數(shù)為0.7，對比劑流速為S=V/10 ml/s[12]。采用佳能（AIDR 3D）迭代重建技術(shù)，重建容積數(shù)據(jù)圖像層厚0.5 mm，重建間隔0.25 mm，軟組織重建使用心臟CTA的重建函數(shù)FC43。使用佳能公司研發(fā)的基于像素網(wǎng)格圖模型的可變形對位和局部鈣化的剛性對位算法，將挑選出來的冠狀動脈CTA特定時相的容積數(shù)據(jù)和鈣化積分特定時相的容積數(shù)據(jù)進行配準，再由后處理軟件進行減影，保存減影后的容積數(shù)據(jù)，從而將鈣化斑塊從增強期圖像中減去，獲得減影后圖像（圖1）。

圖1 冠狀動脈血管成像及其減影曲面重建圖

1.3 圖像質(zhì)量評價

長期以來，數(shù)字減影技術(shù)（Digital Subtraction Angiography，DSA）一直是冠狀動脈血管診治的金標準。隨著寬體探測器CT的出現(xiàn)及軟件的進步，根據(jù)冠狀動脈減影技術(shù)對位、配準的原理，在一定條件下，能完全滿足血管內(nèi)狹窄的精準診斷（圖2）。根據(jù)冠狀動脈減影技術(shù)對位、配準的原理，設(shè)計6分法評分標準（表1），由2名有10年工作經(jīng)驗的放射科醫(yī)師對冠狀動脈CTA減影后圖像以盲法進行評分，通過心電門控監(jiān)測系統(tǒng)動態(tài)記錄患者掃描過程中的心率值[13]。其中平均心率是指整個檢查過程中的平均心率，心率波動范圍是指整個掃描過程中的心率波動最大值，雙期心率差是指平掃期和增強期掃描過程中平均心率差值的絕對值。利用定量測量工具在冠狀平面定位像測定心臟解剖結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù)，包括心影做橫徑、心影右橫徑、胸廓最大直徑、心胸比率。其中心影左橫徑是指心影左緣最突出點至胸廓中線的垂直距離，心影右橫徑是指心影右緣最突出點至胸廓中線的垂直距離，心影最大徑是指心影左橫徑與心影右橫徑之和，心胸比率是心影最大徑與胸廓最大徑之比。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

利用SPSS 21.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析。采用Kappa一致性檢驗評估兩位醫(yī)師評分的一致性。Kappa值小于0.4表示一致性差，0.4～0.75表示一致性較好，大于0.75表示一致性好。最終的減影效果評分為兩位醫(yī)師評分的算術(shù)平均值。Kolmogorov-Smimov檢驗計量資料是否符合正態(tài)分布，正態(tài)分布資料采用均數(shù)±標準差表示。計數(shù)變量（性別）以構(gòu)成比表示。使用Spearman相關(guān)系數(shù)進行相關(guān)性分析，具有相關(guān)性的因素采用二元非條件Logistics回歸的逐步引入-剔除法進行影響因素分析（結(jié)果用風(fēng)險比OR和95%CI表示）。高質(zhì)量圖像（評分=6分）賦值為0，評分＜6分賦值為1。Hosmer and Lemeshow Test檢驗Logistics回歸模型的擬合度。評分P＜0.05被認為具有統(tǒng)計學(xué)差異。

表1 減影圖像質(zhì)量評分標準（6分法）

圖2 冠狀動脈血管減影前后與DSA（金標準）對照

2 結(jié)果

2.1 基本情況

586例患者在我院成功完成冠狀動脈CTA檢查，完成三維重建和冠狀動脈減影。其中男性350例（59.73%）、女 性 236例（40.27%）， 年 齡（57.90±12.34） 歲，BMI為（23.40±3.61）kg/m2， 心 率（67.24±12.60） 次 /min，心率波動范圍（12.89±10.27）次/分，心影左橫徑(93.04±24.80) mm,心影右橫徑（43.43±11.67）mm，胸廓最大橫徑（259.82±39.11）mm,心胸比率（0.55±0.12）,總有效輻射劑量（4.10±1.10）mSV。兩位醫(yī)師對減影質(zhì)量評分的一致性較好，Kappa=0.71。

2.2 影響因素與冠狀動脈減影圖像質(zhì)量評分相關(guān)性分析

Spearman秩相關(guān)分析各因素與冠狀動脈減影后的圖像質(zhì)量評分之間的相關(guān)性。整體而言，體重、BMI、心率波動范圍、平均心率、雙期心率差、心影左橫徑、心胸比率等因素均與冠狀動脈減影圖像質(zhì)量評分具有相關(guān)性（表3）。其中心率范圍（r=-0.52，P＜0.001）、平均心率（r=-0.55，P＜0.001）、雙期心率差（r=-0.32，P＜0.001）與減影圖像質(zhì)量評分呈明顯的負相關(guān)，統(tǒng)計學(xué)差異顯著；體重（r=0.19，P＜0.001）、BMI（r=0.14，P＜0.001）、心影左橫徑大?。╮=0.20，P＜0.001）、心胸比率（r=0.13，P=0.02）與減影圖像質(zhì)量評分呈正相關(guān)。

根據(jù)患者鈣化積分，將患者分為分輕度鈣化組（鈣化積分＜300）和重度鈣化（鈣化積分≥300），分析在輕度鈣化和重度鈣化患者中，各因素與冠狀動脈減影圖像質(zhì)量評分之間的相關(guān)性（表2）。輕度鈣化組（n=208）,男性比率為41.83%（n=87），女性 58.17%（n=121），評分（3.90±1.90）；重度鈣化組（n=378），男性比率為40.21%（n=152），女性59.79%（n=226）,評分（4.13±1.73）。輕度鈣化患者中，體重（r=0.25，P＜0.001）、BMI（r=0.24，P＜0.001）、心率范圍（r=-0.51，P＜0.001）、平均心率（r=-0.53，P＜0.001、雙期心率差（r=-0.39，P＜0.001）、心影左橫徑（r=0.28，P＜0.001、心胸比率（r=0.22，P＜0.001）等因素與冠狀動脈減影圖像質(zhì)量評分之間具有相關(guān)性；重度鈣化患者中體重 （r=0.13，P=0.01）、心率范圍（r=-0.51，P＜0.001）、平均心率（r=-0.55，P＜0.001）、雙期心率差（r=-0.29，P＜0.001）心影左橫徑（r=0.16，P＜0.001）等因素與冠狀動脈減影圖像質(zhì)量評分具有相關(guān)性。

2.3 高質(zhì)量減影圖像影響因素Logistics回歸分析

高質(zhì)量影像是精確診斷的基礎(chǔ)。將相關(guān)分析中具有統(tǒng)計學(xué)意義的因素納入Logistics回歸模型，采用逐步向前法分析獲得高質(zhì)量（評分為6分）的減影圖像的影響因素（表3）。Omnibus系數(shù)檢驗顯示，輕度鈣化組（χ2=33.33，P＜0.001）和重度鈣化組（χ2=76.14，P＜0.001模型檢驗均有統(tǒng)計學(xué)意義。Hosmer and Lemeshow Test檢驗顯示：輕度鈣化組（χ2=3.49，P=0.90）和重度鈣化組（χ2=2.84，P=0.94）均沒有統(tǒng)計學(xué)差異，提示模型擬合良好。結(jié)果顯示，輕度鈣化組和重度鈣化組高質(zhì)量冠狀動脈減影圖像質(zhì)量影響因素是一致的。BMI（OR1=0.76，95%CI：0.61-0.95；OR2=0.71，95%CI：0.57-0.89）是獲得高質(zhì)量冠狀動脈減影圖像的獨立保護因素；平均心率（OR1=1.14，95%CI：1.05-1.24；OR2=1.22，95%CI：1.13-1.32）、雙期心率差（OR1=1.54，95%CI：1.11-2.12；OR2=1.43，95%CI：1.18-1.73）是獲得高質(zhì)量減影圖像的獨立危險因素。

注：aP＜0.05差異顯著；bP＜0.01差異極顯著。

3 討論

近年來，冠心病的發(fā)病率越來越高，嚴重影響了人民的身體健康和生活質(zhì)量，甚至對患者的生命安全造成了極大的威脅。隨著CT技術(shù)的不斷發(fā)展，冠狀動脈CTA因其無創(chuàng)、快捷方便、特異性高等優(yōu)勢而得到廣泛應(yīng)用。但是在“精準醫(yī)學(xué)，影像先行”的時代背景下，CT掃描偽影一直是冠狀動脈檢查過程中不可忽視的問題。存在鈣化斑塊時，鈣化斑塊產(chǎn)生的菜花狀偽影常常影響影像醫(yī)師對血管狹窄的精準判斷，導(dǎo)致出現(xiàn)高估了冠狀動脈血管狹窄程度的情況[14]。容積CT數(shù)字減影技術(shù)是一種將常規(guī)冠狀動脈掃描過程中的增強相與鈣化積分相進行配準、CT值相減的一種后處理技術(shù)，可以消除增強相圖像中的鈣化斑塊及其偽影，從而重建出沒有鈣化偽影的三維血管圖像，準確的評估血管狹窄程度。根據(jù)國內(nèi)外文獻報道，冠狀動脈容積CT數(shù)字減影技術(shù)可以克服鈣化偽影，有效降低鈣化偽影導(dǎo)致的假陽性，明顯提高診斷的準確性[15]。然而，對于傳統(tǒng)的鈣化積分期和增強期“兩次憋氣”掃描方式，兩期相精準的配位、完全消除鈣化斑塊及其偽影，是獲得高質(zhì)量的冠狀動脈減影圖像從而提高診斷準確性的關(guān)鍵。據(jù)文獻報道，“兩次憋氣”掃描方式獲得的冠狀動脈數(shù)據(jù)進行減影錯配率高達53%[8]。冠狀動脈CTA除了受機器自身時間分辨率影響之外，由于冠狀動脈檢查的特殊性，患者體型、呼吸運動及其節(jié)律、心臟自主搏動、心臟及其周圍解剖結(jié)構(gòu)等因素也會影響冠脈檢查圖像質(zhì)量，從而影響圖像后處理，影響冠狀動脈減影圖像質(zhì)量[16]。

冠狀動脈圖像配準算法的原理是：首先利用基于像素可變形網(wǎng)格模型進行宏觀的整體配準，以消除患者掃描過程中呼吸運動及心臟搏動的影響；然后進行局部的剛性對位配準。在本研究中，我們基于配準原理設(shè)計了根據(jù)從宏觀到微觀配準效果的6分法評分標準。利用此評分標準，我們探討性研究了患者基礎(chǔ)人群特征（性別、年齡、身高、體重、BMI）、心率（平均心率、心率波動范圍、雙期心率差）、患者體型特征（心影右橫徑、心影左橫徑、胸廓大小、心胸比率）等三方面的因素對“兩次憋氣”掃描方式冠狀動脈減影圖像質(zhì)量的影響[15,17-19]。通過相關(guān)性分析，我們發(fā)現(xiàn)總體來看體重越大、BMI值越高，患者的冠狀動脈減影圖像質(zhì)量越好。進一步Logistics回歸分析也顯示患者BMI是獲得高質(zhì)量冠狀動脈減影圖像的保護因素，可能與肥胖患者心包脂肪墊含量高抑制了掃描過程中的心臟旋轉(zhuǎn)運動幅度，產(chǎn)生的心臟搏動偽影小有關(guān)。

心率是冠狀動脈CTA檢查的關(guān)鍵影響因素[19]。本研究我們探討了平均心率、心率波動、雙期心率差等因素對冠狀動脈減影后處理技術(shù)的影響。其中，平均心率、心率波動范圍、雙期心率差都與減影圖像質(zhì)量評分成明顯的負相關(guān)。Logistics回歸顯示患者平均心率和雙期心率差越小，獲得高質(zhì)量冠狀動脈減影圖像質(zhì)量的概率越大，而心率波動范圍對減影圖像質(zhì)量的影響并沒有統(tǒng)計學(xué)意義。因此，與常規(guī)冠狀動脈CTA相同的是，患者平均心率越低，CTA圖像質(zhì)量及減影圖像質(zhì)量越高。然而不同于常規(guī)冠狀動脈CTA，兩次掃描過程中心率一致性影響減影圖像質(zhì)量，而心率波動范圍對減影圖像質(zhì)量沒有影響。因此，在常規(guī)掃描之前，除了需要降低高心率患者的平均心率之外，囑咐患者不要緊張，保持兩次掃描之間心率穩(wěn)定也很重要。

表3 高質(zhì)量減影圖像影響因素Logistics回歸分析

在心臟結(jié)構(gòu)方面，心臟大小、心臟軸向等因素都會影響冠狀動脈CTA的圖像質(zhì)量[19-21]。在本次研究中，相關(guān)性分析顯示，心臟擴大，尤其是心影左橫徑、心胸比率增大與冠狀動脈減影質(zhì)量評分呈正相關(guān)，但是進一步Logistics回歸分析顯示心臟解剖結(jié)構(gòu)對減影圖像質(zhì)量的影響并沒有統(tǒng)計學(xué)意義。

綜上所述，在本次研究中我們首次探討了冠狀動脈減影這種新技術(shù)的影響因素。研究了患者體重、BMI、平均心率、心率波動、雙期心率差、心影左橫徑、心胸比率與冠狀動脈數(shù)字減影技術(shù)圖像質(zhì)量之間的關(guān)系。分析了實現(xiàn)高質(zhì)量冠狀動脈減影圖像的影響因素，為臨床工作中獲得最佳圖像質(zhì)量提供參考。