MSCT冠狀動(dòng)脈成像質(zhì)量的影響因素分析

趙坤，邵廣瑞，王勇，侯代倫

1.山東大學(xué)第二醫(yī)院，山東 濟(jì)南250013；2. 山東省胸科醫(yī)院，山東 濟(jì)南 250101

MSCT冠狀動(dòng)脈成像質(zhì)量的影響因素分析

趙坤1，邵廣瑞1，王勇2，侯代倫2

1.山東大學(xué)第二醫(yī)院，山東 濟(jì)南250013；2. 山東省胸科醫(yī)院，山東 濟(jì)南 250101

目的分析64層螺旋CT冠狀動(dòng)脈掃描中影響成像質(zhì)量的各種因素。方法對(duì)89例懷疑冠心病或冠心病復(fù)查患者進(jìn)行64層螺旋CT冠狀動(dòng)脈檢查，回顧性分析成像質(zhì)量，探討心率及心率波動(dòng)對(duì)冠脈成像質(zhì)量的影響，pitch值與心率的關(guān)系,替代（override）功能的應(yīng)用價(jià)值，從而優(yōu)化掃描參數(shù)。結(jié)果心率及心率波動(dòng)與冠脈成像質(zhì)量成負(fù)相關(guān)；心率與掃描/重建方式及pitch值存在相互對(duì)應(yīng)關(guān)系；心率替代功能的合理使用可以提高CT冠狀動(dòng)脈的成像質(zhì)量。結(jié)論通過控制心率及心率波動(dòng)，選擇心率替代功能，采取適當(dāng)?shù)纳葏^(qū)掃描/重建模式可以提高圖像質(zhì)量和冠狀動(dòng)脈診斷的可靠性。

螺旋CT；冠狀動(dòng)脈造影；影像質(zhì)量；質(zhì)量控制

64層螺旋CT具有掃描速度快、時(shí)間和空間分辨率高、心率覆蓋范圍大的特點(diǎn)，在冠狀動(dòng)脈檢查中優(yōu)勢(shì)明顯，其臨床應(yīng)用也日趨廣泛。本文旨在分析64層CT冠狀動(dòng)脈檢查中影響成像質(zhì)量的各種因素，并對(duì)掃描過程實(shí)行質(zhì)量控制和優(yōu)化，從而提高64排螺旋CT冠狀動(dòng)脈檢查的成功率，優(yōu)化成像質(zhì)量以及加強(qiáng)診斷的可靠性，使無創(chuàng)性冠狀動(dòng)脈CT血管成像（CTA）技術(shù)日臻成熟和完善。

1 材料與方法

收集2011年3月以來我院進(jìn)行多層螺旋CT（multislice CT，MSCT）冠狀動(dòng)脈造影的病例，除去明顯鈣化及心率失常的病例,共89例進(jìn)入研究，男52例，女37例，年齡36～72歲，平均65歲。心率＞80次/min的患者口服β受體阻滯劑。掃描時(shí)患者平均心率為62.0次/min（40～102次/min）。

采用GE Light speed 64層螺旋CT，應(yīng)用回顧性心電門控技術(shù)進(jìn)行掃描。掃描參數(shù)設(shè)置：管電壓120 kV、管電流通600～650 mA、螺距為0.16～0.24、顯示野（FOV）250 mm、矩陣512×512。掃描范圍自氣管隆突下2 cm至膈下2 cm。使用Ulrich高壓注射器（德國），首先進(jìn)行小劑量對(duì)比劑團(tuán)注探測(cè)循環(huán)時(shí)間（Timing bolus）掃描，經(jīng)肘部靜脈以5 mL/s的流率注射對(duì)比劑碘必樂（370）20 mL加生理鹽水20 mL，延遲6～8 s后在升主動(dòng)脈根部層冠脈開口層面間隔2 s進(jìn)行多次重復(fù)掃描。然后使用多圖像感興趣區(qū)（MIROI）工具在升主動(dòng)脈腔選擇興趣區(qū)測(cè)量時(shí)間-密度曲線計(jì)算延遲時(shí)間。然后按確定掃描范圍行增強(qiáng)掃描，經(jīng)肘正中靜脈以4.0～5.0 mL/s流率注射A筒的碘必樂（370）70～80 mL，再經(jīng)B筒注射30 mL生理鹽水，流率為4.0～5.0 mL/s。按確定的延遲時(shí)間一次屏氣完成掃描。記錄掃描時(shí)間、屏氣時(shí)間、掃描時(shí)心率、心電圖信號(hào)及心率變化。

冠脈圖像重建原始數(shù)據(jù)的重建厚度為0.625 mm，采用心臟標(biāo)準(zhǔn)（cardiac standard）算法，分別于40%～50%和70%～80%R-R間期間隔3%進(jìn)行重建，選擇成像最好時(shí)相的圖像將重建數(shù)據(jù)傳送至AW4.3工作站進(jìn)行三維重建。分別對(duì)幾個(gè)不同的相位窗的橫斷面圖像進(jìn)行容積再現(xiàn)（volume rendering，VR）、多平面重組（multi-planar reformation，MPR）、最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）和曲面重組（curved planar reformation，CPR）等。重建出左冠狀動(dòng)脈主干、左前降支、左回旋支、左對(duì)角支、右冠狀動(dòng)脈及其主要分支血管。

圖像質(zhì)量評(píng)分方法如下：將冠狀動(dòng)脈分為左主干、左前降支、左回旋支和右冠狀動(dòng)脈4支，對(duì)不同R-R時(shí)相的各支冠狀動(dòng)脈的容積重組圖像及連續(xù)橫斷面圖像按5個(gè)等級(jí)評(píng)分[8]：5分無偽影；4分為輕微偽影，僅主干的某一段輕微模糊，診斷不受影響；3分為中等偽影，某1支冠狀動(dòng)脈主干的1/2以上模糊階梯狀偽影，但可以診斷；2分為嚴(yán)重偽影，某一支冠狀動(dòng)脈主干全長(zhǎng)均模糊不清或不連續(xù)，診斷受限；1分為冠狀動(dòng)脈主干中斷、錯(cuò)層，不能用于診斷（圖1～5）。

圖1 ～5 等級(jí)評(píng)分分別為5、4、3、2、1分的冠脈圖像

不同心率組冠狀動(dòng)脈圖像質(zhì)量分析和評(píng)分方法：對(duì)89例心率與冠狀動(dòng)脈質(zhì)量進(jìn)行相關(guān)分析，心率≤60次為Ⅰ組，心率61～75次為Ⅱ組，心率76～85次為Ⅲ組，心率＞85次為Ⅳ組。對(duì)4組LMA、LAD、LCX、RCA圖像質(zhì)量評(píng)分并采用SPSS11.5軟件進(jìn)行單因素方差分析（ANOVA）,顯示心率與評(píng)分的關(guān)系是否具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P＜0.05為有顯著性差異。

2 結(jié)果

2.1 四組受檢者評(píng)分結(jié)果

心率對(duì)冠脈成像質(zhì)量的影響:心率與冠狀動(dòng)脈成像質(zhì)量呈負(fù)相關(guān)（γ=0.94）；89例患者按心率分成五組，選取冠狀動(dòng)脈成像最優(yōu)的相位。對(duì)冠狀動(dòng)脈各支主干LMA、LAD、LCX、RCA進(jìn)行評(píng)分，評(píng)分結(jié)果見表1。其中，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各組冠脈成像顯示清楚，平均評(píng)分＞4分；Ⅳ組冠脈成像質(zhì)量明顯下降，平均評(píng)分＜3分。對(duì)不同心率組圖像質(zhì)量評(píng)分并進(jìn)行方差分析（ANOVA）,可見Ⅳ組與Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ組差異有顯著性（P＜0.05），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各組差異無顯著性。當(dāng)心率＞85次/min時(shí)，對(duì)成像質(zhì)量有明顯影響。

表1 不同心率組冠脈成像質(zhì)量評(píng)分

2.2 心率波動(dòng)對(duì)冠脈成像質(zhì)量的影響

89例患者中，掃描過程中心率波動(dòng)在0～25 次/min,其中0～5 次/min者37例，6～10 次/min以上者31例，11～15次/min者12例，＞16 次/min者9例（見表2）。不同心率波動(dòng)下顯示的血管成像質(zhì)量和階梯狀偽影及冠脈斷層的次數(shù)；可見隨著心率波動(dòng)的增加，產(chǎn)生階梯狀偽影的次數(shù)也隨之增加，而心率波動(dòng)＞10 次/min后（圖6），冠脈顯示時(shí)產(chǎn)生的不連續(xù)的斷層亦會(huì)增加；不同心率波動(dòng)下各組進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，可見各組間差異有顯著性（P＜0.05）。

圖6 心率波動(dòng)＞10次/min

表2 不同心率波動(dòng)組顯示階梯狀偽影及冠脈斷層的次數(shù)

2.3 心率、Pitch值與掃描方式的關(guān)系

通過使用Override工具，找出心率與自動(dòng)選擇的Pitch值之間的關(guān)系（表3）。

表3 心率與Pitch值、掃描/重建方式關(guān)系

3 討論

MSCTA成像是在多個(gè)心動(dòng)周期中連續(xù)螺旋掃描心臟的不同部位，利用回顧性心電門控技術(shù)（retrospective ECG-gating）選擇心動(dòng)周期中部分?jǐn)?shù)據(jù)（如舒張期）重建并組合的數(shù)字模擬圖像（圖7），其成像質(zhì)量要受到諸多因素的影響，存在的一些偽影和假象也會(huì)對(duì)冠脈診斷造成影響。所以，要保證MSCTA檢查有較高的成功率而且有較高的診斷可靠性，掃描前需要做充分準(zhǔn)備，并了解影響冠狀動(dòng)脈成像質(zhì)量的各種因素,如心率及心率波動(dòng)、呼吸、pitch值的選擇、掃描延遲時(shí)間、掃描參數(shù)、重建方式等，任何因素選擇不當(dāng)都會(huì)造成圖像質(zhì)量和診斷可靠性的下降。其中，有一些不能評(píng)價(jià)的因素，包括高密度物質(zhì)（如嚴(yán)重鈣化，冠脈搭橋術(shù)后金屬夾等）、心律不齊、或者是可以避免的技術(shù)性因素（如不能完全屏氣產(chǎn)生的呼吸運(yùn)動(dòng)偽影、掃描延遲時(shí)間計(jì)算不當(dāng)?shù)龋?，則不在本討論的范圍內(nèi)。

圖7 屏氣后曝光期間，連續(xù)采集多個(gè)心動(dòng)周期數(shù)據(jù)

3.1 心率的影響

以往研究表明[1-3]，心率是影響冠狀動(dòng)脈成像質(zhì)量的主要因素之一。心率增加時(shí)造成心動(dòng)周期尤其是舒張期的縮短，一方面使得成像時(shí)舒張期占心動(dòng)周期的比例增加，包含的心相也相應(yīng)增多，心臟搏動(dòng)偽影就會(huì)增大，在影像上就會(huì)出現(xiàn)扭曲和階梯狀偽影；另一方面，心舒期縮短會(huì)減少冠狀動(dòng)脈的血流，使得血管內(nèi)造影劑充盈減少，也能造成冠脈成像質(zhì)量的下降。王錫明等[3]研究64層螺旋CT冠狀動(dòng)脈成像時(shí)也認(rèn)為心率最好控制在＜80 次/min以下。在本組研究中，通過對(duì)心率分組后的圖像質(zhì)量分析發(fā)現(xiàn)：I、Ⅱ、Ⅲ 3組圖像質(zhì)量評(píng)分與心率間差異無顯著性（P＞0．05），而Ⅳ組（心率＞80次）與I、Ⅱ、Ⅲ 組之間有顯著性差異（P＜0.05），其結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道相符。所以，雖然64排螺旋CT已經(jīng)能做到0.35 s的快速掃描，其冠脈檢查患者的心率要求進(jìn)一步放寬，但心率仍是決定冠脈成像質(zhì)量的主要因素之一（圖8～11），如何控制并盡量降低心率仍是我們需要著重考慮的問題。

圖8 ～11 平均心率分別為49、62、75、82（次/min）的冠脈圖像

3.2 心率波動(dòng)的影響

已有的研究[1-2,4,6]大多認(rèn)為心率對(duì)冠脈成像質(zhì)量的影響最大，而本組研究數(shù)據(jù)表明，64排螺旋CT冠脈掃描對(duì)心率的要求進(jìn)一步放寬，而對(duì)心率波動(dòng)的要求更高。在冠脈掃描曝光的5～8 s期間內(nèi)，如果病人心率能夠保持持續(xù)穩(wěn)定，即使是較高的心率（80～90 次/min）進(jìn)行冠脈掃描，使用高心率SSB或SSB+的掃描及相應(yīng)重建方式，也能得到能夠滿足診斷要求的冠脈成像；反之，如果心率波動(dòng)較大，即便是低心率（＜50 次/min）進(jìn)行冠脈掃描，也可能會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的階梯狀偽影甚至冠脈斷層現(xiàn)象。另外，王照謙等[5]認(rèn)為， 心率高于70 次/min時(shí)采取圖像雙扇區(qū)或多扇區(qū)重組，可以提高時(shí)間分辨率，改善心率較高的冠脈成像質(zhì)量，但前提也是心率波動(dòng)要保持在一個(gè)較低的范圍內(nèi)，否則重組扇區(qū)越多，圖像質(zhì)量就越差。所以，除了降低心率，盡量減少心率波動(dòng)也是需要重點(diǎn)考慮的問題。

3.3 控制心率及心率波動(dòng)的方法

本組病例中有53例（78%）的患者最初心率≥76 次/min，但經(jīng)采用減慢和穩(wěn)定心率的綜合措施后心率最終減慢至≤65 次/min。同時(shí)，有61例（68%）的患者心率波動(dòng)由5次/min以上降到5 次/min以下。我們采取的降低心率及心率波動(dòng)的方法：掃描前多和患者進(jìn)行溝通和交流，講解冠狀動(dòng)脈CT成像的有關(guān)知識(shí)，指出掃描過程中可能出現(xiàn)的不適和對(duì)策，使患者盡量放松，消除其緊張感；告訴患者呼吸和心率對(duì)冠狀動(dòng)脈CT成像的重要性；根據(jù)不同病人可給予口服β受體阻滯劑或者鎮(zhèn)定劑；吸氧；掃描前做3～4次瓦式（Valsalva）呼吸，然后平靜屏氣后掃描，此時(shí)心率可以降到最低且減少了心率波動(dòng)。

3.4 合理使用Override功能

當(dāng)屏氣后心率波動(dòng)＞10 次/min（圖12），或者掃描時(shí)心電監(jiān)控受到干擾而機(jī)器自動(dòng)選擇pitch值與實(shí)際心率不相配時(shí)，這時(shí)使用Override功能，輸入患者屏氣后心率，從而限定此心率對(duì)應(yīng)的Pitch值，做到屏氣后的心率與Pitch值一致，避免出現(xiàn)重組數(shù)據(jù)位置不一致而產(chǎn)生的階梯狀偽影以及冠脈錯(cuò)層（圖3～4）。

圖12 屏氣后心率波動(dòng)超過10 次/min時(shí)，使用override功能。

3.5 重建時(shí)相的選擇

選擇合適的重建時(shí)相也是保證冠脈成像質(zhì)量的重要因素之一。MSCT使用回顧性心電門控進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，能夠獲得心臟在整個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)的掃描數(shù)據(jù)，掃描完成后可以根據(jù)同步記錄的心電圖選擇心動(dòng)周期的任意時(shí)段進(jìn)行重建。但整個(gè)心臟的數(shù)據(jù)是分次采集然后組合起來的，所以必須要求采集的不同心動(dòng)周期的時(shí)相保持一致，否則，采集的不同數(shù)據(jù)塊之間會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)層甚至斷層，即階梯狀偽影或冠脈中斷現(xiàn)象，所以，重建時(shí)相的選擇不但可以影響冠脈成像質(zhì)量，而且對(duì)于診斷的可靠性的也有重要意義。毛定飚等[5]的研究結(jié)果顯示重建圖像質(zhì)量最佳的時(shí)相集中在R波后的50%～70%。王照謙等[6]的研究采用雙扇區(qū)重建算法，冠脈的最佳重建時(shí)相多位于75%相位窗，其次是70%和50%相位窗。根據(jù)文獻(xiàn)[7]和筆者體會(huì)，冠狀動(dòng)脈的最佳重建時(shí)相其實(shí)不應(yīng)囿于一個(gè)具體的數(shù)值，不同患者、不同心率及不同冠狀動(dòng)脈分支的圖像最佳重建時(shí)相均不一樣。根據(jù)心動(dòng)周期和R波后的時(shí)相關(guān)系，以左心房為例（心率75 次/min），其收縮期、等容舒張期、快速充盈期和減慢充盈期分別相當(dāng)于R波后的0%～35%、35%～45%、45%～60%、60%～87%。本組研究選擇心臟波動(dòng)相對(duì)平緩的等容舒張期（40%～50%）和減慢充盈期（70%～80%）的時(shí)相，間隔3%進(jìn)行多時(shí)相重建，可以篩選出每一支冠脈最佳的成像時(shí)相，避免了因時(shí)相重建造成的偽影和假象對(duì)冠脈診斷的影響。

GE 64層螺旋CT的心臟軟件設(shè)置心率＞70 次/min圖像的重組自動(dòng)轉(zhuǎn)為雙扇區(qū)或多扇區(qū)重組。最短可提高時(shí)間分辨率至44 ms，這樣可以在一定程度上改善心率較高（＞70 次/min）的重組圖像質(zhì)量。如果心率較高（≥80次/min）而人為使用override功能設(shè)定最低心率選擇較小pitch值來追求成像質(zhì)量，是不是會(huì)導(dǎo)致冠脈成像質(zhì)量的提高而診斷可靠性的下降。由于樣本不大，pitch值與重建方式的關(guān)系將進(jìn)行進(jìn)一步研究。

總之，64排螺旋CT冠狀動(dòng)脈成像（MSCTA）是目前有效可靠的冠心病診斷方法之一，它的診斷價(jià)值已經(jīng)得到充分的肯定并逐步為臨床所接受，要增加冠脈掃描的成功率、保證冠脈成像質(zhì)量和提高診斷的可靠性仍需要充分的準(zhǔn)備和掃描參數(shù)的適當(dāng)選擇，有必要進(jìn)行冠脈成像的質(zhì)量控制、優(yōu)化掃描參數(shù)、改善工作流程。

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Analysis about Inf l uencing Factors of Image Quality of Coronary Angiography with Multi-Slice CT

ZHAO Kun1, SHAO Guang-rui1, WANG Yong2, HOU Dai-lun2
1.The Second Hospital of Shandong University, Jinan Shandong 250013, China; 2. Shandong Chest Hospital, Jinan Shandong 250101, China

ObjectiveTo analyze the inf l uencing factors of image quality of coronary angiography with 64-slice CT.MethodsEighty-nine patients with known or suspected CAD underwent CT coronary angiography using 64 multi-slice CT. The image quality in those cases was analyzed retrospectively to evaluate the influence of heart rate, fluctuation of heart rate during the scanning. The relationship between heart rate and the value of pitch was analyzed, and the application value of the override function was discussed.Results① The patient’s heart rate and fl uctuation were negatively related to the coronary image quality. ② There was corresponding relationship between the value of pitch and segment scan/ reconstruction mode according to the heart rate. ③ Correct use of override function could improve the image quality of coronary.ConclusionThe appropriate control of heart rate and fl uctuation, the correct use of override function, and the corresponding selection of segment scan/reconstruction mode according to the heart rate could improve the image quality and reliability of coronary angiography.

computed tomography; coronary artery angiography; image quality; quality control

R197.39；TH774

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.07.002

1674-1633(2014)07-0007-04

2013-12-07

2014-02-18

邵廣瑞，主任醫(yī)師，博士生導(dǎo)師。

通訊作者郵箱：sdshgr63@sina．com