冠狀動(dòng)脈CT能譜成像最佳單能量的臨床應(yīng)用

廣東醫(yī)學(xué)院附屬三水醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科 （廣東 佛山 528100）

胡玉明 羅悅凡 符平仲 黃 洲 歐陽(yáng)可勛

·胸部疾病·

冠狀動(dòng)脈CT能譜成像最佳單能量的臨床應(yīng)用

廣東醫(yī)學(xué)院附屬三水醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科 （廣東 佛山 528100）

胡玉明 羅悅凡 符平仲 黃 洲 歐陽(yáng)可勛

目的 探討冠狀動(dòng)脈CT能譜成像(GSI)最佳單能量成像，以獲得最好信噪比，得到最佳質(zhì)量圖像，為今后檢查做出指導(dǎo)。方法 應(yīng)用寶石能譜CT(Discovery CT750 HD)，選取17例心率≤65次/min，波動(dòng)≤3次/min，臨床疑似冠心病患者進(jìn)行冠狀動(dòng)脈CT能譜掃描(GSI)，重建其140kVp混合能量圖像及6組單能量圖像(90、80、70、60、50和40Kev)，測(cè)量、計(jì)算混合能量圖像與各組單能量圖像的背景噪聲(SD)、圖像信噪比(SNR)及對(duì)比噪聲比(CNR)，篩選出最佳單能量圖像與混合能量圖像的圖像質(zhì)量進(jìn)行主客觀評(píng)價(jià)。結(jié)果 70Kev單能量圖像的SNR(39.39±5.56)及CNR(30.47±4.77)均高于其他單能量圖像與混合能量圖像，與混合能量圖像相比，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)；90Kev、80Kev及70Kev單能量圖像的背景噪聲較140kvp混合能量圖像分別減少32%、37%及30%；兩組圖像的主觀評(píng)分：70Kev單能量圖像的質(zhì)量評(píng)分為4.72±0.56，評(píng)5分血管段為177段，占85%(177/208)，混合能量圖像評(píng)分為4.57±0.58，評(píng)5分血管段為146，占71%(146/206)t值為25.01, P＜0.01。結(jié)論 70Kev單能量圖像是冠狀動(dòng)脈CT能譜成像的最佳單能量圖像，圖像質(zhì)量明顯優(yōu)于140kvp混合能量圖像。

冠狀動(dòng)脈；X線計(jì)算機(jī)；能譜成像

CT能譜成像應(yīng)用于臨床以來(lái)，在各系統(tǒng)病變?cè)\斷的臨床應(yīng)用已取得了初步的成果[1]，但冠狀動(dòng)脈能譜血管成像的臨床應(yīng)用目前國(guó)內(nèi)報(bào)道較少，本研究通過比較冠狀動(dòng)脈不同單能量圖和140kvp圖像主客觀評(píng)價(jià)，獲得冠狀動(dòng)脈CT能譜成像(GSI)最佳單能量，為今后的冠狀動(dòng)脈檢查工作提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 一般資料 選擇2013年9月～2013年12月17例臨床疑診為冠心病的患者，均在本院接受冠狀動(dòng)脈CT能譜成像，所有接受檢查病人心率≤65次/min，波動(dòng)≤3次/min，男11例，女6例，年齡41～83歲，主要表現(xiàn)為心前區(qū)疼痛、胸悶等癥狀，無(wú)嚴(yán)重高血壓及心、腎功能不全病史。所有患者檢查前進(jìn)行良好的呼吸訓(xùn)練，并在檢查中屏氣良好，檢查過程均未使用藥物控制心率。

1.2 設(shè)備及掃描參數(shù) 采用GE Discovery CT750 HD寶石能譜CT，以GSI模式進(jìn)行掃描。掃描參數(shù)：管電壓80/140Kev瞬時(shí)切換，切換時(shí)間為0.5ms，管電流600mA，螺距0.984，層厚0.625mm，矩陣512×512。50%Asir重建75%心電相期70Kev data圖像，140kvp混合能量圖像采用標(biāo)準(zhǔn)重建。雙筒自動(dòng)高壓注射器，350毫克碘/毫升，用量為體重(Kg)×0.7毫升，注射速度為造影劑總量÷12，20毫升小劑量測(cè)試法，肘部正中靜脈注入，15毫升生理鹽水沖管，監(jiān)測(cè)點(diǎn)為主動(dòng)脈根部層面，隨機(jī)軟件自動(dòng)生成時(shí)間密度曲線，峰值+4秒作為延遲時(shí)間，掃描范圍自氣管隆突下2厘米至心尖膈面下2厘米。

1.3 圖像重建及處理 利用GSI Viewer瀏覽器處理，以間距為10Kev在40～90Kev間重建出6組單能量圖像，并進(jìn)行三維成像，冠脈樹成像及血管拉直、曲線重建，最大密度投影，利用血管分析軟件對(duì)冠脈樹的各主要節(jié)段進(jìn)行血管分析。

1.4 圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià) 采用改良后的美國(guó)心臟協(xié)會(huì)(AHA)冠狀動(dòng)脈分段方法[2]將冠狀動(dòng)脈分為16段，采用1～5級(jí)評(píng)分法：5分：血管顯示清晰，無(wú)移動(dòng)偽影，連續(xù)性良好，邊緣光滑，與周邊軟組織對(duì)比良好；4分：血管顯示尚好，無(wú)明顯移動(dòng)偽影，連續(xù)性尚好，邊緣稍模糊；3分：血管顯示尚可，有少許移動(dòng)偽影，連續(xù)性可，邊緣模糊；2分：血管顯示尚可，連續(xù)性欠佳，有較多偽影，較難進(jìn)行血管評(píng)價(jià)；1分：血管顯示差，嚴(yán)重偽影干擾，明顯的錯(cuò)層及階梯偽影，無(wú)法進(jìn)行血管評(píng)價(jià)。由放射科兩位主任醫(yī)師進(jìn)行圖像分析，意見不相同時(shí)經(jīng)討論達(dá)成一致，并統(tǒng)計(jì)各分值所含冠狀動(dòng)脈節(jié)段數(shù)，計(jì)算所占百分比。

表1 70Kev單能量與140Kvp混合能量圖像質(zhì)量主觀評(píng)分結(jié)果

表2 7個(gè)不同能量圖像的客觀評(píng)價(jià)結(jié)果

1.5 圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià) 分別由兩名醫(yī)師測(cè)量主動(dòng)脈根部、左冠狀動(dòng)脈開口、左冠狀動(dòng)脈主干：左前降支開口及右冠狀動(dòng)脈開口、右冠狀動(dòng)脈主干中段、后降支起始處CT值，取各測(cè)量層面室間隔心肌最厚處CT值為對(duì)比背景，各測(cè)量值取平均數(shù)。各興趣區(qū)選擇在具有容易分辨的細(xì)小分支開口層面，以保證興趣區(qū)的一致性。興趣區(qū)大小為冠狀動(dòng)脈管徑及室間隔心肌厚度的1/2～2/3。信噪比(SNR)：CT1/SD，對(duì)比噪聲比CNR：CTl－CT2/SD，CTl為測(cè)得主動(dòng)脈根部和各段冠狀動(dòng)脈CT值平均數(shù)，CT2為對(duì)比背景平均CT值，SD為測(cè)量各層面前胸壁皮下脂肪CT值時(shí)的SD值，盡量選取脂肪分布均勻區(qū)進(jìn)行測(cè)量。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 各組圖像噪聲、信噪比及對(duì)比噪聲比的比較應(yīng)用SPSS 19.0進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)。兩種重建模式圖像質(zhì)量?jī)?yōu)良率采用四方格t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 客觀評(píng)價(jià)指標(biāo) 7個(gè)能量組的背景噪聲、信噪比、對(duì)比噪聲比見表2。

與混合能量圖像比較，90Kev、80Kev及70Kev單能量圖像的背景噪聲(SD)分別減少32%、37%及30%，60Kev、50Kev及40Kev圖像的背景噪聲(SD)分別升高22%、124%及240%，80Kev單能量圖像的背景噪聲降低程度優(yōu)于其他能量組。70Kev單能量圖像的SNR值及CNR值高于其他單能量和混合能量圖像，與140Kvp混合能量圖像比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。

*能譜CT成像70 kev單能量圖像血管腔CT值明顯高于140 kvp混合能量圖像，信噪比及對(duì)比信噪比增高，邊緣清晰光滑，主觀感覺明顯好于混合能量圖像

2.2 主觀評(píng)價(jià)指標(biāo) 所有17例病人，70Kev單能量圖像共顯示血管208段，評(píng)為5分177段占85%(177/208)，4分18段占9%(18/208)，3分6段3%(6/208)，1分7段3%(7/208)，圖像質(zhì)量評(píng)分為4.72；140Kvp混合能量圖像共顯示血管206段，評(píng)為5分146段占71%(146/206)，4分46段占22%(46/206)，3分7段3%(7/206)，1分7段3%(7/206)，圖像質(zhì)量評(píng)分為4.57，70Kev單能量圖像質(zhì)量的評(píng)優(yōu)率(85%)高于混合能量圖像(71%)，t值為25.01，P＜0.01。

3 討論

冠心病是心血管的常見病，也是心血管疾病死亡的主要原因，選擇性冠狀動(dòng)脈造影(DSA)被認(rèn)為是診斷冠心病的“金標(biāo)準(zhǔn)”[3]，但冠狀動(dòng)脈造影(DSA)是有創(chuàng)性檢查，不宜作冠心病的篩查手段。MSCT冠狀動(dòng)脈成像(CCTA)這一無(wú)創(chuàng)技術(shù)的迅速發(fā)展為診斷冠心病及其他心血管病提供了更多可選擇的手段。CT能譜成像(GSI)是成像領(lǐng)域發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù)，冠狀動(dòng)脈能譜成像最佳單能量是一項(xiàng)值得探討的工作，它為以后的冠狀動(dòng)脈能譜成像檢查提供科學(xué)的指導(dǎo)方案。

傳統(tǒng)MSCT冠狀動(dòng)脈成像(CCTA)中，血管內(nèi)碘的含量與血管成像的圖像質(zhì)量密切相關(guān)，對(duì)比劑的劑量與濃度、注射流率等都會(huì)影響血管成像的圖像質(zhì)量。Rubin[4]等研究表明，在對(duì)比劑劑量不變情況下，對(duì)比劑注射流率與血管強(qiáng)化的峰值成正相關(guān)，即對(duì)比劑注射流率越快，血管強(qiáng)化的峰值就越高；同樣，通過增加對(duì)比劑的劑量來(lái)提高血管的強(qiáng)化程度，也可以提高圖像質(zhì)量，但兩種方法的使用均加重了受檢者的腎臟負(fù)擔(dān)，增加造影檢查過程中不良反應(yīng)的發(fā)生[5]。SNR值及CNR值是決定圖像質(zhì)量的重要因素[6]，提高管電壓或管電流均可提高圖像的SNR值及CNR值，從而提高圖像質(zhì)量，但同時(shí)伴隨的是受檢者接受輻射劑量的增加。

能譜CT采用高能(140kVp)與低能量(80kVp)的瞬時(shí)切換(0.5ms)實(shí)現(xiàn)兩組數(shù)據(jù)同時(shí)采樣，并在投影數(shù)據(jù)空間進(jìn)行解析，通過X線高、低兩種能量的高速切換，可以測(cè)量物質(zhì)的X線衰減系數(shù)。單能量圖像是指處于某一能量水平的X線穿過物質(zhì)后所產(chǎn)生的衰減圖像，在同一能量水平的單能量圖像，物質(zhì)本身的密度決定其衰減系數(shù)；單能量圖像在不同能量水平,具有不同特征，低能量水平的x線因?yàn)榇┩噶Φ停箞D像的組織對(duì)比增強(qiáng)但圖像噪聲增高，高能量水平的x線穿透力高，可減少圖像的硬化偽影，但同時(shí)減弱組織的對(duì)比度，所以，選擇合適的能量水平，對(duì)提高圖像質(zhì)量很重要。本研究結(jié)果顯示，在冠狀動(dòng)脈CT能譜成像技術(shù)客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)中，70Kev單能量圖像的信噪比(SNR)及對(duì)比噪聲比(CNR)均高于其他單能量及140kvp混合能量圖像。與140kvp混合能量圖像相比，SNR值及CNR值的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。同時(shí)，圖像噪聲也較混合能量圖像減少30%。對(duì)兩組圖像進(jìn)行圖像質(zhì)量主觀評(píng)分，70Kev單能量圖像質(zhì)量的評(píng)優(yōu)率(85%)高于混合能量圖像(71%)，t值為25.01，P＜0.01。在70Kev單能量水平，圖像的組織對(duì)比度與噪聲可達(dá)到最大平衡。同時(shí)，本研究測(cè)量結(jié)果顯示，血管CT值在低Kev(如70Kev)單能量圖像比高Kev能量圖像高，70Kev單能量圖像的強(qiáng)化效果高于140KvP混合能量圖像，提示GSI掃描方式可適當(dāng)減少對(duì)比劑的劑量，從而降低對(duì)比劑帶來(lái)的不良反應(yīng)[7]。探討冠狀動(dòng)脈能譜成像最佳單能量不但為以后的檢查工作提供科學(xué)的指導(dǎo)，而且為下一步冠狀動(dòng)脈能譜低劑量成像提供研究基礎(chǔ)。本研究存在不足，樣本量較少，下一步有待更大樣本進(jìn)行更加深人的探索。

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Optimal Monochromatic Energy Level for Monochromatic Reconstruction of Coronary CT Angiography with the Use of Cardiac Spectral Imaging

HU Yu-ming, LUO Yue-fan, FU Ping-zhong,et al.,Department of Medical imaging, Affiliated Sanshui Hospital of Guangdong Medical College,Guangdong 528100,China

Objective To investigate the optimal energy level for monochromatic reconstruction of coronary CT angiography with the use of cardiac spectral imaging.Methods 17 patients (HR＜65/min,variation＜3/min) underwent cardiac spectral imaging using GSI mode on a 64-slice CT scanner(Discovery CT 750 HD,GE healthcare). In 6 sets of monochromatic images(40,50,60,70,80 and 90kev), region of interest was put in the aortic root,signal-to-noise,contrast-to-noise and image quality(graded on a 5-point scale) were assessed in all monochromatic images and compared with the conventional polychromatic images.Results Compared with conventional polychromatic images and other monochromatic images, reconstruction with 70kev showed the highest SNR(39.39±5.56) and CNR (30.47±4.77). there was statistical difference on images noise (11.57±1.34vs16.63±1.97),subjective image score(4.72±0.56vs4.57±0.58),and percentage of segment of 5 point(85% vs 71%) between 70kev and polychromatic images(P＜0.05).Conclustions Cardiac Spectral Imaging with reconstruction of 70kev offers best image quality of coronary CTangiography compared with other monochromatic images and polychromatic images.

Coronary Angiography; X-ray Compute; Monochromatic Image

R543.3+1

A

2015-03-26

胡玉明，女，醫(yī)學(xué)影像專業(yè)，主治醫(yī)師，醫(yī)生，主要研究方向：心臟及胸部

胡玉明

DOI∶10.3969/j.issn.1009-3257.2015.02.005