CCTA雙低掃描對冠脈支架顯示影響的實驗研究

楊帆， 王彥懿， 金士琪， 初金剛， 于揚， 戴旭

·心血管影像學(xué)·

CCTA雙低掃描對冠脈支架顯示影響的實驗研究

楊帆， 王彥懿， 金士琪， 初金剛， 于揚， 戴旭

目的：探討雙低掃描方案對冠脈支架顯示的影響。方法：選取不同類型8枚支架放置于模擬冠脈血管的體外模型中，分次注入不同碘濃度對比劑(濃度分別為270和350 mg I/mL)，管電壓分別為80和120 kV，記為雙低掃描組和常規(guī)掃描組，行新雙源CT冠狀動脈掃描，并對兩組圖像質(zhì)量進行主觀評分和客觀評價。結(jié)果：雙低掃描組與常規(guī)掃描組在圖像質(zhì)量主觀評分(P=0.102)及背景噪聲(P=0.068)方面差異均無統(tǒng)計學(xué)意義，雙低掃描可以獲得滿足診斷要求的冠狀動脈CTA圖像；暈狀偽影程度方面兩組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.624)；雙低掃描組支架內(nèi)腔衰減差異明顯低于常規(guī)掃描組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，雙低掃描組支架腔內(nèi)與支架CT值差異更大，更有助于對支架內(nèi)再狹窄形成的診斷。雙低掃描組支架內(nèi)徑差異明顯低于常規(guī)掃描組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，雙低掃描組對支架形態(tài)、管徑的顯示優(yōu)于常規(guī)掃描組。雙低掃描組輻射劑量為0.32 mSv，常規(guī)掃描組為0.47 mSv，雙低掃描可有效降低輻射劑量。結(jié)論：采用低濃度對比劑配合低管電壓的掃描方式可在保證圖像質(zhì)量的同時有效降低輻射劑量，對冠脈支架內(nèi)腔及支架形態(tài)的顯示優(yōu)于常規(guī)掃描。

冠狀動脈； 支架； 體層攝影術(shù)，X線計算機； 輻射劑量

經(jīng)皮冠狀動脈介入治療(percutaneous coronary intervention，PCI)是嚴(yán)重冠心病的主要治療手段，但支架術(shù)后并發(fā)癥(如再狹窄、支架斷裂以及支架內(nèi)血栓形成等)的發(fā)生率高達10%～46%；雖然藥物涂層等技術(shù)減少了支架內(nèi)再狹窄的發(fā)生率，但支架術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率依然高達10%以上。因此，冠狀動脈支架植入術(shù)后的隨訪檢查有著重要的臨床意義。

冠狀動脈CT血管造影(coronary computed tomography angiography，CCTA)檢查由于它的無創(chuàng)性、簡便性等優(yōu)勢，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于冠狀動脈支架植入術(shù)后的隨訪檢查，但由于高濃度對比劑或金屬支架的暈狀偽影，CCTA對支架形態(tài)、細(xì)節(jié)及內(nèi)腔的準(zhǔn)確顯示仍受到影響。

有研究表明，低濃度對比劑攝入結(jié)合低管電壓的雙低掃描用于CCTA是可行的[1]；另有研究表明，采用相對低密度等滲對比劑碘克沙醇320和高濃度低滲對比劑碘美普爾400進行CCTA掃描，使用前者的實驗組獲得的圖像質(zhì)量更高[2]，特別是對于支架植入術(shù)后的患者，使用高濃度對比劑，金屬架會產(chǎn)生更多的暈狀偽影，對支架形態(tài)、細(xì)節(jié)及內(nèi)腔的準(zhǔn)確顯示造成一定影響。本研究利用體外模型探討CCTA檢查雙低掃描對冠狀動脈支架顯示的影響。

材料與方法

1.支架的選取及模體的制作

實驗?zāi)Ｐ桶?個胸部模型、8根冠脈血管模型和8枚真正的冠脈支架(圖1)。用1個長方體玻璃容器(26.0 cm×10.8 cm×9.3 cm)作為胸部模型模擬胸腔，填充植物油來模擬心外膜脂肪組織，植物油CT值為70 HU左右。用亞格力材料管模擬冠狀動脈血管(內(nèi)徑為2.5 mm、3.0 mm及3.5 mm)，CT值為40 HU左右，接近人體血管壁CT值。8枚冠脈支架編號、直徑、長度、材料以及藥物涂層情況見表1。

表1 支架相關(guān)情況

壓力球囊擴張成功打開8枚支架并放置于8支模擬血管內(nèi)，管的內(nèi)徑等同于支架的標(biāo)示外徑；然后分組次重復(fù)填充不同碘濃度對比劑，分別為碘克沙醇270(270 mg I/mL)和碘海醇350(350 mg I/mL)，將兩組分別命名為“雙低掃描組”和“常規(guī)掃描組”，用相同比例生理鹽水進行稀釋(將碘海醇350與生理鹽水混合稀釋，將混合液在120 kVp條件下進行掃描，混合液CT值為400 HU，該條件下的稀釋比例即為本研究雙低掃描組和常規(guī)掃描組的稀釋比例)。密封管兩端，然后將其放置在胸部模體中固定，所有支架的固定均沿著掃描儀Z軸方向[3]。

2.檢查方法

在配有Stellar探測器的雙源CT(Somatom Definition Flash；Siemens Healthcare，F(xiàn)orchheim)上進行CT掃描，采用前瞻式軸掃模式，虛擬ECG信號模擬心率60次/分。啟動CARE Dose4D智能管電流調(diào)節(jié)技術(shù)，雙低掃描組、常規(guī)掃描組管電壓分別為80 kV和120 kV，在最佳舒張期成像。將原始數(shù)據(jù)采用不同的SAFIRE迭代強度Strength 2進行圖像重建[4]，其他重建參數(shù)相同，重建卷積核I46f，重建層厚、層間隔分別為0.5 mm、0.3 mm。所有CT數(shù)據(jù)傳輸至工作站(Syngo MultiModality Workplace；Siemens Healthcare)進行后處理，行縱向及軸向多平面重建(multi planar reformation，MPR)。

3.圖像質(zhì)量分析

分別從主觀和客觀評價兩方面進行圖像質(zhì)量分析，比較各組圖像在支架顯示及圖像噪聲方面的差異。

圖像質(zhì)量主觀評價由兩位有3～5年冠脈CT診斷經(jīng)驗的放射科醫(yī)生進行，對每幅支架圖像進行包括管腔內(nèi)及支架結(jié)構(gòu)顯示的綜合雙盲評估，評判結(jié)果不一致時共同閱片，最終達成一致意見。主觀評價采用Likert 5分制：1分，圖像質(zhì)量非常差，管腔受偽影影響無法觀察到內(nèi)部情況，支架結(jié)構(gòu)模糊不清；2分，圖像質(zhì)量差，雖能看到管腔但清晰度很低，受放大偽影影響嚴(yán)重，支架模糊，不能診斷；3分，圖像質(zhì)量中等，可以觀察到管腔內(nèi)部，但受圖像噪聲和偽影影響邊界顯示不清；4分，圖像質(zhì)量好，腔內(nèi)的CT值略高于正常水平，但對管腔內(nèi)評價無影響，雖有些許模糊但可以觀察到支架細(xì)小結(jié)構(gòu)；5分，圖像質(zhì)量很好，腔內(nèi)CT值在正常水平，邊界清晰，支架邊緣銳利，細(xì)小結(jié)構(gòu)顯示清楚[5]。所有圖像均在窗寬1500 HU、窗位300 HU條件下顯示。

圖像質(zhì)量客觀評價由一位閱片醫(yī)生在不知掃描方式及重建參數(shù)的情況下分別對圖像噪聲水平、支架腔內(nèi)衰減差異、支架內(nèi)徑差異以及暈狀偽影程度進行評估[6]。

圖像噪聲測量方法為3次測量(圓形感興趣區(qū)大小為2 cm2)背景空氣噪聲CT值的標(biāo)準(zhǔn)差(SD空氣)，最后結(jié)果取平均值[7]。

支架腔內(nèi)衰減差異用于評估支架暈狀偽影對管腔內(nèi)顯示的影響，其定義為模擬血管內(nèi)有支架處與無支架處CT值的差異。無支架處CT值通過計算支架近端與遠端CT值的平均值得到(取圓形感興趣區(qū)大小為0.5 mm2)，有支架處CT值選擇支架管腔顯示最清晰的層面，軸面選取3個不同平面測量取平均值，測量時感興趣區(qū)要盡可能大且放置于支架內(nèi)腔的中心，同時避開支架管壁[8]。

支架腔內(nèi)衰減差異=模擬血管有支架處CT值-模擬血管無支架處CT值支架內(nèi)徑差異(artificial lumen narrowing，ALN)通過比較支架測量內(nèi)徑與真實內(nèi)徑的差異來衡量評價支架管腔內(nèi)徑的準(zhǔn)確性。支架內(nèi)徑測量方法為在支架橫軸面斷層圖像上沿支架直徑繪制一條長度為支架直徑2倍的線段，測量該線段上所有點的CT值，繪制相關(guān)曲線(圖2)，兩波峰間斜率最大兩點關(guān)聯(lián)于支架與對比劑間的分隔點，支架直徑(內(nèi)徑)即為兩點間距離[8]。

圖1 模體以及支架結(jié)構(gòu)。 圖2 支架內(nèi)徑及暈狀偽影程度的測量方法。

支架內(nèi)徑差計算公式為：

其中，IDMeasured為支架測量內(nèi)徑，EDReal為支架真實外徑，TStruct為支架厚度。

暈狀偽影程度定義為倒鐘形曲線修正后的幅度值的一半(圖2)。更少的暈狀偽影使支架旁組織CT值衰減得更快，這意味著它們的半峰全寬將更大。

4.統(tǒng)計學(xué)分析

結(jié) 果

雙低掃描組與常規(guī)掃描組在圖像質(zhì)量主觀評分及背景噪聲方面差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P值分別為0.102、0.068，表2，圖3)，雙低掃描組的各模體冠狀動脈血管主觀質(zhì)量評分均在3分以上，CT值均>250 HU，滿足臨床診斷要求，故雙低掃描可以像常規(guī)掃描方案一樣獲得滿足診斷要求的冠狀動脈CTA圖像。

表2 兩組數(shù)據(jù)結(jié)果比較

在支架內(nèi)腔衰減、支架內(nèi)徑差異兩方面，兩組間差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P值分別為0.025、0.018)，雙低掃描組支架內(nèi)腔衰減、支架內(nèi)徑差異明顯低于常規(guī)掃描組；但是在暈狀偽影程度方面，兩組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.624)。

圖3 雙低掃描組支架顯示效果。a) 支架1； b) 支架2； c) 支架3； d) 支架4； e) 支架5； f) 支架6； g) 支架7； h) 支架8。 圖4 常規(guī)掃描組支架顯示效果。a) 支架1； b) 支架2； c) 支架3； d) 支架4； e) 支架5； f) 支架6； g) 支架7； h) 支架8。

另外，雙低掃描組輻射劑量明顯低于常規(guī)掃描組，僅為常規(guī)掃描組的68%，雙低掃描可有效降低輻射劑量。

討 論

本研究中，使用“雙低”掃描方案(低濃度對比劑配合低管電壓)所得的圖像質(zhì)量主觀評分及背景噪聲一致性良好。

單純使用低碘濃度對比劑，會減小血管管腔內(nèi)的CT值，從而影響冠狀動脈CCTA的圖像質(zhì)量，但同時使用低管電壓掃描會解決這一問題[9]。由于不同物質(zhì)CT值的變化與管電壓變化之間的相關(guān)性不同，使用“雙低”掃描方案時，管電壓由常規(guī)使用的120 kVp降為80 kVp，模擬管壁及周圍脂肪組織的CT值降低，而含碘對比劑的CT值增高，從而增大了管腔內(nèi)外的對比度，間接增加了管腔內(nèi)的強化程度，使測得的管腔內(nèi)的CT值更高，圖像質(zhì)量更佳。

隨著冠狀動脈CTA技術(shù)的發(fā)展，診斷標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提高，通常認(rèn)為250～350 HU是冠狀動脈CTA檢查時的最佳CT值[10]，管腔CT值過高或過低都會影響到診斷結(jié)果。血管管腔內(nèi)密度過高，減小了管腔內(nèi)與鈣化斑塊、金屬支架間的密度差，會影響到鈣化斑塊及支架的顯示，高碘濃度對比劑本身的部分容積效應(yīng)也會影響診斷結(jié)果?！半p低”掃描方案可以提高冠狀動脈支架CTA的顯示效果[11]，但低管電壓掃描同時帶來了圖像噪聲增高的問題，同時使用迭代重建算法，可在降低輻射劑量的同時，提高圖像對比噪聲比[12]。迭代重建等技術(shù)可有效減小硬化偽影，顯著提高對支架等高密度物質(zhì)的顯示效果[13]。本研究中雙低掃描組的各模體冠狀動脈血管主觀質(zhì)量評分均在3分以上，CT值均>250 HU，故圖像質(zhì)量滿足臨床診斷要求。

本研究結(jié)果顯示，雙低掃描組支架內(nèi)腔衰減差異明顯低于常規(guī)掃描組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，即雙低掃描組支架內(nèi)腔CT值受到金屬支架暈狀偽影影響更小，支架腔內(nèi)與支架CT值差異更大，對比度更大，更有助于支架內(nèi)再狹窄形成的診斷。本研究結(jié)果同時顯示雙低掃描組支架管徑差異明顯低于常規(guī)掃描組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，即雙低掃描組支架形態(tài)、管徑的顯示優(yōu)于常規(guī)掃描組。

暈狀偽影程度兩組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義。分析其原因，低濃度對比劑配合低管電壓掃描，冠狀動脈內(nèi)CT值被有效升高，支架旁組織CT值衰減程度與常規(guī)掃描區(qū)別不明顯，另一方面暈狀偽影的程度被定義為倒鐘形曲線修正后的幅度的半值，該定義方法有待進一步證實，所以本研究結(jié)果顯示差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

另外，本研究選取鈷鉻合金(5枚支架)、不銹鋼(3枚支架)兩種不同材料支架，分析兩種支架的顯示效果，顯示主觀及客觀評價差異均無統(tǒng)計學(xué)意義，分析其原因，可能與樣本量過小有關(guān)，若想對不同材料支架冠狀動脈CTA顯示效果進行分析，需要更多支架樣本。

在掃描距離、范圍相同的情況下，本研究結(jié)果顯示雙低掃描組輻射劑量為0.32 mSv，常規(guī)掃描組輻射劑量為0.47 mSv，雙低掃描可以有效降低輻射劑量。低碘濃度的碘克沙醇270為等滲對比劑，人體對等滲對比劑的耐受性較好，可以減少CCTA檢查所產(chǎn)生的輻射劑量及對比劑產(chǎn)生的不良反應(yīng)[14]，尤其是碘對比劑對心腎的潛在損傷，采用雙低掃描可有效降低輻射劑量，減少對比劑損傷,降低對比劑腎病的發(fā)生風(fēng)險。

因此，對于冠狀動脈支架植入術(shù)術(shù)后患者進行隨訪CCTA檢查，可在保證圖像質(zhì)量的前提下，降低輻射劑量及碘對比劑負(fù)荷。

綜上所述，冠狀動脈CTA采用低濃度對比劑配合低管電壓的掃描方式，圖像質(zhì)量與常規(guī)掃描無明顯差異，對冠脈支架內(nèi)腔及支架形態(tài)的顯示優(yōu)于常規(guī)掃描，輻射劑量和對比劑負(fù)荷低于常規(guī)掃描。本研究樣本量較小，模體與人體環(huán)境存在差異，其準(zhǔn)確性有待于體內(nèi)實驗的進一步證實。本研究未制作支架內(nèi)再狹窄的模型，只對新支架的內(nèi)腔顯示進行研究，對于支架內(nèi)腔再狹窄的顯示情況有待進一步研究。

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Isualization improvement for coronary artery stent imaging by taking CCTA scan with low-kVp and low-concentration contrast medium：a phantom study

YANG Fan,WANG Yan-yi,JING Shi-qi,et al.

Department of Radiology,the First Hospital of China Medical University,Shenyang 110001,China

Objective:This study is aimed to study the influence of CCTA scan with low KV and low concentration contrast medium to coronary stent imaging.Methods:Eight coronary stents with different types were included in this study.The stents were released into PMMA tubes and then repeatedly filled with contrast medium of different concentration (270,350mg I/mL) during CCTA scanning.The tube voltage was 80kVp and 120kVp respectively,which were marked as "double low" group and conventional group.CCTA scanning was performed with new dual source CT.Subjective scoring and objective evaluation were made in these two groups.Results:No significant difference was existed in the subjective scoring for image quality as well as background noise of the "double low" group and conventional group (P=0.102,P=0.068 respectively).The CCTA image quality acquired from "double low" group was satisfactory for the requirement of diagnosis.No significant difference was existed in the degree of blooming artifact obtained from the two groups (P=0.624).Intra-stent lumen attenuation difference in the "double low" group was obviously lower than that of the conventional group,with statistic significance (P<0.05).The difference of CT value of stent and intra-stent lumen was greater in "double low" group,which was more helpful for the diagnosis of stent renarrowing.The difference of the diameter of intra-stent lumen in the "double low" group was markedly lower that that of conventional group,with significant statistic difference (P<0.05).Assessment of stent morphology,diameter of lumen in the "double low" group were obviously better than that of conventional group.Radiation dosage of "double low" group was 0.32mSv,of conventional group was 0.47mSv,the radiation dosage could be efficiently reduced in "double low" group.Conclusions:Using low concentration contrast medium in combination with low tube voltage for CCTA,qualified images could be obtained with reduce of radiation dosage,also,"double low" scanning is better in displaying stent lumen and the stent morphology than that of conventional group.

Coronary; Stents; Tomography,X-ray computed; Radiation dose

110001 沈陽，中國醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科(楊帆、王彥懿、金士琪、初金剛、戴旭)；110001 沈陽，西門子醫(yī)療CT事業(yè)部(于揚)

楊帆(1989-)，女，遼寧沈陽人，碩士研究生，主要從事心臟大血管影像診斷工作。

戴旭，E-mail：daixudex@vip.sina.com

R543.3; R814.42

A

1000-0313(2017)01-0028-05

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.01.006

2016-04-19

2016-07-01)