One beat冠狀動脈軸掃結(jié)合Snap shot Freeze重組的應(yīng)用價值:與常規(guī)屏氣掃描模式對比

李響 劉斌 蔣炯 李選 孫華富 朱愛麗

隨著多層螺旋CT技術(shù)的進步，冠狀動脈CTA檢查因其在無創(chuàng)性及日趨增高的診斷符合率上的優(yōu)勢，在臨床上得到很好的應(yīng)用［1,2］。然而高心率、大體重指數(shù)、屏氣障礙仍然是制約冠脈CTA的主要因素，尤其對于高心率和屏氣障礙的病人。隨著心率的升高，圖像的運動偽影越嚴(yán)重。憋氣障礙同樣是臨床中常見到的問題，聽力障礙患者、肺心病患者在進行冠狀動脈CTA檢查時，往往成為影響圖像質(zhì)量的關(guān)鍵因素。屏氣障礙同樣產(chǎn)生較多的運動偽影，影響冠狀動脈的診斷和分析。

通過改變CT的軟硬件均可以減少運動偽影，相比于硬件水平革新，軟件水平的提高更加的實用、有效［3,4］。冠狀動脈凍結(jié)技術(shù)（snap shot freeze，SSF）是一種新研發(fā)的針對運動偽影的補償算法。該算法是在一個心動周期內(nèi)采用相鄰時相的信息進行運動偽影的補償［5］。采用此技術(shù)不僅可以減少由心率帶來的運動偽影同時大幅度降低呼吸偽影，因此在不改變圖像質(zhì)量的情況下，對于屏氣困難的患者，冠狀動脈CTA檢查已不再是限制。

本文的目的是研究與屏氣冠狀動脈CCTA掃描相比，結(jié)合SSF凍結(jié)冠狀動脈運動技術(shù)，在自由呼吸CCTA掃描情況下冠狀動脈三支血管在不同心率組下圖像質(zhì)量的改進情況。

資料與方法

1.研究對象

收集2017年1～5月在本院行冠狀動脈CTA檢查者126例（男58例，女68例；年齡36～77歲，平均58±9.6歲，BMI為25.2±3.2）。將無對比劑應(yīng)用禁忌的各種心率的受檢者作為納入標(biāo)準(zhǔn)，并簽署知情同意書。126例按屏氣和自由呼吸分為1、2兩組，其中屏氣組74例，自由呼吸52例。再根據(jù)受檢者心率分為低中高三個心率組（A、B、C），其中屏氣組：A1組（＜70 bpm）41例，B1組（71～85 bpm）24例，C1組（大于85 bpm）9例；自由呼吸組：A2（＜70 bpm）27例，B2組（71～85 bpm）16例，C2組（大于85 bpm）9例。

2.檢查方法

本組病例采用16 cm寬體探測器的螺旋CT（GE healthcare，Revolution CT）進行前瞻性心電門控掃描，掃描前規(guī)定是否屏氣（單周采用屏氣掃描方式、雙周采用自由呼吸掃描方式）。掃描的序列包括：定位相掃描，低劑量軸掃，觸發(fā)層面掃描，CTA掃描。低劑量軸掃的目的是確定掃描范圍和進行鈣化積分計算。觸發(fā)層面選擇氣管分叉下2 cm處的升主動脈水平，觸發(fā)CT值為80HU，診斷延遲9.9s后開始掃描。對比劑采用歐乃派克（350 mg I/ml），對比劑用量為:體重（kg）×0.9 ml/kg，對比劑注射時間為12 s，從而確定對比劑流率。注入對比劑后以相同的流率注射生理鹽水30 ml。CTA掃描時管電流使用自動毫安，管電壓為100～120 kV，球管旋轉(zhuǎn)時間為0.28 s，采用140 mm探測器進行軸位掃描。屏氣與自由呼吸的掃描方式的差別僅為關(guān)閉屏氣的自動語音命令，其他參數(shù)均相同。

3.圖像重組和后處理

掃描結(jié)束后，采用50%的ASiR-V迭代算法［6,7］，根據(jù)心率情況重組出多時相的軸位圖像（層厚0.625，層間距0.625）。重組完成后，在一個心動周期內(nèi)手動挑選最佳單期時相進行SSF處理，經(jīng)工作站（GE AW4.6）處理得到最佳單時相圖像。SSF技術(shù)是一種新研發(fā)的針對運動偽影的運動補償算法，這種算法是在一個心動周期內(nèi)采用相鄰時相的信息進行運動偽影的補償［5］。從原理上來說，它不僅對心臟搏動引起的冠狀動脈運動有效，對呼吸可能引起的冠狀動脈運動也是有效的。

4.圖像分析

客觀評價：分別測量圖像的主動脈根部和胸大肌的CT值和SD值。

主觀評價：由兩名高年資的放射科醫(yī)師在不知道圖像分組的情況下對SSF前后的圖像對冠狀動脈三支進行評分。圖像的評分標(biāo)準(zhǔn)采用5分法（圖1）：3分為可以診斷。

按照上述標(biāo)準(zhǔn)分別對冠狀動脈CTA的三支血管在SSF前后的軸位圖、曲面重組圖進行評分（圖2，3），當(dāng)兩者意見不一致時，使用獨立樣本t檢驗，并計算平均分。

5.統(tǒng)計學(xué)分析

使用SPSS 22.0進行統(tǒng)計學(xué)分析，均采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差的形式，客觀評分采用獨立樣本的t檢驗，主觀評分采用秩和檢驗。

結(jié) 果

自由呼吸組和屏氣組的主動脈弓根部CT值、噪聲值、信噪比、對比度噪聲比均無明顯差異（P＞0.05（表1）。

在使用SSF后無論在自由呼吸組還是屏氣組均能夠提高冠狀動脈三支的圖像質(zhì)量（P＜0.05）（表2）。

圖2 女性，心率為87次/分，在自由呼吸情況下的冠脈CTA圖像。a）標(biāo)準(zhǔn)重組軸位圖、b）RCA、c）LAD、d）LCX的CPR圖；圖3同圖2受檢者，為SSF重組的圖像。a）軸位圖；b）RCA；c）LAD；d）LCX的CPR圖

自由呼吸組和屏氣組在使用SSF后對于不同心率冠狀動脈圖像的質(zhì)量的提升均無明顯差別（P＞0.05）（表3）。

和常規(guī)的屏氣組相比，自由呼吸組和屏氣組的主動脈弓根部CT值、噪聲值、信噪比、對比度噪聲比均無明顯差異；和常規(guī)屏氣組一樣，在使用SSF后自由呼吸組能夠提高冠狀動脈三支 的 圖 像 質(zhì) 量（P＜0.001）；和常規(guī)的屏氣組相比，自由呼吸組和屏氣組在使用SSF后對于不同心率冠狀動脈圖像的質(zhì)量的提升均無明顯差別（P＞0.05）。即使使用SSF，低心率（＜70 bpm）的CCTA圖像質(zhì)量仍優(yōu)于高心率者（＞70 bpm）。

表1 自由呼吸組和屏氣組的客觀評分

表2

表3

討 論

在冠狀動脈CTA檢查中，運動偽影一直以來都是影像科醫(yī)生做出正確診斷的最大挑戰(zhàn)［8］。產(chǎn)生運動偽影的原因很多，最主要的兩個原因是高心率和屏氣障礙，所以在冠狀動脈CTA檢查中，患者往往在檢查前服用降心率的藥物，但是由于禁忌證及其低效能，也在很大程度上限制了其使用［9］。隨著多層螺旋技術(shù)的發(fā)展，硬件技術(shù)的革新，高轉(zhuǎn)速球管、寬探測器也廣泛應(yīng)用于臨床中，但是其效果并不明顯。

Revolution CT在冠狀動脈成像方面，采用了16 cm寬的探測器、0.28 s的旋轉(zhuǎn)速度，采用軸掃的掃描方式，極大的提高了時間分辨率。在軟件方面采用了運動偽影補償技術(shù)，（即snap shot freeze，SSF），極大的降低了高心率患者及憋氣障礙者檢查時產(chǎn)生的運動偽影并提高了圖像質(zhì)量。SSF其原理是在一個心動周期內(nèi)進行多時相重組后，利用目標(biāo)時相周圍前后80 ms的數(shù)據(jù)信息，追蹤每一段血管的路徑和運動速度，來確定真正的血管位置，補償目標(biāo)時相的運動偽影，從而大大提高時間分辨率，使有效時間分辨率達29 ms［10］。這種方法以每支血管、每段分支為基礎(chǔ)來糾正冠狀動脈血管每個像素的運動程度。

本研究顯示，采用SSF后無論自由呼吸還是屏氣均能較好的提高圖像質(zhì)量，其中右冠狀動脈（RCA）的改變最為明顯［11］。產(chǎn)生的原因是冠狀動脈每一支血管的運動均不相同，RCA的銳緣支運動最為明顯，左旋支（LCX）的運動最慢。不同冠狀動脈分支的運動受心率的影響較重，早期收縮期速度最快，中期舒張期運動速度最慢。以往的研究均按照心率分組而研究SSF對圖像的改進效果，其中在60 bpm以下未見明顯改變，盡管如此，目前的研究顯示對于高心率80～100 bpm，SSF能夠很好的提高圖像質(zhì)量。有研究表明，受心率影響的冠狀動脈運動速度約為22.4～108.6 mm/s［12］,而 呼吸造成 的血管 運 動速度 約為2.4～29.3 mm/s［13］,不同心率對血管產(chǎn)生的影響，SSF都能出色的降低運動偽影，對于自由呼吸產(chǎn)生的輕微運動，更能體現(xiàn)出其應(yīng)用價值。本文重點研究了兩種呼吸模式下SSF后對圖像質(zhì)量的改進效果，自由呼吸組和屏氣組在使用SSF后，冠狀動脈三支血管的圖像質(zhì)量均得到提高。SSF后無論自由呼吸組還是屏氣組又按照不同的心率分為低、中、高三組，這三組在自由呼吸和采用屏氣掃描均未見差別。有研究表明，雙源CT在采用自由呼吸模式的情況下，心率控制在60 bpm，而320-MDCT在采用自由呼吸模式時要求心率低于75 bpm，本研究并未限制心率，且分組進行研究，并得到了三組自由呼吸組與屏氣組圖像質(zhì)量無差別的結(jié)論。但本研究的結(jié)果顯示，即使使用SSF，低心率（＜70 bpm）的CCTA圖像質(zhì)量還是要略高于高心率（＞70 bpm）者。使用Revolution CT，16 cm探測器，軸掃模式，0.28 s的轉(zhuǎn)速均能在硬件方面減少呼吸運動對冠狀動脈CTA產(chǎn)生的影響。SSF的使用更能夠減少每支血管的運動偽影，縮短時間窗，更能夠減少來自高心率和呼吸造成的運動偽影。本研究的客觀結(jié)果顯示，自由呼吸組和屏氣掃描兩組的主動脈弓根部CT值、信噪比、對比度噪聲比均未見明顯差異，認(rèn)證了使用自由呼吸方式和屏氣方式進行掃描能得到相同的圖像質(zhì)量。

綜上所述，自由呼吸方式結(jié)合SSF技術(shù)的使用大大減少了冠狀動脈CTA掃描中的運動偽影，對于各種心率的受檢者，均能重組得到很好的診斷圖像。對于聽力障礙、肺氣腫及肺心病等屏氣障礙患者均能得到與常規(guī)屏氣掃描相同的圖像。