新一代心血管專用CT高清掃描模式與迭代重建技術(shù)對冠狀動脈支架植入術(shù)后CCTA成像的價值

林躍鋒，趙恒宇，郭英，葉良海，王觀水，王博

1. 廈門大學(xué)附屬心血管病醫(yī)院 影像科，福建 廈門 361000；2. GE中國CT影像研究中心，廣東 廣州 510623

引言

雖然支架植入術(shù)是治療冠心病的一種較為成功有效的方法，但有5%～46%的冠狀動脈支架會發(fā)生再狹窄。無創(chuàng)、有效的支架隨訪方法變得越來越重要和不可或缺[1]。目前寬體CT 冠狀動脈血管造影（Coronary CT Angiography，CCTA）在冠狀動脈和冠狀動脈支架成像的評估中發(fā)揮著越來越重要的作用。盡管技術(shù)不斷進步，但使用常規(guī)多排探測器標(biāo)準清晰度CT 掃描儀（空間分辨率為0.33～0.50 mm，平面內(nèi)空間分辨率和對比度分辨率為5 mm）對冠狀動脈支架進行評估的價值是非常有限的，特別是對于直徑＜3 mm的支架，一般在CCTA 中無法得到滿意的圖像質(zhì)量。

既往國內(nèi)外的研究使用更加銳利的重建算法和不同的迭代算法來改善冠狀動脈支架圖像質(zhì)量，取得了一定的成效和臨床經(jīng)驗[2-6]。目前得益于CT 技術(shù)的發(fā)展，CT 空間分辨率不斷提高以及CT 迭代算法的進一步更新，擁有CT新技術(shù)的CT 掃描儀更加有利于冠狀動脈成像和支架腔內(nèi)的顯示[7-8]。我院近期在最新一代專用心血管CT 掃描儀（Cardiograph，GE Healthcare）上開展了冠狀動脈檢查，這臺心臟CT 掃描儀使用兩個X 射線源的兩個重疊錐形束沿Z 軸成像，結(jié)合240 ms 的機架旋轉(zhuǎn)速度和冠狀動脈凍結(jié)技術(shù)，14 cm 寬體探測器可以在一個心動周期中提供整個心臟的成像。本研究通過比較專用心血管CT 掃描儀上高分辨率掃描技術(shù)和心臟專用迭代重建技術(shù)對冠狀動脈及冠狀動脈支架圖像質(zhì)量的影響，研究在新一代專用心血管CT的掃描模式下，如何選擇更好的重建方法來評價冠狀動脈支架植入術(shù)（Percutaneous Coronary Intervention，PCI）術(shù)后復(fù)查患者的冠狀動脈及冠狀動脈支架情況。

1 材料與方法

1.1 一般資料

前瞻性連續(xù)收集我院2019 年11 月至2020 年6 月接受過經(jīng)皮冠狀動脈腔內(nèi)成形術(shù)和支架置入術(shù)的患者在寬體多排探測器CT 掃描儀上行CCTA 檢查的圖像，最終共納入53 例患者（105 枚支架）。本研究已獲得本院倫理審查委員會的批準，并獲得了患者的知情同意。納入標(biāo)準：① PCI術(shù)后1 個月內(nèi)行CCTA 檢查的患者；② 無心血管不良反應(yīng)事件發(fā)生。排除標(biāo)準：① 對碘造影劑過敏者；② 腎功能不全（肌酐清除率≤120 mL/min）。

1.2 掃描方案

本研究使用美國GE 公司最新型280 排560 層CardioGraphe CT 掃描儀，14 cm 寬體探測器，管電壓120 kV，管電流500 mA，轉(zhuǎn)速0.24 s/r，掃描及重建層厚0.5 mm，開啟高清掃描模式，打開并將基于多模型的心臟自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建算法（Adaptive Statistical Iterative Reconstruction-CV，ASIR-CV）權(quán)重設(shè)為50%，采用前瞻性心電門控技術(shù)及對比劑跟蹤自動觸發(fā)技術(shù)，感興趣區(qū)設(shè)于降主肺動脈水平，觸發(fā)閾值為150 HU，達閾值后延遲3.5 s 開始掃描，根據(jù)心率和心率變異度調(diào)整曝光最佳時相，在一個心動周期內(nèi)完成CCTA 掃描，并使用冠狀動脈運動追蹤凍結(jié)（Snap Shot Freeze，SSF）技術(shù)重建得到?jīng)]有運動偽影的圖像，使用非離子碘對比劑碘海醇（350 mgI/mL）50～60 mL，注射流速為4.5～5.5 mL/s，經(jīng)肘靜脈注射后再以同流速注入40 mL0.9%氯化鈉溶液。

1.3 圖像重建與后處理

每例患者最佳時相的圖像使用心臟專用標(biāo)準重建圖像（ASIR-CV standard）分別重建為50%、70%、90%權(quán)重的心臟迭代重建算法（ASIR-CV）三組序列，再使用高清標(biāo)準重建算法（HD standard）及高清細節(jié)重建算法（HD detail）聯(lián)合70%權(quán)重心臟迭代重建算法（ASIR-CV）進行重建，重建層厚及層間距均為0.5 mm。將所有CT 數(shù)據(jù)傳輸至ADW 4.7 工作站（GE Healthcare）應(yīng)用后處理軟件對重建圖像進行多平面重組、曲面重建等進行全面觀察和分析。

1.4 圖像分析

由2 名有3 年以上工作經(jīng)驗的放射科醫(yī)師在ADW 4.7后處理工作站上根據(jù)美國心臟協(xié)會冠狀動脈分段標(biāo)準對所有冠狀動脈的18 個節(jié)段進行評估，并由1 名影像科醫(yī)師在未知圖像重建方式的情況下對圖像進行評價，比較各組圖像在冠狀動脈和支架顯示方面的差異。

1.4.1 主觀評價

使用軸位圖像、多平面和曲面重建圖像，根據(jù)冠狀動脈血管邊界清晰度和支架偽影程度以4 分制進行評估。

（1）血管節(jié)段評分標(biāo)準：1 分（優(yōu)），冠狀動脈連續(xù)完整，邊緣清晰、銳利；2 分（良），冠狀動脈連續(xù)完整，局部邊緣模糊；3 分（中），冠狀動脈管壁欠銳利，但不影響診斷；4 分（差），冠狀動脈管壁模糊，不能診斷。

（2）支架節(jié)段評分標(biāo)準：1 分（優(yōu)），支架邊界及內(nèi)腔清晰，無影響支架評估的偽影；2 分（良）：支架的邊界較清晰，僅有輕微支架偽影；3 分（中）：支架邊界模糊不清，支架偽影影響圖像質(zhì)量，但不影響診斷。4 分（差）：支架出現(xiàn)嚴重偽影，不能診斷[5,9]。

1.4.2 客觀評價

在軸位圖像上分別測量主動脈根部、右冠狀動脈（Right Coronary Artery，RCA）近端、左前降支（Left Anterior Descending，LAD）近端及相鄰心外膜脂肪的CT 值和標(biāo)準偏差（Standard Deviation，SD），測量時避開支架偽影、鈣化及非鈣化斑塊，計算信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）和對比噪聲（Contrast to Noise Ratio，CNR）。

1.5 輻射劑量

CT 掃描完成后主機自動生成劑量報告，記錄每例患者的容積CT 劑量指數(shù)（Volume CT Dose Index，CTDIvol）和劑量長度乘積（Dose Length Product，DLP），計算對比劑劑量及有效輻射劑量（Effective Dose，ED）。對比劑劑量＝體質(zhì)量×0.6（mL/kg），ED=DLP×0.014。

1.6 統(tǒng)計學(xué)分析

所有數(shù)據(jù)均使用SPSS 20.0 軟件進行分析。連續(xù)變量表示為（±s），分類變量表示為n（%），服從正態(tài)分布的計量資料的比較采用單因素方差分析，不服從正態(tài)分布的計量資料的比較采用相關(guān)樣本Friedman 秩和檢驗，而后行兩兩比較。主觀評分的比較采用Kruskal-Wallis 檢驗。所有分析以雙尾P＜0.05 為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 基本信息

2019年11月至2020年6月連續(xù)入組了53例持續(xù)心房顫動患者，其中男性49例、女性4例，平均年齡（61.26±11.96）歲，平均體質(zhì)量指數(shù)為（2 5.3 6±2.7 9）k g/m2，平均心率為（6 4.3 6±9.1 4） b m p，使用對比劑總量為（5 7.3 9±3.6 3）m L。輻射劑量：CTDIvol為（14.39±5.03）mGy，DLP為（105.42±66.73）mGy.cm，ED為（1.48±0.93）mSv。

2.2 不同迭代重建組客觀及主觀評價的比較

在CV-standard 重建算法下，50%、70%、90% 權(quán)重ASIR-CV 三組間的CT 值沒有顯著性差異，三組間及50%ASIR-CV 與70% ASIR-CV，50% ASIR-CV 與90% ASIRCV 之間的CNR、SNR 分別有顯著性差異（P＜0.05）；三組迭代重建算法及組內(nèi)兩兩之間的噪聲值有顯著性差異（P＜0.05）；三組迭代重建算法的主觀評分沒有顯著性差異（P＞0.05），見表1、圖1a～c。

表1 不同迭代重建組客觀及主觀評價的比較（n=53，CV standard重建算法下）

70% ASIR-CV 條 件 下，CV standard、HD standard、HD detail 三組的CT 值沒有顯著性差異，三組間及組內(nèi)兩兩比較的CNR、SNR 均有顯著性差異（P＜0.05），三組及組內(nèi)兩兩比較的噪聲有顯著性差異（P＜0.05），三組及組內(nèi)兩兩比較的主觀評分均有顯著性差異（P＜0.05），見表2、圖1d～f。

表2 不同重建組間的客觀及主觀評價的比較（n=53，70% ASIR-CV條件下）

圖1 患者首次PCI術(shù)后5個月、二次PCI術(shù)后3周CCTA復(fù)查圖像

3 討論

近年來高時間分辨率的寬體探測器CT 在冠狀動脈成像的臨床應(yīng)用中發(fā)揮了越來越重要的作用[10-13]。本研究使用了最新一代專用心血管CT 掃描儀，其使用兩個X 射線源的兩個重疊錐形束沿Z 軸成像，在實現(xiàn)14 cm 寬體覆蓋范圍的條件下，既能減小寬體探測器的尺寸又可以比較好地消除掃描中的錐形束偽影。心臟專用掃描儀可以使用比常規(guī)CT 掃描儀更小的視野，0.5 mm 重建層厚比常規(guī)CT 的分辨率更高，還可以使用高清掃描技術(shù)以及高清分辨率的重建算法。本研究比較了這種專用心血管CT 掃描儀上高分辨率掃描技術(shù)和心臟專用迭代重建技術(shù)對冠狀動脈CCTA 圖像質(zhì)量的影響，初步結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用該掃描儀的高分辨掃描模式加上高清細節(jié)的重建方法（HD detail）并配合心臟迭代重建算法（ASIR-CV）是觀察冠狀動脈支架內(nèi)腔最適合的掃描及重建條件，可以得到臨床滿意的圖像質(zhì)量。

3.1 高分辨率采集重建技術(shù)對冠狀動脈支架顯示的影響

近期有研究報道了高分辨率CT 冠狀動脈支架成像與傳統(tǒng)的標(biāo)準分辨率CT 相比可顯著提高圖像質(zhì)量及測量準確率[5-6]。通過使用高清掃描模式下CT 系統(tǒng)更高采樣率獲得的數(shù)據(jù)，高清細節(jié)重建算法可有效減少金屬偽影，提高視野內(nèi)圖像精度以及抑制高密度組織周圍的偽影。Tanami 等[14]研究發(fā)現(xiàn)，高清掃描模式比非高清掃描模式的支架內(nèi)徑顯示率提高了13.3%～14.7%。張文佳[15]的研究發(fā)現(xiàn)高清掃描模式支架內(nèi)徑顯示率提高約32%，證實了高清掃描模式的有效性和先進性。本研究結(jié)果與上述研究一致，對于冠狀動脈支架，高清細節(jié)重建方式的主觀圖像質(zhì)量均高于高清標(biāo)準（HD standard）和心臟常規(guī)重建（CV standard）算法，再次證實高分辨率采集聯(lián)合高清重建技術(shù)對冠狀動脈支架有較好的成像效果，特別是在新一代心血管CT 掃描儀的立體雙球管高采樣頻率和0.5 mm 薄層重建的條件下，可以進一步提高成像質(zhì)量。

CCTA 冠狀動脈支架銳利核重建圖像通常優(yōu)于平均核重建圖像，因為它可以有效地提高圖像的空間分辨率、降低圖像線束硬化偽影。Mark 等[16]的研究同樣表明，CT 冠狀動脈支架成像中，分析支架內(nèi)管腔時非常需要銳利核重建，因為它可以改進高密度結(jié)構(gòu)的邊緣顯示，因而可以銳化顯示冠狀動脈支架壁結(jié)構(gòu)，從而降低金屬的“開花樣”偽影。

3.2 迭代重建技術(shù)對冠狀動脈支架顯示的影響

諸多研究均表明應(yīng)用迭代重建技術(shù)可以降低圖像噪聲，提高支架腔內(nèi)的圖像質(zhì)量[2-4,17]。本研究結(jié)果觀察到類似的現(xiàn)象，常規(guī)CV standard 配合不同ASIR-CV 重建的權(quán)重（50%、70%、90%），可以得到噪聲顯著降低的圖像，圖像噪聲隨著權(quán)重的增加逐漸降低，SNR 和CNR 隨著權(quán)重的增加逐漸增加。因此，本研究的高清掃描及重建技術(shù)聯(lián)合使用70% ASIR-CV 最佳降噪效果來評估各組之間的圖像質(zhì)量，在70% ASIR-CV 條件下，高清重建組中高清細節(jié)算法既保留了高分辨率的銳利度，也能通過適度的降噪效果使其主觀評分優(yōu)于高清標(biāo)準算法和心臟常規(guī)重建算法，得到冠狀動脈支架成像的最佳效果。

本研究的局限性：① 研究病例沒有以傳統(tǒng)的冠狀動脈造影檢查結(jié)果作為支架內(nèi)再狹窄診斷的金標(biāo)準；② 冠狀動脈支架的直徑大小、不同材質(zhì)等是影響支架偽影、腔內(nèi)顯示效果的重要因素，應(yīng)進一步按照支架的材質(zhì)和直徑細分深入研究；③ 本研究是基于較低體重和較低心率人群進行的，這些研究結(jié)果是否適用于更大范圍的人群，如肥胖患者或高心率及心律不齊患者尚不確定，需要進一步的工作來評估在這些人群中的診斷效能。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，新一代專用心臟掃描儀高分辨率掃描技術(shù)結(jié)合心臟專用迭代重建技術(shù)提升了對冠狀動脈及冠狀動脈支架圖像質(zhì)量的客觀評分，可以為PCI 植入術(shù)后的患者提供臨床診斷滿意的冠狀動脈及支架的圖像質(zhì)量，而且本CT 掃描儀具有寬體探測器，配合使用更快的轉(zhuǎn)速和迭代重建算法可以進一步降低患者的輻射劑量，未來還可進一步探討在不同體重患者和高心率及心律不齊患者中的可行性，有助于對更大范圍接受冠狀動脈支架置入術(shù)的患者進行低劑量高清CCTA 的評估檢查。