基于寬體探測(cè)器高分辨率掃描模式下的多種不同重建算法對(duì)冠狀動(dòng)脈支架可視化評(píng)估對(duì)比研究

王 瑩 王奇政 陳永曄 狄愛(ài)輝 張 艷

經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療（percutaneous coronary intervention，PCI）是目前治療冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病的主要手段之一，支架內(nèi)再狹窄（in?stent restenosis，ISR）是PCI術(shù)后的重要并發(fā)癥之一，冠狀動(dòng)脈CT血管成像（computed tomography angiography，CTA）檢查作為一種無(wú)創(chuàng)的影像學(xué)檢查方法，已經(jīng)成為臨床上隨訪觀察PCI術(shù)后患者有無(wú)并發(fā)癥的最常用檢查方法［1-2］。

盡管目前冠狀動(dòng)脈CTA檢查在臨床上應(yīng)用廣泛，但其用于支架內(nèi)病變檢測(cè)的診斷性能仍然具有挑戰(zhàn)性［3-4］。由于存在金屬偽影和支架引起的部分容積偽影，這導(dǎo)致其在進(jìn)行支架內(nèi)腔評(píng)估方面存在不足［5］。既往使用標(biāo)準(zhǔn)分辨率CT進(jìn)行的研究表明，應(yīng)用64排CT和雙源CT，PCI術(shù)后患者冠狀動(dòng)脈CTA中支架的偽影會(huì)嚴(yán)重影響支架內(nèi)管腔情況的可視化程度，支架不可評(píng)估率約為9%~10%［6］，特別是在直徑≤3 mm的支架中，偽影嚴(yán)重限制了影像科醫(yī)生及臨床醫(yī)生對(duì)PCI術(shù)后患者隨訪情況的判斷。為了克服這一限制，近年來(lái)大量國(guó)內(nèi)外研究嘗試采用多種新的影像技術(shù)來(lái)提高支架內(nèi)管腔的顯示率及支架內(nèi)再狹窄的診斷準(zhǔn)確性，例如寬體探測(cè)器、高分辨率CT、迭代重建算法等［7-9］。其中寬體探測(cè)器覆蓋范圍可達(dá)到16 cm，一次掃描足以覆蓋整個(gè)心臟，大大減少了圖像偽影，而高分辨率CT能夠明顯提高冠狀動(dòng)脈CTA的空間分辨率，有助于對(duì)支架再狹窄的影像學(xué)評(píng)估［10］。另一方面，特有的重建算法亦可進(jìn)一步提高冠狀動(dòng)脈支架的可視化程度，輔助冠狀動(dòng)脈支架手術(shù)后ISR的影像學(xué)評(píng)估。

本研究旨在利用寬體探測(cè)器高分辨率CT對(duì)冠狀動(dòng)脈支架進(jìn)行成像，并進(jìn)行4種不同重建方式的重建，評(píng)估冠狀動(dòng)脈支架的可視化程度。

方 法

1. 研究對(duì)象

本研究回顧性分析了2021年1月至2021年5月期間我院冠狀動(dòng)脈CTA檢查的PCI術(shù)后患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：①冠狀動(dòng)脈支架植入術(shù)后定期復(fù)查或懷疑ISR患者；②患者同時(shí)進(jìn)行了冠狀動(dòng)脈CTA檢查及高分辨率CT掃描。排除標(biāo)準(zhǔn)：①圖像質(zhì)量差，存在明顯的運(yùn)動(dòng)偽影等；②患者既往進(jìn)行過(guò)除PCI之外的其他治療，如心臟冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)、心臟起搏器置入術(shù)及其他心臟相關(guān)手術(shù)等。

本研究最終共納入37例患者（共植入43個(gè)支架），其中男性24例，女性13例，平均年齡為（67±9）歲。

2. 掃描設(shè)備及參數(shù)

掃描設(shè)備為Revolution CT掃描儀（GE Healthcare，Milwaukee，WI），掃描前未對(duì)患者進(jìn)行屏氣訓(xùn)練。選用非離子型對(duì)比劑碘佛醇注射液（含碘350 mg/mL），應(yīng)用雙筒高壓注射器，通過(guò)20G套管針經(jīng)肘正中靜脈團(tuán)注對(duì)比劑，劑量為體重×（0.8~1.0 mL），流率為3.5~4.5 mL/s，然后以相同流率注射生理鹽水50 mL。確定增強(qiáng)掃描注射造影劑后延遲掃描時(shí)間的方法采用前瞻性心電門控序列掃描方式，采用團(tuán)注跟蹤法，在升主動(dòng)脈根部層面選擇感興趣區(qū)，當(dāng)感興趣區(qū)CT值達(dá)80 HU后，再延遲7 s自動(dòng)觸發(fā)掃描。

掃描參數(shù)：管電流調(diào)制采用自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)，參考噪聲指數(shù)為25，旋轉(zhuǎn)時(shí)間為0.28 s，準(zhǔn)直寬度為256 mm×0.625 mm，重建層厚為0.625 mm，采集期相為自動(dòng)選擇重建最佳舒張期和收縮期。

3. 圖像后處理

圖像重建及后處理：CT掃描結(jié)束后，采用4種不同方法進(jìn)行圖像重建，包括標(biāo)準(zhǔn)（stnd）算法、細(xì)節(jié)（detail）算法以及高清標(biāo)準(zhǔn)（HD?stnd）算法和高清細(xì)節(jié)（HD?detail）算法，如圖1所示。其中HD?detail重建算法使用自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代重建算法（adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR）技術(shù)來(lái)控制噪聲，采用70%的ASIR強(qiáng)度來(lái)減低圖像的噪聲。

圖1 同一患者經(jīng)4種不同的重建算法獲得的左前降支的拉直圖像

圖像后處理應(yīng)用數(shù)坤AI平臺(tái)對(duì)原始圖像進(jìn)行血管分析處理，獲得血管拉直圖像以及相應(yīng)部位的血管垂直橫斷面圖像。

4. 客觀圖像評(píng)價(jià)

在拉直圖像上將支架等分為近段、中段和遠(yuǎn)段，然后在各段對(duì)應(yīng)的垂直橫斷面圖像上進(jìn)行支架后冠脈內(nèi)腔直徑的測(cè)量。在支架中段水平和升主動(dòng)脈根部水平處分別勾畫感興趣區(qū)（ROI），測(cè)量CT值（單位：HU）和噪聲。

測(cè)量支架內(nèi)ROI盡可能避免包括支架，且不與血管壁接觸，測(cè)量升主動(dòng)脈根部在左冠狀動(dòng)脈起始部層面的ROI，面積為10 mm2。噪聲以標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)表示，暈狀偽影程度以支架內(nèi)管腔和升主動(dòng)脈CT值差值來(lái)表示，差值越大表示暈狀偽影程度越重。

客觀圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)由1名從事冠狀動(dòng)脈CT診斷的高年資放射科醫(yī)師在未知分組情況下獨(dú)立對(duì)圖像測(cè)量。

5. 主觀圖像評(píng)價(jià)

主觀評(píng)分在曲面重建、拉直圖像以及血管垂直橫斷面圖像上進(jìn)行，均采用Likert 4級(jí)評(píng)分法［11］進(jìn)行評(píng)估：4分（優(yōu)秀），圖像質(zhì)量?jī)?yōu)秀，支架清晰，支架引起的輕微暈狀偽影，支架內(nèi)管腔清晰可見(jiàn)；3分（良），圖像質(zhì)量良好，支架清晰度良好，支架引起輕微暈狀偽影，支架內(nèi)管腔可視化良好；3分（中等），圖像質(zhì)量降低，支架邊緣模糊，支架引起暈狀偽影，支架內(nèi)腔可視化受限；4分（差），圖像質(zhì)量差，支架邊緣模糊，支架引起明顯暈狀偽影，支架內(nèi)腔可視性差。詳見(jiàn)圖2。

圖2 圖像質(zhì)量評(píng)分

主觀圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)由1名放射科高年資主治醫(yī)師及1名放射科住院醫(yī)師在未知分組情況下獨(dú)立對(duì)圖像質(zhì)量評(píng)分，若結(jié)果不一致則進(jìn)行再次同閱片，經(jīng)討論達(dá)成一致。

6. 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

所有數(shù)據(jù)應(yīng)用SPSS 26.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析：計(jì)量資料用中位數(shù)（四分位數(shù)間距）表示。支架后冠脈內(nèi)腔直徑、圖像噪聲、暈狀偽影、主觀評(píng)分均采用重復(fù)測(cè)量方差檢驗(yàn)，P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1. 客觀圖像評(píng)價(jià)比較

1.1 支架后冠脈內(nèi)腔近段、中段和遠(yuǎn)段的直徑

本組研究結(jié)果顯示，HD?detail重建算法圖像的測(cè)量支架后冠脈內(nèi)腔直徑在近端、中段、遠(yuǎn)段均大于其他3種重建算法，其中與stnd重建算法和detail重建算法的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），而與HD?stnd重建算法的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。HD?stnd重建算法圖像的測(cè)量支架近段及遠(yuǎn)段直徑中位數(shù)大于stnd重建算法和detail重建算法，其中與stnd重建算法的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），而與detail重建算法的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。詳見(jiàn)表1~3。

表1 4種重建算法支架圖像質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)和主觀評(píng)價(jià)比較

1.2 噪聲

HD?detail重建算法圖像的噪聲大于stnd重建算法和HD?stnd重建算法，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），而與detail重建算法的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。HD?stnd重建算法圖像的噪聲大于stnd重建算法和detail重建算法，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。

1.3 暈狀偽影

HD?detail重建算法圖像的暈狀偽影小于其他3種重建算法，其中與stnd重建算法和detail重建算法的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），而與HD?stnd重建算法的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。HD?stnd重建算法圖像的暈狀偽影小于stnd重建算法和detail重建算法，其中與stnd重建算法的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），而與detail重建算法的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。

2. 主觀圖像評(píng)價(jià)比較

HD?detail、HD?stnd重建算法圖像質(zhì)量評(píng)分高于stnd、detail重建算法，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。

討 論

本研究評(píng)估了寬體探測(cè)器高分辨率CTA評(píng)估PCI術(shù)后患者ISR的診斷能力，將高分辨率掃描模式和高清重建算法相結(jié)合，進(jìn)一步提高冠狀動(dòng)脈支架內(nèi)部的顯示，實(shí)現(xiàn)一次屏氣可完成高質(zhì)量的冠狀動(dòng)脈CTA圖像掃描，提高冠狀動(dòng)脈CTA的圖像質(zhì)量和診斷準(zhǔn)確性，能夠在低輻射劑量的前提下獲取PCI患者術(shù)后冠狀動(dòng)脈CTA的圖像，為冠狀動(dòng)脈支架術(shù)后患者提供了一種可視化程度更佳的檢查方法［7，12］。

在本研究中運(yùn)用高分辨率的掃描方式，并使用4種不同的重建算法 （stnd、detail、HD?stnd、HD?detail），發(fā)現(xiàn)運(yùn)用HD?detail和HD?stnd重建算法，與其他算法相比，可測(cè)量的支架后冠脈內(nèi)腔直徑在近段、中段和遠(yuǎn)段均大于其他3種重建算法，同時(shí)，具有最小的支架暈狀偽影，總體診斷信心的主觀評(píng)分亦高于標(biāo)準(zhǔn)重建算法，因此，通過(guò)客觀評(píng)價(jià)和主觀評(píng)價(jià)顯示其對(duì)冠狀動(dòng)脈支架的顯影和冠狀動(dòng)脈支架內(nèi)徑的可視化程度均高于標(biāo)準(zhǔn)重建算法。既往曾有研究者［13］對(duì)比了HD?stnd，HD?detail，HD?stnd?plus以及HD?detail?plus等4種序列，研究結(jié)果認(rèn)為HD?detail重建所獲取的圖像質(zhì)量?jī)?yōu)于其余3種，且與支架真實(shí)直徑對(duì)比，測(cè)量的支架內(nèi)腔直徑準(zhǔn)確率高，這在另一方面提示了HD?detail序列確實(shí)在PCI術(shù)后患者的冠脈CTA重建中具有更佳的可視化效果。故本研究推薦HD?detail或者HD?stnd重建算法作為PCI術(shù)后冠狀動(dòng)脈CTA的最佳標(biāo)準(zhǔn)重建算法。

雖然HD?detail或者HD?stnd重建算法可以明顯提高冠狀動(dòng)脈支架內(nèi)部的可視化程度，但冠狀動(dòng)脈CTA的總體圖像噪聲水平相應(yīng)增加，這可能會(huì)影響同一患者其他未植入支架的冠脈血管的評(píng)估，降低對(duì)軟斑塊的檢出，影響斑塊特征的分析。本研究發(fā)現(xiàn)，stnd重建算法所獲取的圖像噪聲最小，可以用來(lái)觀察未植入支架的血管。故推薦對(duì)于PCI術(shù)后的患者，使用高分辨率掃描模式進(jìn)行CTA掃描，使用HD?detail或者HD?stnd重建算法重建的圖像來(lái)評(píng)估植入支架的血管，結(jié)合ASIR技術(shù)來(lái)降低噪聲，進(jìn)一步提高圖像質(zhì)量［14］。而對(duì)于未植入支架的血管及其軟斑塊分析，建議使用stnd算法重建的圖像來(lái)進(jìn)行評(píng)估。故本研究建議采用將多種重建算法相結(jié)合的個(gè)性化方法，使PCI術(shù)后患者一次冠脈CTA掃描的獲益最大化。

表2 4種重建算法支架圖像的支架后冠脈內(nèi)腔直徑兩兩比較結(jié)果

本次研究具有一定的局限性。首先，本研究未進(jìn)行傳統(tǒng)的冠狀動(dòng)脈造影檢查，缺乏與ISR診斷金標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)照，無(wú)法評(píng)價(jià)診斷的絕對(duì)準(zhǔn)確率，但是在目前臨床實(shí)際情況中，采用無(wú)創(chuàng)的冠狀動(dòng)脈CTA掃描已經(jīng)成為臨床趨勢(shì)，在其能明確診斷的情況下，有創(chuàng)性的冠狀動(dòng)脈造影檢查常不會(huì)被常規(guī)推薦，尤其是對(duì)無(wú)癥狀PCI術(shù)后患者［15］。其次，本研究支架數(shù)量有限，未對(duì)支架的類型和材質(zhì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，無(wú)法評(píng)價(jià)支架本身的因素對(duì)成像效果的影響，這可能是一個(gè)混雜因素，應(yīng)在后期研究中擴(kuò)大樣本后進(jìn)行分析。

本研究采用寬體探測(cè)器高分辨率CT，采用高分辨率掃描模式對(duì)冠狀動(dòng)脈支架進(jìn)行成像，并使用高清重建（HD?detail和HD?stnd）算法，能夠提高冠狀動(dòng)脈支架內(nèi)管腔情況的可視化程度，為PCI術(shù)后患者的隨訪觀察提供更加精準(zhǔn)的依據(jù)。

表3 4種重建算法支架圖像的噪聲、暈狀偽影及主觀圖像質(zhì)量評(píng)分兩兩比較結(jié)果