王 艷 WANG Yan

劉佳賓 LIU Jiabin

李鵬雨 LI Pengyu

李倩文 LI Qianwen

李坤成 LI Kuncheng

杜祥穎 DU Xiangying

首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院放射科 北京100053

心臟和冠狀動(dòng)脈成像是CT臨床應(yīng)用研究的熱點(diǎn)和前沿，自從多層螺旋CT誕生以來，人們一直致力于心臟和冠狀動(dòng)脈成像的探討。目前64層螺旋CT心臟冠狀動(dòng)脈成像已成為冠心病篩查最重要的影像學(xué)檢查手段[1-4]，具備足夠的時(shí)間分辨率，克服心臟搏動(dòng)對(duì)CT成像的影響，是保證冠狀動(dòng)脈CT血管成像（CTA）成功的關(guān)鍵。而時(shí)間分辨率依賴于重建算法所決定的數(shù)據(jù)采集時(shí)間窗寬度[5,6]，在半掃描重建情況下，CT成像的時(shí)間分辨率等于成像系統(tǒng)單圈旋轉(zhuǎn)時(shí)間的一半。當(dāng)時(shí)間分辨率不足時(shí)，通常采用多扇區(qū)的重建技術(shù)來提高時(shí)間分辨率，其中最常用的是雙扇區(qū)重建。多扇區(qū)重建可以從不同的心動(dòng)周期和不同排列的探測(cè)器上采集同一心電相位不同角度的CT原始數(shù)據(jù)，從而提高時(shí)間分辨率，改變心臟尤其是冠狀動(dòng)脈的顯示[7]。但是，掃描過程中由于心率的變化，會(huì)導(dǎo)致采集自相同R-R間期百分比時(shí)間的數(shù)據(jù)在心臟運(yùn)動(dòng)的周期上處于不同的時(shí)相，各心動(dòng)周期數(shù)據(jù)間運(yùn)動(dòng)時(shí)相不一致可能會(huì)影響冠狀動(dòng)脈的顯示，造成血管顯示失真變形，但對(duì)此鮮有相關(guān)研究報(bào)道。本研究旨在分析雙扇區(qū)重建中時(shí)相一致性對(duì)冠狀動(dòng)脈CTA中冠狀動(dòng)脈顯示的影響，從而指導(dǎo)臨床冠狀動(dòng)脈CTA檢查中雙扇區(qū)重建技術(shù)的合理應(yīng)用。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 30例患者行常規(guī)冠狀動(dòng)脈CTA檢查，男11例，女19例；年齡38～77歲，平均（56.1±8.0）歲。臨床癥狀均為胸痛。入選標(biāo)準(zhǔn)：①心率慢（≤65次/min），穩(wěn)定（心率波動(dòng)范圍≤1次/min）；②均為右優(yōu)勢(shì)型冠狀動(dòng)脈，右冠狀動(dòng)脈垂直走行段直徑在2mm以上，心動(dòng)周期75%時(shí)相時(shí)右冠狀動(dòng)脈主干及分支顯示良好，輪廓清晰，無狹窄，無鈣化灶。

1.2 儀器與方法 采用GE LightSpeed VCT，掃描層厚0.625mm×64，球管轉(zhuǎn)速0.35s/360°，管電壓120kV，管電流550～700mA，所有患者均采用回顧性心電門控掃描，螺距為0.16～0.24。造影劑注射方案：采用雙筒高壓注射器（Stellant D，Medrad），Testbolus 與CTA掃描中均采用先注入造影劑（Ultravist, 370mgI/ml），然后用生理鹽水沖洗的注射方案。Testbolus的注射方案為20ml造影劑＋20ml生理鹽水，注射速度5ml/s。CTA掃描的注射方案為65～80ml造影劑＋40ml生理鹽水，注射速度5ml/s。

1.3 圖像處理 應(yīng)用掃描數(shù)據(jù)對(duì)右冠狀動(dòng)脈垂直走行段進(jìn)行回顧性圖像重建，重建層厚0.625mm，重建方法：①75%單扇區(qū)重建；②75%雙扇區(qū)重建；③前一個(gè)心動(dòng)周期重建數(shù)據(jù)以R-R間期75%為中心，后一個(gè)心動(dòng)周期重建數(shù)據(jù)分別以69%、72%、78%、81%為中心進(jìn)行雙扇區(qū)重建。由于患者心率較慢，對(duì)右冠狀動(dòng)脈垂直走行段進(jìn)行雙扇區(qū)重建處理后，雙扇區(qū)重建的范圍不能覆蓋整個(gè)感興趣區(qū)（ROI），僅能得到少部分雙扇區(qū)重建圖像。通過識(shí)別圖像上的時(shí)間窗選擇出雙扇區(qū)重建圖像。

將圖像傳輸?shù)紸quarius iNtuition工作站（Terarecon，California, USA）上，選擇位置（進(jìn)床距離）相同且各次雙扇區(qū)重建均包含的3個(gè)軸面，分別對(duì)已選的雙扇區(qū)軸面圖像上右冠狀動(dòng)脈垂直走行段的顯示情況與單扇區(qū)軸面圖像進(jìn)行比較，評(píng)價(jià)指標(biāo)包括血管中心密度、血管橫斷面積、血管形態(tài)（橫縱徑比值）以及血管邊緣銳利度。

數(shù)據(jù)測(cè)量及評(píng)價(jià)：①血管橫徑、縱徑及血管橫斷面積通過軟件自動(dòng)測(cè)量獲得，用血管橫縱徑比值來衡量血管形態(tài)顯示，比值越接近1，認(rèn)為血管形態(tài)顯示越好；②通過設(shè)定固定大?。?mm2）的ROI，置于血管中心，測(cè)得血管的中心密度；③通過軟件獲得橫、縱徑兩條線的CT值分布曲線，分別測(cè)量橫縱徑兩端CT值變化的斜率，用其絕對(duì)值的均值來表示血管的邊緣銳利度，其均值越大，提示血管顯示越好。所有數(shù)據(jù)均由2名有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師獨(dú)立測(cè)量。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 13.0軟件，2名觀察者所測(cè)數(shù)據(jù)的一致性行配對(duì)t檢驗(yàn)；采用隨機(jī)區(qū)組方差分析比較單扇區(qū)重建與各次雙扇區(qū)重建后血管中心密度、血管橫斷面積、血管橫縱徑比值以及血管邊緣銳利度的差異，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 觀察者間所測(cè)數(shù)據(jù)一致性評(píng)價(jià) 2名觀察者所測(cè)血管中心密度、血管橫斷面積、血管橫縱徑比值、血管邊緣銳利度差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見表1。

2.2 各次雙扇區(qū)重建分別與單扇區(qū)重建圖像質(zhì)量比較①75%雙扇區(qū)與75%單扇區(qū)重建比較，圖像質(zhì)量差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；②75%-69%、75%-81%雙扇區(qū)重建分別與75%單扇區(qū)重建比較，圖像質(zhì)量差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；③75%-72%、75%-78%雙扇區(qū)重建與75%單扇區(qū)重建比較，血管橫縱徑比、血管邊緣銳利度、血管中心密度差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），血管橫斷面積差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；④隨重建時(shí)相間隔增大，雙扇區(qū)重建各評(píng)價(jià)指標(biāo)所測(cè)數(shù)值與單扇區(qū)重建相應(yīng)指標(biāo)數(shù)值間的均數(shù)差也逐漸增大，見表2、圖1。

3 討論

3.1 雙扇區(qū)重建的優(yōu)勢(shì)與限制 雙扇區(qū)重建是指將來自相鄰兩個(gè)心動(dòng)周期相同相位區(qū)間的、同一Z軸位置的X-Y平面內(nèi)不同角度的經(jīng)過線性內(nèi)插的投影數(shù)據(jù)組合構(gòu)成半掃描重建所需的投影角度，經(jīng)過校正以后用于反投影重建而形成斷層圖像的過程。在雙扇區(qū)重建情況下，單個(gè)扇區(qū)數(shù)據(jù)采集的時(shí)間相對(duì)于心動(dòng)周期縮短，因此，雙扇區(qū)重建可以提高時(shí)間分辨率，從而降低心臟運(yùn)動(dòng)對(duì)冠狀動(dòng)脈CTA的影響，提高斷面圖像的清晰度。但是，由于雙扇區(qū)重建中的數(shù)據(jù)來自兩個(gè)心動(dòng)周期，兩部分?jǐn)?shù)據(jù)在心臟運(yùn)動(dòng)時(shí)相上的一致性成為保證重建圖像質(zhì)量的關(guān)鍵因素。在心率穩(wěn)定的情況下，假定在心電圖R-R間期的相同時(shí)相，心臟在運(yùn)動(dòng)上也是同時(shí)相的，即使存在微小的偏差，這種偏差也不足以對(duì)圖像質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響。然而，在冠狀動(dòng)脈CTA檢查中，并不是所有患者的心率都能夠保持穩(wěn)定，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)較大的波動(dòng)，此時(shí)應(yīng)用雙扇區(qū)重建，這種波動(dòng)可能導(dǎo)致雙扇區(qū)重建中來自兩個(gè)心動(dòng)周期的數(shù)據(jù)在心臟運(yùn)動(dòng)的周期上處于不同的時(shí)相即兩個(gè)心動(dòng)周期的數(shù)據(jù)不能夠準(zhǔn)確匹配，導(dǎo)致重組圖像質(zhì)量下降并進(jìn)而可能影響冠狀動(dòng)脈的顯示以及對(duì)冠狀動(dòng)脈狹窄的評(píng)估。

3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路 要評(píng)價(jià)心率波動(dòng)情況下雙扇區(qū)重建的圖像質(zhì)量，需要收集相應(yīng)的病例，但首先由于心率波動(dòng)出現(xiàn)的不確定性以及其發(fā)生時(shí)導(dǎo)致的心率增快對(duì)單扇區(qū)重建圖像的影響，評(píng)價(jià)時(shí)難以確定參考標(biāo)準(zhǔn)。因此，在心率較慢、單扇區(qū)重建圖像質(zhì)量良好的病例中人為設(shè)置雙扇區(qū)重建的時(shí)相差，模擬心率的變化，從而對(duì)雙扇區(qū)重建的情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。其次，在冠狀動(dòng)脈的各段中，右冠狀動(dòng)脈垂直走行段與成像平面相垂直，原始重建的圖像即可用于評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈的形態(tài)改變，可以最大程度地避免冠狀動(dòng)脈縱向運(yùn)動(dòng)的影響，減小測(cè)量誤差，故本研究中將其作為評(píng)價(jià)目標(biāo)。

為了獲得高質(zhì)量的冠狀動(dòng)脈圖像，應(yīng)盡可能將圖像重建的相位窗置于心動(dòng)周期內(nèi)冠狀動(dòng)脈運(yùn)動(dòng)最弱的時(shí)段，多層螺旋CT冠狀動(dòng)脈成像中，患者心率慢（＜65次/min）時(shí)，于心臟舒張中期可獲得較好的圖像質(zhì)量，能夠滿足大多數(shù)冠狀動(dòng)脈節(jié)段的診斷需要[8-12]。王照謙等[13]的研究也表明，采用雙扇區(qū)重建算法，冠狀動(dòng)脈多數(shù)在心動(dòng)周期的R波后75%相位窗上顯示最佳。而且在心臟舒張期，冠狀動(dòng)脈血流量最大，便于對(duì)冠狀動(dòng)脈進(jìn)行評(píng)價(jià)。因此，本研究在單扇區(qū)重建中選擇了75%相位窗，雙扇區(qū)重建中將前一心動(dòng)周期重建數(shù)據(jù)中心置于75%，后一心動(dòng)周期分別置于69%、72%、75%、78%、81%。

3.3 心臟運(yùn)動(dòng)時(shí)相的一致性對(duì)雙扇區(qū)重建圖像質(zhì)量的影響 應(yīng)用雙扇區(qū)重建，掃描過程中患者心率越快、波動(dòng)越明顯，圖像質(zhì)量越差[14]。盡管在心率慢的情況下，單扇區(qū)重建的時(shí)間分辨率能夠滿足冠狀動(dòng)脈CT成像要求，一般不會(huì)應(yīng)用雙扇區(qū)重建，但本研究結(jié)果顯示，即使在心率慢的情況下進(jìn)行雙扇區(qū)重建，心率變化也會(huì)造成圖像質(zhì)量下降。雖然本研究中75%-72%、75%-78%雙扇區(qū)重建在面積上與75%單扇區(qū)重建無顯著差異，但決定血管形態(tài)的血管橫縱徑比值及血管邊緣銳利度有顯著差異，說明血管顯示已經(jīng)發(fā)生了失真、變形。掃描過程中，如果患者心率發(fā)生波動(dòng)，不同心動(dòng)周期間心臟的收縮與舒張狀態(tài)會(huì)不同，即處于同相位同層面的血管不在同一位置，即使在心率慢的基礎(chǔ)上，不同心動(dòng)周期間心臟這種運(yùn)動(dòng)時(shí)相的差異仍會(huì)使不同心動(dòng)周期間的數(shù)據(jù)不能夠準(zhǔn)確匹配，導(dǎo)致由這些數(shù)據(jù)融合所重建出的血管發(fā)生失真、變形，而且隨著雙扇區(qū)重建時(shí)相間隔的增大，心臟在各個(gè)心動(dòng)周期中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的差異就越顯著，同相位同層面所收集的原始數(shù)據(jù)就越不匹配，重建后血管變形的程度就越嚴(yán)重，以至于在冠狀動(dòng)脈狹窄的情況下，可能造成對(duì)狹窄程度評(píng)價(jià)的偏差。鄭君惠等[15]應(yīng)用心臟動(dòng)態(tài)體模在心率為60次/min的情況下，對(duì)單扇、雙扇重建后的圖像進(jìn)行評(píng)分，結(jié)果表明在心率慢且波動(dòng)小的情況下，采用單扇區(qū)重建圖像質(zhì)量比較好。雖然與本研究目的不同，但同樣可以說明在心率波動(dòng)的情況下進(jìn)行雙扇區(qū)重建會(huì)降低圖像的質(zhì)量。因此，臨床上應(yīng)用雙扇區(qū)重建，要想獲得高質(zhì)量的圖像，為臨床提供更多有價(jià)值的信息，保證心臟運(yùn)動(dòng)時(shí)相的一致性是關(guān)鍵。

3.4 不足與展望 本研究不足之處：①對(duì)右冠狀動(dòng)脈圖像僅采用了75%的舒張中晚期時(shí)相進(jìn)行重建，而最佳圖像有可能在收縮末期，但由于本組病例掃描過程中使用了心電（ECG）調(diào)控管電流技術(shù)，僅在心臟運(yùn)動(dòng)的舒張中、末期有正常的管電流輸出，其他時(shí)相上為低電流，不能提供具有足夠信噪比的圖像。同時(shí)，本研究所采用的病例心率均較低，舒張中晚期右冠狀動(dòng)脈的圖像質(zhì)量均良好，能夠滿足診斷要求。②缺乏冠狀動(dòng)脈造影圖像作為對(duì)照，僅測(cè)量分析了正常冠狀動(dòng)脈的數(shù)據(jù)，未對(duì)冠狀動(dòng)脈狹窄的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量、分析。但是，由于臨床上進(jìn)行冠狀動(dòng)脈CT檢查時(shí)心率通常較慢，能夠進(jìn)行雙扇區(qū)重建的層面數(shù)非常有限，難以收集到恰好在能夠進(jìn)行雙扇區(qū)重建的節(jié)段存在狹窄的病例，本研究只能對(duì)正常冠狀動(dòng)脈進(jìn)行評(píng)價(jià)，所得的初步結(jié)論有待大樣本研究進(jìn)一步驗(yàn)證。

總之，雙扇區(qū)重建中時(shí)相差會(huì)導(dǎo)致冠狀動(dòng)脈血管形態(tài)和邊緣銳利度的改變，并進(jìn)而可能造成對(duì)冠狀動(dòng)脈狹窄評(píng)價(jià)的偏差。因此，應(yīng)用雙扇區(qū)重建時(shí)維持患者心率穩(wěn)定仍是保證成像準(zhǔn)確性的關(guān)鍵，在心率出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)應(yīng)考慮調(diào)整重建時(shí)相，提高不同心動(dòng)周期重建數(shù)據(jù)在運(yùn)動(dòng)相位的一致性，從而最大程度地確保冠狀動(dòng)脈評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。

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