高劍波，蔣耀軍，劉杰，吳艷，侯平，查開繼

鄭州大學第一附屬醫(yī)院 放射科，河南鄭州 450052

冠脈追蹤技術(shù)結(jié)合單能量成像去運動偽影的臨床應用

高劍波，蔣耀軍，劉杰，吳艷，侯平，查開繼

鄭州大學第一附屬醫(yī)院 放射科，河南鄭州 450052

目的探討能譜CT在最佳單能量（65 keV）下冠脈追蹤技術(shù)（SSF）對受試者冠狀動脈血管成像（CCTA）質(zhì)量的影響。方法30例疑似冠心病的患者行冠狀動脈成像的患者，均未服用任何控制心率的藥物等附加條件。每個受試者的CT冠狀動脈成像圖像均使用STD算法與SSF兩種方法進行對比重建，其中是對85%期相的圖像進行重建。由我科一名做冠脈成像血管重建的醫(yī)師進行圖像質(zhì)量的客觀評價，利用后處理工作站進行相關血管的CT值以及噪聲的測量，對其兩種算法的主要血管的CT值、噪聲、SNR以及CNR進行獨立樣本t檢驗，比較65 keV下兩種算法的各項指標差異；另外，由我科兩名有做冠脈成像血管重建的醫(yī)師進行圖像質(zhì)量的主觀評分，評分標準采用5分制，對圖像質(zhì)量的主觀評分采用配對秩和檢驗。結(jié)果65 keV下STD算法與SSF算法的主動脈根部、左冠主干、前降支近段、左回旋支近段及右冠近段的CT值、噪聲、SNR及CNR的值均無統(tǒng)計學意義（t值為-0.547～1.418，P值均＞0.05）；左冠主干（分別為4.7±0.5和4.9±0.3，Z=-2.232a，P=0.026），前降支（分別為4.4±0.4和4.5±0.4，Z=-2.68a，P=0.007），左回旋支（分別為4.1±0.6和4.3±0.4，Z=-2.668a，P=0.008）及右冠狀動脈（分別為3.5±0.6和4.5±0.4，Z=-4.785a，P=0）評分在兩種算法之間均有統(tǒng)計學意義。結(jié)論與STD算法比較，SSF在不失真的情況下能夠明顯提高CT冠狀動脈成像的質(zhì)量，利于對冠狀動脈的血管病變診斷。

冠狀動脈血管；體層攝影術(shù)；X線計算機；冠脈追蹤技術(shù)

多層螺旋MSCT冠狀動脈成像以其無創(chuàng)性、較高的空間分辨率，以及其對斑塊定量、定性分析得到了廣泛的應用，對于胸痛或者有家族心臟相關疾病的篩查和排除具有很高的臨床診斷價值[1-3]。然而由于設備自身時間分辨率有限，心臟自律的搏動導致的運動偽影成為了診斷冠狀動脈相關疾病的難題，如何在不失真的情況下，去除運動偽影，通過計算機算法的處理還原冠狀動脈及其各分支的血管真實的病變情況，成為當前冠脈相關疾病的研究熱點。冠狀動脈運動追蹤技術(shù)（Snapshot Freeze，SSF）是后64排時代硬件設備提升基礎上的一種全新重建算法，其使用相鄰心動周期的圖像信息來補償冠狀動脈運動，從而達到校正運動偽影凍結(jié)冠狀動脈的目的[4]，新一代能譜CT（Discovery CT）將螺距提高到0.32，提高了在冠狀動脈在掃描過程中的速度，初步探討在新一代能譜CT上SSF技術(shù)對改善圖像質(zhì)量的作用。基于之前相關研究，對于較低心率（心率≤70 bpm）選擇75%期相進行重建，在檢查過程中發(fā)現(xiàn)，在padding調(diào)整為200 ms時，對85%期相進行重建，也可以很好地去除運動偽影，進行較好的診斷，這樣就為今后冠狀動脈檢查工作提供很好的指導，給予更多更好的的選擇。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2015年2月～2015年7月30例臨床疑診為冠心病的患者，均在本院接受冠狀動脈CT能譜成像，所有接受檢查病人心率≤70 bpm，波動≤3 bpm，男18例，女12例，年齡30～69歲，主要臨床表現(xiàn)為心前區(qū)疼痛、胸悶等癥狀，無嚴重高血壓及心、腎功能不全病史。所有患者檢查前進行良好的呼吸訓練，并在檢查中屏氣良好，檢查過程均未口服美托洛爾等藥物控制心率。本研究已通過醫(yī)院倫理委員會的審查，所有受試者均簽署了知情同意書。

1.2 檢查掃描參數(shù)設置及檢查方案

采用GE Discovery CT能譜CT，以GSI模式（前瞻性心電門控技術(shù)）進行掃描，曝光補償（padding）200 ms。掃描參數(shù)：采用單源瞬時（0.5 ms）管電壓80/140 keV切換，管電流根據(jù)患者體質(zhì)量指數(shù)（BMI）采用不同的掃描條件，為300～600 mA，機架旋轉(zhuǎn)速度為0.35 s/r，準直器寬度為0.625 mm×64，層厚0.625 mm，矩陣512×512。40%Asir重建85%心電時相65 keV圖像，140 kVp混合能量圖像采用標準重建。掃描前先用20G套管針穿刺右肘（手）靜脈，連接心電門控，對患者進行呼吸訓練等準備工作。雙筒自動高壓注射器，采用300 mgI/kg標準，用量為體重（kg）×300/造影劑的碘含量值（一般為350 mgI/mL），注射速度為造影劑總量/12，40 mL生理鹽水沖管，監(jiān)測點為主動脈根部層面，隨機軟件自動生成時間密度曲線，掃描范圍自氣管隆突2 cm至心尖膈面下2 cm。掃描時記錄患者的心率及心律波動情況[5]。

1.3 圖像后處理及圖像分析

將獲得的原始數(shù)據(jù)（軸位圖像）使用STD算法及SSF兩種方法進行重建，進行85%期相重建，傳入后處理工作站（Advantage Workstation 4.6，GE Healthcare，Milwaukee，WI）進行相關后處理分析。包括SSF處理，VR，MIP，CPR等相關分析，以便于診斷。

1.4 圖像分析的客觀評價

接受檢查的患者的目標血管腔內(nèi)的測量值均是我科一名從事冠狀動脈血管影像診斷5年以上的醫(yī)師評判，該醫(yī)師對患者的臨床資料及掃描方案方案均不知曉。客觀評價的參數(shù)包括冠狀動脈相關血管的CT值、噪聲、信噪比（Signal-to-Noise Ratio，SNR）和對比噪聲比（Contrast-to-Noise Ratio，CNR），選取主動脈根部（AS）、左主干（Left Main Coronary Artery，LMA）、左前降支近段（Proximal Segment of Left Anterior Descending Branch，LAD-p）、左回旋支近段（Proximal Segment of Left Circumfex Branch，LCX-p）及右冠狀動脈近段（Proximal Segment of Right Coronary，RCA-p）進行測量，測量時采用處理血管的窗寬（WW）及窗位（WL），分別為800和240 HU。各血管及其分支感興趣區(qū)（ROI）測量時，盡可能大且盡可能避開斑塊區(qū)域以保證測量CT值的準確性。同時測量主動脈根部噪聲及鄰近心包內(nèi)脂肪的CT值，然后計算主動脈根部血管的SNR和CNR，其中SNR=主動脈根部CT值/主動脈根部噪聲，CNR=（主動脈根部CT值-心包脂肪CT值）/主動脈根部噪聲[6-7]。

1.5 圖像分析的主觀評分

所有冠狀動脈按照AHA分級方法分為15節(jié)段，采用1～5級評分法。5分：血管顯示清晰，無移動偽影，連續(xù)性好，邊緣顯示清楚且光滑，與周邊軟組織對比好；4分：血管顯示尚好，無明顯移動偽影，連續(xù)性尚好，邊緣顯示稍模糊；3分：血管顯示尚可，有少許移動偽影，連續(xù)性可，邊緣模糊，較難區(qū)分血管軟斑塊等病變情況；2分：血管顯示尚可，連續(xù)性欠佳，有較多偽影，較難進行血管評價；1分：血管顯示差，嚴重偽影干擾，明顯的錯層及階梯偽影，無法進行血管評價。由我科兩位主任醫(yī)師進行圖像分析，意見不相同時經(jīng)過討論達成一致[8]。

1.6 統(tǒng)計學方法

使用Microsoft Excel 2007建立數(shù)據(jù)庫，用SPSS17.0統(tǒng)計軟件包進行統(tǒng)計分析。STD組與SSF組在客觀評價方面，其相關血管的CT值、噪聲、SNR及CNR的比較采用獨立樣本t檢驗；在主觀評分方面，比較其分值，采用配對秩和檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

表1 STD組與SSF組的CT值、噪聲、SNR及CNR的比較（±s）

表1 STD組與SSF組的CT值、噪聲、SNR及CNR的比較（±s）

組別例數(shù)CT值（HU）噪聲SNRCNR ASLMALAD-pLCX-pRCA-p STD30393.4±75.8347.7±79.7329±86292±83.5332.5±91.325.3±8.816.3±4.420±5 SSF30329.9±75.6349.5±72.4327.2±74.9320.2±69.6338.7±79.224.7±8.216.6±4.121±5t值0.027-0.0910.0891.4180.2840.272-0.255-0.547p值0.9780.9280.930.1610.7770.7870.7990.587

2 結(jié)果

30例受試者的身高、體重、BMI及心率分別為（163.6 ±5.7）、（66.8±11.8）、（24.9±3.7）、（60.2±3.9）。

2.1 STD組與SSF組的圖像質(zhì)量客觀評價比較

STD組與SSF組進行圖像質(zhì)量客觀比較，2組之間目標血管AS、LMA、LAD-p、RCA-p的CT值及圖像噪聲、SNR、CNR差異無統(tǒng)計學意義（表1）。

2.2 STD組與SSF組的圖像質(zhì)量主觀評分比較

與STD算法比較，左主干、前降支、回旋支及右冠狀動脈評分，SSF算法明顯高于STD算法（表2，圖1）。

表2 30例受試者心血管分支兩種重建算法的圖像質(zhì)量評分（分，±s）

表2 30例受試者心血管分支兩種重建算法的圖像質(zhì)量評分（分，±s）

注：LM：左主干；LAD：前降支；LCX：回旋支；RCA：右冠狀動脈；SSF：冠狀動脈追蹤凍結(jié)技術(shù)；STD：標準算法；a表示負秩。

血管STD SSFZ值P值LM4.7±0.54.9±0.3-2.232a0.026 LAD4.4±0.44.5±0.4-2.68a0.007 LCX4.1±0.64.3±0.4-2.668a0.008 RCA3.5±0.64.5±0.4-4.785a＜0.01

圖1 女，42歲，平均心率65 bpm，右冠狀動脈軸面圖像，示冠狀動脈STD算法（左）模糊及SSF算法清晰（右），運動偽影基本消失。

3 討論

冠狀動脈血管的三個主要分支的跳動是有規(guī)律的，隨著心臟自律的搏動，在心動周期不同期相有著不同的運動速度和幅度。心率≤70 bpm時，冠狀動脈CTA檢查可以在舒張中期獲得穩(wěn)定的圖像，這對應于心跳周期中75%的R-R間隔。一般的，左前降支及左回旋支趨于隨著左心室運動，右冠狀動脈則與右心室運動同步，并同左回旋支一起，在心臟舒張中后期易受心房收縮影響。在主要的三分支中，左前降支的運動最不明顯，右冠狀動脈的運動最明顯，尤其右冠狀動脈中段附近[7]。本研究也證實，在使用SSF技術(shù)前，左前降支及左回旋支圖像質(zhì)量評分均較高，而右冠狀動脈圖像質(zhì)量評分較低，圖像運動偽影最嚴重，特別是右冠狀動脈的近中段部分，有一個明顯的曲線走向，140 kVp混合能量圖像會有較大的運動偽影，難以進行血管的影像學診斷。冠狀動脈的運動的這種規(guī)律可以通過特殊的數(shù)學模型記錄下來，用于計算冠狀動脈的運動軌跡，從而重建清晰的冠狀動脈圖像，這就是SSF，一個全新的冠狀動脈運動校正方法。其技術(shù)本質(zhì)是通過高分辨采樣得到心臟運動過程中的一系列圖像，對相鄰期相的圖像運動信息進行迭代傅里葉變換，在頻域?qū)跔顒用}運動（路徑和速度）進行分析和建模，從而對運動模糊進行校正，消除殘余的運動偽影，有效地壓縮重建時間窗，得到清晰的冠狀動脈解剖圖像。SSF通過對冠狀動脈的15個節(jié)段進行運動分析，從而對每個冠狀動脈體素的運動進行追蹤和校正。新一代的能譜CT，不僅通過加大螺距（提高到0.32）提高時間分辨率，而且通過后處理工作站上特殊的SSF算法技術(shù)，去除了運動偽影，給予能譜CT在冠脈成像技術(shù)上新的里程碑。

本研究在最佳keV（65 keV）的基礎上，探索其他期相（85%）能不能校正傳統(tǒng)意義上（舒張中期75%期相）的期相，經(jīng)實踐證明，在圖像不失真的情況下，SSF算法確實在85%期相圖像的重建過程中，同樣是可取的，這樣給予我們在今后的檢查工作中更廣泛的重建期相。

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Clinical Application of Gemstone Spectral CT Snapshot Freeze Motion Correction Algorithm on Optimal Monochromatic Energy Level in Coronary Angiography

GAO Jian-bo，JIANG Yao-jun，LIU Jie，WU Yan，HOU Ping，ZHA Kai-ji
Department of Radiology, the First Affliated Hospital of Zhengzhou University, Zhengzhou Henan 450052, China

ObjectiveTo investigate the effect of application of snapshot freeze (SSF) motion correction algorithm on the image quality of coronary CT angiography (CCTA) on optimal monochromatic energy level.MethodsThirty consecutive patients who underwent coronary CTA without heart rate control were selected. All of the CCTA images were reconstructed by the means of both STD and SSF motion correction, which was about 85% period of image reconstruction. An experienced radiologist made use of post-processing workstation to measure the value of CT about blood vessel the noise of image. Comparisons of variables about the CT value of the major blood vessels, noise, SNR and CNR were performed withttest.Image quality and interpretability of STD and SSF reconstructions were compared. CCTA images were interpreted with 5-points score system by two experienced radiologists. The image qualities were assessed on per-artery and per-segment level,and interpretability was performed on persegment, per-artery, and per-patient levels. Comparisons of variables were performed with paired Wilcoxon rank sum test.ResultsThe STD and SSF reconstructions of three main vessels showed no signifcant differences in CT value. The image qualities were higher with the use of SSF reconstructions than STD reconstructions on LM [(4.7±0.5), (4.9±0.3),Z=-2.232a,P=0.026], LAD [(4.4±0.4), (4.5±0.4),Z=-2.68a,P=0.007], LCX [(4.1±0.6), (4.3±0.4),Z=-2.668a,P=0.008], and RCA [(3.5±0.6), (4.5±0.4),Z=-4.785a,P=0] levels.ConclusionThe use of SSF motion correction algorithm improved image quality and interpretability or coronary CTA.

coronary vessels; tomography; X-ray computer; snapshot freeze

R816.1

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.07.004

1674-1633(2016)07-0012-04

2015-12-28

高劍波，教授。

通訊作者郵箱：cjr.gaojianbo@vip.163.com