馬燕輝，秦姝竹，徐妍妍，孫宏亮，謝 晟

（中日友好醫(yī)院 放射診斷科，北京 100029）

冠狀動(dòng)脈CT 血管成像（coronary CT angiography，CCTA）是目前臨床篩查和評(píng)估冠狀動(dòng)脈病變最重要的非侵入性檢查手段之一。在成像過(guò)程中，CT 掃描技術(shù)參數(shù)、患者個(gè)體因素（如高心率）等都會(huì)影響最終圖像質(zhì)量，其中時(shí)間分辨率起著至關(guān)重要的作用，機(jī)架的轉(zhuǎn)速與冠脈運(yùn)動(dòng)速度保持相對(duì)的“一致”，才能夠更好地顯示冠脈血管[1]。隨著設(shè)備硬件及軟件（如圖像重建算法）不斷改進(jìn)，對(duì)受檢者的適應(yīng)證也有所放寬，許多高心率以及心律不齊患者的冠脈血管也能夠很好顯示[2～6]。冠脈追蹤凍結(jié)技術(shù)（snapshot-freeze，SSF）是一種新的運(yùn)動(dòng)校正算法，采集單個(gè)心動(dòng)周期（one beat）內(nèi)相鄰心動(dòng)時(shí)相的血管運(yùn)動(dòng)信息，補(bǔ)償靶時(shí)相血管的殘余運(yùn)動(dòng)，有效降低運(yùn)動(dòng)偽影[2～5]，使得上述屏氣配合不佳的患者不再受限。本研究目的是以常規(guī)屏氣掃描模式的CCTA 圖像為參照，觀察SSF 技術(shù)對(duì)自由呼吸掃描模式CCTA 圖像質(zhì)量改善情況。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

回顧性分析2021年1月26日～5月31日在中日友好醫(yī)院放射診斷科完成CCTA 檢查患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）冠脈支架植入術(shù)后或搭橋術(shù)后；（2）心房占位；（3）嚴(yán)重房顫或心律不齊；（4）體重≥90kg或身體質(zhì)量指數(shù)（BMI）≥30kg/m2；（5）冠脈血管廣泛鈣化斑或冠脈鈣化積分＞800；（6）既往或者正在接受化學(xué)藥物治療；（7）年齡≤18歲。

1.2 檢查方法

所有患者均采用回顧性心電門控掃描完成CCTA 檢查，檢查設(shè)備為256 排CT（GE Revolution CT，美國(guó)GE 公司），掃描具體參數(shù)如下。管球旋轉(zhuǎn)速度：0.28s/周；管電壓：KV 智能決策技術(shù)（KV assist；100 KV &120KV）；管電流：3D 自動(dòng)管電流調(diào)制（Smart-mA）；螺距：0.992：1；層數(shù)×準(zhǔn)直器寬度：256×0.625mm；重建圖像層厚：0.625mm，層間距：0.625mm.

對(duì)比劑采用碘佛醇（350mg I/ml），經(jīng)肘靜脈高壓注射器注射。對(duì)比劑和生理鹽水雙筒注射，應(yīng)用對(duì)比劑監(jiān)測(cè)法（Bolus-tracking）自動(dòng)觸發(fā)，選擇氣管分叉層面降主動(dòng)脈為觸發(fā)點(diǎn)。常規(guī)屏氣掃描序列：開始打藥后9s 開始自動(dòng)追蹤胸主動(dòng)脈內(nèi)濃度變化，觸發(fā)閾值設(shè)為60Hu，達(dá)到閾值后延遲8.9s（期間提示患者屏氣）掃描。自由呼吸掃描序列：在開始打藥后9s開始自動(dòng)追蹤胸主動(dòng)脈內(nèi)濃度變化，觸發(fā)閾值設(shè)為220Hu，達(dá)到閾值延遲3.5s 掃描（無(wú)語(yǔ)音指令）。對(duì)比劑注射流速5ml/s，用量75ml，注射后用生理鹽水30ml沖管，流速亦為5ml/s。

掃描結(jié)束后記錄患者的CT 劑量指數(shù)（CT dose index，CTDI），劑量長(zhǎng)度乘積（dose-length product，DLP），胸部轉(zhuǎn)換系數(shù)K 采用0.014mSv·mGy-1·cm-1計(jì)算有效劑量（effective dose，ED）.

1.3 圖像后處理及評(píng)價(jià)

后處理工作站（ADW4.6，美國(guó)GE 公司）對(duì)CCTA 軸位原始薄層數(shù)據(jù)可自動(dòng)選擇重建最佳時(shí)相，即標(biāo)準(zhǔn)算法圖像。巡診醫(yī)師也根據(jù)心率情況手動(dòng)選擇最佳單期時(shí)相并結(jié)合SSF 技術(shù)獲取單時(shí)相圖像（下稱SSF 算法圖像）。本研究中入組CCTA 數(shù)據(jù)均行上述2 種方式重建圖像，并比較圖像質(zhì)量，圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)包括主觀及客觀指標(biāo)。

主觀評(píng)價(jià)：由2 名放射科醫(yī)師采用盲法根據(jù)軸位圖像及重建圖像分別對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分（左主干LM，左前降支LAD，左旋支LCX，右冠脈RCA）。采用4分制[7]，1分：由于嚴(yán)重運(yùn)動(dòng)偽影、廣泛冠脈鈣化，嚴(yán)重圖像噪聲或血管強(qiáng)化不佳無(wú)法診斷；4 分：不存在運(yùn)動(dòng)偽影，血管明顯強(qiáng)化且管壁清晰，能夠判定管腔狹窄程度及斑塊性質(zhì)?！?分圖像認(rèn)為成像質(zhì)量合格，最后計(jì)算每個(gè)患者平均的圖像質(zhì)量得分[Score平均=（LM得分+LAD得分+LCX得分+RCA得分）/4]。

客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)[8，9]：（1）圖像噪聲（SD主動(dòng)脈），為主動(dòng)脈根部感興趣區(qū)（ROI）CT 測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)差（SD），選擇層面為緊鄰左冠狀竇頭側(cè)層面，ROI沿血管內(nèi)壁盡可能大范圍勾畫；（2）冠脈血管密度值（CT冠脈），為RCA 近段及LM 管腔密度平均值，感興趣勾畫方法同上；（3）冠脈血管鄰近組織密度值（CT組織），定義為RCA 近段及LM 管腔鄰近脂肪組織密度，其ROI大小及勾畫方法同（2）；（4）信噪比（SNR），為CT冠脈/SD主動(dòng)脈；（5）對(duì)比噪聲比（CNR），定義為（CT冠脈-CT組織）/SD主動(dòng)脈。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

所獲得數(shù)據(jù)應(yīng)用SPSS 17.0 統(tǒng)計(jì)軟件處理，連續(xù)變量檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布，正態(tài)資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，非正態(tài)分布資料以中位數(shù)±四分位間距（median± IQR）表示。組內(nèi)2種算法的主觀性評(píng)分比較采用Wilcoxon 秩和檢驗(yàn)，組間比較采用Mann-Whitney U 檢驗(yàn)或獨(dú)立樣本T 檢驗(yàn)。采用Cohen’s Kappa 系數(shù)值（κ）或組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）進(jìn)行組間一致性分析。

2 結(jié)果

2.1 患者基線情況及組間一致性分析

入組患者共134例（表1），其中常規(guī)屏氣組73例，自由呼吸組61例，基線情況見(jiàn)表1。134例中3例冠脈開口異常，28例肌橋血管（LAD 26根，鈍緣支1根，LCX 1根，RCA 1根）。

表1 入組患者基線情況

選取常規(guī)屏氣組SSF 算法圖像進(jìn)行組間一致性評(píng)估。左主干LM、左前降支LAD、左旋支LCX及右冠脈RCA 圖像質(zhì)量評(píng)分采用Cohen’s Kappa系數(shù)分析組間一致性，κ 值分別為0.824、0.882、0.832、0.901（P＜0.01），說(shuō)明不同觀察者之間具有很好的一致性。

圖像噪聲（SD主動(dòng)脈）、冠脈血管密度值（CT冠脈）及冠脈血管鄰近組織密度值（CT組織）采用ICC 進(jìn)行組間一致性分析，ICC 值分別為0.824、0.896、0.856（P＜0.01），可重復(fù)性較好。

2.2 常規(guī)屏氣組與自由呼吸組組內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)算法圖像與SSF算法圖像對(duì)比

常規(guī)屏氣組標(biāo)準(zhǔn)算法圖像中含冠脈血管評(píng)分1 分，即不可評(píng)估者15 例（20.55%；包含RCA 15根、LM 2 根、LAD 1 根、LCX 12 根），而自由呼吸組標(biāo)準(zhǔn)算法圖像中含冠脈血管不可評(píng)估者20 例（32.79%；包含RCA 20 根、LM 11 根、LAD 9 根、LCX 18 根）。2 組SSF 算法圖像獲得冠脈血管評(píng)分均≥2分，能夠進(jìn)行臨床診斷。

常規(guī)屏氣組標(biāo)準(zhǔn)算法圖像、SSF 算法圖像之間主觀性評(píng)分存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.01）。標(biāo)準(zhǔn)算法圖像與SSF 算法圖像之間冠脈血管密度值（CT冠脈）不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P=0.531），而其他客觀性評(píng)價(jià)指標(biāo)（圖像噪聲、信噪比、對(duì)比噪聲比）之間均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.01）。自由呼吸組標(biāo)準(zhǔn)算法圖像與SSF 算法圖像之間亦觀察到相同的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（詳見(jiàn)表2）。即各組SSF 算法圖像的圖像質(zhì)量均優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)算法圖像（圖1，見(jiàn)封2）。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)算法圖像與SSF算法圖像對(duì)比

2.3 常規(guī)屏氣組與自由呼吸組組間SSF 算法圖像對(duì)比

表2示，2 組間平均的圖像質(zhì)量得分（Score平均）、圖像噪聲、冠脈血管密度值（CT冠脈）、信噪比（SNR）及對(duì)比噪聲比（CNR）之間均不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）。

表2 不同掃描方式、不同算法冠脈圖像質(zhì)量比較

2組SSF算法圖像與標(biāo)準(zhǔn)算法圖像間圖像質(zhì)量評(píng)分差值分別為0.25±1.25、1.00±2.00，自由呼吸組中評(píng)分差值更大（P=0.015），即與常規(guī)屏氣組相比，SSF算法在自由呼吸組中對(duì)圖像質(zhì)量改善更顯著。

常規(guī)屏氣組患者心率≥75 次/min 者為22 例（30.14%），自由呼吸組中≥75 次/min 者為16 例（26.23%），2組高心率者SSF算法較標(biāo)準(zhǔn)算法圖像質(zhì)量評(píng)分差值（即改善情況），分別為1.00±1.31、1.00±1.37，不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P=0.413）

2.4 掃描輻射劑量

常規(guī)屏氣組掃描CTDI、ED 分別為（11.19±5.08）mGy、（2.80±1.24）mSv；自由呼吸組掃描CTDI、ED分別為（10.27±4.76）mGy、（2.60±1.23）mSv。2組間均不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P=0.285；P=0.367）。

3 討論

常規(guī)CCTA 檢查過(guò)程中屏氣常會(huì)導(dǎo)致心率波動(dòng)，從而影響圖像質(zhì)量[10]，尤其是容易情緒波動(dòng)的患者。而老年患者、兒童、聽力障礙或是肺心病患者，往往難以配合檢查過(guò)程中的吸氣、屏氣等語(yǔ)音指令，圖像易出現(xiàn)呼吸運(yùn)動(dòng)偽影從而影響血管評(píng)估[8]。本研究結(jié)果顯示在不進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校正的標(biāo)準(zhǔn)算法情況下，自由呼吸組不可評(píng)價(jià)率明顯高于常規(guī)屏氣組冠脈組（32.79% vs 20.55%）。在加入運(yùn)動(dòng)校正即SSF 算法情況下，2 組SSF 算法圖像獲得冠脈血管評(píng)分均≥2 分，能夠進(jìn)行臨床診斷，且組間主觀性評(píng)分與客觀性評(píng)分不存在明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。即SSF算法可有助于提高CCTA圖像質(zhì)量，尤其是對(duì)自由呼吸掃描模式的CCTA；且常規(guī)屏氣組與自由呼吸組間圖像質(zhì)量不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

SSF 是一種運(yùn)動(dòng)校正重建技術(shù)，從單個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)相鄰的心動(dòng)時(shí)相內(nèi)檢測(cè)血管的運(yùn)動(dòng)路徑、流速以確定靶時(shí)相的實(shí)際血管位置。這種重建技術(shù)以單個(gè)根血管、單個(gè)血管節(jié)段為基礎(chǔ)，校正血管每個(gè)體素的不同運(yùn)動(dòng)程度，能夠補(bǔ)償靶時(shí)相內(nèi)的血管運(yùn)動(dòng)，有效壓縮受影響的局部區(qū)域的時(shí)間窗口。這種算法是基于單個(gè)心動(dòng)周期血管運(yùn)動(dòng)變化，故不易受到心律不齊、心臟與機(jī)架周期共振點(diǎn)等因素影響[2～5]。CCTA 掃描過(guò)程中屏氣會(huì)造成心率波動(dòng)[10]，此外患者屏氣配合不佳也會(huì)導(dǎo)致圖像質(zhì)量不佳。本次入組患者采用SSF算法后，2種掃描模式下冠脈血管可評(píng)估率均得到了顯著改善（P=0.015）。既往研究報(bào)道冠脈運(yùn)動(dòng)偽影最常出現(xiàn)在RCA，其次是LCX、LAD，即對(duì)RCA 圖像質(zhì)量改善最顯著[11]，本次研究中亦觀察到該現(xiàn)象。RCA 為常規(guī)屏氣組與自由呼吸組標(biāo)準(zhǔn)算法中最多的不可評(píng)估血管，經(jīng)SSF 算法重建，偽影明顯減少，血管可評(píng)估率明顯提高。

心率高或不規(guī)則導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)偽影是CCTA 檢查受限的常見(jiàn)因素。Sheta HM 等對(duì)檢查前有或無(wú)服用倍他樂(lè)克的患者進(jìn)行臨床隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)結(jié)果顯示，SSF算法均可有效降低兩類患者CCTA 圖像運(yùn)動(dòng)偽影，改善圖像質(zhì)量[2]。Sun J 等在高心率兒童患者中發(fā)現(xiàn)SSF 運(yùn)動(dòng)校正算法不僅可以有效提高冠脈血管的可診斷率，還能夠提高掃描范圍內(nèi)心血管結(jié)構(gòu)的圖像質(zhì)量，如瓣膜、冠脈起源等[4]。本次研究中患者均未在檢查前服用倍他樂(lè)克等控制心率藥物。常規(guī)屏氣組患者心率≥75次/min者為30.14%，自由呼吸組為26.23%，組間SSF 算法較標(biāo)準(zhǔn)算法圖像質(zhì)量評(píng)分差值不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，考慮可能的原因：（1）高心率者病例數(shù)不足；（2）在不進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校正情況下，高心率患者在屏氣或自由呼吸掃描模式下圖像質(zhì)量均不佳，間接佐證了SSF算法的重要性。

本次研究不足之處：（1）為單中心研究，樣本量較小，尤其是高心率患者（≥75 次/min），相關(guān)研究結(jié)果尚需大樣本量數(shù)據(jù)進(jìn)一步驗(yàn)證；（2）入組患者均為冠脈粥樣硬化性程度相對(duì)較輕且BMI＜30kg/m2的常規(guī)體重患者，有一定選擇性偏倚。BMI＞30kg/m2的大體重患者掃描方案（如電壓、管電流設(shè)置）不同于常規(guī)BMI患者，而掃描參數(shù)對(duì)于圖像噪聲以及圖像對(duì)比度又密切相關(guān)，考慮到受試者掃描基線一致性，故未納入本次研究；（3）入排標(biāo)準(zhǔn)中雖然排除了冠脈三大主干廣泛鈣化斑或冠脈鈣化積分＞800 患者，但冠脈近段可能會(huì)存在非鈣化斑塊或輕度狹窄者并未進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)；（4）所有入組患者掃描前均未服用倍他樂(lè)克等藥物控制心率，所獲取CCTA 檢查結(jié)果并未與血管造影檢查做對(duì)比。

綜上所述，SSF 算法有助于改善CCTA 圖像質(zhì)量，尤其是對(duì)自由呼吸掃描模式的CCTA。對(duì)于屏氣配合不佳患者，自由呼吸掃描模式結(jié)合圖像SSF算法可有效提高冠脈血管可診斷率。