心率变化对256层螺旋CT冠状动脉成像质量的影响

　　　　作者：崔虎永 李波 刘建华 袁庆海 赵雪梅 弓婷婷

【摘要】 　　目的 探讨心率变化对256层螺旋CT冠状动脉成像质量的影响。方法 对95例临床怀疑或确诊为冠心病的患者行256层螺旋CT冠状动脉造影检查，入选患者按照心率不同分为3组：第一组为心率≤75次/min，第二组心率为76～100次/min，第三组为心率＞100次/min。分别对每组图像质量进行评价。结果 第一组的图像质量优良率为97.6%，能够满足诊断率为98.6%，第二组图像质量优良率为96.9%，能够满足诊断率为98.5%，第三组图像质量优良率为94.3%，能够满足诊断率为96.8%。结论 256层螺旋CT对高心率的适应性有了明显提高。

【关键词】 体层摄影术；X线计算机；冠状血管造影术；冠状动脉病变

　　随着多层螺旋CT时间分辨率的提高，冠状动脉CT成像质量以及诊断狭窄的准确率有了很大提高〔1〕。但随着心率的提高，图像质量会受到影响，对于高心率患者，需要用药物控制心率。4层、16层螺旋CT时间分辨率分别为125 ms和105 ms，所以在检查冠状动脉疾病时，必须降低心率以保证检查成功。64层螺旋CT时间分辨率最高可达44 ms，在行冠脉CT造影检查时要求心率控制在80次/min以下〔2〕。目前最先进的256层螺旋CT时间分辨率达到了34 ms。本研究主要探讨心率变化对256层螺旋CT冠状动脉成像质量的影响。

　　1 资料与方法
　
　　1.1 一般资料

　　收集2009年9月至11月来我院行256层螺旋CT冠状动脉成像扫描的患者95例，其中男51例，女44例，年龄28～73岁，平均（51.5±20.5）岁；心率61～128次/min，平均心率79.9次/min，所有患者检查前均未服用倍他乐克，平静休息10 min后进行检查。排除标准：严重肝肾功能不全或者心功能不全，含碘造影剂过敏的患者，冠状动脉搭桥患者，冠状动脉支架术后患者，扫描时心率波动＞5次/min。

　　1.2 检查方法

　　1.2.1 256层螺旋CT扫描

　　扫描设备为Philips Brilliance（iCT），采用回顾性心电门控心脏扫描模式，使用128 mm×0.625 mm的探测器，扫描层厚0.9 mm，层间距0.45 mm，机架转速0.27 s/转，视场（FOV）158.0 mm，管电压120 kV，管电流800 mA，螺距为0.16，重建矩阵为512×512，采用智能扇区选择扫描方式。增强扫描时，以5 ml/s的速度注射非离子型含碘对比剂碘普罗胺(Iopromide，370 mgI/ml) 50～80 ml，对比剂注射量依据患者体重和扫描范围进行个体化定量。在对比剂注射完毕后以相同速度继续追加注射20～30 ml生理盐水。 使用人工智能触发扫描(触发层面设置在肺动脉水平的降主动脉，触发阈值设置在150 HU)。扫描范围从气管分叉部到肝脏上缘(心底部)。

　　1.2.2 后处理技术

　　所有患者的冠状动脉影像均传输至Extended Brilliance Workspace(EBW)工作站进行影像质量评估。采用心脏标准(cardiac standard)算法，按照75%和45%RR间期时相进行重建。当75%或45%时相重建影像质量不佳时，可自5%～95%每间隔10进行多相位重组，在每个相位上进行冠状动脉的后处理重建，筛选图像最佳者用于图像质量评价。冠状动脉显示的方法包括横断面影像、多平面重组(MPR)、曲面重组(CPR)、容积再现(VR)。

　　1.3 影像质量评估

　　按照改良后的美国心脏协会(AHA)的分类方法〔3〕，将冠状动脉分为17段。1～4 段分别为右冠状动脉近段(RCAp)、中段(RCAm)、远段(RCAd)、后降支(PDA，4a)和左室后支( PLA，4b)；5段为左主干（LM）；6～10 段分别为左前降支近段(LADp)、中段(LADm)、远段(LADd)及第一对角支(D1)和第二对角支(D2)；11～16段分别为回旋支近段(LCXp)、第一钝缘支(OM1)、回旋支中(LCXm)、第二钝缘支(OM2)、回旋支远段(LCXd)和中间支(Intermediate，I)。参照文献〔4〕，将图像质量分级：（1级，优；2级，良；3级，中；4级，差）。1级图像显示血管连续、清晰，轴位扫描血管边缘清晰，无运动伪影及边缘脂肪密度影，在VR图像上无阶梯伪影；2级图像显示血管边缘模糊，轴位扫描血管出现较小的运动伪影，如条状伪影，在VR图像上可见轻微的阶梯伪影；3级图像血管出现伪影，轴位扫描运动伪影边缘距离血管中心＜5 mm，VR图像阶梯伪影＜血管直径的25%；4级图像血管显示不清，无法对血管与周围组织进行区分。由2 位有经验的医师独立完成对冠状动脉分段和图像质量的评价，出现分歧时以取得一致意见为准，4级以上质量可以满足评价，4级质量不能满足评价。另1位医师记录每位患者扫描时的平均心率(由EBW工作站自动计算)，根据心率将受检者分组：心率≤75次/min组，75次/min＜心率≤100次/min组，心率>100次/min组。

　　1.4 统计学处理

　　应用SPSS13.0统计软件进行分析，对三组的图像质量进行比较及OneWay ANOVA检验。

　　2 结果
　　
　　95例患者中所显示的冠状动脉总计1 431节段，CT图像能够满足管腔评价的有1 408节段(93.9%)；不能满足管腔评价的有23节段(6.1%)。其中，心率≤75次/min组41例628节段中，能够满足管腔评价的有619节段(98.6%)，不能满足管腔评价的有9节段(1.4%)。75次/min＜心率≤100次/min组45例679节段中，能够满足管腔评价的有669节段(98.5%)，不能满足管腔评价的有10节段(1.5%)。心率>100次/min组9例124节段中，能够满足管腔评价的有120节段(96.8%)，不能满足管腔评价的有4节段(3.2%)。第3组冠状动脉不能满足评价的发生率在3个组中最高。三组不同心率的冠状动脉CT图像对冠状动脉管腔的评价有显著差异(P<0.05)，表明不同心率对图像质量有影响 。见表1，图1。表1 三组不同心率冠状动脉的图像质量评价(节段)（略）

　　3 讨论
　　
　　256层螺旋CT具有较高的时间及空间分辨率，较64层MSCT扫描速度明显加快，其旋转速度可达每周0.27 s，时间分辨率达到了33.75 ms，256排CT在行冠脉造影检查时基本不需要控制心率。

　　3.1 心率与图像质量的关系

　　为了得到清晰的无运动伪影的冠状动脉图像，数据采集时需要在心脏运动幅度最小的时候用最短的时间曝光，心脏运动幅度最小的期相与心率密切联系，以心率及时间分辨率对冠状动脉成像至关重要。在一个心动周期中，心脏及冠状动脉运动幅度最小的时间是收缩末期及舒张中晚期〔5〕。在低心率的情况下，收缩末期持续的时间远远小于舒张末期持续的时间，随着心率的增高，收缩末期及舒张中晚期所持续的时间都在降低，但舒张中晚期下降的幅度大于收缩末期；在高心率的情况下，收缩末期所持续的时间长于舒张中晚期。Christopher〔6〕指出冠状动脉成像在低心率患者的舒张中期图像质量最好，在高心率患者收缩末期图像质量最好。

　　3.2 扇区及时间分辨率与图像质量的关系

　　在高心率情况下，随着心率的增加，收缩末期所持续的时间逐渐缩短，只有提高时间分辨率才能保证图像质量。时间分辨率与管球旋转速度以及采集数据的重建算法有关，256排CT的管球旋转速度从64排的0.35 s/转提高到了0.27 s/转。Parker于1982年提出部分扫描重建，利用螺旋扫描获得的原始数据，根据回顾性心电门控信息，以选取特定的期相为中心从1个心动周期中选取X线管旋转2/3周获取的数据，利用半重组技术进行影像重组。这种技术使时间分辨率提高到了管球旋转2/3周所需要的时间〔7〕。Kak于1988年提出半扫描重建，使时间分辨率提高到了管球旋转1/2周所需要的时间〔8〕。目前的大多数螺旋CT机器采用半扫描重建技术。时间分辨率的提高还可以通过多个心动周期的数据重建来实现，这种重建方法是多扇区重建技术〔9，10〕，如果把扇区的数目用S表示，在半扫描重建的基础上，时间分辨率可以提高到管球旋转1/(2S)周所需要的时间，在256层CT中，如果采用4扇区重建，时间分辨率最高可以达到33.75ms，时间分辨率的提高，是256排CT不用控制心率的基础，但在用扇区提高时间分辨率的同时，降低了空间分辨率。本研究显示心率＜75次/min组图像优良率达97.6%，心率76～100次/min组图像优良率为96.9%，心率＞100次/min组图像优良率94.3%；与陈文静等〔10〕报道心率50～70次/min时优良率达80%，70～100次/min时图像优良率达63.33%相比较，256排CT在心率的适应性方面有更大的优势。
　　
　　综上所述，256排CT由于时间分辨率提高到了34 ms，绝大多数患者可以不用口服药物降低心率，减少了检查前的等待时间，这极大方便了患者，特别是怀疑急性心梗的患者。

参考文献

　　1 Brodoefel H，Burgstahler C，Tsiflikas L，et al.DualSource CT：effect of heart rate，heart rate variability，and calcification on image quality and diagnostic accuracy1〔J〕.Radiology，2008；247(2)：34655.

　　2 王锡明，武乐斌，李振家，等.64层螺旋CT在冠状动脉造影中的应用〔J〕.中华放射学杂志，2005;39(11)：12014.

　　3 Austen WG，Edwards JE，Frye RL，et al.A reporting system on patients evaluated for coronary artery disease.Report of the Ad Hoc Committee for Grading of Coronary Artery Disease，Council on Cardiovascular Surgery，American Heart Association〔J〕.Circulation，1975；51(4):540.

　　4 Herzog C，ArningErb M，Zangos S，et al.Multidetector row CT coronary angiography：influence of reconstruction technique and heart rate on image quality〔J〕.Radiology，2006；238(1):7586.

　　5 Achenbach S，Ropers D，Holle J，et al.In plane coronary arterial motion velocity:measurement with electronbeam CT〔J〕.Radiology，2000；216(2):45763.

　　6 Parker DL.Optimal short scan convolution reconstruction for fanbeam CT〔J〕.Med Phys，1982；9(2)：2547.

　　7 Kak AC，Slaney M.Principles of computerized tomographic imaging〔M〕. New York:IEEE Press，1988:7786.

　　8 Hu H.Multislice helical CT：scan and reconstruction〔J〕.Med Phys，1999;26(1):518.

　　9 Flohr T，Ohnesorge B.Heartrate adaptive optimization of spatial and temporal resolution for ECGgated multislice spiral CT of the heart〔J〕.J Comput Assist Tomogr，2001；25（6）:90723.

　　10 陈文静，刘文亚，王海涛 等.心率、扇区重组、时相重建对64 层螺旋CT冠状动脉成像质量的影响 〔J〕.中国医学影像技术，2008;24(5)：7858.