Stellar光子探測器薄層重建對冠脈支架CT成像效果的影響

金士琪， 楊帆， 初金剛， 于揚， 趙宇， 戴旭

·心血管影像學·

Stellar光子探測器薄層重建對冠脈支架CT成像效果的影響

金士琪， 楊帆， 初金剛， 于揚， 趙宇， 戴旭

目的：評價Stellar光子探測器聯合Safire迭代重建技術冠脈CTA中不同重建層厚對冠脈支架顯示的影響，探討改善CT冠脈支架成像效果的有效方法。方法：36例冠狀動脈支架(81個)植入術后患者行雙源CT(采用Stellar光子探測器)冠狀動脈血管成像，使用Safire迭代重建技術、并分別采用3種層厚(0.50、0.60及0.75 mm)進行圖像重建獲得3組圖像。對圖像質量進行主觀和客觀評價，并比較3組圖像間的差異。結果：兩位閱片者對三組圖像質量主觀評分的一致性均良好(Kappa=0.85～0.88)。三組間支架顯示情況的評分差異有統計學意義(P=0.000)，以0.50 mm組的評分最高[(94.130±0.558)分]；圖像噪聲的主觀評分中，隨著重建層厚的增加，圖像的噪聲降低，三組間差異有統計學意義(P=0.000)，但0.50 mm組與0.60 mm組之間的差異無統計學意義(P>0.05)。圖像質量客觀分析顯示，支架內管腔噪聲在3組間的差異無統計學意義(P>0.05)。結論：Stellar光子探測器0.50 mm層厚重建配合Safire迭代重建技術獲取的冠脈支架CTA圖像質量整體最佳，尤其對于直徑<3 mm的冠脈支架，能為臨床提供高質量的圖像。

冠狀動脈支架； 光子探測器； 體層攝影術，X線計算機； 迭代重建技術； 圖像質量

經皮冠狀動脈介入治療(percutaneous coronary intervention，PCI)是治療冠心病的主要手段之一，現已在臨床普遍應用，甚至超越冠狀動脈搭橋術成為血管再灌注的主導治療方法[1-2]。但需要關注的是，支架植入術后出現再狹窄、支架斷裂以及支架內血栓形成等并發癥的發生率高達10%～46%[2-3]。因此對支架植入術后進行無創、精確的隨訪觀察成為臨床工作中越來越重要的環節。

多層CT檢查已成為臨床支架術后復查的首選[4-7]，但PCI術后冠狀動脈CTA不僅要能清晰顯示冠狀動脈血管，還要能顯示支架壁結構及支架內管腔。目前研究表明，高密度金屬支架所產生的容積重疊偽影、線束硬化偽影等主要影響了對支架的顯示，顯著降低了圖像質量，尤其是對內徑小于3 mm支架的顯示。探究其原因，主要是由于圖像的空間分辨率不足影響了對支架結構的觀察。Stellar光子探測器可通過0.5 mm層厚薄層重建來提高圖像的空間分辨率[8]，同時可以降低暈狀偽影。Safire迭代重建(iterative reconstruction，IR)技術可有效降低圖像噪聲，并減少圖像的線束硬化偽影(即金屬偽影)[9-10]，改善圖像質量。以往有研究表明，0.6 mm重建層厚結合迭代重建技術能清晰顯示冠脈支架[11]，但對于新型Stellar探測器，0.5 mm層厚結合迭代重建技術對冠脈支架的顯示效果目前尚未無相關研究。因此，本實驗旨在探討Stellar探測器0.5 mm重建配合Safire迭代重建技術在冠脈支架成像中的價值。

材料與方法

1.研究對象

2014年11月-2015年4月對本院36例冠狀動脈疾病PCI術后患者行冠狀動脈CTA檢查，支架植入時間為1個月～10年。其中男28例，女8例；年齡39～79歲，平均58.7歲；其中30～39歲1例，40～59歲19例，60～79歲16例；平均心率(64.4±10.1)次/分，身體質量指數(body mass index，BMI)為(25.5±3.0) kg/m2，病例排除標準：碘對比劑過敏、嚴重腎功能不全(血清肌酐≥1.5 mg/d1)、失代償性心功能不全及屏氣不佳。

2.掃描設備及參數

使用Siemens Definition Flash炫速雙源CT機，掃描參數：前瞻式心電門控，準直器寬度2×64i×0.6 mm，掃描層厚0.5 mm，采集帶寬35%～70%，計算機自動選取最佳舒張期及收縮期，掃描范圍為氣管隆突至膈下2 cm；根據患者身體質量指數(body mass index，BMI)選取合適管電壓(BMI<22 kg/m2時為80 kV，2例；22 kg/m2≤BMI≤26 kg/m2時為100 kV，19例；BMI>26 kg/m2時為 120 kV，15例)；啟動CARE Dose4D智能管電流調節技術，質量參考電流為400 mAs/rot。采用雙筒高壓注射器注射對比劑碘海醇(350 mg I/mL)，注射方案：當管電壓為80 kV，對比劑總量為65 mL；管電壓為100 kV，總量為70 mL；當管電壓為120 kV，總量為75 mL；對應注射流率分別為4.0、4.5和5.0 mL/s，隨后注射30 mL生理鹽水沖管。

3.CT圖像后處理

選擇最佳時相，將掃描所得原始數據根據不同層厚(0.50、0.60和0.75 mm)配合迭代重建算法進行圖像重建。根據前期研究結果，Safire迭代強度取值為2[12]，卷積核(Kernel)均為I46f。所有CT數據傳輸至后處理工作站(Syngo MultiModality Workplace Siemens Healthcare)進行后處理，常規行多平面重組(multi-planar reformation，MPR)、曲面重組(curved planar reformation，CPR)等進行圖像分析。

4.圖像分析和評估

分別從主觀和客觀兩方面評價比較3組圖像在圖像噪聲及支架顯示方面的差異。

支架圖像質量的主觀評分：由兩位有經驗的放射科醫師對每幀支架圖像進行分析，對支架管腔內以及支架結構的顯示情況進行綜合雙盲評估。圖像均在窗寬1500 HU和窗位300 HU下顯示[13]，采用Likert 五分制評分標準[12]。1分：圖像質量非常差，管腔內受偽影的影響無法觀察到內部情況，支架結構模糊不清；2分：圖像質量差，雖能看到管腔但清晰度很低，受放大偽影影響嚴重，支架模糊，不能夠診斷；3分：圖像質量中等，可以觀察到管腔內部，但受圖像噪聲和偽影影響邊界不清；4分：圖像質量好，腔內的CT值略高于正常水平，但對管腔內評價無影響，腔內雖有些許模糊但可觀察到支架的細小結構；5分：圖像質量優秀，腔內CT值在正常水平，邊界清晰，支架細小結構銳利分辨清楚。

圖像噪聲的主觀評分：根據歐洲CT圖像質量標準指南[14]，圖像噪聲評分采用三分法進行評價：1分表示噪聲過多，影響結構顯示及圖像識別；2分表示平均噪聲，可滿足診斷需要；3分表示噪聲小于一般噪聲，或者噪聲非常小。

由于在支架直徑測量中，支架外徑測量的準確性要高于支架內徑[15]，本研究采取測量支架外徑作為支架直徑，根據支架直徑分組討論不同重建層厚對CT支架成像的影響。

圖像質量客觀分析主要包括對主動脈根部CT值和支架內管腔噪聲(SD)進行測量。測量主動脈根部CT值時，確定3組圖像位于同一層面，同時選中三幀圖像(圖1)，在主動脈根部圓形區域，作為感興趣區(region of interest，ROI)，連續測量3次，計算其平均值，測量的ROI盡可能接近血管管腔面積，注意避開斑塊、鈣化和血管壁；測量支架內管腔噪聲時，選取顯示支架內管腔的最佳層面，確定3組圖像選取在同一層面，注意避開支架壁及鈣化斑塊，以防止線束硬化偽影的干擾。記錄測量所得CT值的標準差作為支架內管腔噪聲。

計算冠狀動脈CTA檢查的輻射劑量，計算公式如下[15]：

輻射劑量=劑量長度乘積(mGy·cm)×k

(1)

其中，k的取值為0.014mSv/(mGy·cm)

5.統計學分析

指標0.50mm組0.60mm組0.75mm組F值P值主動脈根部CT值465.64±121.04467.26±118.83465.68±119.680.440.648支架內噪聲29.53±21.5330.38±20.4927.85±21.540.960.383

結 果

1.一般情況

36例患者均正常吸氣后一次屏氣完成檢查，未發現嚴重對比劑不良反應，且圖像質量均滿足診斷需求。本研究中共成功顯示81枚支架，其中2枚位于左冠狀動脈主干，35枚位于右冠狀動脈，38枚位于左冠狀動脈前降支，4枚位于左旋支，1枚位于對角支，1枚位于中間支。

2.主觀評價

在重建層厚0.50、0.60及0.75mm組中，兩位閱片醫師對圖像質量評估的一致性均較好，Kappa值分別為0.88、0.86及0.85。

對支架圖像質量和圖像噪聲的主觀評分結果見表1。各組支架圖像質量評分中(圖2～4)，以0.50mm層厚組的評分最高，0.75mm層厚組的評分最低，三組間差異有統計學意義(P<0.01)。三組圖像噪聲評分的差異有統計學意義(P<0.01)，兩兩比較結果顯示，僅0.50mm組與0.60mm組圖像噪聲的差異無統計學意義(Z=-0.447，P=0.655)。

表1 支架圖像質量評分及圖像噪聲評分

不同支架直徑的支架圖像質量評分結果見表2。隨支架直徑增大，支架圖像質量評分增高，同一直徑范圍內以0.50mm組圖像的支架評分最高，且此組內但即使是支架直徑<3mm，支架的圖像質量評分也在3分以上，故認為0.50mm層厚的圖像能獲得滿意的支架顯示效果。

4.客觀評價

主動脈根部CT值和支架內管腔噪聲測量結果見表3。不同層厚組見主動脈根部CT值的差異無統計學意義(P>0.05)。三組間支架內管腔噪聲的差異亦無統計學意義(P>0.05)。

討 論

1.Stellar光子探測器的應用可以提高冠脈支架的可視化

目前，冠狀動脈CTA作為一種非侵入性的檢查方法，已廣泛應用于冠狀動脈支架植入術后患者的隨訪中[1,9]。但與常規冠脈CTA不同的是，支架成像不僅要顯示血管的走行狀態，還需達到對支架內腔的可視化。Stellar光子探測器的產生解決了這一難題，這是由于它獨特的Edge光柵技術的設計，排除了元器件間的串擾，從而可以采用0.50mm層厚在Z軸方向上進行重建，提高了圖像的空間分辨率[3]，從而可降低

支架圖像上的暈狀偽影。而傳統的DC數字電路探測器技術只能達到0.60mm層厚。與此同時，Stellar光子探測器還將探測器單元的電子器件與光電二極管整合到一起，提升了對微小結構的的顯示效果[4,6]。因此，使用Stellar光子探測器及0.50mm重建層厚為3mm以下支架的微細結構顯示及管腔內評估提供了新的技術支持[3,8]。本實驗對比了3組重建層厚圖像上的支架顯示效果，結果表明采用0.60mm重建層厚雖可以滿足對直徑3mm以上支架的診斷要求，但對于<3mm的支架，0.5mm的重建層厚更有助于觀察支架及支架材料間縫隙處的細微結構，更有利于減少金屬支架引起的線性硬化偽影及暈狀偽影，對支架內管腔再狹窄程度的判斷也更準確。

2.應用迭代重建技術(Safire)可以降低圖像噪聲，提高支架管腔的顯示度

理論上重建層厚越小，圖像噪聲越高，但由于本研究中采用0.50mm層厚薄層重建時使用了Safire迭代重建算法，使圖像噪聲得到了抑制。在圖像噪聲的主觀評分中，0.50mm組及0.60mm組的圖像噪聲并無顯著差異，而且在支架圖像噪聲的客觀分析中，0.50mm組與0.60mm組支架腔內噪聲差異無統計學意義，說明對于支架的顯示，0.5mm組中圖像噪聲對圖像質量的影響不大。

3.支架直徑對CT冠脈支架成像的影響

為了更好地評估薄層重建結合Safire迭代重建技術在改進CT冠脈支架成像質量中的價值，本研究按冠脈支架直徑進行了分組研究。冠脈CTA檢查專家共識中指出，支架管徑越小，圖像質量越差，而小于3mm的支架難以被評估[17]，但本研究結果顯示，在顯示<3mm支架方面，0.5mm組圖像質量明顯提高，完全能滿足對支架管腔進行評估的要求。

本研究的不足之處在于并未考慮不同支架材質、型號及植入時間對圖像質量的影響。同時，并未與冠狀動脈造影術進行對照，需要進行后續研究。

綜上所述，對于冠脈支架尤其是小于<3mm支架的顯示，Stellar探測器結合0.5mm重建層厚及Safire迭代重建技術可以進一步提高圖像的空間分辨率，降低支架圖像上的暈狀偽影，從而提高對支架壁的顯示及支架內腔的可視化，值得推薦并應用于臨床。

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Computed tomography coronary stent imaging using Stellar photon detector:impact of thin slice reconstruction for stent evaluation

JIN Shi-qi,YANG Fan,CHU Jin-gang,et al.

Department of Radiology,the First Affiliated Hospital of China Medical University,Shenyang 110001,China

Objective:To assess thin slice reconstruction for stent evaluation in CT coronary stent imaging using Stellar photon detector and Safire iterative reconstruction technique,to explore the effective method for improving the quality of CT coronary stent imaging.Methods:36 patients with 81 coronary stents were examined using a dual-source CT with circuit Stellar photon detector.Images were reconstructed at slice thickness of 0.75,0.60 and 0.50mm with IRIS and sharp kernel technique.Subjective and objective evaluation of image quality of the three groups were performed and compared by two experienced radiologists independently.Results:The subjective evaluation results of the three groups between the two radiologists showed good agreement (Kappa=0.85～0.88).Among the three groups,there were significant differences of image quality scores (P=0.000),images of 0.50mm group was rated best for clearly showing the details of the stents and in-stent lumen with the highest score of 94.130±0.558.Subjective image noise assessment showed that with the increasing of slice thickness,the image noise decreased with significant difference among the three groups (P=0.000),but the difference of image noise between 0.50mm-group and 0.60mm-group was not statistically significant (P>0.05).Objective evaluation of image quality showed that the noise of in-stent lumen among the three groups was not significant different (P>0.05).Conclusion:Stent visualization can be benefited from Stellar photon detector CTA using 0.5mm slice thickness for more accurate assessment of lumen narrowing and lower image noise,especially can afford high quality images for <3mm stent.

Coronary artery stent； Stellar photon detector； Tomography，X-ray computed； Iterative reconstruction technique； Image quality

110001 沈陽，中國醫科大學附屬第一醫院放射科(金士琪、楊帆、初金剛、趙宇、戴旭)；110001 沈陽，西門子醫療CT事業部(于揚)

金士琪(1990-)，女，遼寧鞍山人，碩士，住院醫師，主要從事心血管影像學診斷工作。

戴旭，E-mail：daixudx@vip.sina.com

R543.3； R814.42

A

1000-0313(2016)12-1177-05

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.12.016

2016-03-28

2016-07-28)