冠狀動(dòng)脈CTA掃描中采用智能期相技術(shù)與手動(dòng)選取最佳期相的一致性

鐘朝輝，陳疆紅，原媛，王振常，張婷婷，張景東

首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院 放射科，北京 100050

冠狀動(dòng)脈CTA掃描中采用智能期相技術(shù)與手動(dòng)選取最佳期相的一致性

鐘朝輝，陳疆紅，原媛，王振常，張婷婷，張景東

首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院 放射科，北京 100050

目的初步評(píng)價(jià)在冠狀動(dòng)脈CTA掃描中智能期相技術(shù)自動(dòng)選取最佳期相與手動(dòng)選取最佳期相的一致性。方法對(duì)100例疑診冠心病患者行冠狀動(dòng)脈CTA，檢查時(shí)開啟智能期相技術(shù)，自動(dòng)獲取一組最佳期相軸位圖像，同時(shí)手動(dòng)選取一組最佳期相軸位圖像，比較兩組期相選擇的一致性（期相差≤±2%為一致，期相差＞±2%為不一致）。記錄患者體重指數(shù)、心率、CT值、客觀噪聲、輻射劑量。對(duì)最佳期相圖像進(jìn)行三維后處理及主觀評(píng)分。結(jié)果83例（83%）智能最佳期相與手動(dòng)選取一致；17例不一致，其中8例重建圖像的主觀評(píng)分差異較小，能滿足診斷要求，9例智能期相失敗（其中3例高心率，2例房顫，4例早搏）。在9例智能期相失敗的患者中，每例至少有一支血管的重建圖像不能達(dá)到診斷要求，而經(jīng)手動(dòng)選取最佳重建期相進(jìn)行三維重建后，達(dá)到圖像質(zhì)量要求。結(jié)論智能期相技術(shù)選擇最佳期相與手動(dòng)選取最佳期相具有較好的一致性，可有效簡化重建流程，提高工作效率，同時(shí)獲得較高質(zhì)量的冠脈CTA重建圖像。

冠狀血管；心臟成像技術(shù)；圖像重建；輻射劑量；圖像質(zhì)量

引言

冠狀動(dòng)脈CTA（Coronary Computed Tomography Angiogram，CCTA） 檢查在臨床工作中操作簡便并具有較高的診斷準(zhǔn)確性，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于冠心病檢查[1-4]。隨著CT技術(shù)的不斷發(fā)展，高時(shí)間分辨率寬體探測(cè)器CT結(jié)合智能期相技術(shù)使CCTA檢查更加簡便，但對(duì)全新智能期相識(shí)別技術(shù)的準(zhǔn)確程度尚未見相關(guān)報(bào)道。因此本研究對(duì)智能期相技術(shù)自動(dòng)選取最佳期相與手動(dòng)選擇的一致性進(jìn)行評(píng)估，從而初步了解在CCTA檢查中使用智能期相技術(shù)的可靠性。

1 材料與方法

1.1 一般資料

自2016年12月5日～23日對(duì)我院100例臨床疑診冠心病患者行CCTA掃描，其中男性43例，女性57例，平均年齡（62.59±13.53）歲。掃描時(shí)對(duì)患者心率及心律未作要求。記錄患者身高、體重，計(jì)算體重指數(shù)（Body Mass Index，BMI），BMI=體質(zhì)量/身高2（kg/m2），并記錄檢查時(shí)患者心率。

1.2 儀器與方法

1.2.1 掃描方法

采用GE Revolution CT機(jī)，掃描范圍覆蓋全部心臟區(qū)。根據(jù)心臟體積軸位掃描Z軸掃描范圍選擇120、 140和160 mm的準(zhǔn)直寬度。重建層厚0.625 mm，間隔0.625 mm。迭代重建（ASIR-V）權(quán)重選擇60%[5-6]。重建矩陣為512×512。管電壓120 kV，自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)，電流選擇范圍200～700 mA。預(yù)設(shè)噪聲指數(shù)（Noise Index，NI）為22。機(jī)架旋轉(zhuǎn)速度0.28 s/rot。開啟智能期相功能，可直接自動(dòng)選取掃描期相寬度中的最佳期相進(jìn)行軸位圖像重建，同時(shí)開啟冠狀動(dòng)脈追蹤凍結(jié)技術(shù)（Snapshot Freeze，SSF），以提高時(shí)間分辨率至29 ms[7-8]。采用自動(dòng)門控技術(shù)，在掃描前記錄10 s的心電圖，根據(jù)心率情況選擇相應(yīng)期相范圍進(jìn)行掃描（表1）。

表1 自動(dòng)門控技術(shù)根據(jù)心率自動(dòng)選擇的掃描期相

1.2.2 對(duì)比劑注入方法

注射對(duì)比劑碘普羅50 mL（370 mg I/mL，流率5 mL/s，之后注入生理鹽水40 mL（流率5 mL/s）。采用對(duì)比劑跟蹤技術(shù)，感興趣區(qū)（Region of Interest，ROI）設(shè)定為氣管分叉層面的升主動(dòng)脈。ROI內(nèi)CT值增加達(dá)到150 HU后自動(dòng)觸發(fā)并延時(shí)6 s開始掃描。

1.3 圖像后處理

檢查時(shí)開啟智能期相技術(shù)自動(dòng)獲取一組最佳期相的軸位圖像，同時(shí)利用原始數(shù)據(jù)按照2%的期相間隔進(jìn)行圖像重建，由兩位具有5年CCTA診斷經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師從中手動(dòng)選取一組最佳期相的軸位圖像。兩組最佳期相比較，期相差≤±2%為一致，期相差＞±2%為不一致。選擇期相一致的，直接將所選期相經(jīng)冠狀動(dòng)脈追蹤凍結(jié)技術(shù)SSF處理后傳至ADW4.6工作站；不一致的，分別對(duì)兩組最佳期相圖像進(jìn)行冠狀動(dòng)脈SSF處理后傳至ADW4.6工作站。應(yīng)用最大密度投影（Maximum Intensity Projection，MIP）、曲面重建（Curved Planar Reformation，CPR）和容積重建（Volume Rendering，VR）進(jìn)行三維圖像后處理。

1.4 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

1.4.1 主觀評(píng)價(jià)

采用美國心臟病協(xié)會(huì)推薦的冠狀動(dòng)脈15分段法，評(píng)價(jià)血管直徑＞1.5 mm的節(jié)段。由兩位具有10年以上放射科工作經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師根據(jù)4分制進(jìn)行評(píng)估。1分：差，無法滿足診斷要求；2分：一般，冠狀動(dòng)脈造影劑濃度、偽影或噪聲對(duì)血管影響較大，尚能滿足診斷要求；3分：良好，圖像質(zhì)量較好，冠狀動(dòng)脈無偽影，噪聲或?qū)Ρ葎舛葘?duì)圖像略有影響，能滿足評(píng)價(jià)血管的診斷要求；4分：優(yōu)，冠狀動(dòng)脈輪廓清晰，圖像質(zhì)量優(yōu)異。

1.4.2 客觀評(píng)價(jià)

于主動(dòng)脈根部中央密度均勻區(qū)域，標(biāo)注圓形ROI，面積190～200 mm2，測(cè)量其CT值作為圖像信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)差（Standard Deviation，SD）即圖像的客觀噪聲，并計(jì)算信噪比（Signal-to-Noise Ratio，SNR），SNR=CT值/SD。

1.5 輻射劑量

根據(jù)劑量報(bào)告記錄劑量長度乘積（Dose Length Product，DLP），計(jì)算有效劑量（Effective Dose，ED），ED=DLP×0.014[9]。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。采用Mann-Whitndy U檢驗(yàn)比較智能及手動(dòng)選擇期相后重建圖像的主觀評(píng)分結(jié)果。兩位評(píng)分者之間的一致性采用 Kappa分析：κ＜0.40為一致性較差，0.40≤κ＜0.75為一致性中等，κ≥ 0.75為一致性較好。

2 結(jié)果

2.1 一般情況

對(duì)所有患者均順利完成CCTA檢查。患者平均BMI為（25.45±3.96）kg/m2，平均心率（66.02±13.41）次/min，4例心動(dòng)過速（HR＞100次/min），房顫4例，早搏5例。ED為（2.59±0.77）mSv。

2.2 圖像質(zhì)量

100例患者圖像的平均噪聲為（27.08±5.59） HU，平均SNR為16.89±3.76。智能期相及手動(dòng)選擇期相重建圖像的主觀評(píng)分見表2～3。左冠狀動(dòng)脈前降支的平均主觀評(píng)分為3.52，左旋支為3.43，右冠狀動(dòng)脈主干為3.77。

2.3 智能期相及手動(dòng)期相選擇

83例智能期相技術(shù)自動(dòng)選擇的最佳期相與手動(dòng)選取的最佳重建期相完全符合，兩者一致率達(dá)83%（83/100），且重建圖像質(zhì)量好（圖1）。17例期相差超過±2%，其中8例重建后圖像評(píng)分差異較小（表2），圖像主觀評(píng)分無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P=0.149），且均能滿足診斷要求。9例智能選擇的期相圖像經(jīng)重建后至少有一支血管的圖像主觀評(píng)分不能達(dá)到診斷要求（表3，圖2），但經(jīng)手動(dòng)選取的期相重建圖像達(dá)到診斷要求（圖3），其智能與手動(dòng)選擇期相后重建圖像主觀評(píng)分存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.001）。上述9例患者中，3例高心率，2例房顫，4例早搏（圖4）。觀察者兩者主觀評(píng)分一致性中等（κ =0.67）。

表2 智能期相及手動(dòng)選擇期相的一致性及各冠脈分支主觀評(píng)分 (分)

圖1 智能期相獲得的較好的圖像

圖2 智能期相選擇失敗

圖3 手動(dòng)選取期相重建后滿足診斷要求

圖4 早搏造成智能期相選擇失敗

表3 9例智能期相失敗患者的智能期相及人手動(dòng)期相

3 討論

運(yùn)動(dòng)偽影是影響CCTA檢查成功率及圖像質(zhì)量的重要因素。既往研究表明，冠狀動(dòng)脈各個(gè)分支的運(yùn)動(dòng)模式不盡相同，處于相對(duì)靜止的期相也并不相同，只有合理選擇掃描中最佳期相進(jìn)行三維重建，才能得到優(yōu)質(zhì)的CCTA圖像[10-12]。本研究中使用的GE Revolution CT擁有0.28 s的高轉(zhuǎn)速、16 cm的寬體探測(cè)器，可使心臟掃描全部在一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)完成，而其所具有的智能期相技術(shù)可在掃描期相中以1%的期相間隔自動(dòng)進(jìn)行篩選，直接重建出最佳期相；據(jù)此同時(shí)采用冠狀動(dòng)脈追蹤凍結(jié)技術(shù)SSF可進(jìn)一步提高時(shí)間分辨率，對(duì)可能產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)偽影加以校正。這些新的技術(shù)為CCTA檢查獲取較高的圖像質(zhì)量提供了充分的技術(shù)保證[13-15]。

本研究中利用智能期相技術(shù)自動(dòng)選擇的最佳期相與手動(dòng)選取的最佳期相的一致率達(dá)到83%，且冠脈各分支也分別獲得了較好的主觀評(píng)分，其中左冠前降支的平均得分為3.52，左旋支3.43，右冠3.77。8例智能選擇的最佳期相與手動(dòng)選擇的最佳期相具有差異，但圖像的主觀評(píng)分差異較小，能滿足診斷要求。二者合計(jì)，本組智能期相技術(shù)的臨床成功率達(dá)到91%。

不同于以往的自動(dòng)期相選擇方法，智能期相技術(shù)不是根據(jù)心電圖的變化選擇重建期相圖像。而是通過對(duì)圖像結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，識(shí)別出冠狀動(dòng)脈的各個(gè)分支，對(duì)不同期相各層面中血管的形態(tài)和邊緣銳利程度進(jìn)行評(píng)估，通過對(duì)冠狀動(dòng)脈各分支各期相的圖像質(zhì)量評(píng)估，選取相對(duì)兼顧各個(gè)分支的最佳期相[16]。因此，在受到房顫早博等因素干擾時(shí)，由于冠狀動(dòng)脈各個(gè)分支相對(duì)靜止的時(shí)間重合較短，易造成智能選擇最佳期相失敗，使重建后圖像不能滿足診斷要求。本組共有9例智能選擇最佳期相失敗，其中4例為早搏患者，其R波接近于掃描期相范圍的中心區(qū)域，3例為高心率患者（HR＞100），2例房顫。本組智能期相選擇失敗者經(jīng)手動(dòng)選取不同冠脈分支的最佳期相后進(jìn)行圖像重建后，均獲得了較好的重建圖像，達(dá)到診斷要求。本研究結(jié)果提示，對(duì)于較高心率及或伴有心律不齊患者，仍須手動(dòng)選擇冠狀動(dòng)脈各個(gè)分支的最佳期相進(jìn)行圖像重建，以確保得到最優(yōu)的圖像質(zhì)量。

本組9例智能期相選擇失敗者中，有7例血管分支管徑較細(xì)且CT值較低，智能期相選擇的最佳相位經(jīng)三維處理后，部分節(jié)段不能達(dá)到診斷要求。以上結(jié)果提示，除異常心率的影響外，在CCTA掃描中，保證血管充盈良好，達(dá)到理想強(qiáng)化效果，有助于提高智能期相技術(shù)的準(zhǔn)確程度。

本研究僅對(duì)智能期相技術(shù)自動(dòng)選取最佳期相與手動(dòng)選擇的一致性進(jìn)行了初步評(píng)估，心律不齊及心率較快的患者數(shù)量較少，在這部分患者中智能期相技術(shù)選擇最佳期相的準(zhǔn)確性還有待進(jìn)一步研究。

在常規(guī)CCTA掃描中，為減少運(yùn)動(dòng)偽影的影響，保證圖像質(zhì)量，須對(duì)原始數(shù)據(jù)按不同期相進(jìn)行重建，并從中挑選出最佳期相進(jìn)行圖像后處理，既占用存儲(chǔ)空間，又嚴(yán)重影響工作效率。本研究結(jié)果表明，在正常心率及竇性心律的患者中采用智能期相技術(shù)選擇的最佳期相與手動(dòng)選取最佳期相具有較好的一致性，不需要進(jìn)行全期相重建，掃描后即可直接獲得最佳重建期相，既可有效節(jié)省圖像存儲(chǔ)空間，又能將工作人員從繁重的期相挑選工作中解脫出來，利于簡化重建流程，提高工作效率，適合在CCTA檢查中推廣應(yīng)用。

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本文編輯 王靜

Coincidence of Selecting Optimal Cardiac Phase Between the Smart Phase Technique and Manual Selection in Coronary CTA Examination

ZHONG Zhaohui, CHEN Jianghong, YUAN Yuan, WANG Zhenchang, ZHANG Tingting, ZHANG Jingdong
Department of Radiology, Beijing Friendship Hospital, Capital Medical University, Beijing 100050, China

ObjectiveThis study tried to evaluate the coincidence of selecting optimal cardiac phase between the smart phase technique and manual selection in coronary CTA (CCTA) examinations.MethodsA total of 100 patients with suspected coronary artery disease who underwent CCTA examinations were included in this study. Smart phase technique and manual selection were used to select a group of axial images with optimum cardiac phase for each patient. The optimum cardiac phases selected by these two ways (coincidence: phase difference ≤±2%; noncoincidence: phase difference ＞±2%) were compared. The body mass index, heart rate, CT value, objective noise, dose-length product values were recorded.ResultsThe results of auto selection of 83 cases (83%) were in accordance with the manually selected results. Among the 17 cases with differences between the auto and manual selection, 8 cases only had subtle differences which could meet the diagnostic requirement, while 9 cases failed to meet the diagnostic requirement (3 cases with high heart rate, 2 cases with atrial fibrillation and 4 cases with premature beats). In the 9 cases with failed diagnostic requirement, each had at least one major coronary branch reconstruction that failed to meet the diagnostic requirement. However, after manual selection, the images could be used for diagnosis.ConclusionThe selecting optimal cardiac phase between the smart phase technique and manual selection was in good coincidence with CCTA examinations. Smart phase technique could greatly simplify 3D reconstruction work flow, increase ef ficiency and provide good coronary CTA reconstruction results.

coronary vessels; cardiac imaging techniques; image reconstruction; radiation dose; image quality

R445.3

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.09.015

1674-1633(2017)09-0063-04

2017-04-05

2017-04-21

科技北京百名領(lǐng)軍人才培養(yǎng)工程（Z141107001514002）；北京市醫(yī)管局“使命”人才計(jì)劃（SML20150101）。

陳疆紅，副主任醫(yī)師，主要研究方向?yàn)獒t(yī)學(xué)影像診斷。

通訊作者郵箱：chenjianghong5577@163.com