自動選擇最佳期相在高心率患者冠狀動脈CTA成像中的應(yīng)用

張棟青， 史樸軍，蔡顯圣，郭文濤，吳志東

聊城市人民醫(yī)院 設(shè)備科，山東 聊城 252000

引言

冠心病是心血管病常見病之一，又是心血管病的主要死因，因此早期診斷冠心病具有重要意義。心臟冠脈CTA檢查因其無創(chuàng)性和高敏感性，成為冠心病患者檢查的首要選擇。CT探測器技術(shù)和機架旋轉(zhuǎn)速度的快速發(fā)展，都為CTA檢查提供了便利。但是心臟作為一個實時跳動器官，心率和心律的變化成為制約CTA檢查成功與否的重要因素，特別是高心率患者。GE Revolution CT中SmartPhase功能直接根據(jù)圖像質(zhì)量選擇最佳時相重建血管，能否重建出具有較高圖像質(zhì)量的圖像滿足臨床診斷的要求、避免多期相重建圖像是本研究的重點。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇我院2016年11月至2017年4月臨床擬診冠心病、接受CT冠狀動脈血管成像檢查且高心率（心率＞80次/分）的患者48名，其中男19例，女29例；年齡最小33歲，最大年齡79歲，平均（58±12.5）歲；心率最慢80次/分，最快114次/分，平均（91.5±9.1）次/分，心律齊整，心率變化在7次/分以內(nèi)。臨床表現(xiàn)為不同程度的胸痛、胸悶、心悸等癥狀。排除標準為碘對比劑過敏、腎功能不全（血肌酐＞120 mg/L）、心功能Ⅲ級、嚴重鈣化、屏氣不佳等患者。對所有患者行CTA檢查，全期相重建篩選出的最佳圖像作為對照組，SmartPhase選擇的期相圖像作為試驗組。

1.2 儀器與方法

使用GE Revolution CT進行檢查掃描，Revolution CT具有16 cm寬的寶石探測器和0.28 s/r的機架旋轉(zhuǎn)速度，可以在任意心率和心律條件下，只需一個心跳周期就可以完成精準的心臟CTA檢查，且病人接受的輻射劑量很低，平均有效劑量低于2 mSv[1]。

檢查前介紹檢查流程及注意事項，取得患者的密切配合。訓練患者平靜狀態(tài)下吸氣、屏氣。患者仰臥于掃描床上，腳先進，雙臂置于頭部，安置電極連通心電導(dǎo)線，選擇最佳導(dǎo)聯(lián)。

經(jīng)右側(cè)肘正中靜脈穿刺放置18 G套管針，Ulrich雙筒高壓注射器。采用個性化的注射方案，生理鹽水試注射正常后，推注碘對比劑（碘帕醇，370 mgI/mL），注射劑量按體質(zhì)量（kg）×0.85 mL/kg計算。為保證造影劑在冠脈血管中的峰值和持續(xù)時間，注射時間設(shè)定為固定的12 s，注射速率（mL/s）=注射劑量/12，繼之注射生理鹽水30 mL[2-5]。應(yīng)用對比劑智能示蹤法，觸發(fā)點位于胸主動脈，觸發(fā)閾值110 HU，延時6.5 s掃描。掃描范圍自氣管隆突下1 cm至心臟膈面，包括左右冠狀動脈開口及所有分支。

采用前瞻性心電門控掃描模式，根據(jù)患者心臟的大小選擇探測器打開寬度（Detector Coverage 120 mm、140 mm、160 mm）。掃描參數(shù)：電壓模式：KV Assist（Min 100、Max 120），電流模式 ：SmartmA（Min 400、Max 700），噪聲指數(shù)NI設(shè)置為25，前置迭代ASIR-V設(shè)為50%[6]，管電壓和管電流根據(jù)NI和ASIR-V自動調(diào)節(jié)。旋轉(zhuǎn)速度：0.28 s/r，Auto Gating選擇on模式（當心率高于80次/分時，Acquisition Window推薦40%～55%）。

1.3 圖像后處理

獲取掃描數(shù)據(jù)后自動重建SmartPhase期相圖像和40%～55%間隔1%的全期相圖像，重建層厚設(shè)置為0.625 mm，重建模型采用Standard標準重建。使用Advance Workstation工作站行容積再現(xiàn)VR、多平面重組MPR、曲面重現(xiàn)CPR等后處理。

1.4 圖像質(zhì)量主觀評價

根據(jù)美國心臟協(xié)會（American Heart Association，AHA）的冠狀動脈15段標準分段法進行分段評價。由兩名多年從事心臟冠脈成像診斷工作的CT室醫(yī)師采用雙盲法對冠狀動脈節(jié)段圖像進行分析，選出在40%～55%期相段內(nèi)具有最佳圖像質(zhì)量的圖像，出現(xiàn)分歧時經(jīng)相互討論后統(tǒng)一意見。根據(jù)血管腔的連續(xù)程度、邊緣銳利情況及有無運動偽影等對篩選出的最佳圖像和SmartPhase期相的圖像進行圖像質(zhì)量評分，評分標準采用5分制。5分：圖像質(zhì)量優(yōu)，冠狀動脈管腔連續(xù)完整，邊緣銳利無運動偽影；4分：冠狀動脈管腔連續(xù)完整，局部邊緣略模糊，無明顯運動偽影；3分：冠狀動脈管壁欠銳利或輕度運動偽影，不影響診斷；2分：冠狀動脈管壁中度運動偽影或血管中斷；1分：圖像質(zhì)量差，重組圖像上冠狀動脈錯位、管壁嚴重偽影，不能作出診斷。

1.5 統(tǒng)計學分析

采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件對所得數(shù)據(jù)進行非參數(shù)秩和檢驗分析。以P＞0.05為不拒絕無效假設(shè)Md=0，試驗組和對照組圖像無統(tǒng)計學差異，即SmartPhase期相的圖像和全期相重建篩選出的最佳圖像的差異無統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 全期相圖像和SmartPhase圖像

對掃描期相區(qū)間40%～55%進行間隔1%的全期相重建和SmartPhase期相圖像重建，右冠狀動脈的一個層面全期相圖像，見圖1。

圖1 右冠狀動脈S2段軸位全期相圖像

對最佳圖像期相選擇和SmartPhase期相選擇的差異進行統(tǒng)計，見表1。

表1 期相選擇差異統(tǒng)計

對本次48例患者的進行40%～55%區(qū)間間隔1%的全期相重建和SmartPhase期相重建，其中有10例患者的SmartPhase圖像和最佳圖像選擇了相同的期相，占總樣本數(shù)的20.83%；17例期相選擇相差1%，占總樣本數(shù)的35.42%；9例期相選擇相差2%，占總樣本數(shù)的18.75%；6例期相相差在3%～5%，占總樣本數(shù)的12.5%；剩余5例期相選擇相差超過5%，占總樣本數(shù)的12.5%。

2.2 冠狀動脈圖像質(zhì)量

兩位醫(yī)師采用雙盲法，根據(jù)血管腔的連續(xù)程度、邊緣銳利情況及有無運動偽影等對最佳質(zhì)量圖像和SmartPhase期相圖像進行了右冠狀動脈（Riqht Coronary Artery，RCA）、左前降支（Left Anterior Descending，LAD）、左回旋支（Left Circum flex Artery，LCA）的評分。對48例患者144條血管的評分統(tǒng)計，見表2。

表2 血管評分統(tǒng)計（例）

在SmartPhase圖像中，有108例評分≥4分，冠狀動脈管腔連續(xù)完整，局部邊緣略模糊，無明顯運動偽影；32例評分為3，冠狀動脈管壁欠銳利或輕度運動偽影，不影響診斷；只有4例評分為2，冠狀動脈管壁中度運動偽影，難以作出診斷。

在最佳圖像中，有108例評分≥4分，冠狀動脈管腔連續(xù)完整，局部邊緣略模糊，無明顯運動偽影；34例評分為3，冠狀動脈管壁欠銳利或輕度運動偽影，不影響診斷；2例評分為2或者1。

應(yīng)用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件對兩種期相選擇方法重建的圖像數(shù)據(jù)進行非參數(shù)秩和檢驗。首先對所有48例患者血管進行非參數(shù)檢驗，然后分別對期相選擇差不超過2%和超過3%的兩種情況進行統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果，見表3～5。

表3 整體樣本各主血管和整體評分的非參數(shù)秩和檢驗（分）

表4 期相選擇差不超過2%的評分的非參數(shù)秩和檢驗（分）

表5 期相選擇差在3%及以上的評分的非參數(shù)秩和檢驗（分）

在整體樣本中，圖像質(zhì)量評分：SmartPhase圖像中 RCA（3.54±0.71） 分，LAD（4.00±0.51） 分，LCX（3.92±0.54）分；最佳圖像中RCA（3.52±0.65）分，LAD（4.02±0.48）分，LCX（3.94±0.52）分。對兩種期相選擇方法重建的圖像進行非參數(shù)秩和檢驗，RCA的P值為0.705；LAD的P值為0.655；LCX的P值為0.564，P值均大于顯著性水平0.05，SmartPhase圖像和最佳圖像在各段血管及整體上沒有顯著性差異。

在期相選擇差距不超過2%的21例圖像中，各血管和圖像整體的質(zhì)量評分差距都很微小，P值均大于0.05，SmartPhase圖像和最佳圖像沒有顯著性差異。

當SmartPhase和最佳圖像期相選擇差異較大（3%及以上）時，兩不同期相的心臟冠脈血管成像質(zhì)量產(chǎn)生了一定的差異。SmartPhase的右冠狀動脈RCA的質(zhì)量評分3.42±0.90低于人工選擇的最佳期相的3.50±0.67，在整體質(zhì)量評分上也低于最佳期相，但是RCA的P值0.564和整體Overall的P值0.102均大于0.05，期相選擇的大差異對圖像質(zhì)量不產(chǎn)生顯著的統(tǒng)計學差異。各血管的質(zhì)量評分大于3分，基本滿足臨床診斷的要求。

綜合上述分析，SmartPhase選擇期相重建的圖像與人工選擇的最佳期相圖像沒有顯著的統(tǒng)計學差異。兩組圖像的整體質(zhì)量評分都大于3分，冠狀動脈管腔連續(xù)完整，局部邊緣略模糊，無明顯運動偽影，能夠基本滿足臨床診斷的需求。

3 討論

冠狀動脈運動速度在心動周期中呈周期性變化，收縮末期和舒張末期相對運動速度較低。走行于前室間溝的左主干和前降支相對運動速度較慢且變化平緩，右冠和回旋支分別走行于前、后房室溝，受心房和心室運動的雙重影響相對運動速度較快且變化幅度較大，心房、心室運動不一致使其出現(xiàn)不規(guī)則擺動[7]。

冠脈CTA檢查，需根據(jù)冠脈運動速度周期性變化及運動模式與心率相關(guān)的特點，選擇不同心率和心律情況下相對低速的心電時相進行數(shù)據(jù)采集或/和圖像重建。

心率較慢（＜65 bpm）時，應(yīng)充分利用冠狀動脈舒張末期的低速平臺期，重建時相選擇在R-R間期的70%～80%；心率較快（＞75 bpm）時，重建時相選擇在收縮末期，R-R間期40%～50%；心率在65～75 bpm時，選擇R-R間期的40%～50%和70%～80%雙期相重建；心律不齊，回顧性選擇以R波后300 ms為中心重建[8-10]。

作為一種全新的期相選擇重建算法，SmartPhase與以往的期相選擇方法不同，SmartPhase直接對掃描后各期相各層面的血管圖像進行單獨評價選擇最佳圖像，而不是根據(jù)心電圖的變化去評估心臟的運動規(guī)律選擇相對低速的心電時相獲取掃描數(shù)據(jù)或者選擇相對低速的心電時相重建圖像。當血管垂直穿過心臟軸面時，血管在各層面的截面是近圓形的。但是由于心臟的波動，血管在每層成像的形狀將發(fā)生改變，血管腔壁的連續(xù)性和銳利度都會受到影響。SmartPhase正是根據(jù)各層血管成像近似圓形的程度和血管腔壁的銳利度來選擇血管相對運動速度最低的期相，血管運動速度低的期相具有更近似圓形的血管成像和更銳利的血管腔壁，也將具有更高的質(zhì)量評分。SmartPhase首先對二維圖像結(jié)構(gòu)進行分割處理，識別出右冠狀動脈RCA、左前降支LAD和左回旋支LCX；對各期相各層面中的RCA、LAD、LCX血管進行獨立評分，排除沒有血管穿過的層面；通過各層面中血管的評分計算出各期相中整條血管RCA、LAD、LCX的圖像質(zhì)量評分；綜合考慮RCA、LAD和LCX，對各期相圖像進行整體圖像質(zhì)量評分，選出最佳整體質(zhì)量評分的期相，就是SmartPhase期相[11-13]。

在本次30例患者的期相選擇中，其中有10例患者的SmartPhase圖像和最佳圖像選擇了相同的期相；19例患者的期相相差1%；7例相差2%；剩余12例期相差距在3%及以上。當兩種方法選擇的期相差異較大（＞3%）時，兩組圖像的質(zhì)量評分為：（3.72±0.58）分和（3.83±0.54）分，SmartPhase圖像的質(zhì)量評分略低于最佳圖像，但P=0.102＞0.05，在統(tǒng)計學上無顯著性差異。在SmartPhase圖像中，有140例血管評分≥3分，冠狀動脈管腔連續(xù)完整，無明顯或輕度運動偽影，能夠滿足診斷的要求；只有4例右冠狀動脈評分為2，管壁中度運動偽影，難以作出診斷。分析原因可能是心率超過100次/分，三支血管不能同時處于相對靜止的狀態(tài)，左前降支和左回旋支相對靜止而右冠運動幅度較大，造成右冠圖像模糊和較低的質(zhì)量評分。

SmartPhase對各層圖像進行獨立的質(zhì)量評分，選出具有最佳質(zhì)量評分的期相進行重建，只重建一期圖像。重建后篩選出最佳圖像需要重建出全部的16期圖像，然后由影像科大夫瀏覽全部圖像后選出最佳圖像，相較于SmartPhase要花費數(shù)倍的重建時間和存儲圖像的空間；影像科醫(yī)師也要花費大量的時間和精力去查看全部圖像并篩選出最佳的圖像。

SmartPhase能夠提供與最佳圖像沒有顯著性差異的圖像，滿足臨床診斷的要求，在日常掃描工作中可以優(yōu)先選擇SmartPhase期相重建圖像，并應(yīng)用于后處理及疾病診斷。當SmartPhase圖像因為心率過高運動偽影較大不能滿足臨床診斷要求時，可以對SmartPhase圖像進行凍結(jié)處理來提高圖像質(zhì)量[14-16]。當凍結(jié)圖像也不能滿足需要時，再選擇進行全期相重建來篩選最佳圖像或凍結(jié)。

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