國產新型320排CT冠狀動脈成像的初步應用研究及圖像質量評價

尹樂康， 嚴 誠， 陸怡菡， 過偉峰， 徐士杰， 李琛瑋， 曾蒙蘇*

1.復旦大學附屬中山醫院放射科，上海 200032 2.上海聯影醫療科技有限公司，上海 201807

冠狀動脈(冠脈)CT血管造影(coronary computed tomography angiography, CCTA)因其無創傷性以及較高的陰性預測值而成為評估冠脈病變狹窄程度的重要檢查方法[1]。隨著醫學影設備的發展，多排螺旋CT(multi-detector CT, MDCT)已得到廣泛應用，但在臨床實踐中CCTA仍是一個具有挑戰性的檢查[2]。掃描的成功率、圖像質量及診斷價值由技術參數和患者相關因素決定的，對掃描技術和CT掃描儀的要求也較其他檢查有更高的要求[3]。近年來，國外設備供應商不斷增加檢測器數量，相繼推出寬探測器MDCT，尤其是320排MDCT因采用了160 mm寬探測器，能實現非螺旋單次全器官容積掃描，開啟了CT檢查的動態容積時代[4]。

320排寬體探測器CT一直是我國自主研發CT的一個空白。2020年，我國自主研發的320排640層MDCT進入臨床應用，采用160 mm高性能時空探測器和0.25 s每圈的機架旋轉速度，可實現單心動周期的心臟成像。本研究評估該新型CT在不同心率和心律條件下進行冠脈血管造影檢查的成像質量和輻射劑量。

1 資料與方法

1.1 一般資料 對2020年5月11日至2020年6月19日在我院接受CCTA檢查的患者行回顧性研究。竇性心律者按照心率高低分為3組，低心率組(組1)：<65 次/min；中等心率組(組2)：65～80 次/min；高心率組(組3)：≥80 次/min。心律不齊者歸入心律不齊組(組4)。排除標準 ：冠脈旁路移植術后、支架置入手術后、嚴重腎功能不全、碘過敏史的患者。

1.2 圖像掃描及參數 所有檢查均使用320排CT掃描儀(uCT960+,聯影醫療公司)，掃描參數：100 kV, 120 mA,準直160 mm，采用單心動周期心電圖(electrocardiogram, ECG)門控前瞻冠脈掃描成像。重建算法選擇KARL 3D,濾波函數C-SOFT-AA,層厚0.5 mm，層間距0.5 mm。對心率>65次/min的患者，排除禁忌證后，在CCTA檢查前1～1.5 h口服美托洛爾，并于檢查前5 min舌下含服硝酸甘油0.5 mg。經右側肘靜脈使用雙筒高壓注射器注射碘帕醇(370 mgI/mL；流率4.0～5.0 mL/s，注射總量0.8 mL/kg)，造影劑注射完畢后再以同樣的流速注入25 mL生理鹽水。掃描范圍覆蓋自隆突下至心底的心臟范圍。采用Bolus Tracking自動觸發掃描技術，監測層面定位于掃描范圍的中心層面，ROI放置于胸降主動脈的中心位置，觸發閾值設定為120 HU，達到閾值6 s后自動開始掃描。所有檢查均采用ePhase最佳采集時相技術與Motion Correction運動偽影校正技術，以實現自動選擇最佳時相以及對冠脈運動偽影的校正。

掃描前根據患者的心電信息進行采集時相的設置，均采用前瞻性心電門控掃描。設備根據前5個心動周期平均數自動探測心率變化，決定增加掃描的心動周期數量，保證冠脈成像所需數據。

1.3 圖像后處理 掃描完成后，圖像傳送到后處理工作站進一步分析。圖像處理技術采用容積再現(volume rendering, VR)、最大密度投影(maximum intensity projection, MIP)、曲面重建(curved planner reformation, CPR)。兩名分別具有10年和8年心血管影像閱片經驗的醫生結合斷層圖像和CPR對圖像質量進行綜合評估。

1.4 輻射劑量評估 記錄檢查劑量報告中的劑量長度乘積(dose-length product, DLP)。患者有效輻射劑量(E)的計算公式：E=k×DLP[k=0.014 mSv/(mGy·cm)]。

1.5 圖像質量評價 分別由兩位具有4年和7年經驗的心血管影像醫生在對重建條件和患者分組不知情的情況下獨立進行閱片。窗寬和窗位分別設定為300 HU、1 000 HU。根據國際心血管CT協會(Society of Cardiovascular Computed Tomography, SCCT)的方案將冠脈劃分為S1～S18共18個節段。基于橫斷位原始圖像、MPR、MIP圖像對圖像作出評分，依據Likert標準進行4分制評分。4分：質量優秀，圖像無偽影，邊緣清晰光滑，完全能用于診斷；3分：質量良好，圖像存在微小偽影，血管邊緣清晰，不影響診斷；2分：圖像有偽影，血管邊緣模糊，尚可用于診斷；1分：有明顯的偽影，且影響診斷(圖1)。

圖 1 4分制評分標準圖像示例

本研究將S1、S5/6、S11/17分別視為右冠脈(right coronary artery, RCA)、左冠脈前降支(leftanterior descending, LAD)、左冠脈回旋支(left circumflex artery, LCX)的近段；將S2、S7/9、S12/13分別視為RCA、LAD、LCX的中段；將S3/4/16、S8/10、S14/15/18分別視為RCA、LAD、LCX的遠段。圖像質量為4分節段數占比為圖像質量優秀率，圖像質量為4分和3分的節段占比為圖像質量優良率。

2 結 果

2.1 一般資料 共采集160例患者行CCTA檢查，排除12例裝有支架、1例冠脈旁路移植術后、1例心臟起搏器植入后的患者，共146例患者的CCTA數據納入本研究。竇性心律者共計129例，低心率組：40例；中等心率組：57例；高心率組32例，心律不齊組17例。各組病例的基本資料如表1。

表 1 患者基本資料

2.2 輻射劑量 竇性心律3組間的平均有效劑量差異無統計學意義。而心律不齊組的平均有效劑量(2.5±0.8) mSv顯著高于竇性心率3組(t=-3.9，P<0.001)。

2.3 圖像質量評價 對兩名閱片醫生的評分結果進行一致性檢驗,檢驗結果證明二者對圖像評價的一致性良好(Kappa=0.861)。

2.3.1 整體評價結果 146例患者共計評價1 929段冠脈節段，其中圖像質量4分的為906段、3分的為809段、2分的為210段、1分的為4段。所有節段的可診斷率為99.79%，冠脈節段總體優秀率為47.0%，優良率為88.9%。其中，圖像質量評價為1分的4個(0.21%)節段表現為運動偽影，分別出現在4例中等心率組患者的冠脈中間支(S17)、右冠脈遠段(S3)、前降支遠段(S8)、第二對角支(S10)。冠脈近段、中段、遠段的整體優秀率分別為79.6%、41.6、22.4%(χ2=439.4，P<0.001)，冠脈近段、中段、遠段的整體優良率分別為96.8%、90.7%、80.2%(χ2=93.3，P<0.001)。隨著冠脈分支由近及遠，圖像質量評分明顯下降(圖2)。

圖 2 圖像質量評分分布 A：冠脈整體評分分布; B：冠脈近、中、遠段圖像質量組1(低心率組)：<65次/min；組2(中等心率組)：65～80次/min；組3(高心率組)：≥80次/min；組4(心律不齊組)。

2.3.2 分組評價結果 組1～組4冠脈圖像質量的總體優良率分別為88.4%、89.4%、88.4%、89.7%，各組間差異無統計學意義(圖3)。4組圖像的優秀率分別為48.2%、50.1%、45.8%、36.3%，差異有統計學意義(χ2=13.5,P=0.004)。其中低心率組(χ2=9.0，P=0.003)、中等心率組(χ2=12.9，P=0.001)的優秀率均明顯高于心律不齊組，高心率組、心律不齊組的優秀率差異無統計學意義。冠脈近段、中段、遠段分別統計結果顯示，各組間的優良率差異無統計學意義。而各組間冠脈近段(χ2=18.4，P=0.001)、中段(χ2=7.9，P=0.049)、遠段(χ2=11.7，P=0.008)的優秀率差異均有統計學意義。其中心律不齊組冠脈近段圖像優秀率明顯低于竇性心律的3組，竇性心率的3組間則差異無統計學意義(圖3)。

圖 3 不同心率分組圖像質量優秀率與優良率

3 討 論

CT成像系統的技術參數主要包括時間分辨率、空間分辨率、對比度分辨率和輻射劑量，這些參數相互之間密切聯系，最終實現圖像質量和輻射劑量之間的平衡[5]。相比于靜止器官CT成像，心臟的周期性運動使這種關系更加復雜。技術和患者相關因素可影響CCTA的圖像質量。因掃描范圍更大，時間和空間分辨率更高，現代CT掃描儀的最新技術發展顯著提高了CCTA圖像質量[6-7]。此外，減少劑量策略和迭代重建算法提高了對患者的安全性，同時可保持圖像的高質量。

運動偽影會影響冠脈的準確評估，是CCTA特別是對較高心率的患者成像的一個技術挑戰[8]。使用β受體阻滯劑來幫助減緩靜息心率和仔細控制掃描范圍可以提高成功率。用β受體阻滯劑降低心率不僅安全，還可以減少輻射照射，提高診斷圖像質量[9]。本研究中影響診斷的圖像偽影出現概率(5/2 505，0.2%)與Ghekiere等[10]的報道相當，低于早期使用64排、256排及雙源CT的研究報道[11-12]。運動相關的圖像偽影出現在冠脈遠段或近段分支。冠脈直徑是決定運動相關圖像質量的主要患者相關因素[10]，本研究中冠脈節段由近及遠隨著直徑的降低，圖像優秀率及優良率均明顯減低。

較低的時間分辨率可導致運動偽影的產生，也是導致CCTA圖像質量下降的最常見原因[3]。采用單心動周期ECG門控前瞻冠脈成像，可顯著降低對患者心率和心律的要求，提升掃描成功率，并大幅度降低心臟成像的輻射劑量[13]。研究[14]顯示，寬度16 cm的探測器Z軸覆蓋可實現單心跳CCTA的體積掃描，從而縮短掃描時間，在提高時間分辨率的同時降低患者所受到的輻射劑量。本研究所使用設備支持單心動周期內的靈活門控方式，同時實現常規高質量冠脈成像和低劑量新功能成像。在本研究中，單心動周期的冠脈成像大大縮短了掃描的時間，患者屏氣不完全的可能性大大降低，在保證圖像質量的同時，顯著降低了患者所受到的輻射劑量。

寬體探測器CT設備一直是我國自主研發CT的空白。本研究首次展示了我國首臺自主研發的320排CT冠脈造影的初步經驗。應用于147個連續的、未被選擇的患者，進行不同心率及心律下的CCTA檢查，發現以較低的劑量水平即可得到滿足臨床診斷需求的圖像質量，可診斷率達到99.79%。患者個體相關的心律及心率因素對冠脈圖像的優良率無影響。竇性心律時，心率高低對近段冠脈的圖像優秀率無明顯影響，主要影響中遠段圖像優秀率。心律不齊則對冠脈節段的圖像優秀率有明顯影響。

本次研究存在著一定的不足：首先本研究為單中心研究，數據量較少，可能對統計結果有一定的影響。其次，未對心律不齊患者進一步深入研究，這在未來工作中會進一步討論。最后，本研究入組患者中發現重度狹窄而進行冠脈造影的較少，而CCTA圖像的診斷性分析并非本研究的主要研究，因此僅討論了CCTA的圖像質量評分。

綜上所述，本研究初步評價我國首臺320排寬體探測器CT在CCTA成像中的應用，在不同心率及心律情況場景下均可獲得滿足臨床診斷需求的CCTA圖像。較高的圖像質量更加有助于便捷地進行后處理，并最終提高診斷準確度。

利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。