4D多时相重组和心电编辑提高CT冠状动脉成像质量的研究

汤志超，籍庆余，刘志敏，魏虹，张国彬，刘靖，杨瑞，刘霞，杨丹

128层螺旋CT具有非常高的时间分辨力和空间分辨力，使得CT冠状动脉成像（computed tomography coronary angiography，CTCA）的图像质量得到了明显提高［1-3］，在扫描过程中出现的一些情况，例如：心律失常或屏气不足的受检者其成像质量多仍不能满足临床诊断需要，同时又给受检者带来了一定的经济损失。笔者旨在通过128层螺旋CT具有的心电编辑及4D多时相重组等方法的临床应用，对改善及优化冠脉成像质量，提高冠脉CTA 检查的成功率，扩大检查的适用范围有着非常重要的意义。

材料与方法

1.临床资料

搜集本院2011年1月-11月在CTCA 扫描中出现的各种心律失常或屏气不足的41例受检者进行研究。其中心律失常的受检者35例，包括窦性心律不齐17例，房性心律不齐10例，室性心律不齐8例；屏气不足的受检者6例。41例受检者年龄43～79岁。

2.图像评价

冠状动脉节段：按照美国心脏病协会的标准［4］，将冠状动脉分成15个节段，即S1～S15，其中管腔直径＜1.5mm 的冠状动脉及其分支不进行评价。

冠状动脉分析：在MMWP（VE36A版本）工作站上，利用工作站中的Criculation软件的自动播放（auto）功能选择图像质量最佳时相，最后利用血管评估软件（QCA）对血管进行分析评估。

图像质量评价标准：由2名经验丰富的CT诊断医师独立完成冠状动脉图像质量评价及病变分析。图像质量评价标准采用5 分制图像质量评分方法［5］：1分，无法观察，血管不能辨别；2分，严重伪影，血管全程的一半或一半以上出现模糊和双边征或有血管中断；3分，中度伪影；4分，轻微伪影，血管全程一半以下边缘模糊，但连续；5分，无伪影，血管周围稍模糊，血管显示光滑清晰，边缘锐利。其中≥4分可以用于临床诊断，并符合诊断要求。

3.扫描方法

采用Definition AS 128层4D螺旋CT机及Syngo MMWP（VE36A 版本）工作站进行CT扫描及后处理，心电编辑及4D多时相重组应用CT机副台配置的软件完成。扫描前对受检者行心率控制及呼吸训练。扫描参数：管电压100～120 kV，管电流300～400mAs，数据采集通道为128×0.5mm，螺距1.8。使用EZEM 双筒高压注射器，以4.5～5.0ml／s的流率经肘静脉注入65～75ml优维显（370mg I／ml），并以相同流率注入生理盐水40ml。扫描时均采用回顾性心电门控技术，利用自动触发软件，ROI设定在升主动脉，阈值设定为130HU。扫描时患者取仰卧位，扫描范围从气管隆突至膈肌下2cm，患者于浅吸气后屏气，屏气时保持胸部、腹部静止，同步记录心电信号，扫描时间4～7s［1］。

4.图像重组

原始图像重组参数：视野180mm×180mm～200mm×200mm，层厚0.75mm，层间隔0.3mm。心电编辑：对原始多期时相使用删除、禁用、移动或插入等方法进行编辑。4D多时相重组：时相范围0%～100%，时相间隔5%，重组图像8000～10000幅。

图像重组方法：方法1，未进行心电编辑以及4D多时相重组；方法2，单纯采用心电编辑；方法3，单纯采用4D多时相重组；方法4，同时采用心电编辑以及4D多时相重组。

图像重组步骤：常规采用Auto Bset Phase取得最佳收缩期及舒张期时相，在扫描方案中设定重组时相栏为Best Phase选项，扫描完成后即刻进行自动分析原始数据并重组。以上常规步骤结束后，扫描过程中受检者心律失常或屏气不足时，Best Phase得到的图像质量一般不能满足临床诊断需要，需要通过以下步骤对图像质量进行优化。

对于心律失常的受检者图像重组：①心电编辑：针对不同的心律失常的受检者，使用删除、禁用、移动或插入等方法（例如在早搏病例中常用删除方法，在窦性心率不齐的病例中常用移动或插入，在室速病例中常用禁用方法）（图1a、1b）。②4D多时相重组，若心电编辑后图像质量仍然不满意，则进行该步骤重组，在心电编辑后得到的较好时相的基础上，增加重组选项卡，在Trigger选项中单击Multiphase选择0%～100%，间隔5%的多时相，单击Recon进行4D原始数据重组，将此原始数据传入MMWP工作站中（图1c）。

图1 心电编辑及4D多时相重组。a）受检者常规采用Auto Best Phase后的VRT；b）受检者常规采用Auto Best Phase后的MPR（右冠状动脉RCA 无法观察，评分为1 分）；c）利用心电编辑后的VRT；d）利用心电编辑后的MPR（评分为3分，RCA中S3段局部无法观察，评分为1分）；e）心电编辑的基础上利用4D多时相重组得到的最佳时相的VRT；f）心电编辑的基础上利用4D多时相重组得到的最佳时相的MPR。 图2 屏气不足受检者行4D多时相重组前后图像。a）VRT 示未行4D多时相重组时出现的错层伪影；b）VRT 示行4D多时相重组后选择的最佳时相，伪影消失。

表1 心律失常患者采用不同重组方法的图像质量比较

屏气不足的受检者图像重组：利用Auto Bset Phase取得最佳时相的基础上，对该时相进行4D多时相重组（方法同上），针对不同血管段出现的错层情况，选择4D多时相中的不同时相进行分析评估。

5.图像分析

心律失常的受检者：方法4与方法1、方法2及方法3重组的图像质量进行对比分析。屏气不足的受检者：方法3与方法1的图像质量进行对比分析。

采用SPSS11.5进行统计学分析，计量数据以均数±标准差（）表示，计量资料组内及组间比较采用方差分析，以P＜0.05为差异有统计学意义。

结 果

1.一般情况

35例心律失常的受检者均确认心电信号触发无误，心率41～214次／分，6例屏气不足的受检者心律正常。

2.心电编辑、4D多时相重组前后图像质量比较

心律失常的受检者图像质量比较：方法4重组后的图像质量均达到4分以上（图1c、1f）。各组评分结果见表2。

将测得数据进行Levene方差齐性检验，结果显示各组均数方差为齐性（F＝2.155，P＜0.05），经过SNK 正态性检验，结果显示各组均数服从正态分布。对于不同的重组方法经随机区组设计的方差分析，4种重组方法冠脉成像图像质量差异有统计学意义（F＝68.453，P＜0.05）。同时结果显示方法4（即同时行心电编辑和4D多时相重组）冠脉成像的质量明显优于其他方法：Auto Bset Phase 2.24±0.22、单纯心电编辑3.38±0.33、单纯4D多时相重组3.30±0.18和心电编辑＋4D多时相重组4.87±0.11。

单纯屏气不足的受检者图像质量比较：6 例受检者未采用4D多时相重组时图像质量评分均≤2分，采用4D多时相重组后图像质量均≥4分（图2a、b）。

讨 论

冠心病是一种常见的心脏病，发病率逐年上升，已成为严重威胁人类健康的疾病，CTCA 对冠心病的诊断及治疗有着重要意义。

随着多层螺旋CT时间和空间分辨率的不断提高，扫描覆盖范围的扩大，心率的快慢对CTCA 成像质量的影响相对减弱，而心脏节律因素包括各种心律失常等在冠状动脉成像中成为更为重要的影响因素，直接关系到检查适应范围的大小［6］。

本研究结果显示，对于在扫描中出现的多种心律失常或屏气不足的受检者，利用心电编辑及128层螺旋CT特有的4D多时相重组的组合方式，可以使图像质量明显提高，其中同的受检者在单纯采用心电编辑和4D多时相重组这种方法在多种心律失常的情况下，仅房颤及频发室早各一例受检者血管树评分为4分，其余心律失常的受检者血管树评分均为5分；屏气不足的受检者在单纯采用4D多时相重组时就可以达到血管树评分≥4分的结果。尽管本次研究已经明显改善了部分因多种不良因素导致的冠脉成像的图像质量，但仍有一定的局限性；过快的心率、严重的心率失常仍能导致检查失败，改善图像的能力还需后续研究进一步加强；研究本身不仅对于扫描用CT机的硬件及软件要求较高，需要处理的图像信息量大，而且需要占用工作人员较多时间及精力。当然，在CTCA 的检查过程中，应极力避免心律失常、屏气不足等的不良因素的发生，检查前应充分了解受检者有无心律失常，若有应请心内科医师进行适当干预，对听力障碍、理解能力较差的受检者应当对其进行有效的屏气训练，力求避免诸多不良因素的发生。

总之，利用本次研究的方法即保证了CTCA 检查的准确性和成功率，减少了重复检查对受检者生理及心理方面的影响，又减轻受检者的经济负担，同时还扩大了CTCA 检查的适用范围，是一种较好的冠脉成像后处理方法。

［1］杨琳，张兆琪，范占明，等.心室率、心室率波动级心电编辑对心房颤动患者64层螺旋CT冠状动脉成像质量的影响［J］.中华放射学杂志，2010，44（4）：369-373.

［2］张兆琪，马晓海.64层螺旋CT冠状动脉成像：无创性冠状动脉检查的新纪元［J］.中华放射学杂志，2006，40（8）：789-791.

［3］孟冷，张兆琪，吕飙，等.64层螺旋CT在冠状动脉疾病诊断中的价值［J］.中华放射学杂志，2006，40（8）：792-796.

［4］Austen WG，Edwards JE，Frye RL，et al.A reporting system on paticents 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（4Suppl）：5-40.

［5］Wintersprger BJ，Nikolaou K，von Ziegler F，et al.Image quality，motion artifacts，and reconstruction timing of 64-slice coronary computed tomography angiography with 0.33-second rotation speed［J］.Invest Radiol，2006，41（5）：436-442.

［6］Shapiro MD，Pens AJ，Nichols JH，et al.Efficacy of pre-scan betablockade and impaCTof heart rate on image quality in patients undergoing coronary multidetector computed tomography angiography［J］.Eur J Radiol，2008，66（1）：37-41.