Stellar光子探测器薄层重建对冠脉支架CT成像效果的影响

金士琪， 杨帆， 初金刚， 于扬， 赵宇， 戴旭

·心血管影像学·

Stellar光子探测器薄层重建对冠脉支架CT成像效果的影响

金士琪， 杨帆， 初金刚， 于扬， 赵宇， 戴旭

目的：评价Stellar光子探测器联合Safire迭代重建技术冠脉CTA中不同重建层厚对冠脉支架显示的影响，探讨改善CT冠脉支架成像效果的有效方法。方法：36例冠状动脉支架(81个)植入术后患者行双源CT(采用Stellar光子探测器)冠状动脉血管成像，使用Safire迭代重建技术、并分别采用3种层厚(0.50、0.60及0.75 mm)进行图像重建获得3组图像。对图像质量进行主观和客观评价，并比较3组图像间的差异。结果：两位阅片者对三组图像质量主观评分的一致性均良好(Kappa=0.85～0.88)。三组间支架显示情况的评分差异有统计学意义(P=0.000)，以0.50 mm组的评分最高[(94.130±0.558)分]；图像噪声的主观评分中，随着重建层厚的增加，图像的噪声降低，三组间差异有统计学意义(P=0.000)，但0.50 mm组与0.60 mm组之间的差异无统计学意义(P>0.05)。图像质量客观分析显示，支架内管腔噪声在3组间的差异无统计学意义(P>0.05)。结论：Stellar光子探测器0.50 mm层厚重建配合Safire迭代重建技术获取的冠脉支架CTA图像质量整体最佳，尤其对于直径<3 mm的冠脉支架，能为临床提供高质量的图像。

冠状动脉支架； 光子探测器； 体层摄影术，X线计算机； 迭代重建技术； 图像质量

经皮冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention，PCI)是治疗冠心病的主要手段之一，现已在临床普遍应用，甚至超越冠状动脉搭桥术成为血管再灌注的主导治疗方法[1-2]。但需要关注的是，支架植入术后出现再狭窄、支架断裂以及支架内血栓形成等并发症的发生率高达10%～46%[2-3]。因此对支架植入术后进行无创、精确的随访观察成为临床工作中越来越重要的环节。

多层CT检查已成为临床支架术后复查的首选[4-7]，但PCI术后冠状动脉CTA不仅要能清晰显示冠状动脉血管，还要能显示支架壁结构及支架内管腔。目前研究表明，高密度金属支架所产生的容积重叠伪影、线束硬化伪影等主要影响了对支架的显示，显著降低了图像质量，尤其是对内径小于3 mm支架的显示。探究其原因，主要是由于图像的空间分辨率不足影响了对支架结构的观察。Stellar光子探测器可通过0.5 mm层厚薄层重建来提高图像的空间分辨率[8]，同时可以降低晕状伪影。Safire迭代重建(iterative reconstruction，IR)技术可有效降低图像噪声，并减少图像的线束硬化伪影(即金属伪影)[9-10]，改善图像质量。以往有研究表明，0.6 mm重建层厚结合迭代重建技术能清晰显示冠脉支架[11]，但对于新型Stellar探测器，0.5 mm层厚结合迭代重建技术对冠脉支架的显示效果目前尚未无相关研究。因此，本实验旨在探讨Stellar探测器0.5 mm重建配合Safire迭代重建技术在冠脉支架成像中的价值。

材料与方法

1.研究对象

2014年11月-2015年4月对本院36例冠状动脉疾病PCI术后患者行冠状动脉CTA检查，支架植入时间为1个月～10年。其中男28例，女8例；年龄39～79岁，平均58.7岁；其中30～39岁1例，40～59岁19例，60～79岁16例；平均心率(64.4±10.1)次/分，身体质量指数(body mass index，BMI)为(25.5±3.0) kg/m2，病例排除标准：碘对比剂过敏、严重肾功能不全(血清肌酐≥1.5 mg/d1)、失代偿性心功能不全及屏气不佳。

2.扫描设备及参数

使用Siemens Definition Flash炫速双源CT机，扫描参数：前瞻式心电门控，准直器宽度2×64i×0.6 mm，扫描层厚0.5 mm，采集带宽35%～70%，计算机自动选取最佳舒张期及收缩期，扫描范围为气管隆突至膈下2 cm；根据患者身体质量指数(body mass index，BMI)选取合适管电压(BMI<22 kg/m2时为80 kV，2例；22 kg/m2≤BMI≤26 kg/m2时为100 kV，19例；BMI>26 kg/m2时为 120 kV，15例)；启动CARE Dose4D智能管电流调节技术，质量参考电流为400 mAs/rot。采用双筒高压注射器注射对比剂碘海醇(350 mg I/mL)，注射方案：当管电压为80 kV，对比剂总量为65 mL；管电压为100 kV，总量为70 mL；当管电压为120 kV，总量为75 mL；对应注射流率分别为4.0、4.5和5.0 mL/s，随后注射30 mL生理盐水冲管。

3.CT图像后处理

选择最佳时相，将扫描所得原始数据根据不同层厚(0.50、0.60和0.75 mm)配合迭代重建算法进行图像重建。根据前期研究结果，Safire迭代强度取值为2[12]，卷积核(Kernel)均为I46f。所有CT数据传输至后处理工作站(Syngo MultiModality Workplace Siemens Healthcare)进行后处理，常规行多平面重组(multi-planar reformation，MPR)、曲面重组(curved planar reformation，CPR)等进行图像分析。

4.图像分析和评估

分别从主观和客观两方面评价比较3组图像在图像噪声及支架显示方面的差异。

支架图像质量的主观评分：由两位有经验的放射科医师对每帧支架图像进行分析，对支架管腔内以及支架结构的显示情况进行综合双盲评估。图像均在窗宽1500 HU和窗位300 HU下显示[13]，采用Likert 五分制评分标准[12]。1分：图像质量非常差，管腔内受伪影的影响无法观察到内部情况，支架结构模糊不清；2分：图像质量差，虽能看到管腔但清晰度很低，受放大伪影影响严重，支架模糊，不能够诊断；3分：图像质量中等，可以观察到管腔内部，但受图像噪声和伪影影响边界不清；4分：图像质量好，腔内的CT值略高于正常水平，但对管腔内评价无影响，腔内虽有些许模糊但可观察到支架的细小结构；5分：图像质量优秀，腔内CT值在正常水平，边界清晰，支架细小结构锐利分辨清楚。

图像噪声的主观评分：根据欧洲CT图像质量标准指南[14]，图像噪声评分采用三分法进行评价：1分表示噪声过多，影响结构显示及图像识别；2分表示平均噪声，可满足诊断需要；3分表示噪声小于一般噪声，或者噪声非常小。

由于在支架直径测量中，支架外径测量的准确性要高于支架内径[15]，本研究采取测量支架外径作为支架直径，根据支架直径分组讨论不同重建层厚对CT支架成像的影响。

图像质量客观分析主要包括对主动脉根部CT值和支架内管腔噪声(SD)进行测量。测量主动脉根部CT值时，确定3组图像位于同一层面，同时选中三帧图像(图1)，在主动脉根部圆形区域，作为感兴趣区(region of interest，ROI)，连续测量3次，计算其平均值，测量的ROI尽可能接近血管管腔面积，注意避开斑块、钙化和血管壁；测量支架内管腔噪声时，选取显示支架内管腔的最佳层面，确定3组图像选取在同一层面，注意避开支架壁及钙化斑块，以防止线束硬化伪影的干扰。记录测量所得CT值的标准差作为支架内管腔噪声。

计算冠状动脉CTA检查的辐射剂量，计算公式如下[15]：

辐射剂量=剂量长度乘积(mGy·cm)×k

(1)

其中，k的取值为0.014mSv/(mGy·cm)

5.统计学分析

指标0.50mm组0.60mm组0.75mm组F值P值主动脉根部CT值465.64±121.04467.26±118.83465.68±119.680.440.648支架内噪声29.53±21.5330.38±20.4927.85±21.540.960.383

结 果

1.一般情况

36例患者均正常吸气后一次屏气完成检查，未发现严重对比剂不良反应，且图像质量均满足诊断需求。本研究中共成功显示81枚支架，其中2枚位于左冠状动脉主干，35枚位于右冠状动脉，38枚位于左冠状动脉前降支，4枚位于左旋支，1枚位于对角支，1枚位于中间支。

2.主观评价

在重建层厚0.50、0.60及0.75mm组中，两位阅片医师对图像质量评估的一致性均较好，Kappa值分别为0.88、0.86及0.85。

对支架图像质量和图像噪声的主观评分结果见表1。各组支架图像质量评分中(图2～4)，以0.50mm层厚组的评分最高，0.75mm层厚组的评分最低，三组间差异有统计学意义(P<0.01)。三组图像噪声评分的差异有统计学意义(P<0.01)，两两比较结果显示，仅0.50mm组与0.60mm组图像噪声的差异无统计学意义(Z=-0.447，P=0.655)。

表1 支架图像质量评分及图像噪声评分

不同支架直径的支架图像质量评分结果见表2。随支架直径增大，支架图像质量评分增高，同一直径范围内以0.50mm组图像的支架评分最高，且此组内但即使是支架直径<3mm，支架的图像质量评分也在3分以上，故认为0.50mm层厚的图像能获得满意的支架显示效果。

4.客观评价

主动脉根部CT值和支架内管腔噪声测量结果见表3。不同层厚组见主动脉根部CT值的差异无统计学意义(P>0.05)。三组间支架内管腔噪声的差异亦无统计学意义(P>0.05)。

讨 论

1.Stellar光子探测器的应用可以提高冠脉支架的可视化

目前，冠状动脉CTA作为一种非侵入性的检查方法，已广泛应用于冠状动脉支架植入术后患者的随访中[1,9]。但与常规冠脉CTA不同的是，支架成像不仅要显示血管的走行状态，还需达到对支架内腔的可视化。Stellar光子探测器的产生解决了这一难题，这是由于它独特的Edge光栅技术的设计，排除了元器件间的串扰，从而可以采用0.50mm层厚在Z轴方向上进行重建，提高了图像的空间分辨率[3]，从而可降低

支架图像上的晕状伪影。而传统的DC数字电路探测器技术只能达到0.60mm层厚。与此同时，Stellar光子探测器还将探测器单元的电子器件与光电二极管整合到一起，提升了对微小结构的的显示效果[4,6]。因此，使用Stellar光子探测器及0.50mm重建层厚为3mm以下支架的微细结构显示及管腔内评估提供了新的技术支持[3,8]。本实验对比了3组重建层厚图像上的支架显示效果，结果表明采用0.60mm重建层厚虽可以满足对直径3mm以上支架的诊断要求，但对于<3mm的支架，0.5mm的重建层厚更有助于观察支架及支架材料间缝隙处的细微结构，更有利于减少金属支架引起的线性硬化伪影及晕状伪影，对支架内管腔再狭窄程度的判断也更准确。

2.应用迭代重建技术(Safire)可以降低图像噪声，提高支架管腔的显示度

理论上重建层厚越小，图像噪声越高，但由于本研究中采用0.50mm层厚薄层重建时使用了Safire迭代重建算法，使图像噪声得到了抑制。在图像噪声的主观评分中，0.50mm组及0.60mm组的图像噪声并无显著差异，而且在支架图像噪声的客观分析中，0.50mm组与0.60mm组支架腔内噪声差异无统计学意义，说明对于支架的显示，0.5mm组中图像噪声对图像质量的影响不大。

3.支架直径对CT冠脉支架成像的影响

为了更好地评估薄层重建结合Safire迭代重建技术在改进CT冠脉支架成像质量中的价值，本研究按冠脉支架直径进行了分组研究。冠脉CTA检查专家共识中指出，支架管径越小，图像质量越差，而小于3mm的支架难以被评估[17]，但本研究结果显示，在显示<3mm支架方面，0.5mm组图像质量明显提高，完全能满足对支架管腔进行评估的要求。

本研究的不足之处在于并未考虑不同支架材质、型号及植入时间对图像质量的影响。同时，并未与冠状动脉造影术进行对照，需要进行后续研究。

综上所述，对于冠脉支架尤其是小于<3mm支架的显示，Stellar探测器结合0.5mm重建层厚及Safire迭代重建技术可以进一步提高图像的空间分辨率，降低支架图像上的晕状伪影，从而提高对支架壁的显示及支架内腔的可视化，值得推荐并应用于临床。

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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 沈阳，中国医科大学附属第一医院放射科(金士琪、杨帆、初金刚、赵宇、戴旭)；110001 沈阳，西门子医疗CT事业部(于扬)

金士琪(1990-)，女，辽宁鞍山人，硕士，住院医师，主要从事心血管影像学诊断工作。

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)