高时间分辨率宽体探测器CT对心律失常患者冠状动脉CTA的可行性研究

钟朝辉，陈疆红，原媛，杨正汉，王振常，张婷婷，张景东

首都医科大学附属北京友谊医院 放射科，北京 100050

引言

冠状动脉血管成像（Coronary Computed Tomography Angiogram，CCTA）因其无创性和高敏感性，成为冠心病患者检查的首要选择，目前以广泛应用于临床检查[1-4]。一直以来心率和心律的变化是影响CCTA图像质量的主要因素。随着CT探测器技术和机架旋转速度的快速发展，使CCTA检查更加简便，图像质量进一步提升。本研究旨在利用高时间分辨率宽体探测器CT对于心律失常患者行CCTA检查的可行性及图像质量加以初步评估。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取120例2016年12月7日至2017年3月30日临床疑诊冠心病，在我院行CCTA检查的患者。根据患者心律分为两组。其中A组为心律失常组连续收集60例患者，B组为对照组连续选取60例正常心律的患者。记录患者身高、体重，计算体重指数（Body Mass Index，BMI），BMI=体质量/身高2（kg/m2）、 CT值（HU）、客观噪声（SD）、信噪比（SNR）及辐射剂量。本研究对患者心率心节律均无要求。冠状动脉搭桥患者不纳入本研究。

1.2 仪器与方法

采用GE Revolution CT机，扫描范围覆盖全部心脏区。根据心脏体积轴位扫描Z轴扫描范围选择120、140、160 mm的准直宽度。重建层厚0.625 mm，间隔0.625 mm。迭代重建（ASIR-V）权重选择60%[5-6]。重建矩阵为512×512。管电压120 kV，自动管电流调制技术，毫安（smart mA）选择范围200～700 mA。预设噪声指数（Noise Index，NI）为22。机架旋转速度0.28 s/rot。采取智能期相技术自动选取最佳期相。若自动最佳期相不能满足重建要求，择重新手动选取最佳期相。同时开启冠状动脉追踪冻结技术（Snapshot Freeze，SSF），以提高时间分辨率至29 ms[7-8]。

采用自动门控技术，在扫描前记录10 s的心电图，根据心率情况选择相应期相范围进行扫描（表1）。心率＜65 bpm，扫描相为75%；心率为65～70 bpm，扫描相选择70%～80%；心率为71～80 bpm，扫描相为30%～80%；心率＞80 bpm，扫描相为30%～50%；心率不齐，扫描相为30%～80%。

注射对比剂碘普罗胺（370 mgI/mL）50 mL，流率5 mL/s，之后注入生理盐水40 mL（流率5 mL/s）。采用对比剂跟踪技术，感兴趣区（Region of Interest，ROI）设定为气管分叉层面的升主动脉。ROI内CT值增加达到150 HU后自动触发并延时6 s开始扫描。

1.3 图像后处理

将所有患者最佳期相经SSF理后传至ADW 4.6工作站。应用最大密度投影（Maximum Intensity Projection，MIP）、曲面重建（Curved Planar Reformation，CPR）、容积重建（Volume Rendering，VR）进行三维图像后处理。

1.4 图像质量评价

1.4.1 主观评价

采用美国心脏病协会推荐的冠状动脉15分段法，评价血管直径＞1.5 mm的节段。由两位具有10年以上放射科工作经验的医师根据4分制进行评估。1分：差，无法满足诊断要求；2分：一般，冠状动脉造影剂浓度、伪影或噪声对血管影响较大，尚能满足诊断要求；3分：良好，图像质量较好，冠状动脉无伪影，噪声或对比剂浓度对图像略有影响，能满足评价血管的诊断要求；4分：优，冠状动脉轮廓清晰，图像质量优异。

1.4.2 客观评价

于主动脉根部中央密度均匀区域，标注圆形ROI面积190～200 mm2，测量其CT值作为图像信号，标准差（Standard Deviation，SD）即图像的客观噪声，并计算信噪比（Signalto-Noise Ratio，SNR），SNR=CT 值 /SD。

1.5 辐射剂量

根据剂量报告记录剂量长度乘积（Dose Length Product，DLP）， 计 算 有 效剂 量（Effective Dose，ED），ED=DLP×0.014[9]。

1.6 统计学分析

应用SPSS 20.0统计软件进行数据分析。计量资料均数以x-±s表示。两组受检者的BMI、心率、CT值、图像的客观噪声、SNR及辐射剂量采用两个独立样本t检验进行比较。采用Mann-Whitndy U检验比较各组重建图像的主观评分结果。P＜0.05为差异有统计学意义。两位评分者之间的一致性采用Kappa分析：K＜0.40为一致性较差，0.40≤K＜0.75为一致性一般，K≥0.75为一致性较好。

2 结果

2.1 一般情况

所有患者均顺利完成CCTA检查。B组患者平均BMI为（24.69±2.76）kg/m2，平均心率为（65.87±16.07）次/min，其中8例患者的心率＞100次/min，A组患者平均 BMI为（25.80±3.04）kg/m2，平均心率为（73.07±14.67）次/min，其中房颤46例，各类型早搏12例，二联律2例。

2.2 图像质量评分

两组患者三维后处理图像的主观评分经χ2检验差异无统计学意义（P＞0.05）。其中A组（3.07±0.73）分，B组（3.16±0.73）分，均能达到诊断要求（图1），观察者两者主观评分一致性中等（K=0.67）。另外，两组图像客观噪声及SNR两两比较也无统计学意义（P＞0.05）（表1）。

图1 心律不齐患者获得满足诊断要求的图像质量

表1 患者的BMI、年龄、性别比例、心率、辐射剂量、图像主观评分的比较

2.3 辐射剂量

两组患者的ED比较差异均有统计学意义（P＜0.05）；A组患者由于自动门控技术选择R-R间期范围加大，X线曝光时间增加，使患者的有效辐射剂量相应增加。B组患者ED显著低于A组。两组的有效辐射剂量分别为B组ED（2.55±0.12）mSv，A 组 ED（3.15±0.12）mSv（表 1）。

3 讨论

运动伪影是影响CCTA检查成功率及图像质量的重要因素。由于受到的高心率，心律不规则，多心动周期数据匹配不佳导致错层伪影等多种因素的影响，使心律失常患者的CCTA检查成为较大难点[10-13]。

在心律失常的患者中多伴以较高心率，其中以房颤患者较为多见，因此同时受到心房和心室影响的的右冠状动脉和左旋支图像更易产生运动伪影，为克服高心率的运动伪影，需要设备必须具有较高的时间分辨率。而高心率心律失常的患者在行CCTA检查时若采用多心动周期扫描，即使具有较高的时间分辨率也极易产生数据匹配不佳导致错层伪影，造成检查效果不佳。因此增加探测器宽度使CCTA检查在一个心动周期内完成全部数据采集，可有效解决心律不齐产生的错层伪影。既往学者对于双源CT和宽体探测器CT的研究表明提高时间分辨率和增加探测器宽度提高Z轴扫描覆盖范围，对于提高心率失常患者CCTA检查的成功率，具有重要意义[14-17]。

本研究中使用的GE Revolution CT拥有0.28 s的高转速、16 cm的宽体探测器，可使心脏扫描全部在一个心动周期内完成，而其所具有的智能期相技术可在扫描期相中以1%的期相间隔自动进行筛选，直接重建出最佳期相；据此同时采用冠状动脉追踪冻结技术（Snapshot Freeze，SSF）可进一步提高时间分辨率，对可能产生的运动伪影加以校正。这些新的技术为心律失常患者在CCTA检查中获得较高的图像质量提供了充分的技术保证[18-20]。

本研究中两组患者体重指数、信噪比及图像的主观评分等无统计学差异。A组中房颤、早搏等不同原因造成心律失常的患者，均获得了较好的重建图像和主观评分（3.16±0.73）分。实验结果显示，采用高时间分辨率宽体探测器CT在单心动周期内完成CCTA数据采集，可有效避免高心率及不稳定心律可能导致的错层或运动伪影等因素对图像质量的影响。实验中两组患者的有效剂量比较具有统计学意义（P均＜0.05）。两组的有效辐射剂量分别为B 组 ED（2.55±0.12）mSv，A 组 ED（3.15±0.12）mSv。B组患者ED显著低于A组。这是由于A组患者均为心律失常患者，自动门控技术在扫描前心电图记录节段发现不稳定心律时，将自动加大R-R间期曝光范围以获取较多的重建期相，确保能获得最佳重建期相以保证CCTA检查的成功率。而R-R间期采集范围的增加使X线曝光时间加长，患者的有效辐射剂量也相应增加。

本研究的局限性为样本量较小未能对复杂的不同类型心律失常做进一步分析。实验结果提示，采用高时间分辨率宽体探测器CT，对心律失常患者行冠状动脉CCTA检查，辐射剂量会有所增加，但可以得到满足诊断要求的图像质量。适合在心律失常患者的CCTA检查中应用。

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