自动选择最佳时相在心律不齐患者心脏冠脉CTA中的应用

梁林玉，刘晓敏

1.聊城市复退军人医院 器械科，山东 聊城 252000；2.聊城市人民医院 放射科，山东 聊城 252000

引言

冠心病是心血管病常见病之一，又是心血管病的主要死因，早期诊断冠心病具有重要意义。心脏冠脉CTA检查因其无创性和高敏感性，成为冠心病患者检查的首要选择。CT探测器技术和机架旋转速度的快速发展，都为CTA检查提供了便利。但是心脏作为一个实时跳动器官，心率和心律的变化成为制约CTA检查成功与否的重要因素，特别是心律不齐的患者[1]。自动选择最佳时相功能根据图像质量选择最佳时相重建血管，能否重建出满足临床诊断的要求是本研究的重点[2-3]。

1 资料与方法

1.1 一般资料

筛选我院2017年2月份临床拟诊冠心病、接受GE Revolution CT冠状动脉血管成像检查的患者。根据监测到的心脏扫描心电图，心率变化超过20次/分，且被识别为心率不齐的患者作为研究对象[4]。共筛选到32名患者，其中男10例，女22例；年龄最小48岁，最大年龄83岁，平均（61±8.8）岁；心率变化在47～225次/分。临床表现为不同程度的胸痛、胸闷、心悸等症状。排除标准为碘对比剂过敏、肾功能不全（血肌酐大于120 mg/L）、心功能Ⅲ级、严重钙化、屏气不佳等患者。所有患者均完成了CTA检查。

1.2 仪器与方法

所有的CTA检查均由GE Revolution CT扫描完成。较宽的探测器和0.28 s/r的机架旋转速度，只需一个心跳周期就可以完成精准的心脏CTA检查，具有较高的时间分辨率且病人接受的辐射剂量很低，符合合理抑低（ALARA）要求。

检查前介绍检查流程及注意事项，取得患者的密切配合。训练患者平静状态下吸气、屏气。患者仰卧于扫描床上，脚先进，双臂置于头部，安置电极连通心电导线，选择最佳导联。

经右侧肘正中静脉穿刺放置18G套管针，Ulrich双筒高压注射器。采用个性化的注射方案，生理盐水试注射正常后，推注碘对比剂（碘帕醇，370 mgI/mL），体质量＜75 kg者注射量为50 mL，＞75 kg者注射量为60 mL，继之注射生理盐水30 mL[5]。应用对比剂智能示踪法，触发点位于胸主动脉，触发阈值110 HU，延时6.5 s扫描。扫描范围自气管隆突下1 cm至心脏膈面，包括左右冠状动脉开口及所有分支。

采用前瞻性心电门控扫描模式[1,6-7]，根据患者心脏的大小选择探测器打开宽度（Detector Coverage 120、140、160 mm），电压模式 ：kV Assist（ Min 100、Max 120），电流模式：SmartmA[8-9]，降低曝光剂量。旋转时间0.28 s/r，自动控制选择on模式（根据扫描前监测到的心电图波形，推荐Acquisition Window区间）。

1.3 图像后处理

获取扫描数据后人工选择时相重建图像，然后使用自动选择最佳时相SmartPhase功能选择时相并重建图像[10]。重建层厚设置为0.625 mm，重建模型采用Standard标准重建，ASIR设置为50%。使用Advance Workstation工作站行容积再现VR、多平面重组MPR、曲面重现CPR等后处理。

1.4 图像质量主观评价

根据美国心脏协会的冠状动脉15段标准分段法进行分段评价。由两名多年从事心脏冠脉成像诊断工作的CT室医师采用双盲法对冠状动脉节段图像进行分析评价，出现分歧时经相互讨论后统一意见。根据血管腔的连续程度、边缘锐利情况及有无运动伪影等对人工选择时相图像和SmartPhase时相的图像进行图像质量评分[11]，评分标准采用5分制。5分：图像质量优，冠状动脉管腔连续完整，边缘锐利无运动伪影；4分：冠状动脉管腔连续完整，局部边缘略模糊，无明显运动伪影；3分：冠状动脉管壁欠锐利或轻度运动伪影，不影响诊断；2分：冠状动脉管壁中度运动伪影或血管中断；1分：图像质量差，重组图像上冠状动脉错位、管壁严重伪影，不能作出诊断。

1.5 统计学分析

采用SPSS 19.0统计软件对所得数据进行非参数秩和检验分析。检验结果以P＜0.05有统计学意义。

2 结果

2.1 主动脉根部CT值、噪声SD及信噪比SNR

32例患者行冠状动脉CTA中均出现异常的QRS波。其中包括5例在扫描前记录心电图时出现心律不齐，Autogating推荐区间为200～400 ms；其余27例在扫描前没有监测到异常QRS波，心率齐整，Autogating推荐收缩期或/和舒张期扫描[12]。但是在获取数据的心跳周期出现心率突变，心律不齐。所有患者均一次完成检查。

2.2 主观图像质量评分

经两名高年资CT医师对右冠状动脉、左回旋支、左前降支等共96支主血管进行主观评分，整体分布情况，见表1。

表1 96支主血管的主观评分情况（例）

图像质量的主观评价结果：采用人工选择时相重建图像，32例患者中有16例患者的右冠状动脉、2例左冠主干、5例患者的左回旋动脉及2例患者的左前降支血管评分低于3分，有中度或者严重的运动伪影，不能满足临床诊断的需求。而在SmartPhase图像中只有3例患者的右冠状动脉评分为2分，有中度运动伪影，不能满足临床诊断，其余血管评分都在3分及以上，能够满足临床诊断。人工选择时相LAD 75%的图像，见图1a～b；SmartPhase图像，见图1c～d。同一个病人两种不同的时相选择方式比较，SmartPhase图像更具优势。

在32例患者各血管整体评分中，SmartPhase时相的图像高于人工选择时相的图像，特别是右冠状动脉血管。两组图像质量总体评分为（3.25±0.55）分和（3.80±0.36）分，P＜0.05有统计学差异。

图1 人工重建75%时相和SmartPhase时相的左室后侧支图像对比

3 讨论

冠状动脉运动速度在心动周期中呈周期性变化，收缩末期和舒张末期相对运动速度较低。作为前瞻性心电门控冠脉CTA扫描，Autogating根据冠状动脉扫描前监测到的心电图，分析冠脉运动速度周期性变化及运动模式，选择相对低速的心电时相进行数据采集：心率较慢（＜70 bpm）时，充分利用冠状动脉舒张末期的低速平台期，扫描时相选择在R-R间期的70%～80%；心率较快（＞80 bpm）时，扫描时相选择在收缩末期，R-R间期40%～50%；心率在70～80 bpm时，选择R-R间期的40%～50%和70%～80%双期相扫描；心律不齐，选择R波后200～400 ms扫描[13]。

在实际扫描中由于造影剂的使用等各种因素，患者的心率不可避免的会受到影响而发生心律不齐的现象。心率的突然变化导致R-R间期不成比例的延长和缩短，冠状动脉运动速度在心动周期中不再呈周期性变化，时相区间的人工选择时相不再是唯一最佳重建期相。在32例患者的96条主要心脏血管中，23条血管的评分在3分以下，有中度或者严重伪影，不能满足临床诊断，主要为受相对运动速度和变化幅度受心房和心室运动的双重影响的右冠状动脉和回旋支；有40条血管的评分为3分，血管壁欠锐利或轻度运动伪影，尚能满足诊断；有33条血管的评分为4分，血管腔连续完整，局部边缘略模糊，无明显运动伪影，主要为相对运动速度较慢且变化平缓的左主干和前降支；没有评分为5分的血管。

扫描过程中心率及心律波动将对前瞻性心电门控技术成像产生严重影响[14]，当出现心律不齐时要重新选择时相重建图像。SmartPhase作为一种全新的时相选择算法，不再根据心电图的变化去评估心脏的运动规律来选择相对低速的心电时相重建图像，而是直接对扫描后各期相各层面的血管图像进行单独评价。根据各层血管成像近似圆形的程度和血管腔壁的锐利度选择心脏血管相对运动速度和变化幅度最小的时相，进而重建出最佳图像。

在本次32例患者中，除5例患者在扫描前监测到心律不齐而选择200～400 ms绝对时相区间获取扫描数据外，其余27例患者在扫描获取数据前均没有监测到心律不齐的现象，按照心率齐整来确定扫描获取数据区间。使用SmartPhase功能选择时相并重建图像：评分在3分以下不能满足临床诊断的患者降为3例，经分析可能是由患者心功能差或者屏气不佳引起的[15-16]；24例评分为3，虽有轻微运动伪影，但是不影响诊断；其余69例评分为4分及以上。各主要血管和图像整体的评分都要高于人工选择时相图像。

对于心律不齐的患者冠脉CTA成像，当人工选择时相的重建图像不能满足临床诊断要求时，常规做法是进行扫描区间内全时相重建，由CT医技师选出最佳图像。SmartPhase在后台对各层图像进行独立的质量评分，选出具有最佳质量评分的时相进行重建，只重建一期图像，节省了大量的重建时间和存储空间；也节省了影像科医师大量的时间和精力去查看全部图像。

综上所述，Revolution CT前瞻性心电门控技术用于心律不齐患者的心脏冠脉CTA检查，自动选择最佳时相功能选择时相重建图像，能够获得良好的图像质量满足临床诊断的要求。