时相选择结合追踪冻结技术在心率不齐患者心脏冠脉CTA中的应用

张栋青，史朴军，蔡显圣，郭文涛，吴志东

聊城市人民医院 设备科，山东 聊城 252000

引言

心脏冠状动脉CCTA检查因其具有便捷、无创、高敏感性和高准确率而越来越多地应用于临床冠心病的检查。CT技术的发展大大提高了时间分辨率和空间分辨率，为获取高质量的血管图像提供了技术条件；但是患者的配合特别是患者心律也是影响图像质量的关键因素，其中心律不齐是心脏冠脉CCTA检查失败较常见的因素[1-3]。应用最佳时相选择功能（SmartPhase）和冠脉运动追踪冻结技术（Snap-Shoot Freeze，SSF）来应对因心率变化对时相选择的影响和心脏不规律运动产生的运动伪影。本文旨在探讨SmartPhase结合SSF技术在心律不齐患者冠脉CCTA检查中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

筛选我院2017年1～4月间临床拟诊冠心病、接受多层CT冠状动脉血管成像CCTA检查的患者，根据监测到的心电图，心率变化超过20次/分，且被机器识别为irregularity的患者作为研究对象。共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47～125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：① 碘对比剂过敏、肾功能不全者；② 心功能Ⅲ级、严重钙化、室性心律失常；③ 屏气不佳等。所有患者在检查过程中均未服用降心率药物及扩张血管的硝酸甘油等。

1.2 仪器与方法

所有的CCTA检查均采用GE Revolution CT扫描及AW 4.6工作站进行图像后处理；Ulrich双筒高压注射器。Revolution CT具有较宽的宝石探测器和较快的机架旋转速度，只需一个心跳周期便可以完成精准的心脏冠脉CCTA检查，具有较高的时间分辨率和空间分辨率且病人接受的辐射剂量很低，符合ALARA要求。

检查前向患者介绍检查流程及注意事项，取得患者的密切配合。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。训练患者平静状态下吸气、屏气。

经右侧肘正中静脉穿刺放置18G套管针，并连接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），注射剂量按0.85 mL/kg计算。为保证造影剂在冠脉血管中的峰值和持续时间，注射时间设定为固定的12 s，注射速率=注射剂量/12 mL/s，血管较细的患者适当降低注射速度，继之注射生理盐水30 mL[4-6]。应用对比剂智能示踪法触发扫描，触发点位于胸主动脉，触发阈值110 HU，延时6.5 s屏气扫描。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，根据患者心脏的大小选择探测器打开宽度（Detector Coverage 120、140、160 mm），机架旋转速度选择0.28 s/r。Auto Gating选择on模式，根据扫描前监测到的心电图波形，自动推荐的Acquisition Window作为扫描区间，将Widen for Snapshot Freeze门控参数设定为“on”，以确保系统采集足够的数据支持SSF处 理。KV Mode：KV Assist（Min 100、Max 120），mA Mode：SmartmA（Min 400、Max 700），并设定前置迭代重建ASIR-V为50%[7-8]，噪声指数NI设定为25。KV和mA会根据病人的BMI及设定的ASIR-V和NI自动调节大小，在保障图像质量的情况下尽量降低辐射剂量。

1.3 图像后处理

将获取的原始数据首先使用SmartPhase选择最佳时相，A组使用STD算法直接重建图像，B组采用STD算法重建图像，并使用SSF算法对STD图像进行运动追踪冻结处理，降低图像运动伪影。两组图像的重建层厚均设置为0.625 mm。把两组图像传入后处理工作站（Advantage Workstation 4.6，GE Healthcare）行容积再现VR、多平面重组MPR、曲面重现CPR等后处理。

1.4 图像质量的客观评价

图像质量的客观评价包括CT值、噪声SD及信噪比SNR（Signal-to-Noise Ration，SNR）。以左冠状动脉开口处为测量水平，测量主动脉根部的CT值、噪声SD，ROI的面积至少为主动脉管腔的一半，并计算信噪比SNR=CT值/SD。

1.5 图像质量主观评价

采用美国心脏协会的冠状动脉15段标准分段法进行分段。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图像各主血管进行质量评分，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。评分工作由2名多年从事心脏冠脉成像诊断工作的CT室医师完成，采用双盲法对主要冠状动脉血管图像进行分析评价，出现分歧时经相互讨论后统一意见。

1.6 统计学分析

采用SPSS 19.0软件进行统计分析。分别统计冠脉各主要分支（右冠状动脉、左冠主干、左回旋支和左前降支）出现伪影数、图像质量评分及主动脉根部的信噪比，评分以均数±标准差表示。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

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，但是在扫描区间出现心率突变，心律不齐。所有患者均一次完成检查。

2.1 图像质量的客观评价

图像质量的客观评价主要通过测量主动脉根部的CT值，噪声SD及计算信噪比SNR（表1）。从表1可以看出两组图像的CT值、SD及SNR相互之间的差异没有统计学意义。

表1 主动脉根部的CT值、噪声SD、信噪比SNR

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128支主血管进行主观评分，整体分布情况，见表 2～3。

表2 A、B两组图像冠脉各主要血管评分分布（例）

表3 冠状动脉各分支评分及统计结果

注：RCA为右冠状动脉；LM为左冠状动脉主干；LCX为左回旋支；LAD为左前降支。

从表2可以看出，A组图像质量评分主要集中在4分和3分，而B组主要集中在4分和5分；表3中B组的各血管评分均高于A组。使用SSF算法重建图像能够显著地改善右冠状动脉和左回旋支的图像质量，P＜0.05；SSF重建出的图像中没有评分为2或者1的，能够满足临床诊断的需求（图1）。

3 讨论

冠状动脉波动规律在心动周期中呈周期性变化，根据监测到的心电图，分析冠脉运动速度周期性变化及运动模式，选择运动速度和波动幅度都相对较低的收缩末期和舒张末期进行数据采集重建图像。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，常规时相重建出的血管腔壁的连续程度、边缘锐利度受到影响，并且会出现运动伪影[9-10]。

图1 心率不齐患者经SmartPhase选取时相后，分别采用STD和STD+SSF重建处理图像

在本次实验中，首先使用SmartPhase功能选择最佳时相：对扫描后各时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，选择图像质量最佳的时相来重建冠脉血管图像[11-13]。使用SmartPhase选择时相重建图像后：评分在3分以下不能满足临床诊断的患者仅为3例，经分析原因可能是心率超过100次/分，三支血管不能同时处于相对静止的状态，左前降支和左回旋支相对静止而右冠运动幅度较大，造成右冠图像模糊和较低的质量评分；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。

冠状动脉在心动周期内有不同的运动模式，不同分支运动轨迹不尽相同，走行于前室间沟的左主干和前降支相对运动速度较慢且变化平缓，右冠和回旋支分别走行于前、后房室沟，受心房和心室运动的双重影响相对运动速度较快且变化幅度较大，心房、心室运动不一致使其出现不规则摆动，冠状动脉残余运动的影响增加，从而产生运动伪影。SSF技术可以对右冠状动脉、左前降支及左回旋支的运动轨迹分别进行独立跟踪，通过对一个心动周期内相邻的3个心动相位所获取的信息来决定各个分支独特的运动特征（包括运动轨迹和运动速度），确定各分支在感兴趣心动相位的准确位置，将冠状动脉的运动信息和图像信息进行整合，从而实现对每个分支独立的运动校正，消除运动伪影[14-16]。

本实验中，在SmartPhase选择最佳时相的基础上使用SSF技术重建图像，对运动模糊进行校正，有效地压缩重建时间窗，消除残余的运动伪影，得到清晰的冠状动脉解剖图像，尤其是对RCA的运动伪影启到显著的校正效果，与王艳薇等[17]的研究结果相一致。在128条血管中，114条血管的评分在4分及以上，冠状动脉管腔连续完整，局部边缘略模糊，无明显运动伪影，14条血管的评分为3分，冠状动脉管壁欠锐利或轻度运动伪影，不影响诊断；没有评分为2分或者1分的，都能满足临床的应用。

对于心律不齐的患者冠脉CTA成像，首先使用SmartPhase功能选择最佳时相并使用STD算法重建图像，能够更快速的识别最佳相位，避免了扫描区间内的全时相重建，为影像科医技师节省了大量的时间和精力。对STD算法重建的图像进行SSF处理，在一定程度上提高了图像质量，满足临床诊断的需求，避免了患者调整心率后再做一次CCTA，减轻了患者的经济负担和辐射剂量。

综上所述，对于心律不齐患者的行心脏冠脉CTA检查，自动选择最佳时相结合冠脉追踪冻结技术重建图像能够快速获得良好的图像质量满足临床诊断的要求 。但本研究属于回顾性研究，纳入患者中检查前出现心律不齐的现象时，告知家属可能出现图像不能诊断的情况，部分家属选择治疗观察后再行CCTA检查，所以心律不齐的例数相对较少，研究结果可能存在一定偏倚，因此时相选择结合冠脉追踪冻结技术能否显著提高冠状动脉图像质量需进一步研究证实。