前瞻性心电门控及迭代重建算法在256层螺旋CT冠状动脉成像中的应用价值

蒋朝龙，余水莲（通讯作者）

（广西壮族自治区人民医院放射科 广西 南宁 530021）

CT冠状动脉成像（CTCA）在冠状动脉病变的诊断价值已经被临床广泛认可。其扫描模式可以分为前瞻性心电门控和回顾性心电门控两种触发方式。前瞻性心电门控（前门控），是提前预判心电图R波时间，扫描床采用步进方式的非螺旋扫描[1]。回顾性心电门控（后门控）是全心动周期扫描，辐射剂量较大。图像重建方式主要有滤波反投影法（FBP）和迭代重建（IR）。传统CTCA采用后门控触发扫描结合FBP重建，患者接受较大的辐射剂量，使CTCA在冠状动脉病变筛查运用受到了限制。前瞻性心电门控扫描，以及迭代重建技术能够使X线剂量得到降低，为现代CTCA低剂量扫描研究过程中的热点。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2018年1月—2019年12月在我院就诊患者180例，均为临床疑似冠状动脉疾病，排除严重心律不齐，肝肾功能不全及碘对比剂过敏的者。将患者随机分为三组：后门控组，前门控组和前门控+迭代算法组。后门控组男37人，女23人，年龄33～82岁平均61岁。前门控组男31人，女29人，年龄35～85岁平均62岁。前门控+迭代算法组男32人，女28人，年龄36～81岁平均64岁。前门控组以及前门控+迭代算法组心律≤75次/min，后门控组心律≤90次/min。心率超范围者，检查前口服倍他乐克将心率控制在合格范围内再行检查。

1.2 方法

设备和药物：使用飞利浦256层螺旋CT机和碘帕醇（370mgI/ml）对比剂。扫描参数：机架转速0.27s每圈，管电压120kV，螺距0.18，准直器宽128×0.625mm，扫描层厚0.9mm，层间距0.45mm，FOV200mm，矩阵512×512。后门控组：管电流950mAs，图像重建采用滤波反投影法（FBP）。前门控组：管电流220mAs，图像重建采用滤波反投影法（FBP）。前门控+迭代算法组：管电流150mAs，图像重建采用第四代快速迭代重建技术iDOSe4。

方法：使用双筒高压注射器从右肘静脉注射对比剂60～85ml，之后注射生理盐水25ml～35ml，注射速率均为5ml/s，扫描范围从气管分叉水平至左膈下2厘米。感兴趣区ROI设置在降主动脉层面，采用对比剂跟踪触发技术，阈值120Hu，动态监测的CT值，达到阈值后自动触发完成扫描。图像后处理：对冠脉主支以及各分支血管进行多平面重组（MPR），最大密度投影（MIP），曲面重建（CPR），三维容积再现（VR）与横断面图像相互结合的后处理技术，实现冠状动脉图像质量的评价。

1.3 辐射剂量的评价

通过计算机自动生成CT剂量指数（CTDIvol），剂量长度乘积（DLP），以及有效剂量（ED）对CTCA剂量进行评价。有效剂量（ED）=DLP×K，K为剂量换算因子，本文在研究过程中K为0.017。

1.4 图像质量评分

美国心脏协会（AHA）冠状动脉15段分段法实现评价，冠状动脉图像的质量分级使用1～5级的评分方法，5分表示没有运动伪影和明显的噪声；4分表示具有轻度运动伪影与噪声；3分表示运动伪影较多，噪声比较大，但是不会对管腔评价造成影响；2分表示运动伪影比较严重，噪声大，影响到管腔评价；1分表示明显的运动伪影，无法对管腔进行评价。由两位CTCA诊断多年医师采用双盲法对全部患者冠脉节段实现评价和对比，如果不一致的话通过协商得到一致[2]。

1.5 统计学分析

利用SPSS20.0统计学软件对数据进行处理，计量资料表示为（x-±s），计数资料，通过F值分析，数据差异具有统计学意义表示为P＜0.05。

2 结果

三组CT图像质量评分，CT值，噪声（SD）没有明显差别，但是前门控组较后门控辐射剂量明显减小。而用前门控加迭代重建算法组，辐射剂量比单纯前门控一种技术更低。详见表1、表2。

表1 三组冠状动脉图像的质量评价

表2 三组辐射量对比

3 讨论

由于心脏的搏动，常规CT扫描模式得到的冠脉影像模糊，运动伪影明显，无法达到诊断要求。为此，引入心电门控技术使CT冠状动脉成像清晰，符合诊断需求。此技术包括前瞻性心电门控与回顾性心电门控。前者使用步进+轴位扫描模式，只是在预先设置R-R间期曝光，曝光时间明显缩短，因此能大幅度降低辐射剂量；后者使用小准直、薄层厚、小螺距进行全心动周期曝光扫描，扫描时间长患者接受的辐射剂量比较大。相关研究表示，前瞻性心电门控进行CTCA扫描，能够使降低有效辐射剂量为2.6～4.1mSv，对比回顾性心电门控降低了77%～87%。

CT图像的形成需要对扫描后所采集的数据进行重建。FBP和IR是最常用的重建算法，FBP成本低重建速度快，成为目前主流算法。但是在低剂量扫描时，X线光子数少，噪声相对就高，容易产生伪影。因此，运用FBP进行CT图像重建不能大幅度降低辐射剂量，否则会伪影明显图像质量不佳[4]。迭代算法重建IR是谁CT测量值最大噪声记性识别，每个可能成为噪声投射点都进行识别和矫正。利用迭代的过程，去除噪声数据，保存图像边缘，利用此过程能够降低图像的噪声[5]。

在256层CT扫描时，机架转速达到0.27s，将128*0.625mm宽体探测器的优势充分的发挥出来，只需要2～3次移床就能够使整个心脏覆盖，对心率要求也不高。本文研究利用前门控病例的适用心率范围≤75次/min的时候，没有严重心律不齐，在78%时相进行数据收集，利用iDOSe4重建后的图像能够满足诊断需求。对于心率＞75次/min，通过前门控技术的扫描，45%时相实现数据的收集，假如没有出现严重的心律不齐，利用重建后图像也能够满足诊断需求。以此，在利用前门控技术扫描的过程中，收集时相的预先设置具有重要作用。

综上所述，将前门控和迭代重建算法两项技术联合运用，可以更大幅度降低辐射剂量，具有较高的临床应用价值。