256排宽体CT结合SSF技术在自由呼吸状态下单心动周期冠脉造影的检查方法与临床应用价值

陈请水 黄清海 吕冲 蒋晶晶 颜漳埔 陈雷 厦门市第三医院 （福建 厦门 361000）

内容提要： 目的：探索冠脉追踪冻结技术（Snap Shot Freeze，SSF）对自由呼吸下、宽体探测单次心动周期冠脉CT造影（Coronary CT Angiography，CCTA）成像质量的影响。方法：收集2022年1月～2022年9月本院行CCTA检查的患者440例为观察对象，所有患者均选择“one beat”扫描模式在一次心跳内完成扫描。最终纳入回顾性重建分析410例患者图像资料，根据扫描所采屏气方式不同，将入组患者分为常规屏气组（n=265）和自由呼吸组（n=145）。两组组数据均行标准算法和SSF运动校正算法重建图像，并分别进行图像质量评价。结果：常规屏气组与自由呼吸组内有SSF算法的图像其图像质量均优于标准算法图像质量，但2组间有SSF算法的图像其平均图像质量得分之间差异均无统计学意义（均P>0.05）。自由呼吸组SSF算法与标准算法的图像质量评分差值显著大于常规屏气组差异有统计学意义[（1.00±2.00），（0.25±1.25）分，P<0.05]，即与常规屏气组图像相比，SSF算法的图像质量显著优于自由呼吸组图像质量。结论：SSF算法可大大改善CCTA图像质量，特别是对自由呼吸或屏气不佳状态下扫描的CCTA图像，可大幅改善检查成功率，保证冠状动脉狭窄的精准评价。

冠状动脉粥样硬化性心脏病（简称，冠心病）在我国发病率、致死率均较高，是导致我国人口死亡的第一大病因。想要降低病死率，提高患者的生存质量，唯一途径就是尽早明确诊断，及时治疗[1]。传统的冠状动脉检查方式为冠状动脉造影，临床公认其为诊断金标准。但是，冠状动脉造影检查需要在患者的冠状动脉中插入导丝，属于有创操作，风险较大，费用较高，患者需要住院，很多患者难以接受。同时，因为冠状动脉造影无法显示血管壁的病理变化，很多患者行冠脉造影检查前要进行冠脉CT造影（Coronary CT Angiography，CCTA）筛查。CCTA是目前临床筛查和评估冠状动脉病变最重要的无创性检查手段之一[2]。传统64排螺旋CT（本院2012年引进的为美国通用电气公司64排128层CT）在行CCTA成像时，需要3、4个心动周期才能完成冠状动脉检查，且受呼吸、心率等影响非常大，很多患者因为无法屏气、心律不齐或心律过快（>75次/min）而无法选择CCTA检查[3]。随着设备硬软件不断提升，宽体探测器CT的出现很大的放宽了受检者的适应证，高心率以及心律不齐患者冠状动脉血管检通过冠脉追踪冻结技术（Snap Shot Freeze，SSF）、心电编辑等补偿也可以得到很好的显示。本院2021年11月份引进美国通用电气公司256排512层CT，该CT具有160mm探测器，球管只需旋转一圈0.28s即可实现正常心脏全容积扫描，检查过程无需再进行移床[4]。而SSF是对运动的校正，是对右侧冠状动脉中段在单个心动周期内的某一时相的运动伪影在可纠正范围内进行冻结，结合相邻时相血管的运动信息，对冠状动脉血管残余运动进行补偿，可有效降低运动伪影，使得无法屏气或屏气不佳的患者不再受限。本研究目的是以自由呼吸和常规屏气两组不同呼吸模式下的CCTA图像为参照，观察SSF对屏气和自由呼吸两种扫描模式CCTA图像质量的改善情况。

1.资料与方法

1.1 临床资料

收集2022年1月～2022年9月本院行CCTA检查的患者共440例，剔除心率超过100次/min以上患者，冠状动脉搭桥患者，严重房颤或心律不齐患者及检查过程中配合不佳患者，共入组410例，其中，男250例，女160例，年龄20～88岁，平均（55.34±3.12）岁，心率56～99次/min。根据扫描所采屏气方式不同，将年龄<60岁的患者入组为常规屏气组（n=265）和将年龄>60岁的患者入组为自由呼吸组（n=145）。常规屏气组：男174例，女91例，年龄20～60岁，平均年龄（48.26±3.21）岁；自由呼吸组：男76例，女69例，年龄61～88岁，平均（69.56±2.19）岁。以上全部患者均排除碘对比剂过敏患者、孕妇、伴严重性靶器官功能障碍患者、严重性心律失常患者。

1.2 方法

检查设备为美国GE Revolution 256排512层CT，所有患者均采用前瞻性心电门控进行CCTA检查。所有患者均选择“one beat”扫描模式在一次心跳内完成扫描。

CT检查前准备：测量全部患者的身高、体重、血压、心率，并予以屏气训练，以积极配合扫描。若患者心率>100次/min，扫描前0.5h予以倍他乐克25mg口服。心电导联及高压注射器连接完毕后，嘱咐患者舌下含服硝酸甘油1粒，对于心律不齐患者给予鼻饲管吸氧。扫描范围：扫描从气管隆突开始，扫描至心脏隔面下2cm。若患者既往行冠状动脉搭桥术，需要将扫描范围扩展至胸锁关节水平。

平扫（钙化积分扫描）：平扫管电压120kV，管电流350～450mA，层厚2.5mm，探测器宽度（Detector Coverage）16cm，X射线管旋转速度（Rotation Time）：0.28s，总曝光时间（Total Exposure Time）：0.3s，SFOV：Cardiac Large，DFOV：25.0cm层厚Thickness：2.5mm，总扫描层数64层，Recon Type：Stnd，ASIR-V：50%。Window Width：800，Window Level：100。

增强扫描：参数设置：迭代权重因子ASIR-V：60%，窗宽：Window Width：600，窗位：Window Level：200，噪声指数Noise index：15.6，扫描野SFOV：Cardiac Large，重建野DFOV：20.0cm，心电图和门控ECG﹠Gating：自动门控Auto Gating：Unlink Phase，相位类型Type：SmartPhase，（快速冻结）Snap Shot Freeze：on，kV：100kV，mA：Auto mA 370～600；扫描类型scan type：Cardiac Table Positions：one，探测器覆盖范围：160mm，旋转时间：0.28s，总曝光时间：0.87s，使用双筒高压注射器，A管为非离子型造影剂碘佛醇，350mgI/mL，B管为生理盐水，加热至接近人体温度37˚C，经肘静脉以4.5～5.5mL/s的流速分别注入造影剂和生理盐水。实施造影剂追踪法，将气管隆突水平降主动脉作为靶兴趣区。常规屏气组扫描方法：在注入造影剂后8s后以1s/层的频率对靶兴趣主动脉进行连续扫描，当靶兴趣主动脉CT值高于60HU后，延迟8.5s设备自动启动曝光扫描（期间提示患者深吸气后屏气）。自由呼吸组扫描方法：在开始打药后8s开始自动追踪靶兴趣区主动脉内浓度变化，把阈值设为60HU，达到阈值后延迟8.5s自动启动曝光扫描（期间无语音指令）。

1.3 图像后处理

扫描结束后，打开自动选择最佳期相技术自动挑选最佳时相，并开启追踪冻结技术。后将数据传输至AW4.7后处理工作站和数坤冠脉AI自动分析软件，对心脏及冠状动脉进行容积再现（见图1a、b）、最大密度投影（见图2a）及曲面重建（图1c），通过综合分析判断血管有无狭窄，是否斑块（见图2b），斑块类型以及心肌桥（见图2c）。参照美国心脏病协会冠心病分段标准逐一对左前降支、左回旋支、右冠状动脉进行判断是否存在狭窄，狭窄部位、狭窄程度以及斑块性质、心肌桥情况。CCTA图像由1名高年资技师和1名高年资影像主治医师进行图像处理后分析，并由高年资主治医师报告书写，再由1名影像专业副主任医师以上资质医师进行报告审核。

1.4 观察指标与判定标准

两组组数据均行标准算法和SSF运动校正算法重建图像，并分别进行图像质量评价，见图1，图2。

图1.心脏及冠状动脉影像䯒注：1a.心脏容积重建䯥1b.冠状动脉容积重建䯥1c.左前降支多平面重建䯥1d.左前降支血管分析䯓

图2.最大密度投影及多平面重建可以清晰显示各支冠状动脉的钙化情况䯒注：2a.冠脉MIP可见各个分支多发钙化斑䯥2b.冠脉多平面重建可对斑块进行分析䯥2c.冠脉心肌桥䯓

图2c冠脉心肌桥结合美国心脏病学会对冠状动脉的分段标准，可将冠状动脉分为15段。选择两名临床经验丰富的影像学医生，剔除钙化积分>800分的患者、严重心律不齐患者，入组410例，评价冠状动脉中主要节段中管径>2mm的节段血管。

以5分法对图像质量进行评分：血管显示清晰、连续、无伪影为1分；局部血管轻度模糊或伪影，血管无明显分离、移位为2分；血管局部中度模糊或轻度阶梯伪影为3分；血管显示重度模糊或中断、错位为4分；无法辨识冠状动脉影像为5分。优良：≤2分为图像优良，≤3分为满足临床诊断要求，≥4分以上为无法满足诊断要求。

1.5 统计学分析

本次研究中的数据以统计学软件SPSS25.0进行分析，其中，以±s表示计量资料，t检验，以%表示计数资料，χ2检验；P<0.05说明数据统计学差异成立。

2.结果

2.1 CCTA检查结果及DSA造影情况

440例患者检查结果显示：除18例冠状动脉正常以外，其余患者均有心肌桥、钙化和非钙化斑块所致狭窄，检查阳性率达95.92%，严重冠状动脉狭窄患者48例，中度狭窄患者63例，轻度狭窄223例，钙化斑块99例、非钙化斑块68例、混合性98例、心肌桥209例，多数患者同时合并有心肌桥和斑块。其中，21例住院患者，在DSA室局麻下以Seldinger，s法以右侧桡动脉穿刺点，选择性冠状动脉造影：8例CCTA提示冠状动脉重度狭窄，进行DSA造影核实并给予支架植入；8例有过支架植入病史患者CCTA检查提示再次狭窄，进行DSA造影核实并给予球囊扩张；7例CCTA检查提示轻中度狭窄患者，进行DSA检查核实，仅1例CCTA提示重度狭窄患者，DSA冠脉造影仅见中度狭窄。CCTA检查与DSA冠脉造影检查具有较高的吻合率。

2.2 CCTA图像质量优化

图3为自由呼吸状态下标准算法容积重建、曲面重组图像，容积重建显示右冠状动脉中段血管部分缺失，重建效果不佳，运动伪影较多，血管分析无法确认是否含有非钙化斑块；图4为实施了SSF算法的容积重建、多平面重建图像，容积重建显示右冠状动脉中段清晰、连续、未见狭窄。图4图像质量较图3更优。

图3.自由呼吸状态下标准算法容积重建。曲面重组图像

图4.行SSF算法的容积重建。曲面重组图像

2.3 标准算法与SSF算法比较

410例患者重建前、后图像质量评分平均值比较，重建后显著低于重建前，差异存在统计学意义（P<0.05）。见表1。

表1.410例患者标准算法、SSF算法评分平均值比较(±s,分)

表1.410例患者标准算法、SSF算法评分平均值比较(±s,分)

组别 图像质量评分平均值屏气组标准算法(n=265) 2.65±0.29屏气组SSF算法(n=265) 2.17±0.35自由呼吸组标准算法(n=145) 3.17±0.56自由呼吸组SSF算法(n=145) 2.22±0.37

常规屏气组与自由呼吸组组间标准算法与SSF算法图像对比显示，呼吸与屏气状态下的SSF算法平均的图像质量得分（Score平均）：屏气组SSF算法<自由呼吸组SSF算法<屏气组标准算法<自由呼吸组标准算法，屏气组SSF算法与自由呼吸组图像质量评分高度接近，自由呼吸组中SSF算法和标准算法差值较大，即与常规屏气组相比，SSF算法在自由呼吸组中对图像质量改善更显著。

3.讨论

常规CCTA检查过程中屏气，很多年老患者、听力障碍患者、婴幼儿患者或是气喘、胸痛患者，难以配合检查过程中的吸气、屏气等语音指令，其图像容易出现呼吸运动伪影从而影响血管评估[5]。随着影像设备硬件和软件的不断升级，时间分辨率大幅度提高，GE256排CT拥有160mm宽体探测器，球管旋转一周仅需0.28s，理论上可在一个心动周期内完成全心脏的容积扫描。本研究结果显示在不进行运动校正的标准算法的情况下，自由呼吸组不可评价图像（>3分）明显高于常规屏气组[6]。在加入运动校正即SSF算法的情况下，自由呼吸组和屏气组的SSF算法图像获得冠状动脉血管评分接近2分，即SSF算法可有助于提高CCTA图像质量，尤其是对自由呼吸扫描模式的CCTA；且SSF算法处理后常规屏气组与自由呼吸组间图像质量不存在统计学差异[7]。本研究局限性：①仅21例患者住院接受DSA造影证实，虽然准确率虽高，但仅代表少量样本，大量样本数据需进一步验证；②自由呼吸患者平均年龄较屏气患者平均年龄大，标准算法两者间图像质量评分差异较大，有待进一步对同年龄段患者进行自由呼吸与屏气后的比较；③SSF算法是基于对右侧冠状动脉追踪冻结，要考虑到是否适用于左侧冠状动脉；④本研究样本只筛选心率在56～99次/min患者，未对心率快慢患者进行分组，高低心率患者样本差异较大，特别是高心率患者，相关研究结果尚需大样本量数据进一步验证；⑤考虑到患者辐射影响及造影剂用药安全，无法对同一患者进行自由呼吸下与屏气两种不同状态下的冠状动脉扫描

综上所述，SSF算法有助于改善CCTA图像质量，特别是对自由呼吸状态下扫描模式的CCTA。对于屏气配合不佳患者，利用自由呼吸扫描模式结合图像SSF算法可大大改善图像质量，可有效提高冠状动脉血管可诊断率。CCTA已目前成为临床筛查和评估冠状动脉病变最重要的无创性检查手段，宽体探测器CT的SSF算法可很好优化CCTA图像质量，提高冠状动脉血管的可诊率。256排宽体探测器CT结合SSF算法在自由呼吸状态下单心动周期CCTA检查具有较高的可行性和应用价值。