基于宽体探测器高分辨率扫描模式下的多种不同重建算法对冠状动脉支架可视化评估对比研究

王 莹 王奇政 陈永晔 狄爱辉 张 艳

经皮冠状动脉介入治疗（percutaneous coronary intervention，PCI）是目前治疗冠状动脉粥样硬化性心脏病的主要手段之一，支架内再狭窄（in‑stent restenosis，ISR）是PCI术后的重要并发症之一，冠状动脉CT血管成像（computed tomography angiography，CTA）检查作为一种无创的影像学检查方法，已经成为临床上随访观察PCI术后患者有无并发症的最常用检查方法［1-2］。

尽管目前冠状动脉CTA检查在临床上应用广泛，但其用于支架内病变检测的诊断性能仍然具有挑战性［3-4］。由于存在金属伪影和支架引起的部分容积伪影，这导致其在进行支架内腔评估方面存在不足［5］。既往使用标准分辨率CT进行的研究表明，应用64排CT和双源CT，PCI术后患者冠状动脉CTA中支架的伪影会严重影响支架内管腔情况的可视化程度，支架不可评估率约为9%~10%［6］，特别是在直径≤3 mm的支架中，伪影严重限制了影像科医生及临床医生对PCI术后患者随访情况的判断。为了克服这一限制，近年来大量国内外研究尝试采用多种新的影像技术来提高支架内管腔的显示率及支架内再狭窄的诊断准确性，例如宽体探测器、高分辨率CT、迭代重建算法等［7-9］。其中宽体探测器覆盖范围可达到16 cm，一次扫描足以覆盖整个心脏，大大减少了图像伪影，而高分辨率CT能够明显提高冠状动脉CTA的空间分辨率，有助于对支架再狭窄的影像学评估［10］。另一方面，特有的重建算法亦可进一步提高冠状动脉支架的可视化程度，辅助冠状动脉支架手术后ISR的影像学评估。

本研究旨在利用宽体探测器高分辨率CT对冠状动脉支架进行成像，并进行4种不同重建方式的重建，评估冠状动脉支架的可视化程度。

方 法

1. 研究对象

本研究回顾性分析了2021年1月至2021年5月期间我院冠状动脉CTA检查的PCI术后患者。纳入标准：①冠状动脉支架植入术后定期复查或怀疑ISR患者；②患者同时进行了冠状动脉CTA检查及高分辨率CT扫描。排除标准：①图像质量差，存在明显的运动伪影等；②患者既往进行过除PCI之外的其他治疗，如心脏冠状动脉旁路移植术、心脏起搏器置入术及其他心脏相关手术等。

本研究最终共纳入37例患者（共植入43个支架），其中男性24例，女性13例，平均年龄为（67±9）岁。

2. 扫描设备及参数

扫描设备为Revolution CT扫描仪（GE Healthcare，Milwaukee，WI），扫描前未对患者进行屏气训练。选用非离子型对比剂碘佛醇注射液（含碘350 mg/mL），应用双筒高压注射器，通过20G套管针经肘正中静脉团注对比剂，剂量为体重×（0.8~1.0 mL），流率为3.5~4.5 mL/s，然后以相同流率注射生理盐水50 mL。确定增强扫描注射造影剂后延迟扫描时间的方法采用前瞻性心电门控序列扫描方式，采用团注跟踪法，在升主动脉根部层面选择感兴趣区，当感兴趣区CT值达80 HU后，再延迟7 s自动触发扫描。

扫描参数：管电流调制采用自动管电流调制技术，参考噪声指数为25，旋转时间为0.28 s，准直宽度为256 mm×0.625 mm，重建层厚为0.625 mm，采集期相为自动选择重建最佳舒张期和收缩期。

3. 图像后处理

图像重建及后处理：CT扫描结束后，采用4种不同方法进行图像重建，包括标准（stnd）算法、细节（detail）算法以及高清标准（HD‑stnd）算法和高清细节（HD‑detail）算法，如图1所示。其中HD‑detail重建算法使用自适应统计迭代重建算法（adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR）技术来控制噪声，采用70%的ASIR强度来减低图像的噪声。

图1 同一患者经4种不同的重建算法获得的左前降支的拉直图像

图像后处理应用数坤AI平台对原始图像进行血管分析处理，获得血管拉直图像以及相应部位的血管垂直横断面图像。

4. 客观图像评价

在拉直图像上将支架等分为近段、中段和远段，然后在各段对应的垂直横断面图像上进行支架后冠脉内腔直径的测量。在支架中段水平和升主动脉根部水平处分别勾画感兴趣区（ROI），测量CT值（单位：HU）和噪声。

测量支架内ROI尽可能避免包括支架，且不与血管壁接触，测量升主动脉根部在左冠状动脉起始部层面的ROI，面积为10 mm2。噪声以标准差来表示，晕状伪影程度以支架内管腔和升主动脉CT值差值来表示，差值越大表示晕状伪影程度越重。

客观图像质量评价由1名从事冠状动脉CT诊断的高年资放射科医师在未知分组情况下独立对图像测量。

5. 主观图像评价

主观评分在曲面重建、拉直图像以及血管垂直横断面图像上进行，均采用Likert 4级评分法［11］进行评估：4分（优秀），图像质量优秀，支架清晰，支架引起的轻微晕状伪影，支架内管腔清晰可见；3分（良），图像质量良好，支架清晰度良好，支架引起轻微晕状伪影，支架内管腔可视化良好；3分（中等），图像质量降低，支架边缘模糊，支架引起晕状伪影，支架内腔可视化受限；4分（差），图像质量差，支架边缘模糊，支架引起明显晕状伪影，支架内腔可视性差。详见图2。

图2 图像质量评分

主观图像质量评价由1名放射科高年资主治医师及1名放射科住院医师在未知分组情况下独立对图像质量评分，若结果不一致则进行再次同阅片，经讨论达成一致。

6. 统计学分析

所有数据应用SPSS 26.0统计软件进行统计分析：计量资料用中位数（四分位数间距）表示。支架后冠脉内腔直径、图像噪声、晕状伪影、主观评分均采用重复测量方差检验，P<0.05为差异具有统计学意义。

结 果

1. 客观图像评价比较

1.1 支架后冠脉内腔近段、中段和远段的直径

本组研究结果显示，HD‑detail重建算法图像的测量支架后冠脉内腔直径在近端、中段、远段均大于其他3种重建算法，其中与stnd重建算法和detail重建算法的差异有统计学意义（P<0.05），而与HD‑stnd重建算法的差异无统计学意义。HD‑stnd重建算法图像的测量支架近段及远段直径中位数大于stnd重建算法和detail重建算法，其中与stnd重建算法的差异有统计学意义（P<0.05），而与detail重建算法的差异无统计学意义（P>0.05）。详见表1~3。

表1 4种重建算法支架图像质量的客观评价和主观评价比较

1.2 噪声

HD‑detail重建算法图像的噪声大于stnd重建算法和HD‑stnd重建算法，差异有统计学意义（P<0.05），而与detail重建算法的差异无统计学意义（P>0.05）。HD‑stnd重建算法图像的噪声大于stnd重建算法和detail重建算法，差异均有统计学意义（P<0.05）。

1.3 晕状伪影

HD‑detail重建算法图像的晕状伪影小于其他3种重建算法，其中与stnd重建算法和detail重建算法的差异有统计学意义（P<0.05），而与HD‑stnd重建算法的差异无统计学意义（P>0.05）。HD‑stnd重建算法图像的晕状伪影小于stnd重建算法和detail重建算法，其中与stnd重建算法的差异有统计学意义（P<0.05），而与detail重建算法的差异无统计学意义（P>0.05）。

2. 主观图像评价比较

HD‑detail、HD‑stnd重建算法图像质量评分高于stnd、detail重建算法，差异有统计学意义（P<0.05）。

讨 论

本研究评估了宽体探测器高分辨率CTA评估PCI术后患者ISR的诊断能力，将高分辨率扫描模式和高清重建算法相结合，进一步提高冠状动脉支架内部的显示，实现一次屏气可完成高质量的冠状动脉CTA图像扫描，提高冠状动脉CTA的图像质量和诊断准确性，能够在低辐射剂量的前提下获取PCI患者术后冠状动脉CTA的图像，为冠状动脉支架术后患者提供了一种可视化程度更佳的检查方法［7，12］。

在本研究中运用高分辨率的扫描方式，并使用4种不同的重建算法 （stnd、detail、HD‑stnd、HD‑detail），发现运用HD‑detail和HD‑stnd重建算法，与其他算法相比，可测量的支架后冠脉内腔直径在近段、中段和远段均大于其他3种重建算法，同时，具有最小的支架晕状伪影，总体诊断信心的主观评分亦高于标准重建算法，因此，通过客观评价和主观评价显示其对冠状动脉支架的显影和冠状动脉支架内径的可视化程度均高于标准重建算法。既往曾有研究者［13］对比了HD‑stnd，HD‑detail，HD‑stnd‑plus以及HD‑detail‑plus等4种序列，研究结果认为HD‑detail重建所获取的图像质量优于其余3种，且与支架真实直径对比，测量的支架内腔直径准确率高，这在另一方面提示了HD‑detail序列确实在PCI术后患者的冠脉CTA重建中具有更佳的可视化效果。故本研究推荐HD‑detail或者HD‑stnd重建算法作为PCI术后冠状动脉CTA的最佳标准重建算法。

虽然HD‑detail或者HD‑stnd重建算法可以明显提高冠状动脉支架内部的可视化程度，但冠状动脉CTA的总体图像噪声水平相应增加，这可能会影响同一患者其他未植入支架的冠脉血管的评估，降低对软斑块的检出，影响斑块特征的分析。本研究发现，stnd重建算法所获取的图像噪声最小，可以用来观察未植入支架的血管。故推荐对于PCI术后的患者，使用高分辨率扫描模式进行CTA扫描，使用HD‑detail或者HD‑stnd重建算法重建的图像来评估植入支架的血管，结合ASIR技术来降低噪声，进一步提高图像质量［14］。而对于未植入支架的血管及其软斑块分析，建议使用stnd算法重建的图像来进行评估。故本研究建议采用将多种重建算法相结合的个性化方法，使PCI术后患者一次冠脉CTA扫描的获益最大化。

表2 4种重建算法支架图像的支架后冠脉内腔直径两两比较结果

本次研究具有一定的局限性。首先，本研究未进行传统的冠状动脉造影检查，缺乏与ISR诊断金标准的对照，无法评价诊断的绝对准确率，但是在目前临床实际情况中，采用无创的冠状动脉CTA扫描已经成为临床趋势，在其能明确诊断的情况下，有创性的冠状动脉造影检查常不会被常规推荐，尤其是对无症状PCI术后患者［15］。其次，本研究支架数量有限，未对支架的类型和材质进行统计和分析，无法评价支架本身的因素对成像效果的影响，这可能是一个混杂因素，应在后期研究中扩大样本后进行分析。

本研究采用宽体探测器高分辨率CT，采用高分辨率扫描模式对冠状动脉支架进行成像，并使用高清重建（HD‑detail和HD‑stnd）算法，能够提高冠状动脉支架内管腔情况的可视化程度，为PCI术后患者的随访观察提供更加精准的依据。

表3 4种重建算法支架图像的噪声、晕状伪影及主观图像质量评分两两比较结果