Revolution CT冠状动脉成像技术的应用及研究进展

赵晓静，张苗，卢洁

1. 首都医科大学宣武医院 放射与核医学科，北京 100053；2. 磁共振成像脑信息学北京市重点实验室，北京 100053

引言

CT冠状动脉成像（Coronary Computed Tomography Angiography，CCTA）是一种非侵入检查，能够提供冠状动脉血管钙化及狭窄程度等的影像学信息，是临床冠心病诊疗过程中的重要检查手段。其成像过程，因心脏处于搏动状态，冠状动脉成像容易产生运动伪影，所以对CT设备的扫描速度和时间分辨率有较高的要求[1]。随着CT探测器技术的不断提高，Revolution CT逐渐应用于临床，其扫描速度可达到280 ms/圈，实现了全心覆盖，且能够在一个心动周期内完成冠状动脉的数据采集，突破了CT冠状动脉成像受心率限制的瓶颈[2]。本文对Revolution CT在冠状动脉成像中的应用及研究进展进行了综述。

1 智能相位选择及心脏冻结技术

1.1 智能相位选择

心脏搏动造成的血管运动伪影会使冠状动脉主干或各分支血管管腔显示不佳，影响临床医生对冠状动脉的观察与诊断。因此根据患者心率选择一组运动伪影相对较低的心动周期图像是冠状动脉诊断的前提条件。宽体探测器Revolution CT的智能相位选择算法与以往的算法不同，是根据血管横断面影像最佳图像质量来决定心动周期的选择。Stassi等[3]通过三位医生利用五分法对智能选择期像的图像质量进行评分，最佳相位的平均图像质量分数总体为（4.01±0.65）分，右冠状动脉为（3.33±1.27）分，左前降支为（4.50±0.35）分，回旋支为（4.50±0.35）分，冠状动脉图像均能够满足诊断的要求，并且和三位医生人工选择的最佳期像的图像质量评分没有统计学差异。宽体探测器CT智能相位选择应用时，会自动在扫描期相中以1%的期相间隔进行筛选，直接重建出最佳期相，大幅提高不同心率患者人工重建最佳心动周期的工作效率，缩短了重建工作的时间。智能相位是一种全新的期相选择重建算法，能够对扫描后各期相、各层面的血管图像进行单独评价。张栋青等[4]对智能相位选择在高心率患者CCTA中的应用进行了探讨，其对48例患者图像的原始数据进行全期相重建和智能相位重建，由两名医师选择全期相中的最佳质量图像作为对照组，智能相位重建图像为实验组，采用秩和检验比较两组图像是否存在差异。研究结果显示，两组图像最佳期相的选择不超过2%的比例为75%，且两组图像质量评分不存在统计学差异。较多研究也同样证实，智能相位在CCTA中的应用能够提供与最佳图像没有显著性差异的图像，满足临床要求，所以临床实践中可以优先使用智能相位选择的期相进行重建[5-6]。

1.2 心脏冻结技术

CCTA作为评价冠状动脉血管的非侵入性检查手段被广泛应用于临床，但近12%的冠状动脉节段由于受心脏搏动较快的影响，血管易形成截断伪影，给诊断造成困难[4]。心脏冻结技术（Snapshot Freeze，SSF）是一种改善图像质量的运动校正算法，能够在较短时间内完成全心结构的伪影校正。王科鑫等[7]应用Revolution CT 联合SSF技术对高心率胸痛三联症成像进行研究，采用宽体探测器轴扫方式进行冠状动脉检查，结合SSF技术降低了血管搏动伪影，解决了患者因心率快、心律不齐而造成的冠状动脉图像质量低等问题。陈化等[8]探讨了SSF技术在冠状动脉支架植入术后评估中的应用价值，比较了常规技术重建与SSF技术重建的冠状动脉图像的质量，结果显示SSF技术可以提高支架植入术后的CCTA图像质量，并对心率较高（心率＞70次/min）、右冠状动脉支架患者的CCTA图像质量提升效果明显。Liang等[9]探讨了SSF技术对图像质量的影响，由两位医生对心率＞75次/min的64例患者的CCTA图像进行SSF和标准算法处理及回顾性分析，结果显示SSF算法处理的CCTA图像在一个心动周期采集中能够显著提高图像质量和诊断率。Suh等[10]应用Revolution CT探讨SSF技术对减少人工机械瓣膜对CCTA图像造成的金属伪影干扰，该研究表明人工机械瓣膜产生的金属伪影主要是运动原因造成的，应用SSF技术能显著减少伪影造成的干扰，提高图像质量和医生的诊断信心。

2 Revolution CT在CCTA中的应用价值

2.1 Revolution CT在高心率患者CCTA中的应用

早期螺旋CT设备受限于探测器宽度，需要求患者的心率≤65次/min才能获得满意的冠状动脉图像。第二代双源CT探测器宽度为48 mm，研究显示5%～11%的患者需要用药物进行心率控制才能完成检查[11]。随着CT探测器技术的发展，冠状动脉成像技术不断提高，宽体探测器宽度可达160 mm，可以在不需要检查床移动的情况下实现全心脏的覆盖扫描，较多研究者已经证实高心率患者应用宽体探测器完成CCTA单个心动周期的扫描能够获得良好的冠状动脉图像。Cho等[12]用可进行定量分析的冠状动脉血管模型来评价宽体探测器Revolution CT对高心率患者的成像质量，模拟的心动频率为60～100次/min，评价指标包括图像的诊断信心、血管的运动伪影、图像的信噪比以及对血管模型狭窄程度评价的准确性，结果显示，在低心率状态下（＜60次/min）SSF技术改善图像质量的效果不明显；而提高模拟心率至80～100次/min，宽体探测器CT通过SSF技术能够显著提高图像质量以及诊断的准确性。Liang等[11]对84例心率均≥75次/min、疑似冠心病的患者应用Revolution CT宽体探测器完成CCTA，共采集336例患者的冠状动脉血管图像，按18节段分法分为1056节段。两位医师对冠状动脉管腔狭窄≥50%的冠状动脉节段进行判断，对CCTA和介入造影图像结果进行比较分析，结果显示CCTA诊断血管狭窄的敏感性和特异性分别为91.5%和95.6%；阳性诊断率和阴性诊断率分别为77.7%和98.5%；对于冠状动脉节段分支，CCTA的敏感性和特异性分别为95.2%和93.5%，阳性诊断率和阴性诊断率分别为87%和97.7%；对疑似冠心病患者，CCTA的敏感性和特异性分别为100%和85.7%，阳性诊断率和阴性诊断率均为100%。该研究表明高心率患者在Revolution CT下完成的CCTA具有较高的阳性诊断率和极高的阴性诊断率，能够为临床诊断冠心病提供可靠的影像学依据。

2.2 Revolution CT在心律失常患者中的应用

患者心律失常也是CCTA图像产生运动伪影的重要因素，高低心率的变化、心律不规则等因素会导致多心动周期数据匹配不佳，血管产生错层伪影，医生无法进行诊断，最终造成心律失常患者的CCTA检查失败。宽体探测器能够在一个心动周期内完成全心扫描，对于心律失常的患者，能够保证冠状动脉血管主干及各分支的连续性。Wen等[2]对70例心房颤动的患者进行初步研究，根据在扫描过程中患者是否存在房颤进行分组，两位医师对患者的图像根据4分法进行主观评价进而对冠状动脉进行节段分析。评价标准：1分，图像质量优秀；2分，图像质量良好；3分，图像质量欠佳；4分，图像质量不满足诊断要求。两位医师对心律正常组患者图像质量评分分别为（1.62±0.39）、（1.49±0.38）分，心律失常组患者的主观评分为（1.59±0.44）、（1.53±0.36）分，研究结果显示所有满足诊断要求的冠状动脉节段所占比例为98.2%，患者图像质量与患者房颤没有明显正相关关系（P＞0.05）。Matveeva等[13]进一步扩大了心律失常患者的样本量，对303例CCTA患者（111例为窦性心律、192例为房颤患者）的图像质量、辐射剂量以及观察者评价血管的诊断信心进行比较研究，结果显示窦性心律患者的图像质量高于房颤患者的图像质量，所评估的3933个冠状动脉节段中，图像质量评价为优秀的节段有1660（42.2%）个，图像质量较好的节段有1621（41.2%）个，图像质量评价中等的有531（13.5%）个，图像质量较差和无法诊断的分别仅有90（2.3%）个和31（0.8%）个。观察者对冠状动脉节段诊断信心最佳的为左主干，其次为右冠状动脉，诊断信心相对较低的为左前降和回旋支。

3 Revolution CT在自由呼吸状态下的CCTA

应用早期的64排或128排探测器CT设备完成冠状动脉成像，要求技师对患者反复进行呼吸训练以保证在扫描过程中患者保持屏气状态，防止呼吸造成的胸廓运动影响冠状动脉的图像质量。高龄及肺部病变患者在检查时无法配合呼吸指令完成检查，成为早期冠状动脉检查的难点。随着CT设备探测器技术和时间分辨率的不断提高，患者可以在自由呼吸状态下完成冠状动脉血管成像。Liu等[14]在进行256排宽体探测器CT冠状动脉成像时，对40例患者要求保持屏气状态、40例患者处于自由呼吸状态，结果显示两组患者图像质量的主观评分、图像信噪比以及辐射剂量均未见统计学差异。Shuai等[15]进一步参照冠状动脉血管造影的结果，对自由呼吸状态下CCTA对冠状动脉狭窄诊断的准确性、特异性、敏感性、阳性诊断率和阴性诊断率进行评价，结果显示在冠状动脉节段水平，CCTA的诊断结果分别为90.8%、88.3%、91.1%、57.1%、98.3%；在冠状动脉分支水平，CCTA的诊断结果分别为93.4%、90.6%、94.2%、80.5%、97.4%；在疑似冠心病患者中，CCTA的诊断结果分别为92.1%、100%、85%、85.7%、100%，该研究结果表明与评价冠状动脉狭窄的“金标准”血管造影相比，患者在自由呼吸状态下的CCTA具有较高的准确性。

4 Revolution CT低辐射剂量CCTA

临床上降低患者辐射剂量的方法包括通过降低管电压、智能调控管电流以及联合迭代算法在保证图像质量的基础上改善扫描方案[16-17]。另外，双源CT可以通过大螺距技术完成CCTA扫描。大螺距技术原理是通过增大螺距使相同范围内的光子量减少，联合自动管电压技术以及自动管电流技术，提高X射线能量或增加mAs，保证每个像素点上有足够的光子量来获得图像，可以实现辐射剂量的降低[16-21]。较多研究者应用宽体探测器CT进行低辐射剂量的相关研究，如Wen等[2]分析了房颤患者应用宽体探测器完成CCTA的图像质量和辐射剂量，结果显示心率＞50次/min的房颤患者有效辐射剂量为（3.89±2.35）mSv，心率＜50次/min的房颤患者有效辐射剂量为（2.56±2.03）mSv，宽体探测器CT能够在一个心动周期内完成数据采集，房颤患者不需要多心动周期的容积数据，减少了患者的辐射剂量。Matveeva等[13]对房颤、窦性心律患者在相同扫描方案下进行亚组分组，标准方案的扫描电压为100 kVp，低剂量方案的扫描电压为80 kVp，研究显示管电压为100 kVp时，房颤、窦性心律患者的有效辐射剂量分别为（3.72±1.95）mSv、（2.67±1.47）mSv；管电压为80 kVp时，房颤、窦性心律患者的有效辐射剂量分别为（1.68±0.71）mSv、（1.30±0.52）mSv，通过降低管电压，患者的有效辐射剂量降低了50%，但是图像质量未见明显降低。该研究认为，对于疑似冠状动脉血管狭窄的患者，管电压为100 kVp所获得的图像更具优势。Chen等[22]针对低BMI患者进一步降低管电压至70 kVp，采用ASiR-V为80%对30例BMI≤23 kg/m2的患者进行CCTA检查，与扫描条件为管电压100 kVp、ASiR-V 50%所获得的图像比较，低管电压组的噪声为（23.7±3.6）HU，高于高电压组噪声（21.6±3.5）HU，但两组图像的主观评价、SNR、CNR没有显著性差异，但是对比剂剂量和辐射剂量显著降低，低管电压组有效辐射剂量仅为（0.43±0.20）mSv，与高电压组相比下降了75%。该研究表明采用宽体探测器CT联合ASiR-V算法，对低BMI患者降低管电压完成低剂量CCTA是可行的。

5 结论与展望

CT设备在扫描速度和CCTA成功率方面的提升，为CCTA与其他部位的联合成像提供了基础[23]。较多研究者应用Revolution CT进行多部位的联合扫描，包括一站式头颈动脉和冠状动脉扫描，冠状动脉联合腹部增强等[24-29]，为临床进行多部位同时评估提供了技术上的可能，有助于减少对比剂用量，降低发生对比剂肾损伤的风险[30-31]。有理由相信宽体探测器CT将在CCTA成像、CCTA联合多部位增强扫描上发挥更大的价值。