基于团注追踪法低触发阈值在高心率患者冠状动脉CT血管造影中的应用研究

黄雯暄 张惠英

华北理工大学附属医院CT室 河北唐山 063000

近年来，冠状动脉CT血管造影成像(coronary computed tomography angiography,CCTA)已成为临床评估冠心病的首选影像学检查方法[1]。随着多层螺旋CT的不断发展，高时间分辨率的宽体探测器CT能够在单个心动周期内一次完成扫描而无需患者进行心率控制[2]。但在临床工作中，高心率(75～100次/min)、心率不齐患者往往难以选择合适峰值时间，从而影响图像的成像质量。对比剂团注追踪法(bolus-tracking)被广泛用于选择CCTA中数据采集的最佳时间点，选择合适的触发阈值有助于在峰值时间完成扫描，获得良好的图像质量，但目前对于高心率患者的触发阈值并没有明确的研究。本研究旨在探讨基于团注追踪法下降低触发阈值在高心率患者CCTA中的应用，探讨降低触发阈值能否获得更好的图像质量。

1 材料与方法

1.1一般资料 选取2021年7～11月就诊于华北理工大学附属医院需行CCTA检查的高心率(75～100次/min)患者40例，其中男19例，女21例，年龄(56.65±7.87)岁。排除标准：(1)心律不齐及心动过速(心率>100次/min)患者；(2)肝肾功能不全；(3)碘对比剂不良反应史；(4)无法配合检查患者。将患者随机分为A组和B组，每组均为20例，A组触发阈值为100HU，B组触发阈值为80HU。所有受检者均签署知情同意书。

1.2扫描方法及后处理 使用GE Revolution 512层螺旋CT机(GE Healthcare，Milwaukee，USA)进行CCTA扫描，患者仰卧位，足先进，标准粘贴心电装置。于扫描前行呼吸训练，扫描胸部定位像进行定位，范围为气管分叉处下2cm至膈肌水平。所有患者均使用德国ORICH高压注射器，用20G套管针经右肘粗支静脉注射对比剂。扫描参数：管电压100kV，自动调制管电流，范围400～1000 mA，探测器宽度16cm，0.28s/r，重组层厚0.625mm，重组矩阵512×512。采用前瞻性心电门控轴扫，应用冠状动脉冻结技术(snap shot freeze，SSF)，采集重建期相为40%～55%，迭代重建。对比剂采用碘美普尔(400mg I/mL)，用量为40mL，注射速率为4.0mL/s，注射时间为10s，随后以相同速率注入30mL的生理盐水。采用对比剂团注跟踪技术进行触发，监测点为主动脉根部，A组触发阈值为100HU，B组为80HU，达到阈值后延迟5.9s后开始扫描。

将原始扫描数据经ADW 4.7工作站进行图像后处理，包括表面重建、最大密度投影(maximum intensity projections，MIP)、曲面重组(curved multiplanar reformats，cMPR)及三维容积再现(3D volume rendered technique，VR)等，结合横断面原始图像进行综合评价。

1.3图像质量评价

1.3.1客观图像质量评估 测量主动脉根部、左主干及右冠中段的 CT 值，分别计算信号噪声比(SNR)和对比度噪声比(CNR)。计算公式为：SNR= CT血管腔/SD血管腔。以主动脉根部标准差作为图像噪声。测量左主干周围的心包内脂肪为背景，测量CT值，计算CNR，公式为：CNR=(CT左主干-CT心包脂肪)/SD左主干。

1.3.2主观图像质量评估 由两位主治医师及以上职称的放射科医师用盲法对图像质量进行评分，有评价不一致病例时，经讨论达成共识后作出评价，评分标准采用5分法。5分：图像清晰，血管分支、远端显影好、无伪影，诊断容易；4分：主干及分支显影良好，远端显影较好，有少许伪影，不影响诊断；3分：血管显影尚可，部分分支、远端显示欠佳，有伪影，能够满足诊断；2分：血管显影不清晰，分支及远端显影差，伪影明显，影响诊断；1分：图像质量差，显影不佳伴严重伪影，不能满足诊断。其中≥3分的图像能够满足诊断需求，≥4分的图像为优秀。

1.4辐射剂量评价 记录冠状动脉扫描的CT容积剂量指数(CT volume dose index，CTDIvol)、剂量-长度乘积(dose-length product，DLP)、辐射有效剂量(effective dose，ED)。ED根据欧洲多层CT扫描指南推荐的胸部剂量转换系数k(mSv：Gy-1cm-1:0.014)进行计算：ED=DLP ×k[3]。

2 结果

2.1两组患者一般资料比较 两组患者年龄、心率、身高、体质量等比较差异均无统计学意义(P>0.05)，有可比性。见表1。

表1 两组患者的一般资料比较

2.2两组客观图像质量评估结果比较 两组主动脉根部CT值、左主干CT值、SNR及CNR比较差异均有统计学意义(P<0.05)。B组主动脉根部CT值(455.49±55.46)，高于A组[(375.58±102.86)HU]，增加了23.3%。B组左主干CT值为(430.49±52.03)HU，高于A组[(350.73±91.68)HU]，增加了22.7%。B组SNR(21.08±3.78)高于A组[(15.97±4.52)HU]，B组CNR(25.69±4.54)，高于A组[(19.88±6.18)HU]。A、B两组右冠中段CT值分别为(346.28±89.61)HU、(413.69±54.92)HU，图像噪声分别为(24.99±7.21)、(22.20±3.36)，两组比较差异均无统计学意义(P>0.05)。因此可见，B组客观图像指标大部分优于A组，有较好的客观图像质量。见表2。

表2 两组客观图像质量评估结果比较

2.3两组主观图像质量评估结果比较 两组主观图像质量评分比较差异无统计学意义(χ2=1.400，P>0.05)。A组有19例满足诊断需求，其中有1例患者主观图像质量评分为2分，未能满足诊断需求，见图1，B组20例患者均满足诊断需求(≥3分)，见图2。A组图像优秀率为80%，B组图像优秀率为90%，B组优秀率高于A组，但差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

图1 A组患者右冠状动脉重建图像

图2 B组患者右冠状动脉重建图像

表3 两组主观图像质量评估结果比较[例]

2.4两组辐射剂量评价结果比较 A、B两组CTDIvol、DLP及ED比较差异均无统计学意义(P>0.05)。见表4。

表4 两组辐射剂量评价结果比较

3 讨论

传统的冠状动脉CT血管造影中，高心率患者常常由于成像时间窗短，机器时间分辨率差，难以获得高质量图像[4]，因此对于高心率患者检查前常需要服用β受体阻滞剂降低心率(<70次/min)。而随着CT扫描设备的不断发展，近年来出现的超宽探测器能够缩短扫描时间，提高时间分辨力及空间分辨力[5]，对心率变化较以往设备不敏感，因此，对于高心率水平的患者也能够提供更高质量的图像。本研究采用的GE Revolution 512层螺旋CT能够在一次心动周期内完成全心扫描，采用前瞻性心电门控技术，对于不同心率水平患者都能获得良好的图像质量，满足诊断需求[6]。但在临床工作中，高心率患者的图像质量仍有参差，如何个性化的优化扫描方案，取得稳定且良好的扫描图像仍是现今研究的热点。

影响CCTA质量的因素有很多，如心率、扫描模式、参数及注射方案等，本研究主要针对减少高心率对图像质量的影响进行探究。获得优质图像的关键在于能否在峰值时间进行扫描，心率会影响心输出量和对比剂循环时间。血容量和心输出量随着体质量的增加，也以相同的速度增加，因此对比剂循环时间基本不随体质量的变化而改变[7]。心输出量的减少与对比剂达峰时间呈线性关系。心输出量=每搏输出量×心率，在一定范围内心率的增加不会减少每搏输出量，但会导致心输出量增多、对比剂达峰时间缩短，常规扫描可能无法捕捉最佳时相，因此可以通过降低触发阈值缩短扫描时间。有研究表明，在同样扫描条件下，低心率的达阈值时间慢于高心率组，因此高心率组能够更快达到阈值，因此应该尽快开始扫描[8]。该研究中高心率组的强化CT值低于低心率患者，这可能是因为未降低高心率组触发阈值，导致错过其对比剂达峰时间，因此图像质量较差。本研究将高心率患者分为两组，B组(低阈值)的图像CT值明显高于A组，这表明对于高心率患者，降低阈值能够取得更好的图像质量。

《冠状动脉CT血管成像扫描与报告书专家共识》表明，冠状动脉主干管腔内CT值至少应达到325HU才能满足临床诊断需求，本研究中两组均能满足诊断需求。近年一项评价CCTA的研究发现，图像质量较好的冠状动脉近段管腔内CT值应为390～500HU[9]，本研究中B组所有主干CT值均达到优秀图像水平，这表明虽然A组的客观图像质量不如B组，但控制合适的扫描时间在常规扫描条件下也可以获取更高的管腔内密度。李娇娇等[10]进行的研究中也表明在不同的扫描时间管腔内的密度不同，所以扫描时间点应当设置于峰值处或峰值前；本研究采用的设备与其不同，但都能在一次心动周期内完成全心扫描。在上述研究中，心率70次/min的体模中峰值略晚于心率60次/min体模，这可能是由于他们选用的心率范围属于正常范畴，而本研究针对高心率患者，左室舒张期时间减少，导致到达峰值的时间也缩短，因此降低阈值能够提前激发，使扫描时间点位于峰值处。

本研究的不足之处：(1)仅针对高心率(75～100次/min)患者，未针对心率进一步细分亚组，无法证明在一定范围内心率与阈值之间是否存在负相关的关系，在今后的研究中将进一步的分组调查。(2)未纳入心动过速患者(心率≥100次/min)，正常人群心率通常为60～80次/min，在正常范围内加快心率可以增加每搏输出量及心输出量，但若心率≥100次/min可能导致心脏储备能力下降，每博输出量减少，心脏的效率随之降低[11]，因此可能反而需要提高阈值来延缓激发时间，在今后的研究中将进一步探究。

综上所述，在使用团注追踪法下的高心率患者CCTA扫描中，降低触发阈值(80HU)比常规阈值(100HU)能够获得更好的图像质量。因此，在疑诊冠状动脉疾病的高心率患者中，可以选择低触发阈值进行扫描。