回顾性心电门控技术联合大螺距CT扫描优化主动脉根窦部图像质量的研究

蒋 磊，谢志远，高永斌，蔡 中

宁夏回族自治区人民医院医学影像中心，宁夏 银川 750004

随着CT 技术的不断发展，扫描操作简便，所获得的图像分辨率不断提高，同时通过图像后处理，可以多平面、多角度地显示主动脉根部的解剖结构，并全面显示主动脉及其分支情况，因此成为了急性胸痛或主动脉疾病首选的检查手段。同时，近年来经导管主动脉瓣植入术（transcatheter aortic valve implantation，TAVI）、经导管主动脉瓣置换术（transcatheter aortic valve replacement，TAVR）发展迅速，适应证不断扩大［1-3］。CT已成为测量主动脉瓣环大小、评估主动脉瓣环损伤和冠状动脉闭塞风险的金标准［4］，能够在术前预测最佳的X 线投照角度，还可用于术后并发症的随访评估。然而，CT 检查也有一些局限性，如易受心率、呼吸运动等因素的影响，使主动脉的清晰度显示不佳，对临床医生在诊断病理分型、进行数据测量和对术后评估产生很大影响。本研究在常规主动脉CT 血管造影（CTA）扫描方案中加入回顾性心电门控技术，对主动脉根部窦（冠状动脉开口和瓣膜）的图像质量进行分析和评价，以获得更有利于临床医生诊断、术前测量数据和术后评估的图像。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析2019年6月—2020年5月宁夏回族自治区人民医院46例行主动脉CTA检查患者的影像资料。所有患者随机分为A组、B组，每组各23例。其中A组男14例，女9例；平均年龄59.3岁。B组男15例，女8例；平均年龄57.4岁。两组患者扫描管电压均为120 kV，采用自动毫安秒。排除标准：（1）碘对比剂过敏；（2）严重心、肝、肾功能不全。

1.2 检查方法

采用西门子SOMATOM Definition Flash CT，MEDRAD高压双筒注射器，注射370 mgI/mL浓度的碘普罗胺注射液。

A 组为对照组，常规主动脉增强扫描。B 组为实验组，常规增强扫描时增加回顾性心电门控装置：将2 次CTA 扫描合并为1次检查，从而减少对比剂总用量。扫描范围从胸廓入口至股骨小转子，包括主动脉/髂动脉/股动脉。两组患者均采用120 kV 管电压和自动毫安秒。扫描前，所有患者均接受了呼吸训练，并指导患者在检查前保持足够的液体摄入量［5］。将留置针埋入右肘前静脉后，连接双管高压注射器。造影剂用量按1 mL/kg计算。在降主动脉气管分叉水平平面设定感兴趣区，阈值120 HU，采用团注追踪技术确定扫描开始时间。设置注射速率4.5～5.0 mL/s，在大量注射造影剂后，以相同速率注射30 mL 生理盐水。两次大规模注射连续进行，没有时间间隔，动脉内的CT 值应＞250 HU。所有受试者均为仰卧位，足先进，设置螺距1.0，准直器128×0.6 mm，矩阵512×512，视野300 mm，重建厚度0.75 mm，迭代算法SAFIRE3Level。

1.3 图像后处理

两种检测方法得到的图像分别进行重建，常规扫描图像重建层厚度为1.0 mm，重建间隔为0.75 mm。心电门控CTA扫描图像重建间隔应≤10%心动周期或者进行间隔50 ms 的绝对期相重建，后者对于心房颤动等心率和心律变异大的患者成像质量更优［6］。数据通过多平面重建（MPR）、体积重建（VR）和最大密度投影（MIP）等多种图像后处理方法导入Syngo Dual Energy 工作站进行图像重建，并结合原始轴位图像进行图像分析。

2 图像评估

2.1 主观评分

由2名放射科高年资主任医师在双盲条件下评估主动脉根窦部（冠状动脉开口及瓣膜部）的图像。采用4分制评分标准：1分为主动脉、冠状动脉左右开口处、瓣膜处管壁及管腔显示清晰，未见明显伪影；2分为管壁及管腔显示不清晰，可见轻度伪影，对管腔观察有轻度影响；3分为管壁及管腔显示欠佳，可见较重的伪影，对管腔观察有一定程度的影响，尚可用于诊断；4 分为出现分层错开、严重伪影，无法观察管腔内的状况，严重影响诊断。其中图像质量为3 分以下的可用于诊断。

2.2 客观评分

分别对A、B 两组图像的主动脉根部、左右冠状动脉开口处、瓣膜处进行测量，并将斜方肌作为背景噪声进行测量。分别计算主动脉根部，左、右冠状动脉开口，瓣膜3处信噪比（Signal-Noise Ratio，SNR），SNR=血管CT 值/本身标准差；以背部斜方肌的CT 值标准差（Standard Deviation，SD）作为图像参考噪声，计算主动脉根部，左、右冠状动脉开口，瓣膜3 处对比度噪声比（Contrast-to-Noise Ratio，CNR），CNR=［（血管CT值-竖脊肌CT值）/SD］。

2.3 统计学方法

采用SPSS 22.0 软件进行统计分析。计量资料以均数±标准差（±s）表示，组间比较采用t检验。以P＜0.05 为差异有统计学意义。

3 结果

3.1 两组患者图像质量情况

B 组1 分21 例，2 分2 例，所有主动脉根部，左、右冠状动脉开口，瓣膜均显示清晰，图像质量达到诊断要求；A组1 分2 例，2 分12 例，3 分4 例，4 分5 例，达到诊断要求的图像质量数明显少于B 组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。加用心电门控的主动脉根部瓣膜及右冠状动脉开口显示明显优于未加心电门控的开口，见图1、图2。

图1 未加心电门控

图2 加用心电门控

表1 两组患者图像质量情况

3.2 两组患者各血管断面及斜方肌平均CT值情况

A 组与B 组主动脉根部，左、右冠状动脉开口，瓣膜，斜方肌CT值比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表2。

表2 两组患者各血管断面及斜方肌平均CT值情况（±s） HU

表2 两组患者各血管断面及斜方肌平均CT值情况（±s） HU

组别A组（n=23）B组（n=23）t值P值主动脉376.55±94.76 372.64±71.49 0.508 0.878左冠状动脉开口359.50±93.85 366.00±66.22 0.128 0.792右冠状动脉开口355.45±95.56 367.91±70.97 0.383 0.626瓣膜358.27±94.28 364.00±58.85 0.083 0.810斜方肌45.23±9.13 43.14±10.10 0.605 0.475

3.3 两组患者各血管断面SNR值及CNR值情况

两组患者主动脉根部，左、右冠状动脉开口，瓣膜SNR值及CNR值比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表3。

表3 两组患者各血管断面SNR值及CNR值情况（±s）

表3 两组患者各血管断面SNR值及CNR值情况（±s）

组别A组（n=23）B组（n=23）t值P值SNR CNR主动脉27.08±8.49 27.07±14.45 0.004 0.997左冠状动脉开口22.32±9.76 26.09±11.38-1.178 0.245右冠状动脉开口21.05±9.30 23.15±11.12-0.680 0.500瓣膜21.56±8.35 26.08±11.60-1.484 0.145主动脉27.93±12.15 30.19±13.95-0.571 0.571左冠状动脉开口26.19±11.54 29.56±13.38-0.897 0.375右冠状动脉开口25.92±11.68 29.93±14.16-1.023 0.312瓣膜26.31±12.29 29.40±13.21-0.804 0.426

4 讨论

相关研究表明，在TAVI/TAVR 手术前，需要对患者的临床症状和手术风险进行综合评估，并在随访后评估术后并发症。因此，需要进行严格的医学影像检查［7］，检查成像范围从主动脉根部、主动脉弓一直到髂—股动脉。超声心动图和多层螺旋CT 通常用于TAVI 术前筛查，但超声心动图检查时很容易受到主动脉瓣环结构和测量角度的影响，其测量值往往太小，不利于人工瓣膜的选择，具有一定的局限性；而主动脉CTA 检查可单次完成大范围覆盖扫描所以被推荐为TAVI 术前筛查及术后疗效评估的有利工具［8］。然而，在使用常规主动脉CTA 扫描方案时，由于心脏和大血管搏动的影响，主动脉根部、左、右冠状动脉开口和瓣膜处存在较大伪影，严重影响临床医生的术前和术后评估，而使用回顾性心电门控技术可避免这种伪影的产生［9］。因此，患者经常加扫冠状动脉增强CTA，ECG 门控CTA 可以覆盖整个心脏，提供无脉动伪影的解剖信息。但目前接受TAVI/TAVR 治疗的患者主要是70 岁以上的老年人群［1-3］，因此CT 成像需要以确保图像诊断质量为基础，且在此基础上，尽量减少重复扫描和重复注射造影剂。

本研究中使用的回顾性ECG 门控增强主动脉扫描技术可以在心脏相对静止的阶段（一个完整的心动周期，在收缩期末和舒张中晚期脉搏相对静止）在很短的时间内收集数据，从而尽可能避免运动伪影的干扰。本研究结果表明，主动脉CTA 加用回顾性心电门控的扫描方法能有效减少心脏和大血管搏动对主动脉根部窦（冠状动脉开口和瓣膜部）造成的伪影，显著提高图像显示质量，同时图像的SNR 和CNR 无明显变化，提高了主动脉根部窦病变（冠状动脉开口和瓣膜部）的检出率，弥补了传统主动脉CTA 扫描方案在此方面的不足，为临床医生的诊断和治疗提供了重要依据。

本研究所采用的自动管电流调节技术是一种具有前瞻性的三维剂量调节技术，主要包括角度自动管电流调节技术和Z 轴自动管电流调节技术。在定位相位扫描期间，机器在Z 轴上获取患者的厚度和密度信息。在正式扫描过程中，根据患者在Z 轴上的形状变化自动调整管电流，使每层图像的噪声保持在预设水平，从而获得稳定的图像质量，同时降低辐射剂量。

综上所述，双源CT 结合回顾性心电门控的主动脉CTA扫描模式可以显著改善图像显示质量，提高对TAVI/TAVR手术治疗前的综合评估及术后并发症的评估，为临床实践提供更有效的医学影像信息。