心电编辑及多时相重建技术对冠脉CTA 检查的应用价值

刘雯婧，金东生，田 地，聂世耀（通信作者）

（1 江苏省省级机关医院放射科 江苏 南京 210024）

（2 南京医科大学附属逸夫医院放射科 江苏 南京 211000）

冠状动脉粥样硬化性心脏病（coronary atherosclerotic heart disease，CHD）是冠状动脉中的动脉粥样硬化性病变引起的，它会使血管管腔变细，提供给心肌的血液减少，使心肌乏血、乏氧或坏死最终导致心脏病，简称冠心病[1]。对于冠心病，目前诊断此病的标准还是经皮冠状动脉造影（coronary angiography，CAG）。但此项检查有创，风险高，费用高。冠状动脉磁共振血管造影（magnetic resonance angiography，MRA）不使用碘对比剂进行冠脉成像，但限制较多，需患者配合好，检查时间长，空间分辨率不高，信噪比低，冠脉远段显示不佳等特点，使得磁共振冠脉成像还面临很大挑战[2-4]。目前，冠状动脉CT 血管成像（coronary CT angiography，CCTA）因其无创、风险性较低、特异性和敏感性都较高，已经普遍用于冠心病患者的筛查和随访中[5]。但是冠脉CTA 检查受较多因素影响，如患者心率，呼吸，对比剂在血液循环时间，扫描参数等因素导致图像质量减低。因此，本文旨在探究利用心电编辑和多时相重建技术在冠脉CTA 检查中的必要性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2022 年3 月—12 月在江苏省省级机关医院进行冠脉CTA 检查的患者，选取采用回顾性心电门控扫描技术的病例，共计120 例影像资料。其中男性74 例，女性46 例，年龄53～87 岁，平均年龄（71.32±6.84）岁，心率62～113 次/分，平均心率（82.38±4.35）次/ 分。排除标准：①做过冠脉相关手术如冠脉介入治疗或者冠状动脉搭桥术后；②造影剂过敏及其他严重过敏史；③甲亢进、青光眼、哮喘等；④严重心力、肝肾衰竭。本研究符合《赫尔辛基宣言》中的伦理准则，检查知情同意书均有医患双方双签名。

1.2 方法

1.2.1 检查前准备 ①检查前嘱患者空腹，需禁食禁水4 h；②询问患者是否有过敏史；③若患者服用过二甲双胍、格华止等类降糖药物，需停药48 h；④患者签订知情同意书；⑤取患者右肘正中静脉打留置针；⑥ 患者在检查前均舌下含服硝酸甘油0.5 mg 以扩张冠脉；⑦ 心电极导联正确连接，将红色导联RA 和黄色导联LA 分别贴于患者右、左侧的锁骨中线的第一肋间隙处，黑色导联RL 和绿色导联LL 分别位于两侧肋弓中线处；⑧ 对患者进行呼吸训练，观察屏气状态下心率。

1.2.2 扫描方法 采用西门子SOMATOM FORCE 双源CT。采用回顾性心电门控扫描技术，即边进行连续螺旋扫描，边记录完整的心电信号，最终可以选取任意时相重建。管电压110 kV；管电流采用自动调节：CARE DOSE 4D；螺距与心率相适应；层厚0.75 mm，层间距0.5 mm；算法：使用心脏标准算法；矩阵512×512；迭代重建：ADMIRE3；扫描范围：从气管分叉下2 cm 至心底，包整个心脏。扫描方向：从头至足侧。气管分叉下2 cm，主动脉根作为监测点，监测阈值100 HU，主动触发扫描，触发后延迟6 s 扫描。使用双筒高压注射器，A筒高压注射器抽取350 mg/mL 的碘海醇100 mL，B 筒高压注射器抽取40 mL 0.9%氯化钠注射液。每次检查以4.0～4.5 mL/s 的速度注射碘海醇45～55 mL，之后再以同样的速率注射0.9%氯化钠注射液24 mL。

1.3 图像重建

观察扫描后的冠状动脉CTA 图像以及心电图。工作站会自动选择最佳时相对图像进行重建。心律不齐，R 波错误识别，可以进行心电编辑包括：移动（shift R peak）、插入（insert sync）、删除（delete sync）、禁用（disabia sync）[6]。

1.4 图像后处理

在后处理工作站上，将心电编辑及多时相重建前、后的薄层重建数据传至工作站上，采用冠脉+钙化积分功能包进行图像三维后处理，包括多平面重组（MPR）、曲面重组（CPR）、最大强度投影（MIP）及容积再现（VRT）[7-8]，重建出左、右冠脉及其分支，并结合横断位图像对管腔狭窄情况及钙化积分进行分析。

1.5 图像质量评价

此次研究采用美国心脏协会推荐的冠状动脉树状结构模型，冠状动脉被分成15 段。采用双盲法，由诊断血管经验丰富的医生对编辑前后图像进行主观评分。图像质量评分标准采用5 分制[9]。5 分：图像质量优秀，无运动伪影影响，血管轮廓清楚；4 分：图像质量良好，伴有轻微伪影，冠脉节段轮廓稍微模糊；3 分：图像质量尚一般，能接受，有中度伪影，但可重建，不影响临床评估；2 分：图像质量差，有严重的运动伪影，部分节段不能满足临床需求；1 分：图像质量很差，无法评估冠脉节段。图像质量在3～5 分可以满足诊断要求。

1.6 统计学方法

采用SPSS 25.0 统计软件处理数据。符合正态分布的计量资料以均数±标准差（）表示，采用t检验；计数资料以频数（n）、百分率（%）表示，采用χ2检验。以P＜0.05 代表差异有统计学意义。

2 结果

120 例患者均顺利检查结束，无不良反应。按照冠状动脉树结构模型，每例15 段，共1 800 段。将三支冠脉编辑前、后所有冠脉分段的主观评价情况及比较结果见表1，编辑后冠脉分段主观评价图像质量高于编辑前（P＜0.05）。将120 例患者的RCA、LAD、LCX 进行编辑，将编辑前、后三支冠脉图像质量进行主观评分得到编辑前、后三支冠脉总平均分，编辑后三支冠脉主观评分均高于编辑前（P＜0.05），具体数值及比较结果见表2。

图1 心律不齐患者心电编辑前、后的信号

表1 编辑前及编辑后所有冠脉分段的主观评价情况及比较结果[n（%）]

表2 编辑前及编辑后三支冠脉总平均分比较及结果（，分）

表2 编辑前及编辑后三支冠脉总平均分比较及结果（，分）

图2 同一患者心电编辑前、后的冠脉图像

3 讨论

冠脉CTA 检查已广泛应用于CAD 的诊断中。而影响冠脉CTA 检查诊断率的因素有很多，如心率、屏气、时相选择、对比剂伪影、数据采集错误等因素[10]。而因心率及时相选择不当导致的伪影是影响冠脉CTA 检查的主要因素。想要提高冠脉CTA 检查的诊断率，就要尽可能解决这些伪影。

3.1 冠脉CTA 检查伪影产生原因及表现

①梳状伪影：主要原因是因为心律不齐导致的采集过程中螺距与心率不匹配，从而导致采集数据丢失。表现为在横断位上某层面图像模糊，在矢状位及冠状位的MPR 图上尤为明显，形似一把梳子。②呼吸伪影：由于呼吸屏气不佳导致的图像伪影。表现为血管截断，错层。在横断位图像上胸骨不连续，在矢状位MPR 图像上改变窗宽窗位显示较清楚，也是与梳状伪影相鉴别的关键点。③时相选择不对：由于重现时相选择不佳。表现为血管边缘较模糊，变形。④线束硬化伪影：大多由于患者体内的金属物体如支架、起搏器等引起[11]。主要显示为放射状伪影。⑤其他因素导致伪影：对比剂充盈不佳导致重建图像的血管显示模糊。

3.2 心电编辑

3.2.1 心电编辑的作用 很多患者在经过检查前准备，能配合好，但也有患者因为心脏病、紧张、对比剂刺激、年龄等因素导致心律不齐或没有配合好呼吸，从而导致图像出现伪影，血管截断，降低诊断率。而心电编辑技术可以对心电信号进行调整编辑，提高心电信号的利用率，改善图像质量提高诊断率。

3.2.2 心电编辑的方法 在冠脉扫描结束以后，可以使用后重建功能回顾性地编辑心电图。心电编辑常用方法：移动、插入、删除、禁用。对于冠状动脉数据的采集，系统会探测到R波进行触发采集。而在检查过程中，可能会因为杂波干扰，或病人心率的大幅度变异，导致R 波识别错误。此时可以通过移动，将触发标记移至正确的R 波上。移动触发标记会导致心率的变化和R-R 间隔的改变。当监测到的R 波之间距离较大，导致没有足够的数据来创建可接受的图像，在适当的位置插入新的R 波来弥补数据的丢失。当有单个早搏或者心动过速时，系统也会识别这些错误的R 波，导致重建图像模糊。此时可以通过删除或禁用。删除会使R 波不再被识别，影响R-R 间期及心率。禁用只是使该心动周期的数据不参与重建，不影响R-R 间期及心率。

3.3 多时相重建

在采集多个心动周期进行成像时，系统通常通过识别R 波作为采集开始的时间。有两种方式：绝对时相和相对时相。绝对时相在系统识别到R 波后进行触发，每次心动周期都以距离R 波相同位置的时间段进行数据采集，一般以时间ms 为单位，对于心律不齐，按理论，它不影响数据收集。部分心律不齐患者较为适用。相对时相是系统识别到R 波后触发，并收集每个R-R 间期的相对百分比的数据，适用于心率较平稳的患者。当冠状动脉CTA 扫描结束后，系统会算出最佳收缩期和舒张期进行重建。当系统自动选取的时相，重建出的图像质量较差时，先观察患者心率。在心律相对平稳的基础上，若心率≤70 次/分，多在舒张期的基础上以75%R-R 间期为重建中心，重建时相范围70%～80%。若心率＞70 次/分，多在收缩期的基础上以45%R-R 间期为重建中心，重建时相范围40%～50%。对于心律失常患者，选择R 波后的绝对时相可以减少由于R-R 间期长度不一致而引起的影响，重建效果优于相对时相。通常情况下，绝对时相选择约300 ms。

综上所述，通过心电编辑和多时相重建技术，可以减少冠脉CTA 检查中因心律不齐导致的伪影，重建出较好的图像，提高诊断准确率。对于规律性早搏，房颤等患者可以将心电编辑和时相选择相结合，得到较好的图像。但不是所有的心律不齐都能通过心电编辑和多时相重建来纠正[12]。当心率很不规律，或心电信号质量差，或呼吸配合差时，则不能纠正。心电编辑和多时相重建技术可以提高冠脉CTA 图像质量，从而提高诊断准确率。