SSF在自由呼吸下高心率冠脉CTA成像中的运用

林怡菲 彭 莉 冯菲菲 福建医科大学肿瘤临床医学院 福建省肿瘤医院放射诊断科,福建省福州市 350014

冠脉CT血管成像是作为冠脉病变无创检查中不可或缺的一项重要检查手段,对冠脉狭窄、冠脉闭塞、动脉夹层等疾病的诊断都具有重要意义。在其成像过程中,时间分辨率起着至关重要的作用,机架的转速与冠脉运动速度保持相对的“一致”,才能够更好地显示冠脉血管[1-2]。Revolution CT的冠脉运动冻结技术(Snap Shot Freeze,SSF)能够采集单个心动周期内相邻心动时相的血管运动信息,对血管的运动轨迹进行追踪记录,再重新进行建模,有效提升图像时间分辨率,降低运动伪影。本研究以自由呼吸为前提,探讨高心率患者未使用药物控制心率的情况下,使用SSF重建技术是否可以提升冠脉CTA图像的质量。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性收集2022年11月—2023年1月在本院进行冠脉CT血管成像且心电图检查的患者60例,所有患者心率均在70次/min以上。其中男36例,女24例;男性平均年龄为70.33岁,女性平均年龄为69.75岁。所有患者在检查前均不曾使用过心率控制药物。排除标准:(1)碘过敏患者;(2)冠脉搭桥术后,或心脏支架置入术后有金属伪影影响CT值测量的患者;(3)肾功能不全患者。

1.2 扫描方法 采用GE16CM宽体探测器 Revolution CT,患者在自由呼吸的状态下,以头先进的仰卧位进行扫描,扫描参数如下:球管旋转时间:0.28s,利用kV assist智能管电压技术联合自动管电流调制技术,管电压100kV,Smart mA 200～680,噪声增强23,层厚0.625mm,ASIR-V 50%,探测器覆盖范围:160mm,从气管隆突下至心底包括整个心脏。利用前瞻性心电门控,监测气管隆突下1cm的降主动脉层面,感兴趣区最大限度沿管腔内壁描绘,且尽量避开钙化、斑块。设置阈值为120HU,当造影剂达到预设浓度时,自动最短延时时间触发扫描。造影剂采用碘美普尔(400mgI/ml),用量为0.9ml/kg。在右侧肘静脉建立血管通道,使用双筒高压注射器,先以4.5ml/s的速度注射40ml生理盐水,再将加热至约人体温度的造影剂以相同流速团注,之后再以相同的流速注射40ml的生理盐水。完成扫描后,产生所有图像均传至相应的AW4.7工作站进行图像处理。

1.3 图像后处理和分析 挑选出最佳的smart phase期相,然后采用系统软件计算出对应的SSF图像,传送至工作站,分别进行容积再现VR、最大密度投影MIP、多平面重组MPR以及曲面重现CPR等后处理。分别标记为A、B两组。

主观评价:由两名高年资的(主治及主治以上)放诊科医生按照双盲的方式按照美国心脏协会建议的15段划分法逐一对各个分组的左冠状动脉主干、左前降支近、中、远段;回旋支近、远段以及右冠状动脉的近、中、远端进行打分[3]。分数为1～4分,1分为血管显示不良,运动伪影严重,影响诊断分析。2分为血管走行较连续,有运动伪影影响,图像质量中等。3分为图像质量良好,血管走行流畅,但边缘稍有模糊。4分为图像质量良好,血管显示流畅清晰,无运动伪影。当两名医生意见不统一时,商量确定最后分数。最后再计算每个患者LM、RCA、LAD、LCX的平均得分:RCA得分=(S1得分+S2得分+S3得分+S4得分)/4;LM得分=S5得分;LAD得分=(S6得分+S7得分+S8得分+S9、10得分)/4;LCX得分=(S11得分+S12得分+S13得分+S14得分+S15得分)/5。

客观评价:由一名放诊科医生对两组图像的主动脉根部以及血管周围脂肪间隙的CT值进行测量,主动脉根部CT值的标准偏差为噪声(SD),感兴趣区(ROI)沿管腔尽可能大地描绘,且测量过程尽量避开钙化、斑块保证测量准确。按以下公式计算得出图像的信噪比(SNR)和对比噪声比(CNR),SNR=CT冠脉/SD、CNR=(CT冠脉-CT组织)/SD[4-5]。

2 结果

图1 冠脉CTa和c为A组图像,b和d为B组图像,箭头处表示钙化斑,A组的右冠状动脉管腔边缘轮廓显示较为毛糙,钙化斑块融合成片,而在B组图像上,血管管腔更为光滑,且更加清晰地显示了钙化斑块的情况

表1 两组得分情况比较(段数)

表2 两组图像质量主观评价平均得分情况比较分)

2.2 客观图像 A、B两组主动脉根部及血管周围脂肪间隙的CT值和信噪比不存在统计学差异(P>0.05),而B组的SD小于A组(P<0.05),B组的CNR则大于A组(P<0.05)。见表3。

表3 两组图像CT值、SD、SNR、CNR情况比较

3 讨论

在面对CCTA检查时,很多老年患者、儿童、听力障碍或是肺心病的患者,往往难以快速熟练地配合检查过程中的吸气、屏气等语音指令,且根据以往文献表明,屏气有时会导致心率波动,从而影响图像的质量。尤其是面对检查情绪紧张、焦虑的患者[6-7],心率亦会不自觉地提高。因此提高时间分辨率,始终是提升CCTA检查的至关重要的因素。SSF技术在单个心动周期内,按照冠状动脉各节段不同的运动轨迹进行追踪“摄影”然后进行冻结成像,将时间分辨率提高到了29ms,可以最大限度避免冠状动脉运动伪影的产生[8-9]。

在对A、B两组图像进行客观评价时,发现两组的噪声值存在统计学差异,即B组的噪声值要低于A组,但在60例样本中,仍然发现有3例样本的噪声值表现为A组低于B组,在回顾病例图像后发现,3例样本的主动脉根部均受到邻近血管管腔内高浓度对比剂产生的较为严重的射束硬化伪影的影响,从而影响了感兴趣区内测量值,但由于样本例数不足,SSF技术对于在射术硬化伪影影响下的矫正效果,有待今后更进一步的研究。

既往的研究报道表明冠脉运动伪影表现最突出的分支是在RCA,其次是 LCX、LAD,即SSF技术在对RCA 的修正上表现最为明显[10]。与本次实验结果相符。

通过对主观评价得分的观察,发现对于图像边缘仅少许模糊的图像,SSF的矫正效果更加理想,即对A组得分3分的分段,SSF的改善效果更佳,反之图像本身伪影越差,SSF的矫正效果越不明显,即在得分为1分的分段中,SSF的矫正效果则要逊色一些。

本次研究存在以下不足之处:(1)样本体量小,对于对比剂产生伪影的样本的两组图像的客观图像质量未能做进一步的探讨;(2)所有入组患者均为冠脉粥样硬化性程度相对较轻且心肺功能相对较好的患者,并且排除了冠脉搭桥和心脏支架术后的病例,因此有一定的选择性偏倚;(3)在60例患者中,之后进行血管介入的样本较少,因此本实验结果无法与血管介入检查结果相印证。

综上所述,在自由呼吸状态下,SSF算法有助于改善高心率患者的CCTA图像质量,减少运动伪影,降低噪声,提高对比信噪比。在对屏气配合不佳的高心率患者进行检查时,自由呼吸扫描模式结合图像SSF技术亦可以有效提高冠脉血管可诊断率。