双能量冠脉CTA成像不同重建算法在高BMI患者中应用

党 军， 高晓燕， 肖 虎， 潘纯雪， 邢 艳, 刘文亚

(新疆医科大学第一附属医院影像中心CT室， 乌鲁木齐 830054)

近年来双能量成像技术逐渐成为CT研究的热点，其可通过一次扫描同时完成冠状动脉病变及心肌灌注的评价，且金标准对照有很高的一致性，实现了心脏“一站式”检查[1]。但国内大部分相关研究均报道的是正常体质量[2]，对体质指数(Body Mass Index,BMI)28 kg/m2者以上的研究报道甚少。新疆因其特殊的地域特点及饮食习惯，高体质指数病例较多,这就使得其在双能量检查中因噪声过大而在很大程度上影响了冠脉疾病的准确评估及该技术的广泛推广。本研究尝试在高BMI患者中应用双能量CT冠脉扫描，应用不同的重建方式进行比较分析，旨在为高BMI患者提供一种更加安全、有效的方法，进一步扩大冠脉双能量检查的应用范围。

1 资料与方法

1.1一般资料连续收集2012年12月-2013年6月50例因临床怀疑冠心病而在新疆医科大学第一附属医院行冠状动脉CTA检查的DECT检查的图像数据，其中15例患者因心率过快(≥75次/min)及图像存在呼吸伪影而被排除本研究；最终纳入35例，其中男性26例，女性9例，年龄40～75岁，平均(57.03±6)岁，体质指数(BMI)为(30.06±3.22) kg/m2，检查时心率56～72次/min，平均(66.02±10)次/min。本研究通过新疆医科大学第一附属医院伦理委员会的审查，所有患者均签署了知情同意书。

1.2方法采用德国Siemens公司(Siemens somatom definition CT,Germany)双源CT机。机架转速0.33 s，螺距0.20～0.35，准直64 mm×0.6 mm,z轴飞焦点模式，时间分辨率165 ms,回顾性心电门控，采集时间窗在心动周期的60%～80%。A球管电压140 kV，电流91 mAs；B球管电压100 kV，电流181 mAs。患者仰卧位，扫描范围从气管隆突水平至膈肌水平。将触发检测区置于主动脉根部，采用Bolus-tracking技术触发自动扫描，阈值60 HU。所有患者均未使用药物控制心率。

高压注射器(德国Ulrich双筒高压注射器)经右肘前臂静脉团注非离子型对比剂优维显(370 mg/mL), 对比剂总量为75 mL，流速5.5 mL/s。重建算法为FBP的A管球(100 kV)数据及融合数据，融合因子系数为0.5(相当于120 kV数据),Kernel值为B26 f；利用Safire算法进行100 kV和融合数据的图像重建，融合因子系数亦为0.5(相当于120 kV数据),Kernel值为I26 f。虽然较高的能量可显著提高图像的质量，但本研究旨在常规能量扫描或低能量扫描对Safire算法与FBP算法间对照研究，故将140 kV数据排除,未纳入研究范畴。将FBP重建算法两组数据(100 kV组与融合数据组)分别命名为FBP-A与FBP-B，将Safire重建算法两组数据(100 kV组与融合数据组)分别命名为Safire-A与Safire-B；数据层厚均为0.75 mm。将4组图像分别导入Syngo-mmwpVE4IA后处理工作站中Circulation软件包，应用容积再现(Volume Rendering，VR)、多平面重建(MultiPlanner Reconstruction，MPR)、曲面重建(Cuverd Planner Reconstruction，CPR)等重建方法多角度观察、分析血管病变。

1.3图像质量评价主观图像质量评价为冠状动脉CTA图像质量的判读按照美国心脏病学会(AHA-American Heart Association)标准，对冠状动脉采用改良的15段分法[3]。由2名高年资影像诊断医师采用盲法，在不知图像临床资料及其他检查结果的情况下，分别判断FBP组与Safire组的冠状动脉图像质量，采用4分法[4]：图像无法用于诊断为1分，图像可以接受为2分；图像质量较好为3分；图像质量优良为4分。2～4分的节段可用于诊断；客观图像质量评价为测量并记录4组图像主动脉根部和左心室后壁心肌的平均CT值、标准差,测量时保持每次测量时ROI面积及4组间测量区域保持一致，并计算图像的平均CNR与SNR。

1.4统计学方法应用SPSS17.0软件包对数据进行统计学分析，采用Kappa检验对FBP组与Safire组图像质量评分进行一致性分析，客观图像质量的比较采用秩和检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1客观图像质量对比结果35例患者，数据均为非正态分布，表达方式为中位数(四分位间距)-M(P25，P75)。Safire-A组及Safire-B组的CNR、SNR均高于相对应的FBP-A组、FBP-B组，差异具有统计学意义(P<0.05)；Safire-A组与Safire-B组的CNR、SNR无统计学差异(P>0.05),见表1、2。

表1 主动脉根的平均CT值、ROI标准差与CNR、SNR比较/M(P25，P75)

表2 Safire组与FBP组对应比较结果

2.2主观图像质量评价35例共540个冠状动脉节段进行图像质量评价，结果为一致性程度良好，(Kappa值=0.801，P<0.05)；FBP-A组和FBP-B组平均得分分别为(3.36±0.40)分和(3.39±0.78)分，Safire-A组与Safire-B组平均得分分别为(3.37±0．60)分和(3.40±0.58)分。FBP-A组与FBP-B组均为98.00%(530/540),可用于诊断；SafireA组为98.4%(532/540)，可用于诊断，SafireB组为98.9%(534/540)，可用于诊断(表3)。

表3 FBP组与Safire组不同成像参数间主观图像质量评分/%

3 讨论

冠心病的发病逐渐呈年轻化趋势[5]，其早期确诊对临床医生制定有效的治疗方案有重要的临床意义。目前冠状动脉CT血管造影检查(CT Coronary Artery Angiography ，CTCA)逐渐成为冠心病筛查的常规手段。以往CTCA主要采用单源CT扫描模式，主要获取心脏的形态学相关信息，通过直观地显示冠脉血管，对冠脉疾病进行分析诊断。近年来逐渐进入临床应用的双能量CT能够从心脏的形态学以及功能学两方面获得心脏的信息, 显示出了强大的成像能力，双源CT双能扫描模式通过一次扫描可获得不同能量图像，既能直观显示冠脉血管，又能对心肌灌注变化情况进行直观显示和定量评估[6]，实现了心脏的一站式扫描，具有广阔的应用前景。

以往的冠脉重建算法主要以FBP算法为主，其特点是重建速度快，但对高BMI患者图像噪声较大。通常降低噪声的方法是增加管电流、管电压以及增加对比剂用量来确保图像质量[7-8]，这就大大增加了患者接受的辐射剂量以及对比剂毒副作用的危险性，且对比剂用量增加可导致右心内高密度放射状伪影,影响冠脉节段的观察。前期国内已有学者应用双源CT混合能量成像方式评价了Safire重建算法的优势性[9]，在双源CT双球管组合并90°扇区混合能量采集数据的情况下，采用100 kV外加Safire模式重建图像，可快速低剂量地完成扫描，图像质量同样可以满足诊断，适用于肥胖且心率较快的患者，但其采用了非同一批样本间对照，且并无Safire高低能量两组数据间的对照，不能反映出高低能量间的数据通过Safire算法优化后的差异，且研究结果是否能用于双能量的检查尚未报道。

本研究样本中，FBP-A与FBP-B图均为双能量常规算法图像(分别为100 kV，混合图像)，Safire-A与Safire-B为利用Safire算法重建的图像；其中FBP-A与FBP-B图像噪声相对略大，FBP-B图像噪声相对略小，而Safire-A与Safire-B图像噪声均较小。本研究中FBP组图像均可显示前降支软斑，而添加Safire重建后，图像噪声均减小，软斑块显示更清晰，图像质量达到4分。主观图像质量评价显示2种算法的图像质量均可以满足诊断要求，但Safire组的主观图像质量优于FBP组。

本研究方法的特点是在不增加管电流、管电压及对比剂用量条件下完成了双能量冠脉的采集，同时利用Safire算法重建，保证图像质量，从而实现低放射剂量、低造影剂用量的情况下，对冠脉病变的精确评价。扫描接收的平均放射剂量为(8.18±1.81) mSv，低于常规单源或双源螺旋CT扫描放射剂量(8.83±1.74)[10]。

本研究的优势是尝试采用双源CT双能量扫描模式采集数据，同时得到常规单源和双源CT混合能量扫描模式的数据以及相对较低能量的100 kV数据，并分组进行主观及客观的统计学分析。客观图像评价结果提示Safire组的CNR、SNR明显优于FBP组，Safire组内高、低能量组间无明显差异，对肥胖患者冠状动脉扫描通过Safire算法可达到优化的图像，所以推荐对高BMI患者进行双源CT双能量扫描成像时，采用相对常规的能量来外加Safire算法重建图像，可得到冠状动脉相对较优良的解剖学信息,同时亦可得到心肌灌注信息；本研究同时发现，使用Safire算法，在提高图像质量的同时并不会降低时间分辨力，此与Moscariello等[11]的研究结果一致。

本研究的不足之处在于样本量较小，且研究重点是在冠脉双能量扫描过程中。如何在不增加放射线剂量及造影剂风险的前提下提高冠脉成像质量，加之临床随访工作中存在的诸多困难，故尚未对心肌灌注图像进行详尽评价，且未与金标准对照。将会在后续的研究中补充相关数据，进一步完善研究结果。

参考文献：

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