不同重建算法对能谱CT冠状动脉去钙化效果的影响

姚新宇，杜祥颖，李鹏雨，李倩文

首都医科大学宣武医院 放射科，北京 100053

不同重建算法对能谱CT冠状动脉去钙化效果的影响

姚新宇，杜祥颖，李鹏雨，李倩文

首都医科大学宣武医院 放射科，北京 100053

目的 探讨不同重建算法对能谱CT冠状动脉去钙化效果的影响。方法 对22例冠状动脉钙化患者行能谱CT冠状动脉成像。分别采用Detail和Standard两种不同的图像重建算法进行冠状动脉薄层图像重建，使用独立后处理工作站中的物质分离软件对冠状动脉钙化节段去钙化。由2位放射科医师采用4分法对能谱CT成像的去钙化效果进行评分，并采用χ2检验对两组的去钙化效果进行比较。结果 22例患者中，能谱CT共清晰显示85个冠状动脉钙化灶，两种方法的去钙化效果有非常显著的差异，其中Detail算法的去钙化效果更好。结论 能谱CT冠状动脉成像中，Detail算法可更好地去除钙化，但会影响血管管腔的显示，Standard算法不能完全去除钙化，但与单能量成像结合，有助于更准确地评价钙化局部的血管管腔。

冠状动脉；去钙化；能谱CT成像；薄层图像重建

冠状动脉CT血管成像（CT Coronary Angiography，CTCA）是无创性诊断及随访冠心病的一种有效手段[1]。与有创性冠状动脉造影相比，CTCA具有无创、简便、分辨率高、显示全面等特点。但迄今为止，冠状动脉管壁钙化仍是影响冠状动脉狭窄程度判断的主要因素，甚至可能会导致相应节段冠状动脉无法评价[2]。很多研究表明，钙化是影响多排螺旋CT对冠状动脉病变诊断准确性的主要因素之一[3-6]。如果能够消除或者降低冠状动脉管壁钙化对于管腔成像的影响，将会提高CT对管腔狭窄程度判断的准确性。CT能谱成像的出现为物质分离和特定成分的消除提供了有效手段，目前，这一技术已经可以应用于心脏和冠状动脉的成像。本研究对22例冠状动脉钙化患者进行能谱CT成像，并采用两种不同的重建算法进行薄层图像重建，旨在探讨其去钙化效果及对血管管腔的显示情况。

1 材料与方法

1.1 研究对象

选择2013年3～9月于我院经CTCA检查确诊的22例冠状动脉钙化患者，年龄50～80岁，平均（60.3±8.35）岁。纳入标准：① 扫描时心率＜65次/min，平稳波动范围＜3次/min，且钙化积分平扫时发现至少一处冠状动脉有钙化；② 可配合屏气，无造影剂应用禁忌证，且检查过程中无心律不齐；③ 所有患者对本实验完全知情并签署知情同意书。排除标准：① 未能完成检查的患者；② 扫描过程中因屏气不佳、心率不齐造成严重运动伪影的患者；③ 钙化积分扫描时所有冠状动脉主干及大分支均未发现明显钙化的患者。

1.2 仪器与方法

采用GE宝石能谱CT（Discovery HD 750）进行扫描。检查前患者应用β受体阻滞剂将心率控制在65 次/min以下。扫描前对患者进行严格的呼吸训练以保证扫描范围合理准确。扫描序列包括定位像扫描、钙化积分扫描、小剂量预试验法（testbolus）扫描和CTCA扫描。

钙化积分扫描主要用于判断冠状动脉是否存在钙化，其扫描条件为管电压120kV，管电流200mA。发现至少一处冠状动脉有钙化者，则采用前瞻性心电门控行心脏宝石能谱成像（Gemstone Spectral Imaging，GSI）扫描。心脏GSI扫描参数：管电压80/140kV（0.5ms瞬时切换），球管旋转时间0.35s，准直器宽度40mm（0.625mm×64）。

本研究采用Testbolus法确定CTCA扫描延迟时间，监测水平选择左冠状动脉开口层面，其扫描条件为管电压80kV，管电流100mA，造影剂和生理盐水注射速率均为5mL/s，用量均为15mL，造影剂采用优维显370（碘普罗胺，370mgI/mL，拜耳先灵公司），测定时间密度曲线并获得达峰时间，CTCA扫描延迟时间=达峰时间+4s。CTCA扫描管电流为400～650mA（根据患者体重指数确定），扫描范围包括全部冠状动脉，造影剂和生理盐水用量分别为65mL、40mL，注射速率均为5mL/s。

1.3 图像重建和后处理

常规重建75％R-R间期70keV薄层图像，判断图像质量，如图像质量欠佳，则重建70％及80％R-R间期70keV薄层图像，选择左右冠状动脉运动伪影最小时相为最佳重建时相。在最佳重建时相下分别采用Detail和Standard两种重建算法进行薄层图像重建，层厚0.625mm，层间距0.625mm，采用40％自适应统计迭代重建算法（Adaptive Statistical Iterative Reconstruction，ASIR）以降低图像噪声。将所得的薄层图像传送至AW4.6工作站，利用GSI的物质分离功能选择碘-羟基磷灰石对钙化的冠状动脉进行去钙化处理，然后分别评价两种重建算法的去钙效果及血管显示情况。

1.4 图像评价

依据美国心脏病学会（AHA）的15段分段法[7]对冠状动脉进行分段，并根据钙化去除效果进行评分。钙化去除效果评分采用4分法：① 0分，钙化基本无变化，没有被消除；② 1分，钙化轮廓不变但相对密度下降或伪影消除；③ 2分，钙化部分消除；④ 3分，钙化完全消除。血管管径≥1.5mm纳入评价范围。由2位具有丰富CTCA诊断经验的放射科医师分别对重建的薄层图像进行评价，意见不一致时由第3位具有丰富经验的放射科医师决定最终结果，所有被评价图像顺序打乱，以避免相互干扰。

1.5 统计学处理

采用SPSS 17.0软件对数据进行处理，两种去钙化效果的比较采用配对χ2检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

本研究纳入的22例患者共有90个钙化的冠状动脉节段，排除5个图像质量较差的节段，对其余85个节段进行评价。去钙化效果评分：Standard算法中，2个节段为3分，31个节段为2分，45个节段为1分，7个节段为0分；Detail算法对应节段的评分数为23个、50个、9个和3个。经统计学分析表明，两种方法均可有效去除钙化，但去钙化效果有非常显著的差异，Detail算法对钙化的消除更完全（χ2=47.697，P＜0.001）。两种重建算法去钙化前后的图像，见图1～2。

图1 Standard重建算法去钙化前后的图像

图2 Detail的重建算法去钙化前后的图像

3 讨论

能谱CT采用单个球管进行能量成像，其利用高低压（140/80kV）瞬时切换，几乎可同时得到两组不同能量的X线衰减信息，因此可以获得40～140keV共101个单能图像，可以有效减少硬化伪影和CT值偏移，也可用于物质定量分析，甚至组织成分的定性。通过基物质配对（如碘-水、碘-钙），能谱CT可进行物质分离，去骨和去钙化。临床上，能谱CT广泛用于消除金属植入物伪影、提高血管造影图像质量、增加病灶检出率和提高病变的定性准确性，因具有以上诸多优势而成为近几年影像研究领域的热点[8-9]。

冠状动脉粥样硬化斑块中钙化的发生率较高，曾有报道统计其发生率可达70％～80％[10]，而在CTCA检查中，明显的钙化会影响冠状动脉狭窄程度的判断，管壁钙化可以不同程度地干扰对相应部位冠脉管腔狭窄的判断，以致夸大管腔狭窄的程度，影响对冠心病的诊断及分级[11]。Abdulla J等[12]曾对1634名患者的冠状动脉钙化情况进行研究分析，发现明显的钙化使得冠心病的诊断指标普遍下降，其中诊断的特异性和诊断比值比的下降较为明显。通过特殊的成像及后处理手段消除钙化伪影甚至去除钙化，以清晰显示冠状动脉管腔，是目前关注的焦点。其中，CT能谱成像及其以物质分离为基础的去钙化技术是比较有发展潜力的一个研究方向[13]。

动脉粥样硬化钙化病灶的主要成分为羟基磷灰石，因此在能谱成像的去钙化中，采用了碘-羟基磷灰石这一基物质对。理想状态下，这一基物质对的图像可以消除钙化，从而更加清晰地显示血管管腔和血管狭窄。但是，受斑块及血液成分复杂性和CT成像噪声的影响，钙化的去除并不能达到理想的效果。此外，图像的重建算法会影响图像空间和密度分辨率，因此，也可能会对能谱成像的去钙化效果产生影响。

除受病变组织成分复杂性和图像噪声的影响外，重建算法也会影响钙化的去除效果。本研究采用两种具有不同针对性的重建算法，评估其对能谱CT冠状动脉去钙化的影响，Standard算法针对密度分辨率，而Detail算法侧重的是空间分辨率。本研究显示，两种重建算法均可部分或全部消除大部分钙化。但与Standard算法相比，采用Detail算法的钙化去除效果更好。本研究还发现，目前应用能谱CT成像去除冠状动脉钙化的技术还不成熟，在有效去除钙化的同时，会显著降低图像的空间分辨率和密度分辨率，造成图像的失真。本研究中，Detail算法可更好地去除钙化，但会影响血管管腔的显示，Standard算法不能完全去除钙化，但与单能量成像结合，有助于更准确地评价钙化局部的血管管腔。此外，钙化的大小、形态、密度以及强化扫描的增强效果均可能对冠状动脉管腔和钙化的显示产生影响，其具体情况还有待于进一步研究。

综上所述，采用CT冠状动脉能谱成像的去钙化技术，可以有效消除钙化但也伴随着图像质量及血管管腔显示效果的下降。应用能谱成像消除冠状动脉钙化对CTCA成像效果的影响，还需进一步的研究。

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Influence of Two Different Reconstruction Algorithms on Calcification Elimination of Coronary Spectral CT

YAO Xin-yu, DU Xiang-ying, LI Peng-yu, LI Qian-wen
Department of Radiology, Xuanwu Hospital, CapitalMedical University, Beijing 100053, China

Objective Todiscuss the influence of twodifferent reconstruction algorithms on calcification elimination of coronaryspectral imaging.Methods Altogether 22cases of patients with coronary calcification underwent coronaryspectral imaging. All coronarysegments with calcification were reconstructed with twodifferent algorithms （Detail versus Standard） and processed with the materialdifferentiation （MD）software to remove calcification. Two radiologists evaluated the effectiveness of calcification removal according to a 4-score method.Moreover, the χ2verification method was applied to compare the calcification elimination between two groups. Results Among 22cases, 85coronary calcification lesions were revealed clearly. There wassignificantdifference between Detail Group and Standard Group in effectiveness of calcification removal. Calcification lesions in Detail Group was removed more completely. Conclusion Among two reconstruction algorithms of coronaryspectral CT imaging, the Detail algorithm could eliminate calcification more effectively, but influenced thedisplay of of vascular lumen. The Standard algorithm cannot remove the coronary wall calcification completely, but was helpful to accurately assess the local calcified vascular lumenin combination withsingle energy imaging.

coronary artery；calcification elimination；spectral computed tomography imaging；thin-slice imaging reconstruction

R541.4；R814.42

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.08.015

1674-1633（2015）08-0050-03

2015-03-17

修回日期：2015-05-25

作者邮箱：314985151@qq.com