256排宽体探测器CT智能心电门控技术在不控制心率患者冠状动脉CTA中的应用

汪 芳，郝万庆，杨利莉，郑静瑶，哈若水，王泽润，曹永佩，黄 飞[宁夏回族自治区人民医院(北方民族大学教学合作医院)医学影像中心，宁夏 银川 750002]

256排宽体探测器CT智能心电门控技术在不控制心率患者冠状动脉CTA中的应用

汪 芳，郝万庆，杨利莉，郑静瑶，哈若水*，王泽润，曹永佩，黄 飞
[宁夏回族自治区人民医院(北方民族大学教学合作医院)医学影像中心，宁夏 银川 750002]

目的 探讨256排宽体探测器CT智能心电门控技术对不控制心率患者CT冠状动脉成像的图像质量及可诊断性。方法 200例疑似冠心病的患者接受256排宽体探测器CT冠状动脉成像，采用智能心电门控扫描，根据扫描患者实时心率分成4组，A组(心率≤69次/分)、B组(心率为70～80次/分)、C组(心率为81～90次/分)、D组(心率≥91次/分)，每组50例。由2名有心血管CT诊断经验的医师以盲法对4组冠状动脉成像的图像质量及可诊断性进行评价，并比较各组的辐射剂量。结果 4组患者年龄、性别、体质量指数差异无统计学意义；图像质量主观评分差异有统计学意义(P<0.05)。200例患者共评价600支血管2 575个节段,4组图像节段水平、患者水平、血管水平的可诊断率差异均无统计学意义(P均>0.05)。A～D组的有效辐射剂量分别为(1.05±0.48)mSv、(2.41±1.20)mSv、(1.27±0.55)mSv、(2.66±1.12)mSv，差异有统计学意义(F=29.22，P<0.001)。结论 Revolution CT宽体探测器智能心电门控技术在不同心率患者单个心动周期完成冠状动脉CTA检查具有可行性，并提高了中高心率患者检查成功率及图像质量。

血管造影术；体层摄影术，X线计算机；冠状动脉疾病

近年来,随着CT技术的不断革新，冠状动脉CT血管成像(coronary CT angiography, CCTA)已成为临床筛查冠状动脉心脏病的主要影像学检查手段。然而，CCTA的成功与否受多种因素影响，其中心率的影响最显著[1]。虽然CT的硬件设备和软件在不断地发展进步中(如提高机架转数、采用双源或回顾性门控及多扇区扫描等技术)，但目前仍无法完全消除高心率患者的图像伪影，同时辐射剂量问题也限制了其应用[2-4]。目前256排宽体CT 16 cm的Z轴覆盖范围及0.28 s的机架旋转速度可实现1次扫描获得单个心动周期的全部数据，同时冠状动脉追踪冻结技术(snapshot freeze, SSF)可以减小冠状动脉的运动伪影[5]。本研究旨在探讨宽体探测器智能心电门控技术对不控制心率受试者行CCTA的可行性，并分析其图像质量、可判读性及成功率。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2016年3月—6月在我院因疑似冠心病接受CCTA检查的患者200例，其中男116例、女84例，年龄39～82岁，平均(59.2±9.4)岁。所有入选病例均排除中度以上肾功能不全[eGFR<60 ml/(min·1.73 m2)]、严重器官功能衰竭、含碘对比剂禁忌证、硝酸甘油禁忌证、肥胖[体质量指数(body mass index， BMI)>30 kg/m2]、冠状动脉搭桥术后以及其他导致扫描失败的因素。根据扫描时实时心率分成4组，A组(心率≤69次/分)、B组(心率 70～80次/分)、C组(心率81～90次/分)、D组(心率≥91次/分)，每组50例。本研究经伦理委员会批准，所有患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 扫描前患者禁食4～8 h，无需服用降心率药物；为提高血管远段及分支显示率，扫描前 5 min常规服用硝酸甘油0.5 mg，并进行呼吸屏气训练。

采用 GE Revolution 256排宽体CT扫描机，扫描范围由气管分叉下1 cm至心底，全部数据在1个心动周期内采集完成(如果患者心律严重不齐时可在1个心动周期后，间隔1～2个心动周期采集)，扫描方式为前瞻性心电门控轴向扫描，曝光时不移动扫描床。探测器覆盖范围根据心影大小可选择12 cm、14 cm或16 cm，重组层厚、间隔均选择0.625 mm，迭代重组权重ASiR-V为50%，重组矩阵512×512，重建算法选择标准算法。管电压和管电流均根据患者体型大小采用自动调制技术，管电压调节范围包括80、100、 120 kV，管电流调节范围为200～600 mA。预计噪声指数24，机架旋转1周时间为0.28 s。使用双筒高压注射器，经肘前静脉注射非离子型对比剂碘普罗胺(370 mgI/ml)，对比剂用量=体质量(kg)×0.9+12 ml，注射流率4.0～5.5 ml/s，随后以相同的流率追加生理盐水20 ml冲洗。采用对比剂智能触发技术，ROI位于气管分叉层面的升主动脉内，CT值达到 60 HU后延时9.9 s启动扫描。

根据宽体探测器智能心电门控(Auto-ECG-gating)技术自动判断心率及心律情况，并根据不同心率和心律自动推荐合适的曝光时相及是否开启冠状动脉SSF技术。对于心率≤69次/分的患者，曝光期相推荐75%R-R间期；心率为70～80次/分，曝光时间窗推荐40%～55%和70%～80%R-R间期；心率为81～90次/分，曝光时间窗推荐40%～50%R-R间期；心率≥91次/分，曝光时间窗选择40%～55%和70%～80%R-R间期。对于心律严重不齐患者，为保证检查成功率，在第1次扫描后间隔1～2个心动周期再重复扫描。记录并计算其有效辐射剂量(effective radiation dose， ED)。

1.3 图像后处理和质量评价

1.3.1 图像后处理 扫描后所有数据传至GE Advantage Workstation 4.6工作站，利用自动冠状动脉分析软件进行图像后处理，包括VR、MIP、曲面重建及MPR等，并参考原始横断面图像对每一支血管进行分析。对于扫描自动开启SSF的图像，选择冻结后重建图像进行分析。

1.3.2 图像质量主观评价 依据美国心脏协会冠状动脉改良分段方法[6]，将冠状动脉分为15个节段，评分主要基于右冠状动脉(right coronary artery, RCA)近、中、远段，左前降支(left anterior descending branch, LAD)近、中、远段及回旋支(left circumflex branch, LCX)近、远段。所有图像由2名有5年以上工作经验的心血管专业的放射诊断医师采取独立盲法评价，不一致时协商确定，不排除非运动伪影所引起的管径纤细、对比剂充盈不佳、钙化遮蔽以及支架等。图像质量评分标准采用likert分级4分法[7]：4分，图像质量优良，血管壁边缘光整，无阶梯伪影或血管中断；3分，图像质量欠佳，血管壁边缘欠光整，或有轻度错层伪影，但不影响血管评价；2分，图像质略差，血管壁边缘模糊，有轻度错层伪影，但能满足诊断；1分，血管显示不清，或有严重阶梯状伪影，不能用于诊断。图像质量主观评分≥2分为可诊断图像。分别对所评估患者的每支血管、每个节段进行评分并取平均值，可诊断率=可诊断例数/总例数×100%。血管水平评分以节段中的最低分、患者水平评分以血管水平的最低分计算。

表1 4组一般资料和ED比较(±s)

表1 4组一般资料和ED比较(±s)

组别心率(次/分)年龄(岁)男/女(例)BMI(kg/m2)ED(mSv)A组62．16±5．2157．9±8．628/2224．00±3．371．05±0．48B组74．8±3．0858．2±9．832/1824．67±3．212．41±1．20C组85．52±2．7961．7±7．327/2324．27±3．541．27±0．55D组101．66±9．7558．9±11．229/2124．47±3．152．66±1．12F值/χ2值401．921．661．150．3729．22P值<0．0010．1770．7650．774<0．001

表2 4组患者图像质量主观评分结果(分， ±s)

表2 4组患者图像质量主观评分结果(分， ±s)

组别RCALADLCX冠状动脉节段A组3．84±0．363．81±0363．72±0．433．91±0．27B组2．79±0．713．28±0．642．70±0．803．17±0．63C组3．08±0．633．25±0．612．93±0．523．46±0．58D组2．96±0．712．93±0．522．75±0．703．29±0．62χ2值50．4167．1062．55228．67P值<0．001<0．001<0．0010．005

1.4 统计学分析 采用SPSS 20.0统计分析软件。4组间性别和可诊断率比较采用χ2检验，年龄、BMI、心率和ED的比较采用单因素方差分析；各组图像的主观评分比较采用等级资料的多个独立样本Kruslal-wallisH检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

所有患者平均心率为 (81.0±15.7)次/秒，最高心率为122次/秒。4组患者年龄、性别、BMI差异均无统计学意义(P均>0.05)，心率、ED差异有统计学意义(P均<0.05，表1)。

2.1 图像质量主观评分 不同心率组图像质量主观评分在冠状动脉分支水平、节段水平，差异均有统计学意义(P均<0.05，表2)。B组(中等心率)的RCA及LCX图像质量评分最低(图1)。

2.2 图像质量的可诊断率 200例患者中共分析了600支血管，2 575个节段，其中A组639个节段、B组641个节段、C组650个节段、D组645个节段，各组图像基于节段水平、血管水平和患者水平的可诊断率差异均无统计学意义(P均>0.05，表3)。

3 讨论

CCTA已成为冠心病的重要筛查手段。高心率患者图像运动伪影较大，其解决的关键是从硬件水平和软件水平提高时间分辨率。以往研究[8]报道，双源CT大螺距前门控扫描可以一定程度上改善高心率冠状动脉运动伪影，但受时间分辨率限制，无法实现心率>100次/秒及心律不齐患者的CCTA。相比双源CT 75 ms时间分辨率的优势，宽体CT(如320排CT)16 cm宽的探测器可以在1个心动周期内覆盖全心脏，避免了双源CT多扇区扫描中心率不一致及不同心动周期的影响，但传统宽体CT时间分辨率有限，且对心率有一定的要求。Revolution CT不仅具有16 cm宽探测器，机架旋转速度达到0.28 s，结合SSF技术使得有效时间分辨率达29 ms，同时配备了智能心电门控技术，扫描方式为前瞻性心电门控轴位扫描，根据同步心电R-R间期变化，软件自动推荐最佳扫描时相，进一步消除了中、高心率(心率≥70次/分)下图像的运动伪影，提高了高心率患者图像质量。SSF技术是使用1个心动周期内相邻期相的图像信息来描绘血管运动，包括运动路径和方向，以确定靶期相中血管的准确位置，从而有效地缩减重建的时间窗，在保证图像质量的前提下，降低辐射剂量[5]。

本研究所有受试者均未服用药物控制心率，平均心率为(81.0±15.7)次/秒，最高心率为122次/秒。本研究采用智能门控及SSF运动伪影校正技术，图像质量得到有效改善。本研究4组节段水平可诊断率分别为100%，97.98%，99.54%和97.83%，与谭四平等[9]研究结果比较，在中高心率组(B～D组)图像可诊断率有所提高。本研究中，中等心率组(B组)、高心率组(C、D组)仍有约3%的冠状动脉节段冻结后存在运动伪影不能诊断，主要累及节段为RCA中段及LCX近段，其中5个冠状动脉节段为管径纤细、4个节段为走行纡曲、6个节段为右心内存在对比剂伪影、4个节段为变异心率>10次/分。本组数据表明，随着心率增快、变异性增大，图像质量降低，特别是中等心率(70～80次/分)为冠状动脉检查的困难心率，其合适的曝光时相落在收缩期或舒张期的概率不等，图像质量良好的概率相对降低。通常，低心率时75%相位图像质量良好，高心率时45%相位图像质量较好，而中等心率所处最佳时相概率不等，双期相成像可以实现图像质量互补，256排宽体CT单心动周期轴位扫描中，可以同时实现45%及75%左右的相位内分别曝光，得到收缩期及舒张末期图像。本研究B组中RCA主观评分为(2.79±0.71)分，LCX为(2.70±0.80)分，可诊断率分别为92.00%及90.00%，故对于心率70～80次/分的患者，256排宽体CT可以得到满意的图像，而不需要全时相曝光，从而减少患者的辐射剂量。

目前中、高心率患者CCTA主要采取回顾性心电门控，但小螺距的重叠扫描导致较高的辐射剂量[10]。由于本研究中扫描方式为前瞻性心电门控轴扫，数据采集在单个心动周期之内，故ED均为3 mSv左右，明显低于以往研究，如孙啸天等[11]研究中双源CTA为(6.90±1.18) mSv及舒震宇等[12]研究中320排CTA为(10.88±2.89)mSv。其中B、D组因采用双期相采集较多，故其ED略高于其他组。

本研究的局限性：①未与DSA进行对照，诊断准确率未进一步证实；②部分RCA及LCX近、中段评分为1分的图像在双期及SSF基础上仍未得到改善，原因有待大样本数据进一步研究；③样本量相对较少，还需加大样本量以检验结果的可靠性；④未对心率变异下成像期相情况所引起图像质量进行分析。

总之，本研究显示256排宽体CT智能心电门控技术对不控制心率患者均可实现单次心动周期冠状动脉扫描，具有很好的检查成功率，且图像质量可诊断率提高的同时降低了辐射剂量。

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Clinical application of auto-ECG-gating technique of 256 row CT coronary angiography in patients without heart rate control

WANGFang,HAOWanqing,YANGLili,ZHENGJingyao,HARuoshui*,WANGZerun,CAOYongpei,HUANGFei
(MedicalImagingCenter,NingxiaHuiAutonomousRegionPeople'sHospital[NorthUniversityofNationalitiesTeachingHospital],Yinchuan750002,China)

Objective To explore the image quality and diagnostic efficiency of coronary CTA (CCTA) in patients without heart rate (HR) control by optimizing acquisition phase with auto-ECG-gating technology using 256-row wide-volume detector. Methods Totally 200 patients with suspected coronary artery disease (CAD) were selected and underwent CCTA with auto-ECG-gating on a 256 row wide detector CT (Revolution CT). Patients were divided into 4 groups according to the real-time HR, group A (n=50): HR≤69 bpm; group B (n=50): HR 70—80 bpm; group C (n=50): HR 81—90 bpm; group D: HR≥91 bpm (n=50). CCTA images quality and diagnostic rate were assessed by two experienced radiologists blindly, and effective radiation dose were compared among 4 groups. Results There were no significant differences of age, sex, and body mass index among 4 groups (allP>0.05), and there was significant difference of image quality score among 4 groups (P<0.05). Totally, 800 coronary arteries and 2 575 segments in 200 patients were assessed. There had no significant difference of diagnostic rate among four groups derived from the segment, coronary artery and patients (allP>0.05). The effective radiation dose in A—D groups were (1.05±0.48)mSv， (2.41±1.20)mSv， (1.27±0.55)mSv， (2.66±1.12)mSv, and the difference was significant (F=29.22,P<0.001). Conclusion It is feasible to perform CCTA in single cardiac cycle in patients with arbitrary heart rate by auto-ECG-gating using Revolution CT equipped wide-volume detector. And it can improve image quality and success ratio in patients with moderate and high heart rate.

Angiography; Tomography, X-ray computed; Coronary disease

汪芳(1982—)，女(满族)，辽宁北镇人，硕士，主治医师。研究方向：心脏大血管影像诊断。E-mail： xiaoxiao_8236@sina.com

哈若水，宁夏回族自治区人民医院(北方民族大学教学合作医院)医学影像中心，750002。E-mail: ruoshui_ha@sina.com

2016-11-07

2017-03-01

10.13929/j.1003-3289.201611037

R541.4; R814.42

A

1003-3289(2017)07-1080-05