One beat冠状动脉轴扫结合Snap shot Freeze重组的应用价值:与常规屏气扫描模式对比

李响 刘斌 蒋炯 李选 孙华富 朱爱丽

随着多层螺旋CT技术的进步，冠状动脉CTA检查因其在无创性及日趋增高的诊断符合率上的优势，在临床上得到很好的应用［1,2］。然而高心率、大体重指数、屏气障碍仍然是制约冠脉CTA的主要因素，尤其对于高心率和屏气障碍的病人。随着心率的升高，图像的运动伪影越严重。憋气障碍同样是临床中常见到的问题，听力障碍患者、肺心病患者在进行冠状动脉CTA检查时，往往成为影响图像质量的关键因素。屏气障碍同样产生较多的运动伪影，影响冠状动脉的诊断和分析。

通过改变CT的软硬件均可以减少运动伪影，相比于硬件水平革新，软件水平的提高更加的实用、有效［3,4］。冠状动脉冻结技术（snap shot freeze，SSF）是一种新研发的针对运动伪影的补偿算法。该算法是在一个心动周期内采用相邻时相的信息进行运动伪影的补偿［5］。采用此技术不仅可以减少由心率带来的运动伪影同时大幅度降低呼吸伪影，因此在不改变图像质量的情况下，对于屏气困难的患者，冠状动脉CTA检查已不再是限制。

本文的目的是研究与屏气冠状动脉CCTA扫描相比，结合SSF冻结冠状动脉运动技术，在自由呼吸CCTA扫描情况下冠状动脉三支血管在不同心率组下图像质量的改进情况。

资料与方法

1.研究对象

收集2017年1～5月在本院行冠状动脉CTA检查者126例（男58例，女68例；年龄36～77岁，平均58±9.6岁，BMI为25.2±3.2）。将无对比剂应用禁忌的各种心率的受检者作为纳入标准，并签署知情同意书。126例按屏气和自由呼吸分为1、2两组，其中屏气组74例，自由呼吸52例。再根据受检者心率分为低中高三个心率组（A、B、C），其中屏气组：A1组（＜70 bpm）41例，B1组（71～85 bpm）24例，C1组（大于85 bpm）9例；自由呼吸组：A2（＜70 bpm）27例，B2组（71～85 bpm）16例，C2组（大于85 bpm）9例。

2.检查方法

本组病例采用16 cm宽体探测器的螺旋CT（GE healthcare，Revolution CT）进行前瞻性心电门控扫描，扫描前规定是否屏气（单周采用屏气扫描方式、双周采用自由呼吸扫描方式）。扫描的序列包括：定位相扫描，低剂量轴扫，触发层面扫描，CTA扫描。低剂量轴扫的目的是确定扫描范围和进行钙化积分计算。触发层面选择气管分叉下2 cm处的升主动脉水平，触发CT值为80HU，诊断延迟9.9s后开始扫描。对比剂采用欧乃派克（350 mg I/ml），对比剂用量为:体重（kg）×0.9 ml/kg，对比剂注射时间为12 s，从而确定对比剂流率。注入对比剂后以相同的流率注射生理盐水30 ml。CTA扫描时管电流使用自动毫安，管电压为100～120 kV，球管旋转时间为0.28 s，采用140 mm探测器进行轴位扫描。屏气与自由呼吸的扫描方式的差别仅为关闭屏气的自动语音命令，其他参数均相同。

3.图像重组和后处理

扫描结束后，采用50%的ASiR-V迭代算法［6,7］，根据心率情况重组出多时相的轴位图像（层厚0.625，层间距0.625）。重组完成后，在一个心动周期内手动挑选最佳单期时相进行SSF处理，经工作站（GE AW4.6）处理得到最佳单时相图像。SSF技术是一种新研发的针对运动伪影的运动补偿算法，这种算法是在一个心动周期内采用相邻时相的信息进行运动伪影的补偿［5］。从原理上来说，它不仅对心脏搏动引起的冠状动脉运动有效，对呼吸可能引起的冠状动脉运动也是有效的。

4.图像分析

客观评价：分别测量图像的主动脉根部和胸大肌的CT值和SD值。

主观评价：由两名高年资的放射科医师在不知道图像分组的情况下对SSF前后的图像对冠状动脉三支进行评分。图像的评分标准采用5分法（图1）：3分为可以诊断。

按照上述标准分别对冠状动脉CTA的三支血管在SSF前后的轴位图、曲面重组图进行评分（图2，3），当两者意见不一致时，使用独立样本t检验，并计算平均分。

5.统计学分析

使用SPSS 22.0进行统计学分析，均采用均数±标准差的形式，客观评分采用独立样本的t检验，主观评分采用秩和检验。

结 果

自由呼吸组和屏气组的主动脉弓根部CT值、噪声值、信噪比、对比度噪声比均无明显差异（P＞0.05（表1）。

在使用SSF后无论在自由呼吸组还是屏气组均能够提高冠状动脉三支的图像质量（P＜0.05）（表2）。

图2 女性，心率为87次/分，在自由呼吸情况下的冠脉CTA图像。a）标准重组轴位图、b）RCA、c）LAD、d）LCX的CPR图；图3同图2受检者，为SSF重组的图像。a）轴位图；b）RCA；c）LAD；d）LCX的CPR图

自由呼吸组和屏气组在使用SSF后对于不同心率冠状动脉图像的质量的提升均无明显差别（P＞0.05）（表3）。

和常规的屏气组相比，自由呼吸组和屏气组的主动脉弓根部CT值、噪声值、信噪比、对比度噪声比均无明显差异；和常规屏气组一样，在使用SSF后自由呼吸组能够提高冠状动脉三支 的 图 像 质 量（P＜0.001）；和常规的屏气组相比，自由呼吸组和屏气组在使用SSF后对于不同心率冠状动脉图像的质量的提升均无明显差别（P＞0.05）。即使使用SSF，低心率（＜70 bpm）的CCTA图像质量仍优于高心率者（＞70 bpm）。

表1 自由呼吸组和屏气组的客观评分

表2

表3

讨 论

在冠状动脉CTA检查中，运动伪影一直以来都是影像科医生做出正确诊断的最大挑战［8］。产生运动伪影的原因很多，最主要的两个原因是高心率和屏气障碍，所以在冠状动脉CTA检查中，患者往往在检查前服用降心率的药物，但是由于禁忌证及其低效能，也在很大程度上限制了其使用［9］。随着多层螺旋技术的发展，硬件技术的革新，高转速球管、宽探测器也广泛应用于临床中，但是其效果并不明显。

Revolution CT在冠状动脉成像方面，采用了16 cm宽的探测器、0.28 s的旋转速度，采用轴扫的扫描方式，极大的提高了时间分辨率。在软件方面采用了运动伪影补偿技术，（即snap shot freeze，SSF），极大的降低了高心率患者及憋气障碍者检查时产生的运动伪影并提高了图像质量。SSF其原理是在一个心动周期内进行多时相重组后，利用目标时相周围前后80 ms的数据信息，追踪每一段血管的路径和运动速度，来确定真正的血管位置，补偿目标时相的运动伪影，从而大大提高时间分辨率，使有效时间分辨率达29 ms［10］。这种方法以每支血管、每段分支为基础来纠正冠状动脉血管每个像素的运动程度。

本研究显示，采用SSF后无论自由呼吸还是屏气均能较好的提高图像质量，其中右冠状动脉（RCA）的改变最为明显［11］。产生的原因是冠状动脉每一支血管的运动均不相同，RCA的锐缘支运动最为明显，左旋支（LCX）的运动最慢。不同冠状动脉分支的运动受心率的影响较重，早期收缩期速度最快，中期舒张期运动速度最慢。以往的研究均按照心率分组而研究SSF对图像的改进效果，其中在60 bpm以下未见明显改变，尽管如此，目前的研究显示对于高心率80～100 bpm，SSF能够很好的提高图像质量。有研究表明，受心率影响的冠状动脉运动速度约为22.4～108.6 mm/s［12］,而 呼吸造成 的血管 运 动速度 约为2.4～29.3 mm/s［13］,不同心率对血管产生的影响，SSF都能出色的降低运动伪影，对于自由呼吸产生的轻微运动，更能体现出其应用价值。本文重点研究了两种呼吸模式下SSF后对图像质量的改进效果，自由呼吸组和屏气组在使用SSF后，冠状动脉三支血管的图像质量均得到提高。SSF后无论自由呼吸组还是屏气组又按照不同的心率分为低、中、高三组，这三组在自由呼吸和采用屏气扫描均未见差别。有研究表明，双源CT在采用自由呼吸模式的情况下，心率控制在60 bpm，而320-MDCT在采用自由呼吸模式时要求心率低于75 bpm，本研究并未限制心率，且分组进行研究，并得到了三组自由呼吸组与屏气组图像质量无差别的结论。但本研究的结果显示，即使使用SSF，低心率（＜70 bpm）的CCTA图像质量还是要略高于高心率（＞70 bpm）者。使用Revolution CT，16 cm探测器，轴扫模式，0.28 s的转速均能在硬件方面减少呼吸运动对冠状动脉CTA产生的影响。SSF的使用更能够减少每支血管的运动伪影，缩短时间窗，更能够减少来自高心率和呼吸造成的运动伪影。本研究的客观结果显示，自由呼吸组和屏气扫描两组的主动脉弓根部CT值、信噪比、对比度噪声比均未见明显差异，认证了使用自由呼吸方式和屏气方式进行扫描能得到相同的图像质量。

综上所述，自由呼吸方式结合SSF技术的使用大大减少了冠状动脉CTA扫描中的运动伪影，对于各种心率的受检者，均能重组得到很好的诊断图像。对于听力障碍、肺气肿及肺心病等屏气障碍患者均能得到与常规屏气扫描相同的图像。