单扇区联合锐利重建算法CT冠状动脉造影对冠状动脉支架再狭窄的诊断价值

郑葵葵，满意，王镇章，曹国全

（温州医科大学附属第一医院 放射影像中心，浙江 温州 325015）

经皮冠状动脉支架置入术（percutaneous coronary intervention，PCI）是一种重要的治疗冠心病手段，但术后冠脉支架再狭窄（in-stent restenosis，ISR）时有发生。据文献报道，支架置入术后ISR的发生率为10%～20%，改良药物洗脱支架ISR发生率略低，在10%左右[1-2]，故PCI术后定期随访观察是否发生ISR非常必要。常规的冠状动脉造影（invasive coronary angiography，ICA）是目前评估ISR的金标准，但系有创，不宜作为常规随访复查，而无创的CT冠状动脉造影（coronary artery CT angiography，CCTA）已在临床上作为常规随访手段。国外2组大型meta分析提示，CCTA对ISR的诊断敏感度及特异度均超过了90%[3-4]，但这只针对可评估的支架，如若包含不可评估支架，其敏感性和特异性将大幅下降。对于PCI患者，支架不可评估的原因常因为支架的金属质或支架壁的严重钙化导致局部放射伪影及CT影像的部分容积效应，有9%的PCI患者图像质量不佳无法评价支架内管腔情况[3]，导致支架内情况无法准确评估。

本研究团队前期采用FC56锐利重建技术（filter convolution 56 reconstruction，FR）显著优化了CCTA图像的空间分辨率，明显提高冠脉狭窄程度的准确性[5]；王镇章等[6]通过单扇区重建技术提高了支气管动脉造影的时间分辨率，降低运动伪影的干扰。本研究尝试将二者联合，即单扇区联合锐利重建技术（filter function 56 algorithm and half cycle reconstruction，FHR），用于PCI患者CCTA的图像显示，以期提高对支架内狭窄程度评估的准确性。

1 对象和方法

1.1 对象 回顾性收集2017年1月至2019年12月在温州医科大学附属第一医院320排CT行CCTA的PCI患者。纳入标准：①在CCTA前后3个月内接受过ICA；②以CCTA检查的时间为准，支架植入病史超过1年。排除标准：①存在碘对比剂过敏病史；②肝、肾功能严重不全，心功能障碍，严重腋静脉栓塞等；③心率不能控制的患者，要求在药物控制下，心率可以达到70次/min及以下；④有冠状动脉搭桥病史的患者。本研究通过了本院伦理委员会的伦理审查，所有入组患者均签署知情同意书。

1.2 CT检查

1.2.1 扫描方法：CCTA采用东芝Aquilion one 320排螺旋CT扫描仪。扫描参数：100 kV，125 mAs，矩阵512×512，FOV 35 cm；16 cm容积扫描联合前瞻性心电门控技术，并使用Sure Start触发技术进行自动触发扫描。注射对比剂采用双筒高压注射器（Stellant，美国Medrad公司）经右侧肘正中静脉以4.0 mL/s流率注入碘海醇（含碘350 mgI/mL）60 mL和0.9%氯化钠溶液40 mL（以患者体质量60 kg为标准，体质量每增加或减少超过5 kg时，碘海醇注射总量增加或减少6 mL，注射流率增加或减少0.1 mL/s，0.9%氯化钠溶液注射总量不变）。

1.2.2 基于原始的图像数据重建：CCTA容积数据利用Cardioimage Xact软件重建，选取右冠状动脉或者左冠状动脉起始部层面的扫描心动周期的动态变化图像，从中挑选显示最佳的时相，分别选择单扇区和FC56锐利算法，并联合三维自适应迭代算法降噪重建FRH图像；选择多扇区和常规重建算法，亦联合三维自适应迭代算法降噪重建出常规重建（routine recstruction，RR）图像；图像均设定层厚0.5 mm，层间距0.5 mm。若效果不理想，重新选择原始数据其他时相再次重建。

1.2.3 CCTA图像后处理：FHR及RR图像均上传至VitreaCore工作站，行容积再现和图像融合、横断面、多平面重组、曲面重组和最大密度投影等多方法图像后处理重建，多方位显示、观察及测量冠脉支架内管腔情况。

1.3 ICA检查 经桡动脉穿刺途径，置入6F动脉导管行常规体位造影。右冠状动脉造影采用左前斜位、右前斜位及头位3个投照体位，左冠状动脉造影通常选取左肩位、右肩位、蜘蛛位及肝位4个投照体位。必要时可加做1～2个体位以充分暴露冠状动脉。

1.4 图像评价 CCTA及ICA冠状动脉支架的狭窄评价均采用国际心血管CT协会的指导标准[7]5分制半定量评价：0分为正常，狭窄率25%以下为1分，狭窄率25%～50%为2分，狭窄率50%～99%为3分，完全闭塞计为4分。FHR及RR图像各由2名高年资影像医师进行后处理重建并评分；ICA结果由2名心内科医师肉眼观察评分；若有狭窄评分不一致的情况，由2名医师协商决定。评价FHR图像、RR图像及ICA医师事先相互均不知结果。

1.5 统计学处理方法 采用SPSS19.0软件进行分析。计量资料采用±s表示，计数资料采用频数表示。对FHR图像、RR图像与ICA的冠状动脉狭窄评分进行Wilcoxon符号检验，并做Kappa一致性分析，计算Kappa值。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 入组患者基本情况 本研究共纳入患者99例，男71例，女28例，年龄33～88（66.1±9.4）岁，BMI为（25.4±3.2）kg/m2。99例患者共植入支架190枚，支架材质均为镍钛合金或钴铬合金。

2.2 支架内狭窄程度的分析 以ICA为金标准，190枚支架中，支架内血管评分1分及以上的共63枚，RR图像诊断的敏感度为76.1%，特异度为78.7%，阳性预测值为64.0%，阴性预测值为86.9%；FHR图像诊断的敏感度为98.4%，特异度为96.8%，阳性预测值为93.9%，阴性预测值为99.1%。

ICA、FHR及RR的支架狭窄评分见表1。FHR图像与RR图像冠脉支架评分差异有统计学意义（P=0.020），提示FHR图像诊断效能优于RR图像。RR图像对照ICA结果进行比较，差异无统计学意义（P=0.649），一致性分析提示RR法与ICA一致性较差（Kappa=0.281）。FHR图像对照ICA结果进行比较，差异不具有统计学意义（P=0.344），一致性分析提示FHR法与ICA结果一致性极高（Kappa=0.901）。见图1-3。

表1 ICA、FHR及RR的支架狭窄评分情况

图1 支架植入患者ISR的CT图像

3 讨论

PCI是目前治疗冠心病的重要手段之一，在临床上广泛应用，如何有效评估支架情况意义重大[8]。CCTA是PCI术后随访的重要手段之一，但冠状动脉支架成像不同于普通冠状动脉树成像，ISR的诊断不仅容易受心脏运动的干扰，还受植入支架金属成分的影响，导致支架内管腔显示不佳。本研究采用FHR克服轻度的运动伪影和致密支架壁的干扰，结果显示FHR图像检出ISR的敏感度、特异度以及阳性预测值均明显高于RR图像，与ICA的一致性明显高于RR图像上的结果。

图2 支架植入患者支架内重度狭窄CT图像

图3 支架植入患者CT图像支架显示情况

支架的金属材质导致X线光子吸收不均衡，因此在CCTA冠脉支架成像过程中，支架管壁显示明显偏厚，并且因为金属CT值较高，支架内的情况会被部分容积效应所掩盖[9]。增加图像的空间分辨率是减轻这种边界模糊情况的手段之一[10]。对本研究病例情况分析后发现，部分评分为2的支架，因为部分容积效应的影响，在RR图像上病变区域密度明显较实际为高，支架内情况容易被忽视，但是在FHR图像上显示非常清晰。对于部分ICA诊断为严重狭窄的支架，因为狭窄程度较高，在RR图像上无法看到残余管腔，因此RR图像上容易诊断为闭塞，但是因为FHR空间分辨率明显高于RR图像，FHR图像上可以的看到线状造影剂通过。

除了部分容积效应以外，当冠脉受心脏搏动影响出现轻微运动伪影时，致密的支架壁更容易掩盖支架内管腔对比剂显影状态。常规多扇区重建会引起同一相位所收集的原始数据空间位置不一致，某些相位的支架壁可能部分融合于管腔内，高密度的支架壁会掩盖管腔内的斑块，导致图像失真或显示模糊[6，11]。单扇区重建仅采集单一时相的图像数据，能明显提高时间分辨率，有效地降低支架可能存在的微小运动伪影。本研究发现在完全相同的时相下，在FHR图像上可以清晰地将管腔显示出来，但是在RR图像上可以看到很严重的运动伪影存在，导致无法对支架内情况进行评价。

FC56重建算法在提高空间分辨率的情况下，不可避免会增加噪声，单扇区重建会减少有效信号光子的采集，FHR图像的整体信噪比明显低于RR图像。但CCTA检查中，支架本身密度很高，而冠状动脉管腔中对比剂密度和管壁或斑块的密度差异也很大，噪声对于支架内情况的干扰影响相对轻微。因此，即使牺牲一部分图像信噪比也还能提高ISR的诊断准确性[5]。

本组RR图像敏感度及特异度为76.1%、78.7%，明显低于其他学者结果显示的90%以上[12-13]，究其原因在于本研究的资料包含了所有CCTA检查图像，并未如其他学者排除无法评价或者伪影较重的数据。由此可见FHR适用于存在支架壁钙化和图像运动伪影的病例，更广泛提升CCTA对ISR的诊断效能，从而使更多的PCI患者获益，避免有创的ICA检查。另外本研究中评价支架内狭窄程度采用5分法，更精细地区分不同支架内狭窄程度，而非简单评价狭窄程度是否大于50%，这更有利于临床早期介入ISR的防治和制定个体化的治疗决策[8，14-16]。

本研究仍存在不足：首先，本研究为单中心实验，病例数量偏小，入组的支架不包括不锈钢支架，且未对支架类型、管径、支架植入时间等进一步分类，无法进一步明确FHR在这些不同状态下支架中的应用价值。其次，单扇区技术仅能在容积扫描的基础上应用，本实验使用的东芝320排CT，FHR技术暂无法推广至其他厂商的CT。再次，本实验未对比FHR和RR的图像质量情况，未单独评价RR中无法评估的支架在FHR中的诊断性能。最后，FHR技术的图像信噪比较差，因为目前仅仅可以用于血管的检查，是否能应用于其他系统的检查还未可知。

综上所述，FHR技术的应用可以有效提高对于CCTA下冠脉支架情况的诊断效能，更广泛地应用于心率控制欠佳、心律不齐、支架壁钙化、小支架等病例中获利，对于临床工作的意义重大。