Revolution CT冠狀動脈成像技術(shù)的應(yīng)用及研究進(jìn)展

趙曉靜，張苗，盧潔

1. 首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院 放射與核醫(yī)學(xué)科，北京 100053；2. 磁共振成像腦信息學(xué)北京市重點(diǎn)實(shí)驗室，北京 100053

引言

CT冠狀動脈成像（Coronary Computed Tomography Angiography，CCTA）是一種非侵入檢查，能夠提供冠狀動脈血管鈣化及狹窄程度等的影像學(xué)信息，是臨床冠心病診療過程中的重要檢查手段。其成像過程，因心臟處于搏動狀態(tài)，冠狀動脈成像容易產(chǎn)生運(yùn)動偽影，所以對CT設(shè)備的掃描速度和時間分辨率有較高的要求[1]。隨著CT探測器技術(shù)的不斷提高，Revolution CT逐漸應(yīng)用于臨床，其掃描速度可達(dá)到280 ms/圈，實(shí)現(xiàn)了全心覆蓋，且能夠在一個心動周期內(nèi)完成冠狀動脈的數(shù)據(jù)采集，突破了CT冠狀動脈成像受心率限制的瓶頸[2]。本文對Revolution CT在冠狀動脈成像中的應(yīng)用及研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。

1 智能相位選擇及心臟凍結(jié)技術(shù)

1.1 智能相位選擇

心臟搏動造成的血管運(yùn)動偽影會使冠狀動脈主干或各分支血管管腔顯示不佳，影響臨床醫(yī)生對冠狀動脈的觀察與診斷。因此根據(jù)患者心率選擇一組運(yùn)動偽影相對較低的心動周期圖像是冠狀動脈診斷的前提條件。寬體探測器Revolution CT的智能相位選擇算法與以往的算法不同，是根據(jù)血管橫斷面影像最佳圖像質(zhì)量來決定心動周期的選擇。Stassi等[3]通過三位醫(yī)生利用五分法對智能選擇期像的圖像質(zhì)量進(jìn)行評分，最佳相位的平均圖像質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體為（4.01±0.65）分，右冠狀動脈為（3.33±1.27）分，左前降支為（4.50±0.35）分，回旋支為（4.50±0.35）分，冠狀動脈圖像均能夠滿足診斷的要求，并且和三位醫(yī)生人工選擇的最佳期像的圖像質(zhì)量評分沒有統(tǒng)計學(xué)差異。寬體探測器CT智能相位選擇應(yīng)用時，會自動在掃描期相中以1%的期相間隔進(jìn)行篩選，直接重建出最佳期相，大幅提高不同心率患者人工重建最佳心動周期的工作效率，縮短了重建工作的時間。智能相位是一種全新的期相選擇重建算法，能夠?qū)呙韬蟾髌谙唷⒏鲗用娴难軋D像進(jìn)行單獨(dú)評價。張棟青等[4]對智能相位選擇在高心率患者CCTA中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，其對48例患者圖像的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行全期相重建和智能相位重建，由兩名醫(yī)師選擇全期相中的最佳質(zhì)量圖像作為對照組，智能相位重建圖像為實(shí)驗組，采用秩和檢驗比較兩組圖像是否存在差異。研究結(jié)果顯示，兩組圖像最佳期相的選擇不超過2%的比例為75%，且兩組圖像質(zhì)量評分不存在統(tǒng)計學(xué)差異。較多研究也同樣證實(shí)，智能相位在CCTA中的應(yīng)用能夠提供與最佳圖像沒有顯著性差異的圖像，滿足臨床要求，所以臨床實(shí)踐中可以優(yōu)先使用智能相位選擇的期相進(jìn)行重建[5-6]。

1.2 心臟凍結(jié)技術(shù)

CCTA作為評價冠狀動脈血管的非侵入性檢查手段被廣泛應(yīng)用于臨床，但近12%的冠狀動脈節(jié)段由于受心臟搏動較快的影響，血管易形成截斷偽影，給診斷造成困難[4]。心臟凍結(jié)技術(shù)（Snapshot Freeze，SSF）是一種改善圖像質(zhì)量的運(yùn)動校正算法，能夠在較短時間內(nèi)完成全心結(jié)構(gòu)的偽影校正。王科鑫等[7]應(yīng)用Revolution CT 聯(lián)合SSF技術(shù)對高心率胸痛三聯(lián)癥成像進(jìn)行研究，采用寬體探測器軸掃方式進(jìn)行冠狀動脈檢查，結(jié)合SSF技術(shù)降低了血管搏動偽影，解決了患者因心率快、心律不齊而造成的冠狀動脈圖像質(zhì)量低等問題。陳化等[8]探討了SSF技術(shù)在冠狀動脈支架植入術(shù)后評估中的應(yīng)用價值，比較了常規(guī)技術(shù)重建與SSF技術(shù)重建的冠狀動脈圖像的質(zhì)量，結(jié)果顯示SSF技術(shù)可以提高支架植入術(shù)后的CCTA圖像質(zhì)量，并對心率較高（心率＞70次/min）、右冠狀動脈支架患者的CCTA圖像質(zhì)量提升效果明顯。Liang等[9]探討了SSF技術(shù)對圖像質(zhì)量的影響，由兩位醫(yī)生對心率＞75次/min的64例患者的CCTA圖像進(jìn)行SSF和標(biāo)準(zhǔn)算法處理及回顧性分析，結(jié)果顯示SSF算法處理的CCTA圖像在一個心動周期采集中能夠顯著提高圖像質(zhì)量和診斷率。Suh等[10]應(yīng)用Revolution CT探討SSF技術(shù)對減少人工機(jī)械瓣膜對CCTA圖像造成的金屬偽影干擾，該研究表明人工機(jī)械瓣膜產(chǎn)生的金屬偽影主要是運(yùn)動原因造成的，應(yīng)用SSF技術(shù)能顯著減少偽影造成的干擾，提高圖像質(zhì)量和醫(yī)生的診斷信心。

2 Revolution CT在CCTA中的應(yīng)用價值

2.1 Revolution CT在高心率患者CCTA中的應(yīng)用

早期螺旋CT設(shè)備受限于探測器寬度，需要求患者的心率≤65次/min才能獲得滿意的冠狀動脈圖像。第二代雙源CT探測器寬度為48 mm，研究顯示5%～11%的患者需要用藥物進(jìn)行心率控制才能完成檢查[11]。隨著CT探測器技術(shù)的發(fā)展，冠狀動脈成像技術(shù)不斷提高，寬體探測器寬度可達(dá)160 mm，可以在不需要檢查床移動的情況下實(shí)現(xiàn)全心臟的覆蓋掃描，較多研究者已經(jīng)證實(shí)高心率患者應(yīng)用寬體探測器完成CCTA單個心動周期的掃描能夠獲得良好的冠狀動脈圖像。Cho等[12]用可進(jìn)行定量分析的冠狀動脈血管模型來評價寬體探測器Revolution CT對高心率患者的成像質(zhì)量，模擬的心動頻率為60～100次/min，評價指標(biāo)包括圖像的診斷信心、血管的運(yùn)動偽影、圖像的信噪比以及對血管模型狹窄程度評價的準(zhǔn)確性，結(jié)果顯示，在低心率狀態(tài)下（＜60次/min）SSF技術(shù)改善圖像質(zhì)量的效果不明顯；而提高模擬心率至80～100次/min，寬體探測器CT通過SSF技術(shù)能夠顯著提高圖像質(zhì)量以及診斷的準(zhǔn)確性。Liang等[11]對84例心率均≥75次/min、疑似冠心病的患者應(yīng)用Revolution CT寬體探測器完成CCTA，共采集336例患者的冠狀動脈血管圖像，按18節(jié)段分法分為1056節(jié)段。兩位醫(yī)師對冠狀動脈管腔狹窄≥50%的冠狀動脈節(jié)段進(jìn)行判斷，對CCTA和介入造影圖像結(jié)果進(jìn)行比較分析，結(jié)果顯示CCTA診斷血管狹窄的敏感性和特異性分別為91.5%和95.6%；陽性診斷率和陰性診斷率分別為77.7%和98.5%；對于冠狀動脈節(jié)段分支，CCTA的敏感性和特異性分別為95.2%和93.5%，陽性診斷率和陰性診斷率分別為87%和97.7%；對疑似冠心病患者，CCTA的敏感性和特異性分別為100%和85.7%，陽性診斷率和陰性診斷率均為100%。該研究表明高心率患者在Revolution CT下完成的CCTA具有較高的陽性診斷率和極高的陰性診斷率，能夠為臨床診斷冠心病提供可靠的影像學(xué)依據(jù)。

2.2 Revolution CT在心律失常患者中的應(yīng)用

患者心律失常也是CCTA圖像產(chǎn)生運(yùn)動偽影的重要因素，高低心率的變化、心律不規(guī)則等因素會導(dǎo)致多心動周期數(shù)據(jù)匹配不佳，血管產(chǎn)生錯層偽影，醫(yī)生無法進(jìn)行診斷，最終造成心律失常患者的CCTA檢查失敗。寬體探測器能夠在一個心動周期內(nèi)完成全心掃描，對于心律失常的患者，能夠保證冠狀動脈血管主干及各分支的連續(xù)性。Wen等[2]對70例心房顫動的患者進(jìn)行初步研究，根據(jù)在掃描過程中患者是否存在房顫進(jìn)行分組，兩位醫(yī)師對患者的圖像根據(jù)4分法進(jìn)行主觀評價進(jìn)而對冠狀動脈進(jìn)行節(jié)段分析。評價標(biāo)準(zhǔn)：1分，圖像質(zhì)量優(yōu)秀；2分，圖像質(zhì)量良好；3分，圖像質(zhì)量欠佳；4分，圖像質(zhì)量不滿足診斷要求。兩位醫(yī)師對心律正常組患者圖像質(zhì)量評分分別為（1.62±0.39）、（1.49±0.38）分，心律失常組患者的主觀評分為（1.59±0.44）、（1.53±0.36）分，研究結(jié)果顯示所有滿足診斷要求的冠狀動脈節(jié)段所占比例為98.2%，患者圖像質(zhì)量與患者房顫沒有明顯正相關(guān)關(guān)系（P＞0.05）。Matveeva等[13]進(jìn)一步擴(kuò)大了心律失常患者的樣本量，對303例CCTA患者（111例為竇性心律、192例為房顫患者）的圖像質(zhì)量、輻射劑量以及觀察者評價血管的診斷信心進(jìn)行比較研究，結(jié)果顯示竇性心律患者的圖像質(zhì)量高于房顫患者的圖像質(zhì)量，所評估的3933個冠狀動脈節(jié)段中，圖像質(zhì)量評價為優(yōu)秀的節(jié)段有1660（42.2%）個，圖像質(zhì)量較好的節(jié)段有1621（41.2%）個，圖像質(zhì)量評價中等的有531（13.5%）個，圖像質(zhì)量較差和無法診斷的分別僅有90（2.3%）個和31（0.8%）個。觀察者對冠狀動脈節(jié)段診斷信心最佳的為左主干，其次為右冠狀動脈，診斷信心相對較低的為左前降和回旋支。

3 Revolution CT在自由呼吸狀態(tài)下的CCTA

應(yīng)用早期的64排或128排探測器CT設(shè)備完成冠狀動脈成像，要求技師對患者反復(fù)進(jìn)行呼吸訓(xùn)練以保證在掃描過程中患者保持屏氣狀態(tài)，防止呼吸造成的胸廓運(yùn)動影響冠狀動脈的圖像質(zhì)量。高齡及肺部病變患者在檢查時無法配合呼吸指令完成檢查，成為早期冠狀動脈檢查的難點(diǎn)。隨著CT設(shè)備探測器技術(shù)和時間分辨率的不斷提高，患者可以在自由呼吸狀態(tài)下完成冠狀動脈血管成像。Liu等[14]在進(jìn)行256排寬體探測器CT冠狀動脈成像時，對40例患者要求保持屏氣狀態(tài)、40例患者處于自由呼吸狀態(tài)，結(jié)果顯示兩組患者圖像質(zhì)量的主觀評分、圖像信噪比以及輻射劑量均未見統(tǒng)計學(xué)差異。Shuai等[15]進(jìn)一步參照冠狀動脈血管造影的結(jié)果，對自由呼吸狀態(tài)下CCTA對冠狀動脈狹窄診斷的準(zhǔn)確性、特異性、敏感性、陽性診斷率和陰性診斷率進(jìn)行評價，結(jié)果顯示在冠狀動脈節(jié)段水平，CCTA的診斷結(jié)果分別為90.8%、88.3%、91.1%、57.1%、98.3%；在冠狀動脈分支水平，CCTA的診斷結(jié)果分別為93.4%、90.6%、94.2%、80.5%、97.4%；在疑似冠心病患者中，CCTA的診斷結(jié)果分別為92.1%、100%、85%、85.7%、100%，該研究結(jié)果表明與評價冠狀動脈狹窄的“金標(biāo)準(zhǔn)”血管造影相比，患者在自由呼吸狀態(tài)下的CCTA具有較高的準(zhǔn)確性。

4 Revolution CT低輻射劑量CCTA

臨床上降低患者輻射劑量的方法包括通過降低管電壓、智能調(diào)控管電流以及聯(lián)合迭代算法在保證圖像質(zhì)量的基礎(chǔ)上改善掃描方案[16-17]。另外，雙源CT可以通過大螺距技術(shù)完成CCTA掃描。大螺距技術(shù)原理是通過增大螺距使相同范圍內(nèi)的光子量減少，聯(lián)合自動管電壓技術(shù)以及自動管電流技術(shù)，提高X射線能量或增加mAs，保證每個像素點(diǎn)上有足夠的光子量來獲得圖像，可以實(shí)現(xiàn)輻射劑量的降低[16-21]。較多研究者應(yīng)用寬體探測器CT進(jìn)行低輻射劑量的相關(guān)研究，如Wen等[2]分析了房顫患者應(yīng)用寬體探測器完成CCTA的圖像質(zhì)量和輻射劑量，結(jié)果顯示心率＞50次/min的房顫患者有效輻射劑量為（3.89±2.35）mSv，心率＜50次/min的房顫患者有效輻射劑量為（2.56±2.03）mSv，寬體探測器CT能夠在一個心動周期內(nèi)完成數(shù)據(jù)采集，房顫患者不需要多心動周期的容積數(shù)據(jù)，減少了患者的輻射劑量。Matveeva等[13]對房顫、竇性心律患者在相同掃描方案下進(jìn)行亞組分組，標(biāo)準(zhǔn)方案的掃描電壓為100 kVp，低劑量方案的掃描電壓為80 kVp，研究顯示管電壓為100 kVp時，房顫、竇性心律患者的有效輻射劑量分別為（3.72±1.95）mSv、（2.67±1.47）mSv；管電壓為80 kVp時，房顫、竇性心律患者的有效輻射劑量分別為（1.68±0.71）mSv、（1.30±0.52）mSv，通過降低管電壓，患者的有效輻射劑量降低了50%，但是圖像質(zhì)量未見明顯降低。該研究認(rèn)為，對于疑似冠狀動脈血管狹窄的患者，管電壓為100 kVp所獲得的圖像更具優(yōu)勢。Chen等[22]針對低BMI患者進(jìn)一步降低管電壓至70 kVp，采用ASiR-V為80%對30例BMI≤23 kg/m2的患者進(jìn)行CCTA檢查，與掃描條件為管電壓100 kVp、ASiR-V 50%所獲得的圖像比較，低管電壓組的噪聲為（23.7±3.6）HU，高于高電壓組噪聲（21.6±3.5）HU，但兩組圖像的主觀評價、SNR、CNR沒有顯著性差異，但是對比劑劑量和輻射劑量顯著降低，低管電壓組有效輻射劑量僅為（0.43±0.20）mSv，與高電壓組相比下降了75%。該研究表明采用寬體探測器CT聯(lián)合ASiR-V算法，對低BMI患者降低管電壓完成低劑量CCTA是可行的。

5 結(jié)論與展望

CT設(shè)備在掃描速度和CCTA成功率方面的提升，為CCTA與其他部位的聯(lián)合成像提供了基礎(chǔ)[23]。較多研究者應(yīng)用Revolution CT進(jìn)行多部位的聯(lián)合掃描，包括一站式頭頸動脈和冠狀動脈掃描，冠狀動脈聯(lián)合腹部增強(qiáng)等[24-29]，為臨床進(jìn)行多部位同時評估提供了技術(shù)上的可能，有助于減少對比劑用量，降低發(fā)生對比劑腎損傷的風(fēng)險[30-31]。有理由相信寬體探測器CT將在CCTA成像、CCTA聯(lián)合多部位增強(qiáng)掃描上發(fā)揮更大的價值。