2021, Vol. 28
2. 上海联影医疗科技有限公司, 上海 201807
2. Shanghai United Imaging Healthcare Co., Ltd, Shanghai 201807, China
冠状动脉(冠脉)CT血管造影(coronary computed tomography angiography, CCTA)因其无创伤性以及较高的阴性预测值而成为评估冠脉病变狭窄程度的重要检查方法[1]。随着医学影设备的发展，多排螺旋CT(multi-detector CT, MDCT)已得到广泛应用，但在临床实践中CCTA仍是一个具有挑战性的检查[2]。扫描的成功率、图像质量及诊断价值由技术参数和患者相关因素决定的，对扫描技术和CT扫描仪的要求也较其他检查有更高的要求[3]。近年来，国外设备供应商不断增加检测器数量，相继推出宽探测器MDCT，尤其是320排MDCT因采用了160 mm宽探测器，能实现非螺旋单次全器官容积扫描，开启了CT检查的动态容积时代[4]。
320排宽体探测器CT一直是我国自主研发CT的一个空白。2020年，我国自主研发的320排640层MDCT进入临床应用，采用160 mm高性能时空探测器和0.25 s每圈的机架旋转速度，可实现单心动周期的心脏成像。本研究评估该新型CT在不同心率和心律条件下进行冠脉血管造影检查的成像质量和辐射剂量。
1 资料与方法 1.1 一般资料对2020年5月11日至2020年6月19日在我院接受CCTA检查的患者行回顾性研究。窦性心律者按照心率高低分为3组，低心率组(组1)：＜65次/min；中等心率组(组2)：65~80次/min；高心率组(组3)：≥80次/min。心律不齐者归入心律不齐组(组4)。排除标准：冠脉旁路移植术后、支架置入手术后、严重肾功能不全、碘过敏史的患者。
1.2 图像扫描及参数所有检查均使用320排CT扫描仪(uCT960+, 联影医疗公司)，扫描参数：100 kV, 120 mA, 准直160 mm，采用单心动周期心电图(electrocardiogram, ECG)门控前瞻冠脉扫描成像。重建算法选择KARL 3D, 滤波函数C-SOFT-AA, 层厚0.5 mm，层间距0.5 mm。对心率＞65次/min的患者，排除禁忌证后，在CCTA检查前1~1.5 h口服美托洛尔，并于检查前5 min舌下含服硝酸甘油0.5 mg。经右侧肘静脉使用双筒高压注射器注射碘帕醇(370 mgI/mL；流率4.0~5.0 mL/s，注射总量0.8 mL/kg)，造影剂注射完毕后再以同样的流速注入25 mL生理盐水。扫描范围覆盖自隆突下至心底的心脏范围。采用Bolus Tracking自动触发扫描技术，监测层面定位于扫描范围的中心层面，ROI放置于胸降主动脉的中心位置，触发阈值设定为120 HU，达到阈值6 s后自动开始扫描。所有检查均采用ePhase最佳采集时相技术与Motion Correction运动伪影校正技术，以实现自动选择最佳时相以及对冠脉运动伪影的校正。
扫描前根据患者的心电信息进行采集时相的设置，均采用前瞻性心电门控扫描。设备根据前5个心动周期平均数自动探测心率变化，决定增加扫描的心动周期数量，保证冠脉成像所需数据。
1.3 图像后处理扫描完成后，图像传送到后处理工作站进一步分析。图像处理技术采用容积再现(volume rendering, VR)、最大密度投影(maximum intensity projection, MIP)、曲面重建(curved planner reformation, CPR)。两名分别具有10年和8年心血管影像阅片经验的医生结合断层图像和CPR对图像质量进行综合评估。
1.4 辐射剂量评估记录检查剂量报告中的剂量长度乘积(dose-length product, DLP)。患者有效辐射剂量(E)的计算公式：E=k×DLP[k=0.014 mSv/(mGy·cm)]。
1.5 图像质量评价分别由两位具有4年和7年经验的心血管影像医生在对重建条件和患者分组不知情的情况下独立进行阅片。窗宽和窗位分别设定为300 HU、1 000 HU。根据国际心血管CT协会(Society of Cardiovascular Computed Tomography, SCCT)的方案将冠脉划分为S1~S18共18个节段。基于横断位原始图像、MPR、MIP图像对图像作出评分，依据Likert标准进行4分制评分。4分：质量优秀，图像无伪影，边缘清晰光滑，完全能用于诊断；3分：质量良好，图像存在微小伪影，血管边缘清晰，不影响诊断；2分：图像有伪影，血管边缘模糊，尚可用于诊断；1分：有明显的伪影，且影响诊断(图 1)。
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| 图 1 4分制评分标准图像示例 A：4分；B：3分；C：2分；D：1分。 |
本研究将S1、S5/6、S11/17分别视为右冠脉(right coronary artery, RCA)、左冠脉前降支(left anterior descending, LAD)、左冠脉回旋支(left circumflex artery, LCX)的近段；将S2、S7/9、S12/13分别视为RCA、LAD、LCX的中段；将S3/4/16、S8/10、S14/15/18分别视为RCA、LAD、LCX的远段。图像质量为4分节段数占比为图像质量优秀率，图像质量为4分和3分的节段占比为图像质量优良率。
1.6 统计学处理使用SPSS 19.00软件进行数据分析，计量资料使用x±s表示，计数资料用频数或百分率表示。多组样本间的计量资料比较，方差齐性时采用单因素方差分析(ANOVA)；方差不齐则采用非参数检验(Kruskal-Wallis检验)。多组样本间的率的比较采用卡方检验(Chi-square检验)。用Kappa一致性检验评估两位阅片医生冠脉图像质量评分结果的一致性。检验水准(α)为0.05。
2 结果 2.1 一般资料共采集160例患者行CCTA检查，排除12例装有支架、1例冠脉旁路移植术后、1例心脏起搏器植入后的患者，共146例患者的CCTA数据纳入本研究。窦性心律者共计129例，低心率组：40例；中等心率组：57例；高心率组32例，心律不齐组17例。各组病例的基本资料如表 1。
| 指标 | 低心率组(n=40) | 中等心率组(n=57) | 高心率组(n=32) | 心率失常组(n=17) | F/χ2值 | P值 |
| 年龄/岁 | 63.5±9.9 | 59.4±11.8 | 57.5±13.3 | 60.6±11.1 | 1.7 | 0.166 |
| 男/女 | 30/10 | 27/30 | 19/13 | 7/10 | 9.3 | 0.026 |
| BMI/(kg·m -2) | 26.3±5.8 | 27.1±5.5 | 25.2±5.1 | 25.2±3.3 | 1.2 | 0.330 |
| 心率/(次·min -1) | 60.0±3.1 | 71.4±4.3 | 89.5±9.5 | 90.7±21.9 | 80.5 | < 0.001 |
| 有效剂量/mSv | 1.7±0.8 | 1.9±0.6 | 1.7±0.5 | 2.5±0.8 | 5.9 | 0.001 |
| 注: BMI: 体质量指数。 | ||||||
窦性心律3组间的平均有效剂量差异无统计学意义。而心律不齐组的平均有效剂量(2.5±0.8) mSv显著高于窦性心率3组(t=－3.9，P＜0.001)。
2.3 图像质量评价对两名阅片医生的评分结果进行一致性检验, 检验结果证明二者对图像评价的一致性良好(Kappa=0.861)。
2.3.1 整体评价结果146例患者共计评价1 929段冠脉节段，其中图像质量4分的为906段、3分的为809段、2分的为210段、1分的为4段。所有节段的可诊断率为99.79%，冠脉节段总体优秀率为47.0%，优良率为88.9%。其中，图像质量评价为1分的4个(0.21%)节段表现为运动伪影，分别出现在4例中等心率组患者的冠脉中间支(S17)、右冠脉远段(S3)、前降支远段(S8)、第二对角支(S10)。冠脉近段、中段、远段的整体优秀率分别为79.6%、41.6、22.4%(χ2=439.4，P＜0.001)，冠脉近段、中段、远段的整体优良率分别为96.8%、90.7%、80.2%(χ2=93.3，P＜0.001)。随着冠脉分支由近及远，图像质量评分明显下降(图 2)。
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| 图 2 图像质量评分分布 A：冠脉整体评分分布; B：冠脉近、中、远段图像质量组1(低心率组)：＜65次/min；组2(中等心率组)：65~80次/min；组3(高心率组)：≥80次/min；组4(心律不齐组)。 |
组1~组4冠脉图像质量的总体优良率分别为88.4%、89.4%、88.4%、89.7%，各组间差异无统计学意义(图 3)。4组图像的优秀率分别为48.2%、50.1%、45.8%、36.3%，差异有统计学意义(χ2=13.5, P=0.004)。其中低心率组(χ2=9.0，P=0.003)、中等心率组(χ2=12.9，P=0.001)的优秀率均明显高于心律不齐组，高心率组、心律不齐组的优秀率差异无统计学意义。冠脉近段、中段、远段分别统计结果显示，各组间的优良率差异无统计学意义。而各组间冠脉近段(χ2=18.4，P=0.001)、中段(χ2=7.9，P=0.049)、远段(χ2=11.7，P=0.008)的优秀率差异均有统计学意义。其中心律不齐组冠脉近段图像优秀率明显低于窦性心律的3组，窦性心率的3组间则差异无统计学意义(图 3)。
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| 图 3 不同心率分组图像质量优秀率与优良率 组1(低心率组)：＜65次/min；组2(中等心率组)：65~80次/min；组3(高心率组)：≥80次/min；组4：心律不齐组。 |
CT成像系统的技术参数主要包括时间分辨率、空间分辨率、对比度分辨率和辐射剂量，这些参数相互之间密切联系，最终实现图像质量和辐射剂量之间的平衡[5]。相比于静止器官CT成像，心脏的周期性运动使这种关系更加复杂。技术和患者相关因素可影响CCTA的图像质量。因扫描范围更大，时间和空间分辨率更高，现代CT扫描仪的最新技术发展显著提高了CCTA图像质量[6-7]。此外，减少剂量策略和迭代重建算法提高了对患者的安全性，同时可保持图像的高质量。
运动伪影会影响冠脉的准确评估，是CCTA特别是对较高心率的患者成像的一个技术挑战[8]。使用β受体阻滞剂来帮助减缓静息心率和仔细控制扫描范围可以提高成功率。用β受体阻滞剂降低心率不仅安全，还可以减少辐射照射，提高诊断图像质量[9]。本研究中影响诊断的图像伪影出现概率(5/2 505，0.2%)与Ghekiere等[10]的报道相当，低于早期使用64排、256排及双源CT的研究报道[11-12]。运动相关的图像伪影出现在冠脉远段或近段分支。冠脉直径是决定运动相关图像质量的主要患者相关因素[10]，本研究中冠脉节段由近及远随着直径的降低，图像优秀率及优良率均明显减低。
较低的时间分辨率可导致运动伪影的产生，也是导致CCTA图像质量下降的最常见原因[3]。采用单心动周期ECG门控前瞻冠脉成像，可显著降低对患者心率和心律的要求，提升扫描成功率，并大幅度降低心脏成像的辐射剂量[13]。研究[14]显示，宽度16 cm的探测器Z轴覆盖可实现单心跳CCTA的体积扫描，从而缩短扫描时间，在提高时间分辨率的同时降低患者所受到的辐射剂量。本研究所使用设备支持单心动周期内的灵活门控方式，同时实现常规高质量冠脉成像和低剂量新功能成像。在本研究中，单心动周期的冠脉成像大大缩短了扫描的时间，患者屏气不完全的可能性大大降低，在保证图像质量的同时，显著降低了患者所受到的辐射剂量。
宽体探测器CT设备一直是我国自主研发CT的空白。本研究首次展示了我国首台自主研发的320排CT冠脉造影的初步经验。应用于147个连续的、未被选择的患者，进行不同心率及心律下的CCTA检查，发现以较低的剂量水平即可得到满足临床诊断需求的图像质量，可诊断率达到99.79%。患者个体相关的心律及心率因素对冠脉图像的优良率无影响。窦性心律时，心率高低对近段冠脉的图像优秀率无明显影响，主要影响中远段图像优秀率。心律不齐则对冠脉节段的图像优秀率有明显影响。
本次研究存在着一定的不足：首先本研究为单中心研究，数据量较少，可能对统计结果有一定的影响。其次，未对心律不齐患者进一步深入研究，这在未来工作中会进一步讨论。最后，本研究入组患者中发现重度狭窄而进行冠脉造影的较少，而CCTA图像的诊断性分析并非本研究的主要研究，因此仅讨论了CCTA的图像质量评分。
综上所述，本研究初步评价我国首台320排宽体探测器CT在CCTA成像中的应用，在不同心率及心律情况场景下均可获得满足临床诊断需求的CCTA图像。较高的图像质量更加有助于便捷地进行后处理，并最终提高诊断准确度。
利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突
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