引用本文： 周瑩, 陳嬌, 何川東, 劉啟榆. 冠狀動脈凍結技術在改善較高心率患者冠狀動脈圖像質量中的應用價值. 華西醫學, 2015, 30(11): 2076-2080. doi: 10.7507/1002-0179.20150588 復制
隨著技術的發展，冠狀動脈CT成像（CCTA）在圖像重建算法、空間及時間分辨率上都有進步，但冠狀動脈偽影仍不可避免，特別是運動偽影[1]。心率越快，運動偽影越明顯。CCTA檢查前對于高心率患者，常規給予降心率的藥物，盡量將心率控制在70 次/min內，但是部分患者由于心理等因素影響，在檢查過程中會出現心率變快≥70次/min的現象。植入冠狀動脈運動追蹤凍結平臺（SSF）是在原始數據空間建立的冠狀動脈運動的四維模型，能夠進行運動校正，有助于改善或消除CCTA的血管運動偽影[2]。因此，本研究的目的是探討在較高心率（≥70 次/min）條件下SSF在改善冠狀動脈圖像質量中的價值。現報告如下。
1 資料與方法
1.1 一般資料
回顧性分析2013年8月－2014年2月于我院行CCTA檢查的1 260例患者圖像，從中篩選出檢查過程中平均心率≥70次/min的患者。共納入患者98例，排除其中有呼吸運動偽影者38例，最后得到60例患者的冠狀動脈圖像進入分析研究。其中，男32例，女28例；年齡42～82歲，平均（59.4±9.9）歲；體質量指數（BMI）18.36～33.30 kg/m2，平均（24.01±3.18） kg/m2。
1.2 方法
1.2.1 檢查前準備
患者在檢查前簽署知情同意書。掃描前禁食、禁水4～8 h，基礎心率高者給予口服美托洛爾2～4 mg，檢查前心率控制在70次/min 以內。為了更好地顯示冠狀動脈，掃描前5 min常規使用硝酸甘油0.5 mg舌下含服以擴張冠狀動脈，并對患者進行屏氣訓練。
1.2.2 檢查方法及圖像后處理
采用美國GE公司生產的（寶石）能譜CT機（Discovery CT 750HD）。掃描前受檢者取雙手抱頭仰臥位，連接心電圖導聯及雙筒高壓注射器（MED TRON Accutron CT-D）。利用峰值時間測定法進行掃描，經肘前靜脈以5 mL/s 的流速注射非離子型對比劑碘普羅胺（商品名：優維顯，含碘370 mg/mL，德國拜耳先錄醫藥股份有限公司）20 mL，后注射15 mL生理鹽水，選取主動脈根部水平層面，由軟件自動得出時間-密度曲線，計算該曲線的峰值時間，在峰值時間后再加5～7 s作為掃描的延遲時間。冠狀動脈增強掃描時，受試者屏氣，用以上同樣的注射速率注入對比劑60～80 mL，再注入30～40 mL生理鹽水，采用后門控螺旋掃描，掃描范圍從氣管隆突下1～2 cm至心臟膈面，掃描層厚0.625 mm，管電壓120 kV，管電流150～750 mAs （根據患者的BMI、心率變化自動生成），球管轉速0.35 s/r，掃描時間（7±3）s，Pitch值0.20±0.02。利用心電監護儀記錄心電圖。采用回顧性心電門控重建選擇時相，重建75%或45%時相的標準重建圖像以及基于SSF平臺的冠狀動脈四維運動的原始圖像，將原始數據傳至GE4.6工作站，獲得經運動校正后的一組新數據。利用冠狀動脈分析軟件，在工作站上對標準重建圖像（STD）及運動校正后的重建圖像（MC）進行容積再現、曲面重組及多平面重組，顯示心臟表面和冠狀動脈各分支并進行血管分析和評估，評估時參考橫斷面圖像。
1.2.3 圖像評價與分析
① 冠狀動脈分段。采用美國心臟協會冠狀動脈改良分段方法，共分15段：右冠狀動脈近、中、遠段（S1～S3），后降支及后側支（S4），左主干（S5），左前降支近、中、遠段（S6～S8），第一對角支（S9），第二對角支（S10），回旋支近、遠段（S11、S13），鈍緣支（S12），回旋支發出的后降支（S14），回旋支發出的后側支（S15）。
② 圖像評價。由2名經驗豐富的影像科副主任醫師獨立進行圖像評分，結論不一致時，請第3名影像科主任醫師觀察原始圖像及重組圖像，最后得出一致結論。對每個患者的標準冠狀動脈圖像及基于SSF平臺經運動校正后的冠狀動脈圖像進行評價。評分標準采用4分評價法，4分：優秀（血管周圍無放射狀或階梯狀偽影，血管邊緣光滑、顯示清晰）；3分：良好（血管周圍有少量偽影，血管邊緣稍模糊）；2分：一般（中等程度的偽影，血管邊緣明顯模糊，圖像質量仍可接受，尚能滿足診斷）；1分：差（血管邊緣嚴重模糊、失真，明顯放射狀或階梯狀偽影，影響對管腔的準確評價，不具診斷價值）。各節段的最低評分作為該節段冠狀動脈的最后評分。
1.3 統計學方法
應用SPSS 19.0軟件進行統計分析。分別統計冠狀動脈各分支（右冠狀動脈、左前降支及左旋支）以及各節段運動校正前、運動校正后出現偽影數及圖像質量評分，評分以均數±標準差表示。比較運動校正前后冠狀動脈各分支及各節段出現偽影率的差異（χ2檢驗）及圖像質量評分的差異（Wlicoxon符號秩和檢驗）。檢驗水準α=0.05。
2 結果
2.1 檢查過程中患者心率情況
60例患者，檢查時其平均心率≥70次/min，最高心率為114次/min；心率變異0%～82%，均值9.95%；心率波動0～68次/min，均值8次/min。
2.2 冠狀動脈各分支及各節段在SSF校正前后運動偽影出現頻率和圖像質量評分
分析60例患者共180支血管，795個血管段，其中有59例患者S9、S13段顯示，47例S10段顯示，56個S12段顯示，16例S14段顯示，18例S15段顯示。
運動校正前，共有133支（73.89%）血管，287個（36.10%）節段出現運動偽影，運動校正后共有89支（49.44%）血管，150個（18.87%）節段出現運動偽影（P＜0.05）。右冠狀動脈出現運動偽影的比率高于左前降支及左旋支，分別是91.67%（55/60）、60.00%（36/60）、70.00%（42/60），其中右冠狀動脈S2段出現偽影的比率最高，為90.00%。運動校正后，右冠狀動脈及左冠狀動脈左旋支偽影數均減少（P＜0.05）。各節段偽影數也均有減少，其中右冠狀動脈各節段運動校正前后偽影數量差異有統計學意義（P＜0.05），而左冠狀動脈除S8、S11、S13段運動校正前后偽影數差異有統計學意義外（P＜0.05），余各段差異無統計學意義（P＞0.05）。見表 1、2。
表1
冠狀動脈各分支運動校正前后出現偽影數[支（%）]
表2
冠狀動脈各節段運動校正前后出現偽影數[個（%）]
運動校正前，右冠狀動脈評分低于左前降支及左旋支，分別是（3.32±0.40）、（3.69±0.42）、（3.44±0.55）分，特別是右冠狀動脈的S2段，圖像質量評分最低，平均為（2.45±0.85）分；運動校正后，冠狀動脈各分支圖像質量評分明顯高于校正前（P＜0.05）。各節段圖像質量評分均高于運動校正前，除S5、S6、S9及統計學意義顯著性外（P＞0.05），余各段經運動校正后的圖像均優于運動校正前，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表 3、4，圖 1、2。
圖1
患者行CCTA檢查運動校正前后的右冠狀動脈S2段橫斷面 患者，女，44歲，檢查時平均心率為78次/min 1a.運動校正前血管邊緣有明顯放射狀偽影，管壁嚴重模糊，無法評估，不具診斷價值，評分為1分 1b.運動校正后血管壁邊緣清楚、光整，評分為 4分? ?圖 2患者行CCTA檢查運動校正前后的右冠狀動脈曲面重建圖像 患者，女，48歲，檢查時平均心率84次/min 2a.運動校正前S1段及S2段邊緣模糊，管壁似見薄層軟斑，評分為2分 2b.運動校正后管腔規則、管壁清楚，未見確切斑塊，評分為4分
表3
平均心率≥70次/min冠狀動脈各分支圖像運動校正前后質量評分（n=60，
表4
平均心率≥70次/min冠狀動脈各節段圖像運動校正前后質量評分（3 討論
CCTA的圖像質量受掃描參數、對比劑注射方案、患者呼吸配合情況、掃描時平均心率、心率變異及心率波動等多種因素影響，其中心率是最重要和常見的因素[3-5]。傳統CT進行心臟冠狀動脈掃描的時候，由于只采集了圖像信息，并未考慮到冠狀動脈運動情況，所以當冠狀動脈運動的速度超過CT的時間分辨率的時候，就會產生運動偽影[6]，影響血管壁的顯示，造成對管壁斑塊及管腔狹窄程度的誤判，甚至無法判斷，導致檢查失敗。文獻報道10%～16%的冠狀動脈節段的不可評估主要是由運動偽影因素導致的，并且心率越快，運動偽影越大，特別是心率在80～90次/min的時候，右冠狀動脈的運動偽影最大，因為在這個心率范圍，右冠狀動脈運動最快、運動幅度和變形最大，所以在高心率的時候，采集的心臟圖像不理想[7]。CCTA檢查前對于高心率患者，常規給予降心率的藥物，盡量將心率控制在70次/min內，但是部分患者由于心理等因素影響，在檢查過程中會出現突然心率變快現象（如本研究納入的患者），從而導致檢查圖像質量不理想或檢查失敗。本研究結果顯示，右冠狀動脈出現運動偽影的幾率明顯大于左冠狀動脈，特別是右冠狀動脈S2段，即右冠狀動脈的垂直段，與其他研究結果類似[8-9]，這可能是由于S2段在房室溝內走行靠近心房，與掃描層面垂直，易受舒張末期心房收縮及各種因素干擾有關。解決運動偽影的關鍵是提高時間分辨率，時間分辨率的提高一個是從硬件水平上，如雙源CT[10-11]。
一個是從軟件水平上在圖像重建方法上壓縮重建時間窗，如多扇區重組[12-13]。而植入SSF平臺對冠狀動脈四維運動圖像進行運動校正是一種從軟件水平上改善運動偽影的新方法，它通過進行冠狀動脈四維運動的掃描、數據采集，運動信息編碼及模型迭代重建，獲得運動校正后的冠狀動脈圖像，與多扇區重組不同的是，該方法是利用同一心動周期相鄰期相的數據信息，采用運動校正算法，確定靶期相中血管的準確位置，并且適當地補償靶期相中血管的剩余運動，從而有效地縮減了重建的時間窗[14]，因此不易受心搏不一致及心動周期的影響。
本研究結果顯示經運動校正后，冠狀動脈各分支及各節段運動偽影數降低，左右冠狀動脈整體圖像質量都能得到有效改善，尤其是右冠狀動脈及其各節段的圖像質量能得到顯著提高；與Leipsic等[14]對一組未藥物控制心率的患者研究結果具有一致性。在提高左冠狀動脈各節段圖像質量中，除S5、S6、S9及S14節段校正前后評分差異無統計學意義外，余都有統計學意義，其可能原因是S5、S6段校正前出現運動偽影的比率就低，因此校正前后差異不明顯。而S9及S14段部分血管細小，且大部分患者S14段未見顯示，則可能是導致運動校正前后圖像質量評分差異不明顯的原因。SSF平臺進行運動信息編碼利用的是同一心動周期中靶期相鄰近期相的信息數據，而Rohkohl等[15]對運動校正算法在提高冠狀動脈最佳期相圖像質量的研究結果也顯示，靶心動期相較短的掃描間隔足以獲得重建良好圖像質量的數據信息。因此，運動校正重建能應用于前門控心電觸發冠狀動脈CT成像，其能否在降低受檢者輻射劑量前提下提高圖像質量尚需進一步研究。
綜上所述，基于SSF平臺的運動校正在改善較高心率下冠狀動脈圖像質量中有價值，特別是對右冠狀動脈及其各節段，圖像質量有明顯提高。但本研究屬于回顧性研究，納入患者中檢查前高心率患者都予以藥物控制，所以高心率例數相對較少，研究結果可能存在一定偏倚；因此在更高心率時，SSF否能顯著提高冠狀動脈圖像質量需進一步研究證實。
隨著技術的發展，冠狀動脈CT成像（CCTA）在圖像重建算法、空間及時間分辨率上都有進步，但冠狀動脈偽影仍不可避免，特別是運動偽影[1]。心率越快，運動偽影越明顯。CCTA檢查前對于高心率患者，常規給予降心率的藥物，盡量將心率控制在70 次/min內，但是部分患者由于心理等因素影響，在檢查過程中會出現心率變快≥70次/min的現象。植入冠狀動脈運動追蹤凍結平臺（SSF）是在原始數據空間建立的冠狀動脈運動的四維模型，能夠進行運動校正，有助于改善或消除CCTA的血管運動偽影[2]。因此，本研究的目的是探討在較高心率（≥70 次/min）條件下SSF在改善冠狀動脈圖像質量中的價值。現報告如下。
1 資料與方法
1.1 一般資料
回顧性分析2013年8月－2014年2月于我院行CCTA檢查的1 260例患者圖像，從中篩選出檢查過程中平均心率≥70次/min的患者。共納入患者98例，排除其中有呼吸運動偽影者38例，最后得到60例患者的冠狀動脈圖像進入分析研究。其中，男32例，女28例；年齡42～82歲，平均（59.4±9.9）歲；體質量指數（BMI）18.36～33.30 kg/m2，平均（24.01±3.18） kg/m2。
1.2 方法
1.2.1 檢查前準備
患者在檢查前簽署知情同意書。掃描前禁食、禁水4～8 h，基礎心率高者給予口服美托洛爾2～4 mg，檢查前心率控制在70次/min 以內。為了更好地顯示冠狀動脈，掃描前5 min常規使用硝酸甘油0.5 mg舌下含服以擴張冠狀動脈，并對患者進行屏氣訓練。
1.2.2 檢查方法及圖像后處理
采用美國GE公司生產的（寶石）能譜CT機（Discovery CT 750HD）。掃描前受檢者取雙手抱頭仰臥位，連接心電圖導聯及雙筒高壓注射器（MED TRON Accutron CT-D）。利用峰值時間測定法進行掃描，經肘前靜脈以5 mL/s 的流速注射非離子型對比劑碘普羅胺（商品名：優維顯，含碘370 mg/mL，德國拜耳先錄醫藥股份有限公司）20 mL，后注射15 mL生理鹽水，選取主動脈根部水平層面，由軟件自動得出時間-密度曲線，計算該曲線的峰值時間，在峰值時間后再加5～7 s作為掃描的延遲時間。冠狀動脈增強掃描時，受試者屏氣，用以上同樣的注射速率注入對比劑60～80 mL，再注入30～40 mL生理鹽水，采用后門控螺旋掃描，掃描范圍從氣管隆突下1～2 cm至心臟膈面，掃描層厚0.625 mm，管電壓120 kV，管電流150～750 mAs （根據患者的BMI、心率變化自動生成），球管轉速0.35 s/r，掃描時間（7±3）s，Pitch值0.20±0.02。利用心電監護儀記錄心電圖。采用回顧性心電門控重建選擇時相，重建75%或45%時相的標準重建圖像以及基于SSF平臺的冠狀動脈四維運動的原始圖像，將原始數據傳至GE4.6工作站，獲得經運動校正后的一組新數據。利用冠狀動脈分析軟件，在工作站上對標準重建圖像（STD）及運動校正后的重建圖像（MC）進行容積再現、曲面重組及多平面重組，顯示心臟表面和冠狀動脈各分支并進行血管分析和評估，評估時參考橫斷面圖像。
1.2.3 圖像評價與分析
① 冠狀動脈分段。采用美國心臟協會冠狀動脈改良分段方法，共分15段：右冠狀動脈近、中、遠段（S1～S3），后降支及后側支（S4），左主干（S5），左前降支近、中、遠段（S6～S8），第一對角支（S9），第二對角支（S10），回旋支近、遠段（S11、S13），鈍緣支（S12），回旋支發出的后降支（S14），回旋支發出的后側支（S15）。
② 圖像評價。由2名經驗豐富的影像科副主任醫師獨立進行圖像評分，結論不一致時，請第3名影像科主任醫師觀察原始圖像及重組圖像，最后得出一致結論。對每個患者的標準冠狀動脈圖像及基于SSF平臺經運動校正后的冠狀動脈圖像進行評價。評分標準采用4分評價法，4分：優秀（血管周圍無放射狀或階梯狀偽影，血管邊緣光滑、顯示清晰）；3分：良好（血管周圍有少量偽影，血管邊緣稍模糊）；2分：一般（中等程度的偽影，血管邊緣明顯模糊，圖像質量仍可接受，尚能滿足診斷）；1分：差（血管邊緣嚴重模糊、失真，明顯放射狀或階梯狀偽影，影響對管腔的準確評價，不具診斷價值）。各節段的最低評分作為該節段冠狀動脈的最后評分。
1.3 統計學方法
應用SPSS 19.0軟件進行統計分析。分別統計冠狀動脈各分支（右冠狀動脈、左前降支及左旋支）以及各節段運動校正前、運動校正后出現偽影數及圖像質量評分，評分以均數±標準差表示。比較運動校正前后冠狀動脈各分支及各節段出現偽影率的差異（χ2檢驗）及圖像質量評分的差異（Wlicoxon符號秩和檢驗）。檢驗水準α=0.05。
2 結果
2.1 檢查過程中患者心率情況
60例患者，檢查時其平均心率≥70次/min，最高心率為114次/min；心率變異0%～82%，均值9.95%；心率波動0～68次/min，均值8次/min。
2.2 冠狀動脈各分支及各節段在SSF校正前后運動偽影出現頻率和圖像質量評分
分析60例患者共180支血管，795個血管段，其中有59例患者S9、S13段顯示，47例S10段顯示，56個S12段顯示，16例S14段顯示，18例S15段顯示。
運動校正前，共有133支（73.89%）血管，287個（36.10%）節段出現運動偽影，運動校正后共有89支（49.44%）血管，150個（18.87%）節段出現運動偽影（P＜0.05）。右冠狀動脈出現運動偽影的比率高于左前降支及左旋支，分別是91.67%（55/60）、60.00%（36/60）、70.00%（42/60），其中右冠狀動脈S2段出現偽影的比率最高，為90.00%。運動校正后，右冠狀動脈及左冠狀動脈左旋支偽影數均減少（P＜0.05）。各節段偽影數也均有減少，其中右冠狀動脈各節段運動校正前后偽影數量差異有統計學意義（P＜0.05），而左冠狀動脈除S8、S11、S13段運動校正前后偽影數差異有統計學意義外（P＜0.05），余各段差異無統計學意義（P＞0.05）。見表 1、2。
表1
冠狀動脈各分支運動校正前后出現偽影數[支（%）]
表2
冠狀動脈各節段運動校正前后出現偽影數[個（%）]
運動校正前，右冠狀動脈評分低于左前降支及左旋支，分別是（3.32±0.40）、（3.69±0.42）、（3.44±0.55）分，特別是右冠狀動脈的S2段，圖像質量評分最低，平均為（2.45±0.85）分；運動校正后，冠狀動脈各分支圖像質量評分明顯高于校正前（P＜0.05）。各節段圖像質量評分均高于運動校正前，除S5、S6、S9及統計學意義顯著性外（P＞0.05），余各段經運動校正后的圖像均優于運動校正前，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表 3、4，圖 1、2。
圖1
患者行CCTA檢查運動校正前后的右冠狀動脈S2段橫斷面 患者，女，44歲，檢查時平均心率為78次/min 1a.運動校正前血管邊緣有明顯放射狀偽影，管壁嚴重模糊，無法評估，不具診斷價值，評分為1分 1b.運動校正后血管壁邊緣清楚、光整，評分為 4分? ?圖 2患者行CCTA檢查運動校正前后的右冠狀動脈曲面重建圖像 患者，女，48歲，檢查時平均心率84次/min 2a.運動校正前S1段及S2段邊緣模糊，管壁似見薄層軟斑，評分為2分 2b.運動校正后管腔規則、管壁清楚，未見確切斑塊，評分為4分
表3
平均心率≥70次/min冠狀動脈各分支圖像運動校正前后質量評分（n=60，
表4
平均心率≥70次/min冠狀動脈各節段圖像運動校正前后質量評分（3 討論
CCTA的圖像質量受掃描參數、對比劑注射方案、患者呼吸配合情況、掃描時平均心率、心率變異及心率波動等多種因素影響，其中心率是最重要和常見的因素[3-5]。傳統CT進行心臟冠狀動脈掃描的時候，由于只采集了圖像信息，并未考慮到冠狀動脈運動情況，所以當冠狀動脈運動的速度超過CT的時間分辨率的時候，就會產生運動偽影[6]，影響血管壁的顯示，造成對管壁斑塊及管腔狹窄程度的誤判，甚至無法判斷，導致檢查失敗。文獻報道10%～16%的冠狀動脈節段的不可評估主要是由運動偽影因素導致的，并且心率越快，運動偽影越大，特別是心率在80～90次/min的時候，右冠狀動脈的運動偽影最大，因為在這個心率范圍，右冠狀動脈運動最快、運動幅度和變形最大，所以在高心率的時候，采集的心臟圖像不理想[7]。CCTA檢查前對于高心率患者，常規給予降心率的藥物，盡量將心率控制在70次/min內，但是部分患者由于心理等因素影響，在檢查過程中會出現突然心率變快現象（如本研究納入的患者），從而導致檢查圖像質量不理想或檢查失敗。本研究結果顯示，右冠狀動脈出現運動偽影的幾率明顯大于左冠狀動脈，特別是右冠狀動脈S2段，即右冠狀動脈的垂直段，與其他研究結果類似[8-9]，這可能是由于S2段在房室溝內走行靠近心房，與掃描層面垂直，易受舒張末期心房收縮及各種因素干擾有關。解決運動偽影的關鍵是提高時間分辨率，時間分辨率的提高一個是從硬件水平上，如雙源CT[10-11]。
一個是從軟件水平上在圖像重建方法上壓縮重建時間窗，如多扇區重組[12-13]。而植入SSF平臺對冠狀動脈四維運動圖像進行運動校正是一種從軟件水平上改善運動偽影的新方法，它通過進行冠狀動脈四維運動的掃描、數據采集，運動信息編碼及模型迭代重建，獲得運動校正后的冠狀動脈圖像，與多扇區重組不同的是，該方法是利用同一心動周期相鄰期相的數據信息，采用運動校正算法，確定靶期相中血管的準確位置，并且適當地補償靶期相中血管的剩余運動，從而有效地縮減了重建的時間窗[14]，因此不易受心搏不一致及心動周期的影響。
本研究結果顯示經運動校正后，冠狀動脈各分支及各節段運動偽影數降低，左右冠狀動脈整體圖像質量都能得到有效改善，尤其是右冠狀動脈及其各節段的圖像質量能得到顯著提高；與Leipsic等[14]對一組未藥物控制心率的患者研究結果具有一致性。在提高左冠狀動脈各節段圖像質量中，除S5、S6、S9及S14節段校正前后評分差異無統計學意義外，余都有統計學意義，其可能原因是S5、S6段校正前出現運動偽影的比率就低，因此校正前后差異不明顯。而S9及S14段部分血管細小，且大部分患者S14段未見顯示，則可能是導致運動校正前后圖像質量評分差異不明顯的原因。SSF平臺進行運動信息編碼利用的是同一心動周期中靶期相鄰近期相的信息數據，而Rohkohl等[15]對運動校正算法在提高冠狀動脈最佳期相圖像質量的研究結果也顯示，靶心動期相較短的掃描間隔足以獲得重建良好圖像質量的數據信息。因此，運動校正重建能應用于前門控心電觸發冠狀動脈CT成像，其能否在降低受檢者輻射劑量前提下提高圖像質量尚需進一步研究。
綜上所述，基于SSF平臺的運動校正在改善較高心率下冠狀動脈圖像質量中有價值，特別是對右冠狀動脈及其各節段，圖像質量有明顯提高。但本研究屬于回顧性研究，納入患者中檢查前高心率患者都予以藥物控制，所以高心率例數相對較少，研究結果可能存在一定偏倚；因此在更高心率時，SSF否能顯著提高冠狀動脈圖像質量需進一步研究證實。
