汪 芳，郝萬慶，楊利莉，鄭靜瑤，哈若水，王澤潤，曹永佩，黃 飛[寧夏回族自治區(qū)人民醫(yī)院(北方民族大學教學合作醫(yī)院)醫(yī)學影像中心，寧夏 銀川 750002]

256排寬體探測器CT智能心電門控技術在不控制心率患者冠狀動脈CTA中的應用

汪 芳，郝萬慶，楊利莉，鄭靜瑤，哈若水*，王澤潤，曹永佩，黃 飛
[寧夏回族自治區(qū)人民醫(yī)院(北方民族大學教學合作醫(yī)院)醫(yī)學影像中心，寧夏 銀川 750002]

目的 探討256排寬體探測器CT智能心電門控技術對不控制心率患者CT冠狀動脈成像的圖像質量及可診斷性。方法 200例疑似冠心病的患者接受256排寬體探測器CT冠狀動脈成像，采用智能心電門控掃描，根據掃描患者實時心率分成4組，A組(心率≤69次/分)、B組(心率為70～80次/分)、C組(心率為81～90次/分)、D組(心率≥91次/分)，每組50例。由2名有心血管CT診斷經驗的醫(yī)師以盲法對4組冠狀動脈成像的圖像質量及可診斷性進行評價，并比較各組的輻射劑量。結果 4組患者年齡、性別、體質量指數差異無統計學意義；圖像質量主觀評分差異有統計學意義(P<0.05)。200例患者共評價600支血管2 575個節(jié)段,4組圖像節(jié)段水平、患者水平、血管水平的可診斷率差異均無統計學意義(P均>0.05)。A～D組的有效輻射劑量分別為(1.05±0.48)mSv、(2.41±1.20)mSv、(1.27±0.55)mSv、(2.66±1.12)mSv，差異有統計學意義(F=29.22，P<0.001)。結論 Revolution CT寬體探測器智能心電門控技術在不同心率患者單個心動周期完成冠狀動脈CTA檢查具有可行性，并提高了中高心率患者檢查成功率及圖像質量。

血管造影術；體層攝影術，X線計算機；冠狀動脈疾病

近年來,隨著CT技術的不斷革新，冠狀動脈CT血管成像(coronary CT angiography, CCTA)已成為臨床篩查冠狀動脈心臟病的主要影像學檢查手段。然而，CCTA的成功與否受多種因素影響，其中心率的影響最顯著[1]。雖然CT的硬件設備和軟件在不斷地發(fā)展進步中(如提高機架轉數、采用雙源或回顧性門控及多扇區(qū)掃描等技術)，但目前仍無法完全消除高心率患者的圖像偽影，同時輻射劑量問題也限制了其應用[2-4]。目前256排寬體CT 16 cm的Z軸覆蓋范圍及0.28 s的機架旋轉速度可實現1次掃描獲得單個心動周期的全部數據，同時冠狀動脈追蹤凍結技術(snapshot freeze, SSF)可以減小冠狀動脈的運動偽影[5]。本研究旨在探討寬體探測器智能心電門控技術對不控制心率受試者行CCTA的可行性，并分析其圖像質量、可判讀性及成功率。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2016年3月—6月在我院因疑似冠心病接受CCTA檢查的患者200例，其中男116例、女84例，年齡39～82歲，平均(59.2±9.4)歲。所有入選病例均排除中度以上腎功能不全[eGFR<60 ml/(min·1.73 m2)]、嚴重器官功能衰竭、含碘對比劑禁忌證、硝酸甘油禁忌證、肥胖[體質量指數(body mass index， BMI)>30 kg/m2]、冠狀動脈搭橋術后以及其他導致掃描失敗的因素。根據掃描時實時心率分成4組，A組(心率≤69次/分)、B組(心率 70～80次/分)、C組(心率81～90次/分)、D組(心率≥91次/分)，每組50例。本研究經倫理委員會批準，所有患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 掃描前患者禁食4～8 h，無需服用降心率藥物；為提高血管遠段及分支顯示率，掃描前 5 min常規(guī)服用硝酸甘油0.5 mg，并進行呼吸屏氣訓練。

采用 GE Revolution 256排寬體CT掃描機，掃描范圍由氣管分叉下1 cm至心底，全部數據在1個心動周期內采集完成(如果患者心律嚴重不齊時可在1個心動周期后，間隔1～2個心動周期采集)，掃描方式為前瞻性心電門控軸向掃描，曝光時不移動掃描床。探測器覆蓋范圍根據心影大小可選擇12 cm、14 cm或16 cm，重組層厚、間隔均選擇0.625 mm，迭代重組權重ASiR-V為50%，重組矩陣512×512，重建算法選擇標準算法。管電壓和管電流均根據患者體型大小采用自動調制技術，管電壓調節(jié)范圍包括80、100、 120 kV，管電流調節(jié)范圍為200～600 mA。預計噪聲指數24，機架旋轉1周時間為0.28 s。使用雙筒高壓注射器，經肘前靜脈注射非離子型對比劑碘普羅胺(370 mgI/ml)，對比劑用量=體質量(kg)×0.9+12 ml，注射流率4.0～5.5 ml/s，隨后以相同的流率追加生理鹽水20 ml沖洗。采用對比劑智能觸發(fā)技術，ROI位于氣管分叉層面的升主動脈內，CT值達到 60 HU后延時9.9 s啟動掃描。

根據寬體探測器智能心電門控(Auto-ECG-gating)技術自動判斷心率及心律情況，并根據不同心率和心律自動推薦合適的曝光時相及是否開啟冠狀動脈SSF技術。對于心率≤69次/分的患者，曝光期相推薦75%R-R間期；心率為70～80次/分，曝光時間窗推薦40%～55%和70%～80%R-R間期；心率為81～90次/分，曝光時間窗推薦40%～50%R-R間期；心率≥91次/分，曝光時間窗選擇40%～55%和70%～80%R-R間期。對于心律嚴重不齊患者，為保證檢查成功率，在第1次掃描后間隔1～2個心動周期再重復掃描。記錄并計算其有效輻射劑量(effective radiation dose， ED)。

1.3 圖像后處理和質量評價

1.3.1 圖像后處理 掃描后所有數據傳至GE Advantage Workstation 4.6工作站，利用自動冠狀動脈分析軟件進行圖像后處理，包括VR、MIP、曲面重建及MPR等，并參考原始橫斷面圖像對每一支血管進行分析。對于掃描自動開啟SSF的圖像，選擇凍結后重建圖像進行分析。

1.3.2 圖像質量主觀評價 依據美國心臟協會冠狀動脈改良分段方法[6]，將冠狀動脈分為15個節(jié)段，評分主要基于右冠狀動脈(right coronary artery, RCA)近、中、遠段，左前降支(left anterior descending branch, LAD)近、中、遠段及回旋支(left circumflex branch, LCX)近、遠段。所有圖像由2名有5年以上工作經驗的心血管專業(yè)的放射診斷醫(yī)師采取獨立盲法評價，不一致時協商確定，不排除非運動偽影所引起的管徑纖細、對比劑充盈不佳、鈣化遮蔽以及支架等。圖像質量評分標準采用likert分級4分法[7]：4分，圖像質量優(yōu)良，血管壁邊緣光整，無階梯偽影或血管中斷；3分，圖像質量欠佳，血管壁邊緣欠光整，或有輕度錯層偽影，但不影響血管評價；2分，圖像質略差，血管壁邊緣模糊，有輕度錯層偽影，但能滿足診斷；1分，血管顯示不清，或有嚴重階梯狀偽影，不能用于診斷。圖像質量主觀評分≥2分為可診斷圖像。分別對所評估患者的每支血管、每個節(jié)段進行評分并取平均值，可診斷率=可診斷例數/總例數×100%。血管水平評分以節(jié)段中的最低分、患者水平評分以血管水平的最低分計算。

表1 4組一般資料和ED比較(±s)

表1 4組一般資料和ED比較(±s)

組別心率(次/分)年齡(歲)男/女(例)BMI(kg/m2)ED(mSv)A組62．16±5．2157．9±8．628/2224．00±3．371．05±0．48B組74．8±3．0858．2±9．832/1824．67±3．212．41±1．20C組85．52±2．7961．7±7．327/2324．27±3．541．27±0．55D組101．66±9．7558．9±11．229/2124．47±3．152．66±1．12F值/χ2值401．921．661．150．3729．22P值<0．0010．1770．7650．774<0．001

表2 4組患者圖像質量主觀評分結果(分， ±s)

表2 4組患者圖像質量主觀評分結果(分， ±s)

組別RCALADLCX冠狀動脈節(jié)段A組3．84±0．363．81±0363．72±0．433．91±0．27B組2．79±0．713．28±0．642．70±0．803．17±0．63C組3．08±0．633．25±0．612．93±0．523．46±0．58D組2．96±0．712．93±0．522．75±0．703．29±0．62χ2值50．4167．1062．55228．67P值<0．001<0．001<0．0010．005

1.4 統計學分析 采用SPSS 20.0統計分析軟件。4組間性別和可診斷率比較采用χ2檢驗，年齡、BMI、心率和ED的比較采用單因素方差分析；各組圖像的主觀評分比較采用等級資料的多個獨立樣本Kruslal-wallisH檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

所有患者平均心率為 (81.0±15.7)次/秒，最高心率為122次/秒。4組患者年齡、性別、BMI差異均無統計學意義(P均>0.05)，心率、ED差異有統計學意義(P均<0.05，表1)。

2.1 圖像質量主觀評分 不同心率組圖像質量主觀評分在冠狀動脈分支水平、節(jié)段水平，差異均有統計學意義(P均<0.05，表2)。B組(中等心率)的RCA及LCX圖像質量評分最低(圖1)。

2.2 圖像質量的可診斷率 200例患者中共分析了600支血管，2 575個節(jié)段，其中A組639個節(jié)段、B組641個節(jié)段、C組650個節(jié)段、D組645個節(jié)段，各組圖像基于節(jié)段水平、血管水平和患者水平的可診斷率差異均無統計學意義(P均>0.05，表3)。

3 討論

CCTA已成為冠心病的重要篩查手段。高心率患者圖像運動偽影較大，其解決的關鍵是從硬件水平和軟件水平提高時間分辨率。以往研究[8]報道，雙源CT大螺距前門控掃描可以一定程度上改善高心率冠狀動脈運動偽影，但受時間分辨率限制，無法實現心率>100次/秒及心律不齊患者的CCTA。相比雙源CT 75 ms時間分辨率的優(yōu)勢，寬體CT(如320排CT)16 cm寬的探測器可以在1個心動周期內覆蓋全心臟，避免了雙源CT多扇區(qū)掃描中心率不一致及不同心動周期的影響，但傳統寬體CT時間分辨率有限，且對心率有一定的要求。Revolution CT不僅具有16 cm寬探測器，機架旋轉速度達到0.28 s，結合SSF技術使得有效時間分辨率達29 ms，同時配備了智能心電門控技術，掃描方式為前瞻性心電門控軸位掃描，根據同步心電R-R間期變化，軟件自動推薦最佳掃描時相，進一步消除了中、高心率(心率≥70次/分)下圖像的運動偽影，提高了高心率患者圖像質量。SSF技術是使用1個心動周期內相鄰期相的圖像信息來描繪血管運動，包括運動路徑和方向，以確定靶期相中血管的準確位置，從而有效地縮減重建的時間窗，在保證圖像質量的前提下，降低輻射劑量[5]。

本研究所有受試者均未服用藥物控制心率，平均心率為(81.0±15.7)次/秒，最高心率為122次/秒。本研究采用智能門控及SSF運動偽影校正技術，圖像質量得到有效改善。本研究4組節(jié)段水平可診斷率分別為100%，97.98%，99.54%和97.83%，與譚四平等[9]研究結果比較，在中高心率組(B～D組)圖像可診斷率有所提高。本研究中，中等心率組(B組)、高心率組(C、D組)仍有約3%的冠狀動脈節(jié)段凍結后存在運動偽影不能診斷，主要累及節(jié)段為RCA中段及LCX近段，其中5個冠狀動脈節(jié)段為管徑纖細、4個節(jié)段為走行紆曲、6個節(jié)段為右心內存在對比劑偽影、4個節(jié)段為變異心率>10次/分。本組數據表明，隨著心率增快、變異性增大，圖像質量降低，特別是中等心率(70～80次/分)為冠狀動脈檢查的困難心率，其合適的曝光時相落在收縮期或舒張期的概率不等，圖像質量良好的概率相對降低。通常，低心率時75%相位圖像質量良好，高心率時45%相位圖像質量較好，而中等心率所處最佳時相概率不等，雙期相成像可以實現圖像質量互補，256排寬體CT單心動周期軸位掃描中，可以同時實現45%及75%左右的相位內分別曝光，得到收縮期及舒張末期圖像。本研究B組中RCA主觀評分為(2.79±0.71)分，LCX為(2.70±0.80)分，可診斷率分別為92.00%及90.00%，故對于心率70～80次/分的患者，256排寬體CT可以得到滿意的圖像，而不需要全時相曝光，從而減少患者的輻射劑量。

目前中、高心率患者CCTA主要采取回顧性心電門控，但小螺距的重疊掃描導致較高的輻射劑量[10]。由于本研究中掃描方式為前瞻性心電門控軸掃，數據采集在單個心動周期之內，故ED均為3 mSv左右，明顯低于以往研究，如孫嘯天等[11]研究中雙源CTA為(6.90±1.18) mSv及舒震宇等[12]研究中320排CTA為(10.88±2.89)mSv。其中B、D組因采用雙期相采集較多，故其ED略高于其他組。

本研究的局限性：①未與DSA進行對照，診斷準確率未進一步證實；②部分RCA及LCX近、中段評分為1分的圖像在雙期及SSF基礎上仍未得到改善，原因有待大樣本數據進一步研究；③樣本量相對較少，還需加大樣本量以檢驗結果的可靠性；④未對心率變異下成像期相情況所引起圖像質量進行分析。

總之，本研究顯示256排寬體CT智能心電門控技術對不控制心率患者均可實現單次心動周期冠狀動脈掃描，具有很好的檢查成功率，且圖像質量可診斷率提高的同時降低了輻射劑量。

[1] Leschka S, Wildermuth S, Boehm T, et al. Noninvasive coronary angiography with 64-section CT: Effect of average heart rate and heart rate variability on image quality. Radiology, 2006,241(2):378-385.

[2] 陳文靜，劉文亞，王海濤，等．心率、扇區(qū)重組、時相重建對64層螺旋CT冠狀動脈成像質量的影響．中國醫(yī)學影像技術，2008，24(5)：785-788．

[3] 孫明利，呂濱，吳潤澤，等．雙源CT前瞻性心電門控對較高心率患者冠狀動脈成像的準確性研究．中華放射學雜志，2011，45(5)：436-440．

[4] Halliburton SS, Stillman AE, Flohr T, et al. Do segmented reconstruction algorithms for cardiac multi-slice computed tomography improve image quality? Herz, 2003,28(1):20-31.

[5] Fan L, Zhang J, Xu D, et al. CTCA image quality improvement by using snapshot freeze technique under prospective and retrospective electrocardiographic gating. J Comput Assist Tomogr, 2015,39(2):202-206.

[6] Wong DT, Soh SY, Ko BS, et al. Superior CT coronary angiography image quality at lower radiation exposure with second Generation 320-detector row CT in patients with elevated heart rate: A comparison with first Generation 320-detector row CT. Cardiovasc Diagn Ther, 2014,4(4):299-306.

[7] Leipsic J, Labounty TM, Hague CJ, et al. Effect of a novel vendor-specific motion-correction algorithm on image quality and diagnostic accuracy in persons undergoing coronary CT angiography without rate-control medications. J Cardiovasc Comput Tomogr, 2012,6(3):164-171.

[8] 孫凱，韓瑞娟，馬利軍，等．大螺距雙源CT前瞻性心電門控冠狀動脈成像在高心率患者中的應用．中華臨床醫(yī)師雜志(電子版)，2011，5(17)：4962-4967．

[9] 譚四平，沈比先，薛水培，等．Flex Padding技術在高心率患者前瞻性冠狀動脈CTA中的應用研究．臨床放射學雜志，2013，32(11)：1650-1654．

[10] Lell M, Marwan M, Schepis T, et al. Prospectively ECG-triggered high-pitch spiral acquisition for coronary CT angiography using dual source CT: Technique and initial experience. Eur Radiol, 2009,19(11):2576-2583.

[11] 孫嘯天，陳艷，余建明，等．不同螺距雙源CT冠狀動脈成像的圖像質量與輻射劑量的對比研究．臨床放射學雜志，2014，33(2)：285-288．

[12] 舒震宇，王振，丁忠祥，等．高心率患者640層CT冠狀動脈成像窄窗技術可行性研究及其對輻射劑量的影響．醫(yī)學研究雜志，2013，42(6)：183-187．

Clinical application of auto-ECG-gating technique of 256 row CT coronary angiography in patients without heart rate control

WANGFang,HAOWanqing,YANGLili,ZHENGJingyao,HARuoshui*,WANGZerun,CAOYongpei,HUANGFei
(MedicalImagingCenter,NingxiaHuiAutonomousRegionPeople'sHospital[NorthUniversityofNationalitiesTeachingHospital],Yinchuan750002,China)

Objective To explore the image quality and diagnostic efficiency of coronary CTA (CCTA) in patients without heart rate (HR) control by optimizing acquisition phase with auto-ECG-gating technology using 256-row wide-volume detector. Methods Totally 200 patients with suspected coronary artery disease (CAD) were selected and underwent CCTA with auto-ECG-gating on a 256 row wide detector CT (Revolution CT). Patients were divided into 4 groups according to the real-time HR, group A (n=50): HR≤69 bpm; group B (n=50): HR 70—80 bpm; group C (n=50): HR 81—90 bpm; group D: HR≥91 bpm (n=50). CCTA images quality and diagnostic rate were assessed by two experienced radiologists blindly, and effective radiation dose were compared among 4 groups. Results There were no significant differences of age, sex, and body mass index among 4 groups (allP>0.05), and there was significant difference of image quality score among 4 groups (P<0.05). Totally, 800 coronary arteries and 2 575 segments in 200 patients were assessed. There had no significant difference of diagnostic rate among four groups derived from the segment, coronary artery and patients (allP>0.05). The effective radiation dose in A—D groups were (1.05±0.48)mSv， (2.41±1.20)mSv， (1.27±0.55)mSv， (2.66±1.12)mSv, and the difference was significant (F=29.22,P<0.001). Conclusion It is feasible to perform CCTA in single cardiac cycle in patients with arbitrary heart rate by auto-ECG-gating using Revolution CT equipped wide-volume detector. And it can improve image quality and success ratio in patients with moderate and high heart rate.

Angiography; Tomography, X-ray computed; Coronary disease

汪芳(1982—)，女(滿族)，遼寧北鎮(zhèn)人，碩士，主治醫(yī)師。研究方向：心臟大血管影像診斷。E-mail： xiaoxiao_8236@sina.com

哈若水，寧夏回族自治區(qū)人民醫(yī)院(北方民族大學教學合作醫(yī)院)醫(yī)學影像中心，750002。E-mail: ruoshui_ha@sina.com

2016-11-07

2017-03-01

10.13929/j.1003-3289.201611037

R541.4; R814.42

A

1003-3289(2017)07-1080-05