MSCT冠状动脉成像质量的影响因素分析

赵坤，邵广瑞，王勇，侯代伦

1.山东大学第二医院，山东 济南250013；2. 山东省胸科医院，山东 济南 250101

MSCT冠状动脉成像质量的影响因素分析

赵坤1，邵广瑞1，王勇2，侯代伦2

1.山东大学第二医院，山东 济南250013；2. 山东省胸科医院，山东 济南 250101

目的分析64层螺旋CT冠状动脉扫描中影响成像质量的各种因素。方法对89例怀疑冠心病或冠心病复查患者进行64层螺旋CT冠状动脉检查，回顾性分析成像质量，探讨心率及心率波动对冠脉成像质量的影响，pitch值与心率的关系,替代（override）功能的应用价值，从而优化扫描参数。结果心率及心率波动与冠脉成像质量成负相关；心率与扫描/重建方式及pitch值存在相互对应关系；心率替代功能的合理使用可以提高CT冠状动脉的成像质量。结论通过控制心率及心率波动，选择心率替代功能，采取适当的扇区扫描/重建模式可以提高图像质量和冠状动脉诊断的可靠性。

螺旋CT；冠状动脉造影；影像质量；质量控制

64层螺旋CT具有扫描速度快、时间和空间分辨率高、心率覆盖范围大的特点，在冠状动脉检查中优势明显，其临床应用也日趋广泛。本文旨在分析64层CT冠状动脉检查中影响成像质量的各种因素，并对扫描过程实行质量控制和优化，从而提高64排螺旋CT冠状动脉检查的成功率，优化成像质量以及加强诊断的可靠性，使无创性冠状动脉CT血管成像（CTA）技术日臻成熟和完善。

1 材料与方法

收集2011年3月以来我院进行多层螺旋CT（multislice CT，MSCT）冠状动脉造影的病例，除去明显钙化及心率失常的病例,共89例进入研究，男52例，女37例，年龄36～72岁，平均65岁。心率＞80次/min的患者口服β受体阻滞剂。扫描时患者平均心率为62.0次/min（40～102次/min）。

采用GE Light speed 64层螺旋CT，应用回顾性心电门控技术进行扫描。扫描参数设置：管电压120 kV、管电流通600～650 mA、螺距为0.16～0.24、显示野（FOV）250 mm、矩阵512×512。扫描范围自气管隆突下2 cm至膈下2 cm。使用Ulrich高压注射器（德国），首先进行小剂量对比剂团注探测循环时间（Timing bolus）扫描，经肘部静脉以5 mL/s的流率注射对比剂碘必乐（370）20 mL加生理盐水20 mL，延迟6～8 s后在升主动脉根部层冠脉开口层面间隔2 s进行多次重复扫描。然后使用多图像感兴趣区（MIROI）工具在升主动脉腔选择兴趣区测量时间-密度曲线计算延迟时间。然后按确定扫描范围行增强扫描，经肘正中静脉以4.0～5.0 mL/s流率注射A筒的碘必乐（370）70～80 mL，再经B筒注射30 mL生理盐水，流率为4.0～5.0 mL/s。按确定的延迟时间一次屏气完成扫描。记录扫描时间、屏气时间、扫描时心率、心电图信号及心率变化。

冠脉图像重建原始数据的重建厚度为0.625 mm，采用心脏标准（cardiac standard）算法，分别于40%～50%和70%～80%R-R间期间隔3%进行重建，选择成像最好时相的图像将重建数据传送至AW4.3工作站进行三维重建。分别对几个不同的相位窗的横断面图像进行容积再现（volume rendering，VR）、多平面重组（multi-planar reformation，MPR）、最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）和曲面重组（curved planar reformation，CPR）等。重建出左冠状动脉主干、左前降支、左回旋支、左对角支、右冠状动脉及其主要分支血管。

图像质量评分方法如下：将冠状动脉分为左主干、左前降支、左回旋支和右冠状动脉4支，对不同R-R时相的各支冠状动脉的容积重组图像及连续横断面图像按5个等级评分[8]：5分无伪影；4分为轻微伪影，仅主干的某一段轻微模糊，诊断不受影响；3分为中等伪影，某1支冠状动脉主干的1/2以上模糊阶梯状伪影，但可以诊断；2分为严重伪影，某一支冠状动脉主干全长均模糊不清或不连续，诊断受限；1分为冠状动脉主干中断、错层，不能用于诊断（图1～5）。

图1 ～5 等级评分分别为5、4、3、2、1分的冠脉图像

不同心率组冠状动脉图像质量分析和评分方法：对89例心率与冠状动脉质量进行相关分析，心率≤60次为Ⅰ组，心率61～75次为Ⅱ组，心率76～85次为Ⅲ组，心率＞85次为Ⅳ组。对4组LMA、LAD、LCX、RCA图像质量评分并采用SPSS11.5软件进行单因素方差分析（ANOVA）,显示心率与评分的关系是否具有统计学意义，P＜0.05为有显著性差异。

2 结果

2.1 四组受检者评分结果

心率对冠脉成像质量的影响:心率与冠状动脉成像质量呈负相关（γ=0.94）；89例患者按心率分成五组，选取冠状动脉成像最优的相位。对冠状动脉各支主干LMA、LAD、LCX、RCA进行评分，评分结果见表1。其中，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各组冠脉成像显示清楚，平均评分＞4分；Ⅳ组冠脉成像质量明显下降，平均评分＜3分。对不同心率组图像质量评分并进行方差分析（ANOVA）,可见Ⅳ组与Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组差异有显著性（P＜0.05），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各组差异无显著性。当心率＞85次/min时，对成像质量有明显影响。

表1 不同心率组冠脉成像质量评分

2.2 心率波动对冠脉成像质量的影响

89例患者中，扫描过程中心率波动在0～25 次/min,其中0～5 次/min者37例，6～10 次/min以上者31例，11～15次/min者12例，＞16 次/min者9例（见表2）。不同心率波动下显示的血管成像质量和阶梯状伪影及冠脉断层的次数；可见随着心率波动的增加，产生阶梯状伪影的次数也随之增加，而心率波动＞10 次/min后（图6），冠脉显示时产生的不连续的断层亦会增加；不同心率波动下各组进行统计学分析，可见各组间差异有显著性（P＜0.05）。

图6 心率波动＞10次/min

表2 不同心率波动组显示阶梯状伪影及冠脉断层的次数

2.3 心率、Pitch值与扫描方式的关系

通过使用Override工具，找出心率与自动选择的Pitch值之间的关系（表3）。

表3 心率与Pitch值、扫描/重建方式关系

3 讨论

MSCTA成像是在多个心动周期中连续螺旋扫描心脏的不同部位，利用回顾性心电门控技术（retrospective ECG-gating）选择心动周期中部分数据（如舒张期）重建并组合的数字模拟图像（图7），其成像质量要受到诸多因素的影响，存在的一些伪影和假象也会对冠脉诊断造成影响。所以，要保证MSCTA检查有较高的成功率而且有较高的诊断可靠性，扫描前需要做充分准备，并了解影响冠状动脉成像质量的各种因素,如心率及心率波动、呼吸、pitch值的选择、扫描延迟时间、扫描参数、重建方式等，任何因素选择不当都会造成图像质量和诊断可靠性的下降。其中，有一些不能评价的因素，包括高密度物质（如严重钙化，冠脉搭桥术后金属夹等）、心律不齐、或者是可以避免的技术性因素（如不能完全屏气产生的呼吸运动伪影、扫描延迟时间计算不当等），则不在本讨论的范围内。

图7 屏气后曝光期间，连续采集多个心动周期数据

3.1 心率的影响

以往研究表明[1-3]，心率是影响冠状动脉成像质量的主要因素之一。心率增加时造成心动周期尤其是舒张期的缩短，一方面使得成像时舒张期占心动周期的比例增加，包含的心相也相应增多，心脏搏动伪影就会增大，在影像上就会出现扭曲和阶梯状伪影；另一方面，心舒期缩短会减少冠状动脉的血流，使得血管内造影剂充盈减少，也能造成冠脉成像质量的下降。王锡明等[3]研究64层螺旋CT冠状动脉成像时也认为心率最好控制在＜80 次/min以下。在本组研究中，通过对心率分组后的图像质量分析发现：I、Ⅱ、Ⅲ 3组图像质量评分与心率间差异无显著性（P＞0．05），而Ⅳ组（心率＞80次）与I、Ⅱ、Ⅲ 组之间有显著性差异（P＜0.05），其结果与文献报道相符。所以，虽然64排螺旋CT已经能做到0.35 s的快速扫描，其冠脉检查患者的心率要求进一步放宽，但心率仍是决定冠脉成像质量的主要因素之一（图8～11），如何控制并尽量降低心率仍是我们需要着重考虑的问题。

图8 ～11 平均心率分别为49、62、75、82（次/min）的冠脉图像

3.2 心率波动的影响

已有的研究[1-2,4,6]大多认为心率对冠脉成像质量的影响最大，而本组研究数据表明，64排螺旋CT冠脉扫描对心率的要求进一步放宽，而对心率波动的要求更高。在冠脉扫描曝光的5～8 s期间内，如果病人心率能够保持持续稳定，即使是较高的心率（80～90 次/min）进行冠脉扫描，使用高心率SSB或SSB+的扫描及相应重建方式，也能得到能够满足诊断要求的冠脉成像；反之，如果心率波动较大，即便是低心率（＜50 次/min）进行冠脉扫描，也可能会出现严重的阶梯状伪影甚至冠脉断层现象。另外，王照谦等[5]认为， 心率高于70 次/min时采取图像双扇区或多扇区重组，可以提高时间分辨率，改善心率较高的冠脉成像质量，但前提也是心率波动要保持在一个较低的范围内，否则重组扇区越多，图像质量就越差。所以，除了降低心率，尽量减少心率波动也是需要重点考虑的问题。

3.3 控制心率及心率波动的方法

本组病例中有53例（78%）的患者最初心率≥76 次/min，但经采用减慢和稳定心率的综合措施后心率最终减慢至≤65 次/min。同时，有61例（68%）的患者心率波动由5次/min以上降到5 次/min以下。我们采取的降低心率及心率波动的方法：扫描前多和患者进行沟通和交流，讲解冠状动脉CT成像的有关知识，指出扫描过程中可能出现的不适和对策，使患者尽量放松，消除其紧张感；告诉患者呼吸和心率对冠状动脉CT成像的重要性；根据不同病人可给予口服β受体阻滞剂或者镇定剂；吸氧；扫描前做3～4次瓦式（Valsalva）呼吸，然后平静屏气后扫描，此时心率可以降到最低且减少了心率波动。

3.4 合理使用Override功能

当屏气后心率波动＞10 次/min（图12），或者扫描时心电监控受到干扰而机器自动选择pitch值与实际心率不相配时，这时使用Override功能，输入患者屏气后心率，从而限定此心率对应的Pitch值，做到屏气后的心率与Pitch值一致，避免出现重组数据位置不一致而产生的阶梯状伪影以及冠脉错层（图3～4）。

图12 屏气后心率波动超过10 次/min时，使用override功能。

3.5 重建时相的选择

选择合适的重建时相也是保证冠脉成像质量的重要因素之一。MSCT使用回顾性心电门控进行数据采集，能够获得心脏在整个心动周期内的扫描数据，扫描完成后可以根据同步记录的心电图选择心动周期的任意时段进行重建。但整个心脏的数据是分次采集然后组合起来的，所以必须要求采集的不同心动周期的时相保持一致，否则，采集的不同数据块之间会产生错层甚至断层，即阶梯状伪影或冠脉中断现象，所以，重建时相的选择不但可以影响冠脉成像质量，而且对于诊断的可靠性的也有重要意义。毛定飚等[5]的研究结果显示重建图像质量最佳的时相集中在R波后的50%～70%。王照谦等[6]的研究采用双扇区重建算法，冠脉的最佳重建时相多位于75%相位窗，其次是70%和50%相位窗。根据文献[7]和笔者体会，冠状动脉的最佳重建时相其实不应囿于一个具体的数值，不同患者、不同心率及不同冠状动脉分支的图像最佳重建时相均不一样。根据心动周期和R波后的时相关系，以左心房为例（心率75 次/min），其收缩期、等容舒张期、快速充盈期和减慢充盈期分别相当于R波后的0%～35%、35%～45%、45%～60%、60%～87%。本组研究选择心脏波动相对平缓的等容舒张期（40%～50%）和减慢充盈期（70%～80%）的时相，间隔3%进行多时相重建，可以筛选出每一支冠脉最佳的成像时相，避免了因时相重建造成的伪影和假象对冠脉诊断的影响。

GE 64层螺旋CT的心脏软件设置心率＞70 次/min图像的重组自动转为双扇区或多扇区重组。最短可提高时间分辨率至44 ms，这样可以在一定程度上改善心率较高（＞70 次/min）的重组图像质量。如果心率较高（≥80次/min）而人为使用override功能设定最低心率选择较小pitch值来追求成像质量，是不是会导致冠脉成像质量的提高而诊断可靠性的下降。由于样本不大，pitch值与重建方式的关系将进行进一步研究。

总之，64排螺旋CT冠状动脉成像（MSCTA）是目前有效可靠的冠心病诊断方法之一，它的诊断价值已经得到充分的肯定并逐步为临床所接受，要增加冠脉扫描的成功率、保证冠脉成像质量和提高诊断的可靠性仍需要充分的准备和扫描参数的适当选择，有必要进行冠脉成像的质量控制、优化扫描参数、改善工作流程。

[1] Giesler T,Baum U,Ropers D,et a1．Noninvasive visualization of coronary arteries using contrast-enhanced multidetector CT:influence of heart rate on image quality and stenosis detection[J]．AJR,2002,179(4):911-916．

[2] Schroeder S,Kopp AF,Kuettner A,et a1．Influence of Heart Rate on Vessel Visibility in Noninvasive Coronary Angiography Using New Multislice Computed Tomography：Experience in 94 Patients [J]．J of Clin Image,2002,26(2):106-111．

[3] 王锡明,武乐斌,李振家,等．64层螺旋CT在冠状动脉造影中的应用[J]．中华放射学杂志,2005,39(11):1201-1204．

[4] 姜荣,吴晓华,贺文,等．心率波动对多层螺旋CT冠脉造影图像质量的影响[J]．中国医学影像技术,2004,20(10):1754-1756．

[5] 毛定飚,滑炎卿,王鸣鹏,等．心率及重建相位窗对多层螺旋CT冠状动脉造影图像质量的影响[J]．中华放射学杂志,2004,(38): 521-524．

[6] 王照谦,杨志强,朱皓,等．16层CT冠状动脉成像双扇区图像重建算法与相化窗的优选[J]．放射学实践,2005,(20):199-201．

[7] Ropers D,Baum U,Pohle K,et al．Detection of coronary artery stenoses with thin-slice multidetector row spiral computed tomography and multiplanar reconstruction[J]．Cirulation,2003,107:664-666．

[8] Hong C,Becker C R,Huber A,et al．ECG-gated reconstructed multidetector row CT coronary angiography:effect of varying trigger delay on image quality [J]．Radiology,2001,220(3):712-719．

Analysis about Inf l uencing Factors of Image Quality of Coronary Angiography with Multi-Slice CT

ZHAO Kun1, SHAO Guang-rui1, WANG Yong2, HOU Dai-lun2
1.The Second Hospital of Shandong University, Jinan Shandong 250013, China; 2. Shandong Chest Hospital, Jinan Shandong 250101, China

ObjectiveTo analyze the inf l uencing factors of image quality of coronary angiography with 64-slice CT.MethodsEighty-nine patients with known or suspected CAD underwent CT coronary angiography using 64 multi-slice CT. The image quality in those cases was analyzed retrospectively to evaluate the influence of heart rate, fluctuation of heart rate during the scanning. The relationship between heart rate and the value of pitch was analyzed, and the application value of the override function was discussed.Results① The patient’s heart rate and fl uctuation were negatively related to the coronary image quality. ② There was corresponding relationship between the value of pitch and segment scan/ reconstruction mode according to the heart rate. ③ Correct use of override function could improve the image quality of coronary.ConclusionThe appropriate control of heart rate and fl uctuation, the correct use of override function, and the corresponding selection of segment scan/reconstruction mode according to the heart rate could improve the image quality and reliability of coronary angiography.

computed tomography; coronary artery angiography; image quality; quality control

R197.39；TH774

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.07.002

1674-1633(2014)07-0007-04

2013-12-07

2014-02-18

邵广瑞，主任医师，博士生导师。

通讯作者邮箱：sdshgr63@sina．com