第三代双源CT 高级模拟迭代重建技术对冠状动脉钙化积分的影响

杨 蕾

（无锡市人民医院医学影像科 江苏 无锡 214000）

冠状动脉粥样硬化性心脏病是临床最常见的心血管疾病，严重者常危及患者生命。对于早期病人早发现、早干预可显著降低不良心血管事件的发生率。冠状动脉CT 检查是临床筛查冠心病患者的重要手段。现有研究证实冠状动脉钙化的严重程度与冠状动脉病变程度呈正相关[1]。基于冠状动脉CT 图像的冠状动脉钙化积分（coronary artery calcium score，CACS）已在临床上被广泛用作评价冠状动脉钙化严重程度的指标，并用以预测患者的预后[2]。随着CT 技术的发展，迭代重建技术的出现使得提高图像质量、减小辐射剂量成为一种可能。高级模拟迭代重建技术（ADMIRE）是目前最新一代的迭代重建技术，其可在保证图像质量的基础上大大减低检查的辐射剂量[3]，但其对于冠状动脉钙化积分的影响尚无定论。本文拟通过对在我院行冠状动脉CT 检查患者的图像行不同强度ADMIRE 方式的重建，来探究高级模拟迭代重建算法对于冠状动脉钙化积分的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2022年7月—8月在无锡市人民医院行冠状动脉CT 检查的患者共67 例。纳入标准：①临床有胸痛、胸闷等相关症状需排除冠心病者；②一般情况较好，屏气配合，能坚持检查者；③无明显心律不齐或心动过快者；④无冠状动脉支架置入、冠状动脉搭桥术、心脏瓣膜手术等手术史者；⑤既往无碘过敏史者。排除标准：①图像质量差，无法诊断者；②图像有明显错层伪影者；③冠状动脉无钙化斑块者。

1.2 方法

所有患者均采用第3 代双源CT（SOMATOM Force；Siemens Healthcare，Forchheim，Germany）进行检查，扫描范围自气管分叉处至心脏膈面下1 cm 左右，打开CARE Dose4D，管电压为120 kV，扫描层厚为3 mm，准直器192 mm×0.6 mm，螺距为0.23，采用回顾性心电触发序列门控扫描模式。

所有患者冠状动脉CT 平扫图像均于扫描主机上行滤波反投影法（FBP）及ADMIRE 1 ～5 等级重建，重建层厚为3 mm，重建间隔为3 mm，卷积核为Qr36。所有重建数据均传至西门子后处理工作站Syngo.via（VB20A，Siemens Healthcare）。

图像质量评价及钙化积分测量：由一位具有5年以上冠状动脉CT 诊断经验的医师在未知重组级别的前提下进行图像质量及钙化积分测量，图像质量测量内容包括：主动脉根部（以冠状动脉出现的第一层面为标准层面）的CT 值；图像噪声值（N）：即主动脉根部CT 值的标准差；心包脂肪的CT 值。感兴趣区置于目标血管管腔中心，约占管腔横截面积的80%以上。信噪比（signalto-noise ratio，SNR）和对比度噪声比（contrast-to-noise ratio，CNR）的计算公式如下：SNR=CT主动脉/N，CNR=（CT主动脉-CT心包脂肪）/N。

使用西门子后处理工作站内置的半自动化钙化积分测量软件CT CaScoring 进行冠状动脉钙化体积积分及Agatston（AS）积分的测量。根据AS 积分评价其心血管不良事件的危险分层，AS 积分=0：危险分层0 级，极低风险；0 ＜AS 积分≤100：危险分层Ⅰ级，低风险；100 ＜AS 积分≤400：危险分层Ⅱ级，中风险；AS 积分＞400：危险分层Ⅲ级，高风险。

1.3 统计学方法

采用SPSS 23.0 统计软件分析数据。符合正态分布的计量资料以均数±标准差（）表示，两组间比较采用t检验，多组间采用Friedman 非参数检验；计数资料以频数（n）、百分率（%）表示，采用χ2检验。以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般情况

67 例患者中男性41 例， 女性26 例， 患者平均年龄为（62.03±11.91）岁，扫描时平均心率为（70.87±13.02） 次，管电流为（51.31±13.61） mAs，有效辐射剂量ED 为（3.39±1.14）mSv[ 转换系数k=0.014 mSv/（mGy·cm）][4]。

2.2 图像质量评价

随着迭代重建强度的增高，FBP 及ADMIRE 1 ～5 级图像噪声值逐渐减低，SNR 及CNR 逐渐增加，且FBP 与ADMIRE 各级间差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。

表1 高级模拟迭代重建强度对冠状动脉CT 平扫图像质量的影响（± s）

表1 高级模拟迭代重建强度对冠状动脉CT 平扫图像质量的影响（± s）

指标FBPADMIRE-1ADMIRE-2ADMIRE-3ADMIRE-4ADMIRE-5FP N14.85±2.5113.49±2.3112.36±2.1911.09±2.049.75±1.758.01±1.48330.52＜0.05 SNR3.25±0.703.60±0.803.92±0.864.37±0.974.98±1.056.07±1.44334.28＜0.05 CNR10.21±2.1311.23±2.3512.24±2.5213.64±2.8615.45±3.2918.80±4.12330.23＜0.05

2.3 钙化积分

随着高级模拟迭代强度的增高，FBP 及ADMIRE 各组冠状动脉钙化体积积分、Agatston 积分逐渐降低，且各组间差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。随着迭代重建强度的增加，部分患者冠脉钙化危险分层有所减低，见表3。

表2 ADMIRE 迭代重建强度对冠状动脉钙化积分的影响（± s）

表2 ADMIRE 迭代重建强度对冠状动脉钙化积分的影响（± s）

钙化积分FBPADMIRE-1ADMIRE-2ADMIRE-3ADMIRE-4ADMIRE-5FP体积积分188.6±378.0 182.9±371.9 177.9±364.4 173.0±357.3 167.2±348.6 160.0±337.8333.9＜0.05 Agatston 积分 234.6±474.4 227.1±464.1 219.8±453.6 213.3±443.0 205.5±431.2 195.7±418.1331.3＜0.05

表3 ADMIRE 迭代重建强度对Agatston 积分危险度分级的影响 单位：例

3 讨论

冠状动脉CT 检查已成为临床筛查、评估冠心病的重要手段。由于冠状动脉较细小，且受心脏搏动及呼吸运动的影响大，其对于图像质量的要求较高，导致检查患者所受辐射剂量较大[5]。图像重建技术是临床提高图像质量的重要手段之一。依据重建原理，将重建技术主要分为两大类：解析重建（analytic reconstruction，AR）算法及迭代重建（iterative reconstruction，IR）算法。滤波反投影法（filtered back projection，FBP）是解析重建算法中最具代表性的一项技术。其具有分辨率高、成像速度快等优点，一直作为CT 影像的传统重建技术广泛应用于临床。但其对于图像数据完整性的要求较高，图像降噪水平有限，使得其在冠状动脉CT 检查中应用受限。迭代重建技术一种由初始估计值开始，对估计结果与实测结果进行不断的比较和修正的循环，直到两种结果间误差小于预定值为止的图像重建算法。与解析重建算法相比，其需要的原始数据量较小，因而可以大大降低检查辐射剂量，但重建时间往往较长[6-7]。随着CT 及计算机技术的发展，迭代重建算法技术不断更新优化，逐渐克服了重建耗费时间长的不足，越来越多地应用于临床工作中，且取得了不错的效果。高级模拟迭代重建技术是目前最新一代的迭代重建技术，其在第二代双源CT 重建技术：正弦图确定迭代重建算法（sinogram-affirmed iterative reconstruction，SAFIRE）的基础上进行优化，被证实可以显著降低辐射剂量，提高图像质量，应用于冠状动脉CT 检查中[8-9]。本文结果发现，随着ADMIRE 迭代重建强度的增高，图像噪声值逐渐减低，SNR 及CNR 逐渐增加，图像质量逐渐提高。

冠状动脉钙化积分是评估冠状动脉整体钙化严重程度的一个重要指标，目前临床上最常用的计算方法为Agatston 积分，其常规基于120 kV 管电压、3.0 mm 扫描层厚和FBP 算法重建获得的图像来进行计算，首先根据钙化斑块的CT 值进行赋分：130 ～199 HU 赋1 分，200 ～299 HU 赋2 分，300 ～399 HU 为赋3 分，400 HU及以上赋4 分，然后乘上各自的钙化面积（mm2），相加后总和即为总钙化积分，计算公式为：Agatston 积分=（CT 值≥130 HU 的像素面积）×CT 峰值系数[10]。根据Agatston 积分值，临床可以评估患者冠状动脉整体的钙化严重程度及其预后，积分值越高，冠状动脉钙化斑块负荷越大，患者预后越差。本研究显示，随着迭代重建强度的增高，冠状动脉钙化体积积分、Agatston 积分逐渐降低，其原因可能为ADMIRE 迭代重建算法为了降低图像噪声，提高图像对比度，使钙化斑块边缘趋于光滑，减少了钙化斑块周围的“晕状伪影”，从而使钙化斑块体积、Agatston 积分减小，且其强度随着ADMIRE 重建强度的增高而增高。Agatston 积分的减小会影响到患者冠脉钙化危险分层。本试验中，有8.96%（6/67）的患者危险分层等级发生了变化，这将影响临床医师对于患者冠脉钙化斑块负荷的评估及治疗、随访手段的制定。顾海峰等[10]的研究发现约有27.4%的病人钙化斑块风险评估发生了变化，与本文结论类似。

本研究的局限性：①样本例数较少且为单中心研究；②本研究只讨论了高级模拟迭代重建算法对冠脉钙化积分的影响，其余的迭代重建算法未纳入研究范围。

综上所述，高级模拟迭代重建技术可以降低冠状动脉CT 图像噪声，提高图像质量，但其会降低患者的冠脉钙化积分，使部分患者冠脉钙化危险分层向更低级别迁移，影响患者冠脉钙化斑块负荷的评估、治疗及随访手段的制定。因而建议在冠状动脉钙化积分评估方面谨慎使用ADMIRE 算法。