64层CT冠状动脉成像最佳重建时间窗的探讨

杨燕，吕红玲，李国晖，范云，黄伟，代孔灵，周嫒捷，何敬

（1.云南省中医医院云南中医学院第一附属医院，云南昆明650021；2.云南中医学院西内教研室，云南昆明650031）



64层CT冠状动脉成像最佳重建时间窗的探讨

杨燕1，吕红玲2，李国晖1，范云1，黄伟1，代孔灵1，周嫒捷1，何敬1

（1.云南省中医医院云南中医学院第一附属医院，云南昆明650021；2.云南中医学院西内教研室，云南昆明650031）

目的：探讨不同心率及不同重建时相对64层CT冠状动脉血管成像图像质量的影响。方法：收集90例临床疑诊冠心病患者的冠状动脉CTA检查资料。按扫描时平均心率分组，对心动周期的R-R相位30%～90%间期，每间隔5%重建后进行血管分析及评分，获得回顾性心电门控最佳重建时相，并评价不同心率时的图像质量。结果：冠状动脉图像质量随心率增加而降低，两者呈负相关。心率＜70次/min时，冠状动脉最佳重建时间窗为R-R间期的70%～75%；心率70～79次/min时，冠状动脉最佳重建时相为R-R间期的60%～70%；心率＞80次/min时，冠状动脉最佳重建时相为R-R间期的40%～50%。左前降支在70%和75% R-R重建时相显示最佳，左回旋支在70% R-R时相显示最佳，而右冠状动脉在50% R-R时相显示最佳。结论：选择最佳重建时相、合理控制心率能够减轻运动伪影，明显提高冠状动脉成像质量，其中准确选择回顾性心电门控最佳重建时相是保证图像质量、准确诊断的重要因素。

体层摄影术，X线计算机；冠状动脉造影；心率；R-R相位

［Abstract］Objective：To evaluate the impact of different heart rate and the reconstruction of phase window on the image quality of coronary CT with 64 detector row coronary angiography.Methods：90 patients with suspected coronary heart disease received coronary angiography of 64 detector row CT，and the image post-processing was conducted according to the average heart scan packets：during the R-R cardiac cycle phase of 30% to 90% with increments of 5%，the optimal reconstruction of phase window with retrospective ECG-gated reconstruction phase was acquired，and evaluated the images quality under different heart rate.Results：The image quality degraded when the heart rate increases become lower，the heart rate and heart rate fluctuations were negatively correlated with the image quality（P＜0.001）.The best phase of coronary reconstruction phase was 70%～75% R-R interval when heart rate＜70 beats/min；and that of 60%～70% R-R interval when heart rate was at 70～79 beats/min；40%～50% R-R interval when heart rate＞80 beats/min.Left anterior descending branch（LAD）in 70%，75% R-R reconstruction phase showed the best，Left circumflex branch（LCX）in 70% R-R reconstruction phase，and right coronary artery（RCA）in 50% R-R reconstruction phase.Conclusion：Optimal reconstruction phase and reduced heart rate fluctuations can significantly reduce cardiac motion artifacts and improve the image quality.Reasonable selection of reconstruction phase is an important factor in image quality and accurate diagnosis.

［Key words］Spiral CT；Coronary CTA；Heart rate；R-R phase

冠状动脉粥样硬化性心脏病（简称“冠心病”）发病率逐年上升，并呈年轻化趋势，严重危害人类健康［1］。随着MSCT技术的进步，冠状动脉CTA检查技术日臻完善，为冠心病的诊断提供了一种无创、快速、准确的检查方法，但因扫描时心率、呼吸及重建时相等诸多因素存在不确定性，图像质量易受影响［2-3］，尤其心率是影响其成像质量的关键因素。扫描过程中使用的回顾性心电门控技术能在R-R间期内多时相成像。本研究探讨90例不同心率时30%～90% R-R间期冠状动脉成像质量，分析64层MSCT冠状动脉成像最佳重建时间窗。

1　资料与方法

1.1一般资料从2013年2月至2015年5月在云南省中医医院行冠状动脉CTA检查患者198例中选取90例，男56例，女34例；年龄39～78岁，平均61岁。分为4组：Ⅰ组，心率＜60次/min，14例；Ⅱ组，60～69次/min，40例；Ⅲ组，70～79次/min，25例；Ⅳ组，80～85次/min，11例。Ⅰ和Ⅱ组为低心率组（心率＜70次/min），Ⅲ组和Ⅳ组为高心率组（心率≥70次/min）。纳入标准：①根据临床症状、体征、心电图结果拟诊冠心病者；②窦性心律，心率55～85次/min，平均心率64次/min。排除标准：①对比剂过敏；②严重心律不齐；③心功能2级以上；④肾功能不全。

1.2仪器与方法采用GE Lightspeed VCT及回顾性心电门控技术。扫描参数：120～140 kV，400～600 mA，螺距0.2，准直64×0.625 mm，机架转速0.35 s/r。采用阈值触发智能追踪技术，当ROI（左冠状动脉主干开口水平主动脉根部）CT值达110 HU时，手动触发扫描，扫描范围从气管隆突下1 cm至膈面。采用Ulrich双筒高压注射器，经肘正中静脉注射碘普罗胺（370 mgI/mL）50～60 mL，流率4.0～5.0 mL/s，再注射生理盐水40 mL，流率4.5～5.0 mL/s。扫描时同步记录心电图。多时相采集图像并重建。1.3图像处理及分析评价对扫描数据按R-R间期的30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%时相进行图像重组。在AW 4.6图像后处理工作站依次重建右冠状动脉（RCA）、右后降支（PDA）、左主干（LMA）、左前降支（LAD）、左回旋支（LCX）的CPR、VR图像。

根据美国心脏病协会（AHA）的方案将冠状动脉按节段划分：RCA由1～4段组成；LMA为第5段；LAD为6～10段；LCX为11～15段。若存在中间支则为第16段。评价直径＞2 mm的冠状动脉。在原始横断面图像、CPR和VR图像上分析冠状动脉的LAD、LCX及RCA。将图像质量分为5级进行评分［4］。Ⅰ级：图像清晰，所有血管显示清楚，充盈良好、无伪影，评为5分；Ⅱ级：图像质量满意，仅1段血管壁边缘轻微模糊，无阶梯状伪影或错层，评为4分；Ⅲ级：图像质量基本满意，有2段血管壁模糊，无阶梯状伪影及错层，评为3分；Ⅳ级：图像质量差，多段血管壁模糊，部分血管壁见错层伪影，难以分析，评为2分；Ⅴ级：图像质量非常差，有严重伪影，无法分析冠状动脉图像，评为1分。Ⅰ～Ⅱ级为优质图像，Ⅲ级为可评价图像，Ⅰ～Ⅲ级定为可用于诊断的图像。Ⅳ～Ⅴ级为不可评价图像。对存在显著钙化的血管节段不予评价。绘制曲线，分析不同心率组的各时相评分。由2位经验丰富的主治医师根据以上标准评价图像质量并评分，意见有分歧时经协商后取得一致意见。

1.4统计学处理所有数据采用SPSS 17.0软件、Spearman等级相关检验及处理，采用多个独立样本（有序等级资料）的非参数检验，检测不同分组间、不同R-R时相重建图像的质量差异。采用两独立样本非参数检验分析2组R-R时相间差异。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

本组在扫描过程中均未出现早搏及心律不齐，心率49～91次/min，平均71次/min。

90例中，共显示冠状动脉1 080节段，图像质量能够满足血管评价的有864节段（80.0%），156节段（占20.0%）不能满足管腔评价。其中图像质量等级评为5、4、3、2、1分的血管节段数为253、353、258、117、99支。左右冠状动脉各节段在不同R-R%时相的图像质量评分结果见表1、2（其中1～5代表冠状动脉质量分值）。

表1　左冠状动脉各节段在不同R-R%时相的图像质量评分结果支

表2　右冠状动脉各节段在不同R-R%时相的图像质量评分结果支

其中，Ⅰ组共14例168个节段中，150节段（89.3%）能满足管腔评价。Ⅱ组40例480节段中，419节段（87.3%）能满足管腔评价。Ⅰ组及Ⅱ组心率稳定，节律整齐，冠状动脉充盈良好，显示清楚。Ⅲ组25例300节段中，234节段（78.0%）能满足管腔评价。Ⅳ组11例132节段，85节段（64.4%）能满足管腔评价。心率为70～79次/min时，冠状动脉中远段分支显示欠清晰，运动伪影较明显。Ⅳ组不能满足冠状动脉评价的血管节段占35.6%，为4组中最高。心率越快，能用于血管评价与诊断的数目就越少，冠脉成像质量越差，两者呈负相关，经Spearman等级有关检验，r=0.250，P=0.001＜0.05，趋势具有统计学意义。

心率＜70次/min，冠状动脉最佳重建时间窗为70%～75% R-R间期；心率在70～79次/min，冠状动脉最佳重建时间窗为60%～70% R-R间期；心率＞80次/min，冠状动脉最佳重建时间窗为40%～50% R-R间期。扫描过程中，图像质量随心率的增加、心率波动幅度变大而下降，图像质量与心率、心率波幅呈负相关；冠状动脉成像质量在低心率（心率＜70次/min）组与高心率（≥70次/min）组比较，差异有统计学意义（P＜0.001）。冠状动脉及分支的最佳成像时相依次为RCA在50% R-R时相显示最佳（图1a，1b），而LAD在70%、75% R-R重建时相显示最佳（图2a，2b），LCX在70% R-R时相显示最佳（图2c，2d）。

图1　男，47岁，心率49次/min图1a，1bRCA分别为30%和50%时相图，后者图像质量优于前者图2男，61岁，心率78次/min图2a，2b LAD分别为30%和75%时相图，后者图像质量优于前者图2c，2d LCX分别为30%和70%时相图，后者图像质量优于前者（RCA：右冠状动脉；LAD：左前降支；LCX：左回旋支）

3　讨论

冠状动脉管径细小，走行迂曲，贴于心肌表面走行于房室间沟内，心脏表面不规则，扫描时可能出现半容积效应，且冠状动脉搏动时，房室间并非同步运动，因此会影响图像质量，使MSCT在冠心病检测中的使用受限。收缩期心脏搏动是伪影产生的主要原因，而心率过快、心律不齐、明显钙化、部分容积效应、精神因素、房室不同步运动等，对冠状动脉成像质量有一定的影响。

由于冠状动脉的运动方式较为复杂，不同节段运动方向及运动速度不一致，其成像质量与不同的重建时相间关系密切；在实际工作中，若都采用同一成像时相，常会造成冠状动脉图像质量下降，或部分节段无法评价。采用回顾性心电门控64层CT扫描所获得的容积数据，同步记录心电图，对同一患者的冠状动脉，选择不同的R-R时相触发的扫描数据分别进行重建，能使时间分辨率提高至100～250 ms［5］，并对冠脉不同分支及节段分别采用最佳R-R时相进行容积重建，能最大程度减少运动伪影，提高图像质量。CT机的最高时间分辨率理论上为83 ms［6］，但李颖等［7］研究认为，患者心率控制在65次/min以下，可获得质量良好的冠状动脉图像。本研究Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组中，管腔评价的血管节段分别占94.6%、91.2%、77.8%、64.4%，提示随着心率的加快，冠状动脉成像质量逐渐降低，与文献报道相符。其中，心率≤70次/min与≥80次/min时的成像质量有显著差异。

多位学者研究［8-11］得出，LAD在50%及60% R-R重建时相显示最佳，LCX在60% R-R时相显示最佳，而RCA在50% R-R时相显示最佳。本研究中，LMA在不同心率及各重建时相成像稳定，心率＜70次/min时，舒张期及冠状动脉相对静止期较长，舒张中期成像质量较稳定，因此LAD、LCX、RCA分别在心动周期的70%与75%、70%、50%时相获得较高质量图像。LCX、RCA最佳重建时相与上述文献报道相符；LAD R-R最佳重建时相时与上述研究有一定差异，估计与病例数及分组标准不同有关，具体原因有待进一步研究。伴随着心率的增加，心脏舒张期及冠脉相对静止期则缩短，最佳成像时相趋于收缩晚期、舒张早期［12］。因此当心率＞70次/min时，LAD、LCX、RCA成像的最佳时相依次为60%、40%、40%［12］。本组＞70次/min有36例（40%），可评估血管节段样本量少。

綦维维等［13］研究表明，扫描时心率过低，实际Pitch选择过高，易出现因重组数据不足导致重组图像质量下降或部分后处理功能不能正常使用，此时可使用心率覆盖功能，输入屏气后心率，限定此心率对应的Pitch值与屏气后心率保持一致。但屏气后心率升高不建议使用该功能。

综上所述，不同心率患者，冠状动脉分支按照不同的最佳重建时相分别重建，能明显提高冠状动脉的成像质量，显示较细及末梢节段的冠状动脉，其中准确选择时相是图像质量及准确诊断的重要因素，具有较高的临床应用价值。

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Investigation of coronal arterial image quality of 64 detector row CT in optimal reconstruction of phase window

YANG Yan，LV Hongling，LI Guohui，FAN Yun，HUANG Wei，DAI Kongling，ZHOU Aijie，HE Jing.Department of Radiology，First Affiliated Hospital，Yunnan University of TCM，Kunmin，650021，China.

2015-10-23）

10.3969/j.issn.1672-0512.2016.04.003

云南省中医医院/云南中医学院第一附属医院科研课题基金（2013YJ003）。

吕红玲，E-mail：lhlmmdd@126.com。