团注追踪法下不同监测点对冠状动脉CT血管成像图像质量的影响
时间：2023-01-15 08:20:03 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
黄雯暄，陈伟彬，张博伦，张惠英
冠状动脉CT血管成像（coronary computed tomography angiography，CCTA）是临床评估冠状动脉狭窄的重要手段［1］。如何获得良好的图像质量一直是研究的热点。CCTA图像质量容易受到对比剂注射时机的影响［2］。在标准化其他扫描参数后，最关键的影响因素是选择合适的延迟时间进行扫描。对比剂团注追踪法（bolus-tracking）被广泛用于选择CCTA中数据采集的最佳时间点，《冠状动脉CT血管成像扫描与报告书写专家共识》推荐在右肺动脉走行层面的升主动脉或降主动脉设置兴趣区（region of interest，ROI）以触发扫描［3］。临床实际工作中也常采用左心房、左心室作为监测点进行扫描。然而，不同监测点对于CCTA图像质量的影响尚待评估。因此，本研究分别选择左心房、左心室、升主动脉及降主动脉作为监测点，旨在评估团注追踪法下不同监测点对CCTA图像质量的影响。
1.1研究对象前瞻性选取华北理工大学附属医院2021年1—6月因疑诊冠状动脉疾病需行CCTA检查的患者128例，男63例，女65例，年龄39～85岁，平均（61.65±10.38）岁。排除标准：（1）碘对比剂过敏史。（2）肝肾功能不全。（3）无法配合检查者。将患者按随机数字表法分为左心房（LA）组、左心室（LV）组、升主动脉（AA）组及降主动脉（DA）组，每组32例。4组患者的一般资料比较差异均无统计学意义（P＞0.05），具有可比性，见表1。本研究所有患者均签署知情同意书。
Tab.1 Comparison of general data of patients between the four groups表1各组患者的一般资料比较 （n=32）
1.2方法
1.2.1扫描方法使用GE Revolution 512层螺旋CT机（GE Healthcare，Milwaukee，USA）进行CCTA扫描，患者取头-足方向，连接心电装置及导线。先扫描胸部定位像，扫描范围自气管分叉下2 cm至膈肌水平。为减少对比剂浓度不同所致的差异，本研究一致采用碘美普尔（含碘400 g/L，上海博莱科信谊药业），各组注射方案均为流速4 mL/s，对比剂用量为40 mL。所有患者均使用德国ORICH高压注射器，用20 G套管针经右肘正中静脉注射对比剂。图像采集采用对比剂示踪触发技术，4组分别于横断面定位像选择不同监测点，LA组将兴趣区放置于左心房（图1），LV组置于左心室，AA组置于主动脉根部，DA组置于气管分叉下1 cm处层面降主动脉内。触发阈值均为130 HU，达到阈值延迟5.9 s后开始扫描。采用前瞻性心电门控轴扫的扫描方式，扫描参数：管电压100 kV，自动调制管电流（400～1 000 mA），探测器宽度16 cm，旋转时间0.28 s，重组层厚0.625 mm，矩阵512×512。所有患者均采用迭代重建。
1.2.2图像后处理将原始扫描数据经ADW 4.7工作站进行图像后处理，包括表面重建、最大密度投影（maximum intensity projections，MIP）、曲 面 重 组（curved multiplanar reformats，cMPR）及 三 维 容 积 再 现（3D volume rendered technique，VR）等，结合横断面原始图像进行综合评价。
1.2.3图像质量评价图像质量评估：以主动脉根部的标准差（Standard Deviation，SD）作为图像噪声。在冠状窦发出左主干开口层面为基准测量主动脉根部及左冠状动脉主干的CT值，在左前降支及左回旋支近段横断面上测量CT值，以左心室最大层面为基准测量右冠状动脉中段的CT值，计算信噪比（SNR）和对比噪声比（CNR）。SNR=CT值血管/SD血管腔。分别以同层面血管周围的心包内脂肪CT值作为背景，CNR=（CT值血管-CT值心包脂肪）/SD血管。图像质量的人工评估：由2位具有5年以上诊断经验的放射科主治医师采用盲法对图像质量进行评估，意见不一致时，经商讨确定。评分标准采用5分法：5分，血管清晰显示，分支及远端显示好、无伪影，易于诊断；
4分，血管及其分支显示良好，远端显示也较好，有少许伪影但不影响诊断；
3分，血管显示尚可，部分分支及远端显示不佳，有伪影但尚能满足诊断；
2分，血管显示欠清，分支及远端显示差，伪影明显，影响诊断；
1分，图像质量差，血管显示不清伴严重伪影，不能满足诊断。
Fig.1 Images showing Revolution CT bolus-tracking ROI positioning and timing monitoring program interface图1 Revolution CT团注追踪法ROI的定位及定时监测程序界面
1.2.4辐射剂量评价 记录冠状动脉扫描的CT容积剂量指数（CT volume dose index，CTDIvol）、剂量-长度乘积（doselength product，DLP）、辐射有效剂量（effective dose，ED）。ED根据欧洲多层CT扫描指南推荐的胸部剂量转换系数k（0.014 mSv·mGy-1·cm-1）［4］进行计算：ED=DLP×k。
1.3统计学方法采用SPSS 24.0软件进行数据分析。定量资料先采用Shapiro-Wilk检验分析数据正态性，符合正态分布的数据采用±s表示，包括各组患者人群特征（年龄、身高、体质量、BMI），图像质量客观指标（图像噪声，冠状动脉主要分支的CT值、SNR、CNR）及辐射剂量指标（CTDIvol、DLP、ED）。定量资料均采用方差分析（ANOVA），当方差齐时组间多重比较采用LSD-t检验，方差不齐时采用Tamhane-t检验。定性资料（图像质量评分）采用Kruskal-Wallis秩和检验。P＜0.05为差异有统计学意义。
2.1 图像质量比较4组的主动脉根部、左主干CT值的差异有统计学意义（均P＜0.05）。其中，LA组CT值最高。而4组的前降支近段、回旋支近段及右冠状动脉中段CT值差异均无统计学意义（均P＞0.05）。见表2。4组的图像噪声、左主干及右冠状动脉CNR间差异有统计学意义（均P＜0.05）。LA组的图像噪声较低，左主干及右冠状动脉CNR较高。余各项差异均无统计学意义（均P＞0.05）。见表3。
2.2 图像质量评分比较128例患者中有126例的影像满足诊断需求（评分≥3分），另2例（评分均为2分）分别来自LV组和AA组的不能满足诊断需求。各组间图像质量评分差异无统计学意义（P＞0.05）。见图2、表4。
2.3 辐射剂量比较128例患者的平均有效辐射剂量为（3.94±0.86）mSv。4组间辐射剂量相关参数比较差异均无统计学意义（P＞0.05），见表5。
Tab.2 Comparison of CT values of different cardiovascular sites between the four groups表2各组不同心血管部位CT值测量结果比较 （n=32，HU，±s）
Tab.2 Comparison of CT values of different cardiovascular sites between the four groups表2各组不同心血管部位CT值测量结果比较 （n=32，HU，±s）
＊P＜0.05，＊＊P＜0.01；
a与LA组比较，P＜0.05。
组别LA组LV组AA组DA组F主动脉根部480.25±77.90 406.76±58.36a 424.43±90.96a 433.72±63.30a 5.789＊＊左主干458.50±70.34 395.85±57.59a 409.30±82.03a 417.56±61.45a 4.968＊＊前降支近段419.46±63.63 377.57±47.68 390.50±82.01 401.69±53.57 2.536回旋支近段396.63±65.54 362.03±48.01 373.35±78.02 390.14±60.48 1.946右冠状动脉中段422.54±79.15 381.42±60.22 398.73±89.19 405.02±54.43 1.774
Tab.3 Comparison of measurement results of images noise,CNR and SNR between the four groups表3各组图像噪声、CNR、SNR值测量结果比较 （n=32，±s）
Tab.3 Comparison of measurement results of images noise,CNR and SNR between the four groups表3各组图像噪声、CNR、SNR值测量结果比较 （n=32，±s）
＊P＜0.05，＊＊P＜0.01；
a与LA组比较，b与LV组比较，c与AA组比较，P＜0.05。
组别LA组LV组AA组DA组F图像噪声21.00±4.11 23.26±3.61 26.88±6.08ab 23.49±4.99ac 8.193＊＊SNR主动脉根部20.79±4.77 18.95±4.23 18.20±4.94 20.65±3.79 2.634左主干21.65±5.86 19.07±4.79 19.16±6.78 18.52±3.84 2.111右冠状动脉19.64±4.67 17.08±4.45 18.87±5.55 17.75±3.81 1.911 CNR主动脉根部25.29±5.51 23.93±5.54 22.99±5.87 24.79±4.15 1.161左主干26.90±6.64 23.85±5.97 24.38±7.96 21.90±4.49a 3.332＊右冠状动脉24.05±5.95 20.65±4.73a 23.76±6.15b 21.32±5.31 3.029＊
Fig.2 Comparison of CCTA cross-sectional images between the four groups图2 4组CCTA横断面影像对比
Tab.4 Comparison of subjective scores of images between the four groups表4各组图像质量评分的比较 （例）
Tab.5 Comparison of radiation dose related parameters between the four groups表5各组辐射剂量相关参数的比较（n=32，±s）
Tab.5 Comparison of radiation dose related parameters between the four groups表5各组辐射剂量相关参数的比较（n=32，±s）
P＞0.05。
组别LA组LV组AA组DA组F CTDIvol（mGy）19.61±5.94 20.08±4.50 18.05±4.05 21.12±5.19 2.105 DLP（mGy·cm）268.62±80.23 290.33±46.75 269.20±52.15 296.91±59.41 1.815 ED（mSv）3.76±1.12 4.06±0.65 3.77±0.73 4.16±0.83 1.814
3.1 团注追踪法影响CCTA图像质量的背景随着CT扫描设备的迭代更新，扫描时间不断缩短，如何在峰值增强时延迟扫描捕获高质量影像至关重要［5］。目前主要采用对比剂团注测试法及对比剂团注追踪法帮助确定增强扫描延迟时间。其中对比剂团注追踪法已被广泛应用于选择CCTA中图像采集的最佳时间［6］。它是通过选择ROI作为监测点，当监测到ROI内CT值达到阈值时，延迟一定时间后启动扫描，因其无需二次对比剂注射，因此能降低辐射剂量及扫描时间［7］。由于血流动力学的不同可造成不同的激发时间，在不同的监测点激发可能会导致不同的图像质量。基于此，本研究旨在评估CCTA检查中不同监测点对图像质量的影响。Nebelung等［2］评估了在急性胸痛三联征的“一站式”扫描（TROCTA）中不同监测点对图像质量的影响，认为将ROI放置于左心房较主动脉根部能够获得更好的图像质量。本研究结果与之相近，但前者基于TRO-CTA扫描，仅对左心房和升主动脉监测点间进行比较，本研究则针对常规CCTA扫描进行，并纳入了多个监测点进行比较，证实了将监测点放置于左心房是优化的选择，在临床实践中更具有实用性，这也为当前CCTA的规范化扫描提供了新的思路和优化方案。
对比剂团注追踪法监测点的选择对CCTA的图像质量有一定程度的影响，特别是在主动脉及左主干管腔内的衰减程度以及图像噪声方面。本研究表明，与常规选择主动脉根部及降主动脉作为监测点相比，选择在左心房放置ROI不仅获取更佳的图像质量，而且不易受到腔静脉伪影的影响，也不增加辐射剂量。因此，在应用对比剂团注追踪法进行CCTA检查时，将监测点置于左心房是一个较好的选择。
3.2 监测点与血流动力学的关系自右肘静脉注射对比剂后，对比剂经过左心房、左心室、主动脉，最终到达冠状动脉。由于各ROI达到阈值的时间不同，将监测点放置于不同的位置，扫描的延迟时间也不同。由于对比剂在心脏循环的时间较短，选择合适的延迟时间更为重要，这能够准确把握冠状动脉成像的峰值时间［8］。若延迟时间过短，可能导致远端分支血管对比剂充盈欠佳，从而影响诊断。而延迟时间过长不仅会错过峰值时间，血管强化程度不足，还会由于肺动脉强化导致无效成像。本研究中98.4%的患者图像质量满足诊断要求，仅2例患者图像质量较差，分别来自LV组和AA组。分析这2例原因，前者体质量为52 kg，心影较小，放置于左心室的ROI由于心脏搏动飘移至左心室外，在冠状动脉达到强化平台期后还未开始激发，因此错过血管强化的峰值，主动脉根部及冠状动脉血管强化不足，且肺动脉较亮，影像对比差；
后者由于放置于升主动脉的ROI受到上腔静脉伪影的影响，还未到达阈值时便提前激发，因此冠状动脉血管未达到强化平台期，主动脉根部及冠状动脉血管强化不均匀，管壁较粗糙。选择左心房作为监测点，不仅能够在血管达到强化峰值时进行扫描，而且在横断面定位像上易判断其解剖特点；
范围较大，选择中心区域放置ROI不易受到心脏搏动的影响，同时避免了放置在血管中由于管壁钙化造成的CT值偏差。
3.3 改变监测点对CCTA图像质量的优化冠状动脉管腔内CT值应至少达到325 HU才能满足临床诊断需求，优质的影像则要达到350 HU以上［9］。本研究所有分组主要血管CT值均满足诊断需求，LV组的回旋支CT值尚未达到优秀水平。一项评价增强CCTA的研究发现，图像质量较好的冠状动脉近段血管CT值应为390～500 HU［10］。而冠状动脉血管CT值的大小对临床诊断也有重要意义，有关冠状动脉血管CT值与临床诊断狭窄准确性关系的研究发现，冠状动脉管腔内的衰减越大，诊断狭窄的准确性越高［11］。因此，在一定范围内，冠状动脉CT值越高，与周围组织的对比就越好，也能使临床诊断更加准确。本研究中，LA组主动脉根部及左主干的CT值高于其他分组，其他分支血管CT值虽无差异，但主要血管及分支CT值均在推荐范畴。LV组主要血管CT值低于其他分组，不推荐作为常规扫描选择。LA组的图像噪声较小，说明冠状动脉血管和周围组织对比良好，图像质量优于其他分组。4组各分支血管SNR及CNR值均能满足诊断。本研究4组平均有效辐射剂量为（3.94±0.86）mSv，远低于最新调查中三级医院的平均有效辐射剂量11.5 mSv［12］，这可能是由于本研究参照指南推荐的碘流率设计注射方案，在注射时间一定的情况下，使用高浓度对比剂降低了注射用量，也降低了辐射剂量，是规范合理的低剂量扫描方式［13］。
3.4 不足及展望（1）仅针对图像质量评估，与冠心病诊断的金标准数字减影血管造影未进行比较。因为本研究并未对各分组诊断冠状动脉狭窄的准确性进行评估，而冠状动脉腔内衰减是影响冠状动脉狭窄程度和斑块特征的重要因素，因此今后将进一步检验其诊断效能。（2）未纳入心功能不全及高心率（＞90次/min）患者。因为心功能及心率异常可能会导致监测点阈值到达时间的差异，从而影响图像质量［14］，对于该类患者采用了小剂量对比剂团注测试法，今后将探究本方法对该类患者的适用性。
综上所述，在使用团注追踪法的CCTA扫描中，选择不同监测点会影响CCTA图像质量，将监测点放置于左心房可以保证在CT值达峰值时进行扫描，获得更好的图像质量。因此，左心房是疑诊冠状动脉疾病患者CCTA检查较为理想的监测点。
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