马燕辉，秦姝竹，徐妍妍，孙宏亮，谢 晟

（中日友好医院 放射诊断科，北京 100029）

冠状动脉CT 血管成像（coronary CT angiography，CCTA）是目前临床筛查和评估冠状动脉病变最重要的非侵入性检查手段之一。在成像过程中，CT 扫描技术参数、患者个体因素（如高心率）等都会影响最终图像质量，其中时间分辨率起着至关重要的作用，机架的转速与冠脉运动速度保持相对的“一致”，才能够更好地显示冠脉血管[1]。随着设备硬件及软件（如图像重建算法）不断改进，对受检者的适应证也有所放宽，许多高心率以及心律不齐患者的冠脉血管也能够很好显示[2～6]。冠脉追踪冻结技术（snapshot-freeze，SSF）是一种新的运动校正算法，采集单个心动周期（one beat）内相邻心动时相的血管运动信息，补偿靶时相血管的残余运动，有效降低运动伪影[2～5]，使得上述屏气配合不佳的患者不再受限。本研究目的是以常规屏气扫描模式的CCTA 图像为参照，观察SSF 技术对自由呼吸扫描模式CCTA 图像质量改善情况。

1 资料与方法

1.1 临床资料

回顾性分析2021年1月26日～5月31日在中日友好医院放射诊断科完成CCTA 检查患者。排除标准：（1）冠脉支架植入术后或搭桥术后；（2）心房占位；（3）严重房颤或心律不齐；（4）体重≥90kg或身体质量指数（BMI）≥30kg/m2；（5）冠脉血管广泛钙化斑或冠脉钙化积分＞800；（6）既往或者正在接受化学药物治疗；（7）年龄≤18岁。

1.2 检查方法

所有患者均采用回顾性心电门控扫描完成CCTA 检查，检查设备为256 排CT（GE Revolution CT，美国GE 公司），扫描具体参数如下。管球旋转速度：0.28s/周；管电压：KV 智能决策技术（KV assist；100 KV &120KV）；管电流：3D 自动管电流调制（Smart-mA）；螺距：0.992：1；层数×准直器宽度：256×0.625mm；重建图像层厚：0.625mm，层间距：0.625mm.

对比剂采用碘佛醇（350mg I/ml），经肘静脉高压注射器注射。对比剂和生理盐水双筒注射，应用对比剂监测法（Bolus-tracking）自动触发，选择气管分叉层面降主动脉为触发点。常规屏气扫描序列：开始打药后9s 开始自动追踪胸主动脉内浓度变化，触发阈值设为60Hu，达到阈值后延迟8.9s（期间提示患者屏气）扫描。自由呼吸扫描序列：在开始打药后9s开始自动追踪胸主动脉内浓度变化，触发阈值设为220Hu，达到阈值延迟3.5s 扫描（无语音指令）。对比剂注射流速5ml/s，用量75ml，注射后用生理盐水30ml冲管，流速亦为5ml/s。

扫描结束后记录患者的CT 剂量指数（CT dose index，CTDI），剂量长度乘积（dose-length product，DLP），胸部转换系数K 采用0.014mSv·mGy-1·cm-1计算有效剂量（effective dose，ED）.

1.3 图像后处理及评价

后处理工作站（ADW4.6，美国GE 公司）对CCTA 轴位原始薄层数据可自动选择重建最佳时相，即标准算法图像。巡诊医师也根据心率情况手动选择最佳单期时相并结合SSF 技术获取单时相图像（下称SSF 算法图像）。本研究中入组CCTA 数据均行上述2 种方式重建图像，并比较图像质量，图像质量评价包括主观及客观指标。

主观评价：由2 名放射科医师采用盲法根据轴位图像及重建图像分别对图像质量进行评分（左主干LM，左前降支LAD，左旋支LCX，右冠脉RCA）。采用4分制[7]，1分：由于严重运动伪影、广泛冠脉钙化，严重图像噪声或血管强化不佳无法诊断；4 分：不存在运动伪影，血管明显强化且管壁清晰，能够判定管腔狭窄程度及斑块性质。≥2分图像认为成像质量合格，最后计算每个患者平均的图像质量得分[Score平均=（LM得分+LAD得分+LCX得分+RCA得分）/4]。

客观评价指标[8，9]：（1）图像噪声（SD主动脉），为主动脉根部感兴趣区（ROI）CT 测量值的标准差（SD），选择层面为紧邻左冠状窦头侧层面，ROI沿血管内壁尽可能大范围勾画；（2）冠脉血管密度值（CT冠脉），为RCA 近段及LM 管腔密度平均值，感兴趣勾画方法同上；（3）冠脉血管邻近组织密度值（CT组织），定义为RCA 近段及LM 管腔邻近脂肪组织密度，其ROI大小及勾画方法同（2）；（4）信噪比（SNR），为CT冠脉/SD主动脉；（5）对比噪声比（CNR），定义为（CT冠脉-CT组织）/SD主动脉。

1.4 统计学方法

所获得数据应用SPSS 17.0 统计软件处理，连续变量检验数据是否符合正态分布，正态资料采用均数±标准差（±s）表示，非正态分布资料以中位数±四分位间距（median± IQR）表示。组内2种算法的主观性评分比较采用Wilcoxon 秩和检验，组间比较采用Mann-Whitney U 检验或独立样本T 检验。采用Cohen’s Kappa 系数值（κ）或组内相关系数（ICC）进行组间一致性分析。

2 结果

2.1 患者基线情况及组间一致性分析

入组患者共134例（表1），其中常规屏气组73例，自由呼吸组61例，基线情况见表1。134例中3例冠脉开口异常，28例肌桥血管（LAD 26根，钝缘支1根，LCX 1根，RCA 1根）。

表1 入组患者基线情况

选取常规屏气组SSF 算法图像进行组间一致性评估。左主干LM、左前降支LAD、左旋支LCX及右冠脉RCA 图像质量评分采用Cohen’s Kappa系数分析组间一致性，κ 值分别为0.824、0.882、0.832、0.901（P＜0.01），说明不同观察者之间具有很好的一致性。

图像噪声（SD主动脉）、冠脉血管密度值（CT冠脉）及冠脉血管邻近组织密度值（CT组织）采用ICC 进行组间一致性分析，ICC 值分别为0.824、0.896、0.856（P＜0.01），可重复性较好。

2.2 常规屏气组与自由呼吸组组内标准算法图像与SSF算法图像对比

常规屏气组标准算法图像中含冠脉血管评分1 分，即不可评估者15 例（20.55%；包含RCA 15根、LM 2 根、LAD 1 根、LCX 12 根），而自由呼吸组标准算法图像中含冠脉血管不可评估者20 例（32.79%；包含RCA 20 根、LM 11 根、LAD 9 根、LCX 18 根）。2 组SSF 算法图像获得冠脉血管评分均≥2分，能够进行临床诊断。

常规屏气组标准算法图像、SSF 算法图像之间主观性评分存在统计学差异（P＜0.01）。标准算法图像与SSF 算法图像之间冠脉血管密度值（CT冠脉）不存在统计学差异（P=0.531），而其他客观性评价指标（图像噪声、信噪比、对比噪声比）之间均存在统计学差异（P＜0.01）。自由呼吸组标准算法图像与SSF 算法图像之间亦观察到相同的统计学差异（详见表2）。即各组SSF 算法图像的图像质量均优于标准算法图像（图1，见封2）。

图1 标准算法图像与SSF算法图像对比

2.3 常规屏气组与自由呼吸组组间SSF 算法图像对比

表2示，2 组间平均的图像质量得分（Score平均）、图像噪声、冠脉血管密度值（CT冠脉）、信噪比（SNR）及对比噪声比（CNR）之间均不存在统计学差异（P＞0.05）。

表2 不同扫描方式、不同算法冠脉图像质量比较

2组SSF算法图像与标准算法图像间图像质量评分差值分别为0.25±1.25、1.00±2.00，自由呼吸组中评分差值更大（P=0.015），即与常规屏气组相比，SSF算法在自由呼吸组中对图像质量改善更显著。

常规屏气组患者心率≥75 次/min 者为22 例（30.14%），自由呼吸组中≥75 次/min 者为16 例（26.23%），2组高心率者SSF算法较标准算法图像质量评分差值（即改善情况），分别为1.00±1.31、1.00±1.37，不存在统计学差异（P=0.413）

2.4 扫描辐射剂量

常规屏气组扫描CTDI、ED 分别为（11.19±5.08）mGy、（2.80±1.24）mSv；自由呼吸组扫描CTDI、ED分别为（10.27±4.76）mGy、（2.60±1.23）mSv。2组间均不存在统计学差异（P=0.285；P=0.367）。

3 讨论

常规CCTA 检查过程中屏气常会导致心率波动，从而影响图像质量[10]，尤其是容易情绪波动的患者。而老年患者、儿童、听力障碍或是肺心病患者，往往难以配合检查过程中的吸气、屏气等语音指令，图像易出现呼吸运动伪影从而影响血管评估[8]。本研究结果显示在不进行运动校正的标准算法情况下，自由呼吸组不可评价率明显高于常规屏气组冠脉组（32.79% vs 20.55%）。在加入运动校正即SSF 算法情况下，2 组SSF 算法图像获得冠脉血管评分均≥2 分，能够进行临床诊断，且组间主观性评分与客观性评分不存在明显统计学差异。即SSF算法可有助于提高CCTA图像质量，尤其是对自由呼吸扫描模式的CCTA；且常规屏气组与自由呼吸组间图像质量不存在统计学差异。

SSF 是一种运动校正重建技术，从单个心动周期内相邻的心动时相内检测血管的运动路径、流速以确定靶时相的实际血管位置。这种重建技术以单个根血管、单个血管节段为基础，校正血管每个体素的不同运动程度，能够补偿靶时相内的血管运动，有效压缩受影响的局部区域的时间窗口。这种算法是基于单个心动周期血管运动变化，故不易受到心律不齐、心脏与机架周期共振点等因素影响[2～5]。CCTA 扫描过程中屏气会造成心率波动[10]，此外患者屏气配合不佳也会导致图像质量不佳。本次入组患者采用SSF算法后，2种扫描模式下冠脉血管可评估率均得到了显著改善（P=0.015）。既往研究报道冠脉运动伪影最常出现在RCA，其次是LCX、LAD，即对RCA 图像质量改善最显著[11]，本次研究中亦观察到该现象。RCA 为常规屏气组与自由呼吸组标准算法中最多的不可评估血管，经SSF 算法重建，伪影明显减少，血管可评估率明显提高。

心率高或不规则导致的运动伪影是CCTA 检查受限的常见因素。Sheta HM 等对检查前有或无服用倍他乐克的患者进行临床随机对照试验结果显示，SSF算法均可有效降低两类患者CCTA 图像运动伪影，改善图像质量[2]。Sun J 等在高心率儿童患者中发现SSF 运动校正算法不仅可以有效提高冠脉血管的可诊断率，还能够提高扫描范围内心血管结构的图像质量，如瓣膜、冠脉起源等[4]。本次研究中患者均未在检查前服用倍他乐克等控制心率药物。常规屏气组患者心率≥75次/min者为30.14%，自由呼吸组为26.23%，组间SSF 算法较标准算法图像质量评分差值不存在统计学差异，考虑可能的原因：（1）高心率者病例数不足；（2）在不进行运动校正情况下，高心率患者在屏气或自由呼吸扫描模式下图像质量均不佳，间接佐证了SSF算法的重要性。

本次研究不足之处：（1）为单中心研究，样本量较小，尤其是高心率患者（≥75 次/min），相关研究结果尚需大样本量数据进一步验证；（2）入组患者均为冠脉粥样硬化性程度相对较轻且BMI＜30kg/m2的常规体重患者，有一定选择性偏倚。BMI＞30kg/m2的大体重患者扫描方案（如电压、管电流设置）不同于常规BMI患者，而扫描参数对于图像噪声以及图像对比度又密切相关，考虑到受试者扫描基线一致性，故未纳入本次研究；（3）入排标准中虽然排除了冠脉三大主干广泛钙化斑或冠脉钙化积分＞800 患者，但冠脉近段可能会存在非钙化斑块或轻度狭窄者并未进行分类统计；（4）所有入组患者扫描前均未服用倍他乐克等药物控制心率，所获取CCTA 检查结果并未与血管造影检查做对比。

综上所述，SSF 算法有助于改善CCTA 图像质量，尤其是对自由呼吸扫描模式的CCTA。对于屏气配合不佳患者，自由呼吸扫描模式结合图像SSF算法可有效提高冠脉血管可诊断率。