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[摘要]目的探讨能谱CT在最佳单能量（65 keV）下冠脉追踪技术（SSF）对受试者冠状动脉血管成像（CCTA）质量的影响。方法30例疑似冠心病的患者行冠状动脉成像的患者，均未服用任何控制心率的药物等附加条件。每个受试者的CT冠状动脉成像图像均使用STD算法与SSF两种方法进行对比重建，其中是对85%期相的图像进行重建。由我科一名做冠脉成像血管重建的医师进行图像质量的客观评价，利用后处理工作站进行相关血管的CT值以及噪声的测量，对其两种算法的主要血管的CT值、噪声、SNR以及CNR进行独立样本t检验，比较65 keV下两种算法的各项指标差异；另外，由我科两名有做冠脉成像血管重建的医师进行图像质量的主观评分，评分标准采用5分制，对图像质量的主观评分采用配对秩和检验。结果65 keV下STD算法与SSF算法的主动脉根部、左冠主干、前降支近段、左回旋支近段及右冠近段的CT值、噪声、SNR及CNR的值均无统计学意义（t值为-0.547～1.418，P值均＞0.05）；左冠主干（分别为4.7±0.5和4.9±0.3，Z=-2.232a，P=0.026），前降支（分别为4.4±0.4和4.5±0.4，Z=-2.68a，P=0.007），左回旋支（分别为4.1±0.6和4.3±0.4，Z=-2.668a，P=0.008）及右冠状动脉（分别为3.5±0.6和4.5±0.4，Z=-4.785a，P=0）评分在两种算法之间均有统计学意义。结论与STD算法比较，SSF在不失真的情况下能够明显提高CT冠状动脉成像的质量，利于对冠状动脉的血管病变诊断。

[关键词]冠状动脉血管；体层摄影术；X线计算机；冠脉追踪技术

多层螺旋MSCT冠状动脉成像以其无创性、较高的空间分辨率，以及其对斑块定量、定性分析得到了广泛的应用，对于胸痛或者有家族心脏相关疾病的筛查和排除具有很高的临床诊断价值[1-3]。然而由于设备自身时间分辨率有限，心脏自律的搏动导致的运动伪影成为了诊断冠状动脉相关疾病的难题，如何在不失真的情况下，去除运动伪影，通过计算机算法的处理还原冠状动脉及其各分支的血管真实的病变情况，成为当前冠脉相关疾病的研究热点。冠状动脉运动追踪技术（Snapshot Freeze，SSF）是后64排时代硬件设备提升基础上的一种全新重建算法，其使用相邻心动周期的图像信息来补偿冠状动脉运动，从而达到校正运动伪影冻结冠状动脉的目的[4]，新一代能谱CT（Discovery CT）将螺距提高到0.32，提高了在冠状动脉在扫描过程中的速度，初步探讨在新一代能谱CT上SSF技术对改善图像质量的作用。基于之前相关研究，对于较低心率（心率≤70 bpm）选择75%期相进行重建，在检查过程中发现，在padding调整为200 ms时，对85%期相进行重建，也可以很好地去除运动伪影，进行较好的诊断，这样就为今后冠状动脉检查工作提供很好的指导，给予更多更好的的选择。

1 资料与方法

选择2015年2月～2015年7月30例临床疑诊为冠心病的患者，均在本院接受冠状动脉CT能谱成像，所有接受检查病人心率≤70 bpm，波动≤3 bpm，男18例，女12例，年龄30～69岁，主要临床表现为心前区疼痛、胸闷等症状，无严重高血压及心、肾功能不全病史。所有患者检查前进行良好的呼吸训练，并在检查中屏气良好，检查过程均未口服美托洛尔等药物控制心率。本研究已通过医院伦理委员会的审查，所有受试者均签署了知情同意书。

采用GE Discovery CT能谱CT，以GSI模式（前瞻性心电门控技术）进行扫描，曝光补偿（padding）200 ms。扫描参数：采用单源瞬时（0.5 ms）管电压80/140 keV切换，管电流根据患者体质量指数（BMI）采用不同的扫描条件，为300～600 mA，机架旋转速度为0.35 s/r，准直器宽度为0.625 mm×64，层厚0.625 mm，矩阵512×512。40%Asir重建85%心电时相65 keV图像，140 kVp混合能量图像采用标准重建。扫描前先用20G套管针穿刺右肘（手）静脉，连接心电门控，对患者进行呼吸训练等准备工作。双筒自动高压注射器，采用300 mgI/kg标准，用量为体重（kg）×300/造影剂的碘含量值（一般为350 mgI/mL），注射速度为造影剂总量/12，40 mL生理盐水冲管，监测点为主动脉根部层面，随机软件自动生成时间密度曲线，扫描范围自气管隆突2 cm至心尖膈面下2 cm。扫描时记录患者的心率及心律波动情况[5]。

将获得的原始数据（轴位图像）使用STD算法及SSF两种方法进行重建，进行85%期相重建，传入后处理工作站（Advantage Workstation 4.6，GE Healthcare，Milwaukee，WI）进行相关后处理分析。包括SSF处理，VR，MIP，CPR等相关分析，以便于诊断。

接受检查的患者的目标血管腔内的测量值均是我科一名从事冠状动脉血管影像诊断5年以上的医师评判，该医师对患者的临床资料及扫描方案方案均不知晓。客观评价的参数包括冠状动脉相关血管的CT值、噪声、信噪比（Signal-to-Noise Ratio，SNR）和对比噪声比（Contrast-to-Noise Ratio，CNR），选取主动脉根部（AS）、左主干（Left Main Coronary Artery，LMA）、左前降支近段（Proximal Segment of Left Anterior Descending Branch，LAD-p）、左回旋支近段（Proximal Segment of Left Circumfex Branch，LCX-p）及右冠状动脉近段（Proximal Segment of Right Coronary，RCA-p）进行测量，测量时采用处理血管的窗宽（WW）及窗位（WL），分别为800和240 HU。各血管及其分支感兴趣区（ROI）测量时，尽可能大且尽可能避开斑块区域以保证测量CT值的准确性。同时测量主动脉根部噪声及邻近心包内脂肪的CT值，然后计算主动脉根部血管的SNR和CNR，其中SNR=主动脉根部CT值/主动脉根部噪声，CNR=（主动脉根部CT值-心包脂肪CT值）/主动脉根部噪声[6-7]。

所有冠状动脉按照AHA分级方法分为15节段，采用1～5级评分法。5分：血管显示清晰，无移动伪影，连续性好，边缘显示清楚且光滑，与周边软组织对比好；4分：血管显示尚好，无明显移动伪影，连续性尚好，边缘显示稍模糊；3分：血管显示尚可，有少许移动伪影，连续性可，边缘模糊，较难区分血管软斑块等病变情况；2分：血管显示尚可，连续性欠佳，有较多伪影，较难进行血管评价；1分：血管显示差，严重伪影干扰，明显的错层及阶梯伪影，无法进行血管评价。由我科两位主任医师进行图像分析，意见不相同时经过讨论达成一致[8]。

使用Microsoft Excel 2007建立数据库，用SPSS17.0统计软件包进行统计分析。STD组与SSF组在客观评价方面，其相关血管的CT值、噪声、SNR及CNR的比较采用独立样本t检验；在主观评分方面，比较其分值，采用配对秩和检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

表1 STD组与SSF组的CT值、噪声、SNR及CNR的比较（±s）

2 结果

30例受试者的身高、体重、BMI及心率分别为（163.6 ±5.7）、（66.8±11.8）、（24.9±3.7）、（60.2±3.9）。

STD组与SSF组进行图像质量客观比较，2组之间目标血管AS、LMA、LAD-p、RCA-p的CT值及图像噪声、SNR、CNR差异无统计学意义（表1）。

与STD算法比较，左主干、前降支、回旋支及右冠状动脉评分，SSF算法明显高于STD算法（表2，图1）。

表2 30例受试者心血管分支两种重建算法的图像质量评分（分，±s）

注：LM：左主干；LAD：前降支；LCX：回旋支；RCA：右冠状动脉；SSF：冠状动脉追踪冻结技术；STD：标准算法；a表示负秩。

图1 女，42岁，平均心率65 bpm，右冠状动脉轴面图像，示冠状动脉STD算法（左）模糊及SSF算法清晰（右），运动伪影基本消失。

3 讨论

冠状动脉血管的三个主要分支的跳动是有规律的，随着心脏自律的搏动，在心动周期不同期相有着不同的运动速度和幅度。心率≤70 bpm时，冠状动脉CTA检查可以在舒张中期获得稳定的图像，这对应于心跳周期中75%的R-R间隔。一般的，左前降支及左回旋支趋于随着左心室运动，右冠状动脉则与右心室运动同步，并同左回旋支一起，在心脏舒张中后期易受心房收缩影响。在主要的三分支中，左前降支的运动最不明显，右冠状动脉的运动最明显，尤其右冠状动脉中段附近[7]。本研究也证实，在使用SSF技术前，左前降支及左回旋支图像质量评分均较高，而右冠状动脉图像质量评分较低，图像运动伪影最严重，特别是右冠状动脉的近中段部分，有一个明显的曲线走向，140 kVp混合能量图像会有较大的运动伪影，难以进行血管的影像学诊断。冠状动脉的运动的这种规律可以通过特殊的数学模型记录下来，用于计算冠状动脉的运动轨迹，从而重建清晰的冠状动脉图像，这就是SSF，一个全新的冠状动脉运动校正方法。其技术本质是通过高分辨采样得到心脏运动过程中的一系列图像，对相邻期相的图像运动信息进行迭代傅里叶变换，在频域对冠状动脉运动（路径和速度）进行分析和建模，从而对运动模糊进行校正，消除残余的运动伪影，有效地压缩重建时间窗，得到清晰的冠状动脉解剖图像。SSF通过对冠状动脉的15个节段进行运动分析，从而对每个冠状动脉体素的运动进行追踪和校正。新一代的能谱CT，不仅通过加大螺距（提高到0.32）提高时间分辨率，而且通过后处理工作站上特殊的SSF算法技术，去除了运动伪影，给予能谱CT在冠脉成像技术上新的里程碑。

本研究在最佳keV（65 keV）的基础上，探索其他期相（85%）能不能校正传统意义上（舒张中期75%期相）的期相，经实践证明，在图像不失真的情况下，SSF算法确实在85%期相图像的重建过程中，同样是可取的，这样给予我们在今后的检查工作中更广泛的重建期相。

[1] Feuchtner G,Loureiro R,Bezerra H,et al.Quantification of coronary stenosis by dual source computed tomography in patients: a comparative study with intravascular ultrasound and invasive angiography[J].Eur J Radiol,2012,81:83-88.

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[3] Meijboom WB,Meijs MF,Schuijf JD,et al.Diagnostic accuracy of 64-slice computed tomography coronary angiography: a pr ospective,multicenter,multivendor study[J].J Am Coll Cardiol, 2008,52:2135-2144.

[4] 武轶非.宝石能谱CT冠状动脉运动追踪冻结技术在冠状动脉成像中的应用价值[J].内蒙古医学杂志,2014,46(10):1171-1172.

[5] 范丽娟,孙凤伟,张叶旺,等.冠状动脉追踪冻结技术对不控制心率受试者CT冠状动脉成像质量的影响[J].中华放射学杂志,2014,48(2):105-108.

[6] 古丽娜.阿扎提,潘存雪,等.能谱CT成像结合低浓度对比剂用于冠状动脉CT血管成像的初步研究[J].中华放射学杂志,2014, 48(10):805-807.

[7] 黄洲,符平仲,胡玉明,等.能谱CT冠状动脉成像中SSF校正技术的临床价值[J].中华临床医师杂志,2014,8(20):3729-3731.

[8] 胡玉明,罗悦凡,符平仲,等.冠状动脉CT能谱成像最佳单能量的临床应用[J].罕少疾病杂志,2015,22(2):26-28.

Clinical Application of Gemstone Spectral CT Snapshot Freeze Motion Correction Algorithm on Optimal Monochromatic Energy Level in Coronary Angiography

GAO Jian-bo，JIANG Yao-jun，LIU Jie，WU Yan，HOU Ping，ZHA Kai-ji
Department of Radiology, the First Affliated Hospital of Zhengzhou University, Zhengzhou Henan 450052, China

Abstract：ObjectiveTo investigate the effect of application of snapshot freeze (SSF) motion correction algorithm on the image quality of coronary CT angiography (CCTA) on optimal monochromatic energy level.MethodsThirty consecutive patients who underwent coronary CTA without heart rate control were selected. All of the CCTA images were reconstructed by the means of both STD and SSF motion correction, which was about 85% period of image reconstruction. An experienced radiologist made use of post-processing workstation to measure the value of CT about blood vessel the noise of image. Comparisons of variables about the CT value of the major blood vessels, noise, SNR and CNR were performed withttest.Image quality and interpretability of STD and SSF reconstructions were compared. CCTA images were interpreted with 5-points score system by two experienced radiologists. The image qualities were assessed on per-artery and per-segment level,and interpretability was performed on persegment, per-artery, and per-patient levels. Comparisons of variables were performed with paired Wilcoxon rank sum test.ResultsThe STD and SSF reconstructions of three main vessels showed no signifcant differences in CT value. The image qualities were higher with the use of SSF reconstructions than STD reconstructions on LM [(4.7±0.5), (4.9±0.3),Z=-2.232a,P=0.026], LAD [(4.4±0.4), (4.5±0.4),Z=-2.68a,P=0.007], LCX [(4.1±0.6), (4.3±0.4),Z=-2.668a,P=0.008], and RCA [(3.5±0.6), (4.5±0.4),Z=-4.785a,P=0] levels.ConclusionThe use of SSF motion correction algorithm improved image quality and interpretability or coronary CTA.

冠脉追踪技术结合单能量成像去运动伪影的临床应用

1 资料与方法

2 结果

3 讨论