心率变化对64层CT冠状动脉造影图像质量的影响

【摘要】 目的 探讨心率变化对64层ct冠状动脉成像的图像质量的影响。 方法 100例受检者按心率≤75次/min，75次/min＜心率≤115次/min，心率＞115次/min分为3组,分别行64层螺旋ct心电门控条件下冠状动脉造影,选择心动周期的相位窗5%～95%，每间隔5%进行相位窗和重建算法重建。3组图像质量均分为能用于冠状动脉评价和不能用于冠状动脉评价2类。 结果 心率≤75次/min组,有94.8% (835/1104节段)的图像可用于诊断；75次/min＜心率≤115次/min组,有62.7%(84/134节段)的图像可用于诊断；心率＞115次/min组，有47.2%(42/89节段)的图像可用于诊断。 结论 适当控制心率,稳定心律，可以明显改善64层冠状动脉冠状动脉的成像质量。

【关键词】 心脏；冠状动脉；64层螺旋ct；重建

effect of heart rate change on the quality of 64-slice spiral ct coronary angiography images

guan ji-tian, xu xiao-hu, geng yi-qun, et al. department of radiology, the second affiliated hospital, medical college of shantou university, shantou 515041, guangdong, china

[abstract] objective to explore the effect of heart rate change on the quality of 64-slice spiral ct coronary angiography images. methods one hundred patients were divided into three groups according to their heart rate (heart rate≤75 beat/bpm, 75 beat/min＜ heart rate≤115 beat/min and heart rate >115 beat/bpm) and underwent ecg-gated 64-slice spiral ct angiography. all original images were reconstructed at 5%～95% of the cardiocycle, interval of 5%. the image quality assessment of three groups was classified as two: one was for coronary arteries, the other was not. results 94.8%(835/1104) of the coronary segments was sufficient for diagnosing patients with heart rate≤75 beat/bpm, and 62.7% (84 /134) with 75 beat/min< heart rate≤115 beat/min, and 47.2% (42 /89) with heart rate >115 beat/bpm. conclusion the image quality can be improved by controlling heart rate and avoiding arrhythmia.

[key words] heart; coronary artery; 64-sliccomputedtomography; reconstruction

64层螺旋ct实现了三轴各向同性的统一，扫描速度大大提高,减少了心率变化对冠状动脉成像的影响[1]。但是在心脏冠状动脉成像方面还是存在一定影响因素制约图像质量。本研究旨在探讨心率变化对64层ct冠状动脉造影的图像质量的影响,以探讨其在临床上的应用价值。

材料与方法

1.一般资料 对100例临床怀疑冠心病者行心脏冠状动脉ct成像。其中男57例，女43例,年龄33～86岁,平均58.27岁。所有患者于检查前口服倍他乐克25～50mg, 60～90 min后进行检查, 心率≤75次/min 78例，75次/min＜心率≤115次/min 13例，心率＞115次/min 9例。排除标准：对含碘造影剂过敏，严重心律不齐，严重肝肾功能不全和失代偿性心功能不全。

2.扫描技术　2.1 患者准备 所有患者检查前应告知呼吸指令，并练习呼吸指令，并说明在注射造影剂时可能发生的反应。

2.2 扫描程序设定 2.2.1定位像扫描：采用美国ge公司light speed vct 64层螺旋ct机，患者脚先进，仰卧位，扫描过程中需屏气，分别在0度和90度作两次胸部定位像扫描。

2.2.2钙化积分扫描 进行钙化积分扫描，扫描范围自心底部至心尖部，进行钙化积分计算并为冠脉造影测定峰值时间的同层动态扫描提供断面定位。

2.2.3团注扫描（timing bolus） 使用ulrich 双筒高压注射器。首先进行对比剂峰值时间测定，选择主动脉根部左冠状动脉起始部进行同层动态扫描，使用高压注射器，经肘静脉以4.0～5.0ml/s的速率，注射非离子型对比剂浓度为370mgi/ml碘帕醇20ml，采用axial full 1.0s,扫描时间间隔（isd）为1.0 s，注射造影剂后延迟6s开始所选层面进行同层动态扫描，共扫描14层，扫描时间为30s，找到主动脉根部左冠状动脉起始部造影剂峰值时间，计算出冠状动脉ct扫描的延迟时间。

2.2.4心脏螺旋扫描 采用回顾性心电门控螺旋扫描。扫描范围自气管分叉下1cm～膈下2cm，使用ulrich双筒高压注射器，经肘静脉以同样速率（4.0～5.0ml/s）注入370mgi/ml碘帕醇70～80ml+30ml生理盐水，屏气状态下完成整个扫描。扫描参数：管电压120kv，管电流400～660mas，层厚0.625mm，螺距(pitch)0.2～0.26，旋转时间0.35s，显示野（fov）为250mm，矩阵为512×512。使用刻录光盘记录扫描曝光期间心电图信号，用ecg分析软件数据并记录平均心率及心率变化，采用回顾性心电门控技术和分段(segment、burst和burst plus)数据采集方式。

3.图像的后处理 扫描结束后，将患者的扫描原始数据从心动周期的相位窗5%～95%，每间隔5%进行重建。重建后的数据传送至adw4.3高级工作站，分别对上述相位窗的横断面图像进行容积再现（volume rendering，vr），多平面重建（multi planar reconst ruction，mpr），最大密度投影（maximum intensity projection，mip）及曲面重建（curred planar reconst ruction，cpr），分别重建出左冠状动脉主干、左前降支、左回旋支、第一对角支、第二对角支、钝缘支右冠状动脉及后降支血管。

4.冠状动脉成像图像的质量评价 对于所显示的冠状动脉参照美国心脏病学会的冠状动脉分段法分为12节段:左冠状动脉主干,左前降支近段、中段、远段及对角支,左回旋支近段、远段及钝缘支,右冠状动脉近段、中段、远段及后降支。3组图像质量均分为能用于冠状动脉评价和不能用于冠状动脉评价2类。由2位有经验的医师独立完成对冠状动脉分段和图像质量的评价,出现分歧时以取得一致意见为准。

结 果

100例中,所显示的冠状动脉总计1104节段, ct图像能够满足管腔评价的有961节段(87.1%)；不能满足管腔评价的有143节段(12.9%)。其中，心率≤75次/min78例881节段中,能够满足管腔评价的有835节段(94.8%) (图1,2)，不能满足管腔评价的有46节段(5.2%)。75次/min＜心率≤115次/min 13例134节段中,能够满足管腔评价的有84节段(62.7%)(图3,4),不能满足管腔评价的有50节段(37.3%)。心率＞115次/min 9例89节段中,能够满足管腔评价的有42节段(47.2%),不能满足管腔评价的有47节段(52.8% )。心率>115次/min组冠状动脉不能满足评价的发生率是3组中最高。3组不同心率的冠状动脉ct图像对冠状动脉管腔的评价见表1。

对于不能满足冠状动脉管腔评价的143节段中,因冠状动脉严重钙化引起的有53节段(37.1%),运动伪影引起的67节段(46.9%)（其中右冠状动脉29节段,左旋支13节段、对角支16节段，左前降支6节段和左主干3节段）由于心脏生理运动引起的有36节段(25.2%)，心率明显波动或心率不齐所致的有48节段(33.6%),其它原因如屏气不佳而不能满足管腔评价的有6节段(4.2%)。

讨 论

64层螺旋ct具有较高的时间及空间分辨率,能在一次屏气下完成心脏扫描，在临床心血管检测上有不可比拟的技术优势，心率要求较之16层ct有明显放宽。但受检者过快的心率或某些严重的心律失常可影响冠状动脉血管成像图像质量和诊断质量。

1.心率快慢对图像质量的影响 冠状动脉图像质量随心率的增加而下降,心率影响图像质量表现为心脏搏动造成的运动伪影。冠状动脉运动方向和速度在心动周期内不断变化，心率与扫描速度如果不能匹配，造成重建中心角度不能重合，就会产生阶梯状伪影，影响图像质量的评价运动伪影是造成不能满足评价的主要因素,而且对冠状动脉各分支的影响不同。本研究显示,心率≤75次/min78例881节段中,能够满足管腔评价的有835节段(94.8%)，不能满足管腔评价的有46节段(5.2%)。75次/min＜心率≤115次/min,能够满足管腔评价的有84节段(62.7%),不能满足管腔评价的有50节段(37.3%)。心率＞115次/min，能够满足管腔评价的有42节段(47.2%),不能满足管腔评价的有47节段(52.8%)。心率>115次/min组冠状动脉不能满足评价的发生率是3组中最高。产生运动伪影的原因是,心率快,心动周期短,舒张期相对缩短,在相对短的舒张期采集信息时,由于时间分辨力的限制,信息采集过程中,心脏运动幅度处于相对较大的状态下,运动伪影明显[2,3]。而心率慢时,心动周期长,舒张期相对延长,采集信息时,能在心脏运动幅度相对较弱的状态下进行,运动伪影相对较小[4].右冠状动脉受运动伪影影响大,可能与右冠状动脉更接近右心房,在心室舒张后期采集信息时,心房处于收缩期,运动幅度大,对其影响明显[4]。尽可能将图像相位窗置于r-r间期内冠脉运动较弱的时段,有助于获得高质量的冠脉ct图像。由于冠状动脉运动的速度和频率主要与心率有关，心率越慢,冠状动脉ct血管成像的图像质量越佳，所以,适当控制被检者的心率有助于减轻或消除冠状动脉的运动伪影,改善冠状动脉ct图像质量。

2.心率与重建算法对图像质量的影响 在心脏ct成像中,为了提高时间分辨力而采用半重建算法。在单扇区重建算法中时间分辨率可以简单地用扫描时间的一半来计算,且不随心率的改变而改变。多扇区重建算法时间分辨力不仅受到球管旋转速度的影响,还受到心率快慢的影响,因而多扇区重建算法的时间分辨力并非固定不变的,而是随着心率而改变的[5]。多扇区重建算法(msr)是利用心电门控的同期信息，从不同的心拍周期和不同排列的探测器，收集同一心相不同角度的原始数据，再加上独自的z轴/时间的线形补正（interpolation，类似于cardiac segment的内插法），最后使用半重建方式产生所需心相的心脏图像。多扇区重建算法的时间分辨率大大提高，结合变速扫描技术应用，即根据病人的心动周期，调节扫描速度的方式，即扫描速度与心率自动匹配，从而提供最佳的时间分辨力[6]。单扇区重组技术采集的数据完整 ,图像质量好 ,双扇区重组技术提高了时间分辨率,但因重组数据的减少会降低图像质量。本研究表明，心率慢而波动小的患者，重建方法采用单扇区重建算法，冠脉显示比较清楚，细节比较多，图像质量比较好，而心率快波动比较大的患者，冠状动脉重建方法采用多扇区重建算法，图像质量比较好。本研究显示心率<75次/min,单相计算方法显像最佳。75-115次/min，双相位方法显像最佳，大于115次/min，四相位方法现像最佳。冠状动脉成像质量随心率的加快或心律不齐而明显下降,要获得良好的图像,心率应该控制在75次/min以下,对心率>75次/min者可使用倍他乐克降低心率[7]。

综上所述，64层螺旋ct由于时间分辨率和空间分辨率的显著提高，通过细致、深入地分析影响患者心率变化的原因，对不同的患者采取有针对性的措施，是我们提高检查质量的根本有效途径。

【参考文献】
1. 谢红波,徐巧兰,周旭辉，等.64层螺旋ct冠状动脉成像的技术初探.影像诊断与介入放射学,2007,16(5):223-226.

2. bernd m. ohnesorge, lars k. hofmann, thomas 1，et al. ct for imaging coronary artery disease: defining the paradigm for its international journal of cardiovascular imaging,2005,21:85-104.

3. f. cademartiri, grutta, a. palumbo, et g techniques for the vulnerable coronary plaque metodiche di imaging per la placca vulnerabile coronarica, radiol med,2007,112:637-659.

4. 陈艳，彭志远，张雪莲，等.40层螺旋ct冠状动脉造影的临床应用.中国CT和MRI杂志，2006，4(4):31-33.

5. 宋云龙，张挽时，朴龙松，等.多层螺旋ct冠状动脉成像的临床应用及其影响因素.中国ct和mri杂志，2007，5(2):16-19.

6. 郑君惠,黄美萍,巫梓斌，等.64排螺旋ct冠状动脉成像技术的体模实验.国际医药卫生导报,2006,12(18):10-12.