扫描触发阈值技术与双能量冠状动脉CT血管成像图像质量的相关性研究
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作者:黄锦炽 刘东旭 赵欣 区贤斌 梁嘉杰 蔡锋
【摘要】 目的：探究不同水平的扫描触发阈值对第二代双能量冠状动脉CT血管成像（DECCTA）图像质量的影响。方法：选择2019年1-9月本院疑似或确诊的冠心病且行DECCTA检查的患者共150例，根据不同的扫描触發阈值随机分为五组，A、B、C、D、E组的扫描触发阈值分别为100、110、120、130、140 HU。对各组的冠状动脉图像质量评分、冠状动脉客观评价[包括主动脉根部（AA）、右冠状动脉开口（RCA）、左冠状动脉主干（LAM）血管腔内的平均CT值]、心肌CT值及噪声、信噪比（SNR）、对比噪声比（CNR）及心肌射线硬化伪影（BH）进行比较与统计分析。结果：（1）D组冠状动脉图像质量评分最高，评分3～4分的共326节段（优良率91.8%），平均（3.66±0.23）分，与A、B组比较差异有统计学意义（P<0.05），与C、E组比较差异无统计学意义（P>0.05）。（2）C、D、E组AA、RCA、LAM的平均CT值两两比较，差异均有统计学意义（P<0.05），且与A、B组比较差异亦有统计学意义（P<0.05）;C、D、E组噪声、SNR两两比较，差异均无统计学意义（P>0.05），A、B组比较差异无统计学意义（P>0.05），C、D、E组与A、B组比较差异有统计学意义（P<0.05）;各组CNR值比较差异均无统计学意义（P>0.05）。（3）各组心肌CT值及噪声、SNR、CNR比较，差异均无统计学意义（P>0.05）。（4）C、D、E组心肌BH客观值比较，差异均无统计学意义（P>0.05），与A、B组比较差异有统计学意义（P<0.05）;C、D、E组心肌BH主观评分比较差异均无统计学意义（P>0.05），与A、B组比较差异有统计学意义（P<0.05）。结论：扫描触发阈值水平对DECCTA冠状动脉与心肌图像质量均具有一定影响，130 HU是能够同时获取冠状动脉、心肌图像最佳的扫描触发阈值，对采用低对比剂用量的同时保证图像质量具有重大的临床意义。
【关键词】 冠状动脉成像 扫描触发阈值 DECCTA
Study on the Correlation between Image Quality of Dual Energy Coronary CT Angiography and Technology of Scanning Trigger Threshold/HUANG Jinchi， LIU Dongxu， ZHAO Xin， OU Xianbin， LIANG Jiajie， CAI Feng. //Medical Innovation of China， 2020， 17（10）： 00-010
[Abstract] Objective： To explore the influence of different levels of scanning trigger threshold on DECCTA image quality. Method： A total of 150 patients with suspected or confirmed coronary heart disease were randomly divided into group A， B， C， D and E according to different scanning trigger threshold from January to September 2019， with the threshold values of were 100 ， 110， 120， 130 and 140 HU respectively. The image quality score of coronary artery， objective evaluation of coronary artery （including average CT value of AA， RCA and LAM）， myocardial CT value and noise， SNR， CNR and BH were compared and analyzed. Result： （1） Group D had the highest score of coronary image quality， 326 segments （excellent rate was 91.8%） of 3-4 scores， with an average score of （3.66±0.23） scores， which was statistically significant compared with group A and group B （P<0.05）， and there were no significant differences compared with group C and group E （P>0.05）. （2） There were significant differences in the average CT value of AA ， RCA， LAM among group C， D and E （P<0.05）， between group A and B （P<0.05）. There were no significant differences in noise and SNR among group C， D and E （P>0.05）， between group A and B （P>0.05）， but there were significant differences among group C， D， E with group A and B （P<0.05）.There was no significant difference in CNR among five groups （P>0.05）. （3） There were no significant differences in CT value， noise， SNR and CNR among five groups （P>0.05）. （4） There were no significant differences between the objective values of BH in group C， D and E （P>0.05）， but there were significant differences between group A and group B （P<0.05）. There were no significant differences in the subjective scores of BH among group C， D and E （P>0.05）， but there was significant difference between group A and group B （P<0.05）. Conclusion： The level of scanning trigger threshold has certain influence on the quality of coronary artery and myocardial image of deccta. 130 HU is the best trigger threshold for obtaining coronary artery and myocardial images at the same time， which is of great clinical significance for using low contrast agent and ensuring image quality at the same time. [Key words] Coronary angiography Scanning trigger threshold DECCTA
First-author’s address： Foshan Chancheng District Central Hospital， Foshan 528000， China
doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2020.10.002
双能量冠状动脉CT血管成像（dual energy coronary CT angiography，DECCTA）通过“一站式”获取冠状动脉腔内图像及左心室功能、心肌灌注等情况，为临床诊断提供明确的物质分离与更高能量的解剖图像，是近年来临床诊断冠状动脉粥样硬化性心脏病的重要手段[1-3]。但是诊断过程中，需使用对比剂追踪触发技术，对比剂的注射对患者会造成肾脏器官的损伤[4-5]。因此，如何保证图像质量的前提下尽量减少对比剂的注射，是目前医学上一直研究的课题。影响对比剂用量的因素较多，常见的有扫描延迟时间、对比剂浓度等。临床研究指出，在对比剂追踪触发技术法中，不同的触发阈值对对比剂浓度具有一定的影响[6-7]。合理的扫描触发阈值可最大限度提高对比剂浓度，保证扫描期内对比剂充盈高峰的出现，从而实现低对比剂注射的调节下获取较好的图像质量。本研究对五组不同扫描触发阈值行DECCTA检查，通过各组冠状动脉图像质量评分、冠状动脉成像质量来分析不同扫描触发阈值对DECCTA检查的影响，指导临床选择合理的扫描触发阈值。现报道如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料 选择2019年1-9月本院体检、就诊的疑似或确诊的冠心病患者150例，均行DECCTA检查。纳入标准：（1）心率≤70次/min，心律齐;（2）心功能B超正常;（3）BMI为18～
28 kg/m2[8-9]。排除标准：（1）既往有冠心病或心脏病手术史;（2）合并心脏疾病，如心肌类疾病、心动过速、心律失常、心力衰竭等;（3）合并严重肝肾脏器疾病;（4）碘对比剂过敏;（5）妊娠期妇女;（6）其他影响DECCTA的疾病或肿瘤。根据不同扫描触发阈值分为A、B、C、D、E组（扫描触发阈值分别设定为100、110、120、130、140 HU），每组30例。此次研究经本院医学伦理委员会批准同意开展。
1.2 方法
1.2.1 CT检查 （1）扫描前准备：所有患者检查前均调节呼吸，并测量心率。待心率稳定后口服硝酸甘油，并高压注射10 mL生理盐水，保证对比剂注射通道顺畅。（2）对比剂使用：对比剂采用优维显370 mgI/mL（生产厂家：拜耳医药保健有限公司），对比剂剂量和体质量的比例为0.6 mL/kg，注射流率5～6 mL/s，对比剂注射完毕随机以相同流率注射生理盐水50 mL冲管。（3）检查方法：采用Siemens Somatom Definition Flash双源CT机，双能量模式进行扫描。扫描范围：气管隆嵴下1 cm至心脏膈面下方。采用回顾性心电门控螺旋扫描模式，应用对比剂示踪触发，在升主动脉设置感兴趣区，A、B、C、D、E组阈值分别为100、110、120、130、140 HU，延迟5 s触发，调节机器全剂量曝光时间窗为心动周期的30%～70%期相。（4）扫描参数：机架转速0.28 s/r，螺距0.20～0.35，准直64×0.625 mm，Z轴飞焦点模式。A球管电压140 kV，B球管电压100 kV，同时采用管电流Care-dose 4D自动调节技术。当监控层面升主动脉感兴趣区（ROC）内CT值达到上述阈值时自动触发扫描。
1.2.2 图像后处理与分析 原始图像均发送至图像后处理工作站（Syngo.Via），对冠状动脉进行重建表面成像（VR）、最大密度投影（MIP）、曲面重建（CPR）、多平面重建（MPR）。由一名临床经验丰富的冠状动脉CT诊断医师进行分析测量。
1.2.3 心肌BH客观值测量 心肌射线硬化伪影（BH）客观评价是测量并计算的心肌基底部位下壁CT值与中部下壁CT值之差。由两名资深影像科医师各测量3次，并取平均值。
1.3 观察指标与评定标准 （1）冠状动脉主观评价：冠状动脉图像质量分为4级：图像质量优秀，无明显噪声与运动伪影为4分;图像质量良好，轻微噪声与运动伪影为3分;图像质量一般，较大噪声与运动伪影，对影像学分析有轻微影响为2分;图像质量差，噪声大，有严重钙化或运动伪影，影像学分析很难或无法评价为1分。由两位资深影像科医师以双盲法分别对图像质量进行评价，意见不一致时，通过协商取得统一意见。评分3～4分则纳入优良率统计。（2）BH主观评价：BH主观评分分为5级，主要评估心肌密度：有显著密度差异为5分，可确认密度差异为4分，密度均匀性一般但可勉强确认差异为3分;密度均匀性一般且无法确认差异2分;密度均匀，无密度差异为1分。（3）比较主动脉根部（AA）、右冠状动脉开口（RCA）、左冠状动脉主干（LAM）血管腔内的平均CT值、心肌CT值及噪声、信噪比（SNR）、对比噪声比（CNR）及心肌射线硬化伪影（BH）等客观指标。
1.4 統计学处理 采用SPSS 20.0软件对所得数据进行统计分析，计量资料用（x±s）表示，组间比较采用t检验，组间两两比较采用SNK法;计数资料以率（%）表示，比较采用字2检验。以P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 各组一般资料比较 A组男17例，女13例;年龄41～69岁，平均（52.6±3.9）岁;B组扫描触发阈值设定为110 HU，男20例，女10例，年龄37～71岁，平均（50.8±4.2）岁;C组扫描触发阈值设定为120 HU，男17例，女13例，年龄40～68岁，平均（51.3±2.7）岁;D组扫描触发阈值设定为130 HU，男18例，女12例，年龄39～69岁， 平均（50.6±4.0）岁;E组扫描触发阈值设定为140 HU，男19例，女11例，年龄41～70岁，平均（52.1±3.6）岁。各组性别、年龄比较，差异均无统计学意义（P>0.05），具有可比性。
2.2 各组冠状动脉图像质量比较 D组冠状动脉图像质量评分最高，评分3～4分的共326节段（91.8%），平均（3.66±0.23）分，与A、B组比较差异均有统计学意义（P<0.05），与C、E组比较差异均无统计学意义（P>0.05），见表1。
2.3 各组成像质量比较 AA、RCA、LAM的平均CT值两两比较，C、D、E组差异均有统计学意义（P<0.05），且与A、B组比较差异均有统计学意义（P<0.05）;噪声、SNR两两比较，C、D、E组比较差异均无统计学意义（P>0.05），A、B组比较差异无统计学意义（P>0.05），C、D、E组与A、B组比较差异均有统计学意义（P<0.05）;各组CNR值比较差异均无统计学意义（P>0.05）。见表2。
2.4 各组心肌成像质量比较 各组心肌CT值及噪声、SNR、CNR比较，差异均无统计学意义（P>0.05），见表3。
2.5 各组心肌BH评价比较 C、D、E组心肌BH客观值两两比较，差异均无统计学意义（P>0.05），与A、B组比较差异均有统计学意义（P<0.05）;C、D、E组心肌BH主观评分比较，差异均无统计学意义（P>0.05），与A、B组比较差异均有统计学意义（P<0.05）。见表4。
2.6 典型病例 患者，女性，53岁，临床疑似冠心病，扫描触发阈值为130 HU，见图1～6。
3 讨论
目前医学上对提高DECCTA图像质量的研究多从延迟扫描时间、对比剂浓度、扫描触发阈值等方面着手，其关键均是提高靶血管强化的峰值在扫描期内准确性[10-11]。延迟时间就是针对性地瞄准靶血管强化峰值时间，通过在峰值期内合理地延迟时间来达到精准扫描，从而提高图像质量。有研究显示，延迟扫描时间虽然可提高扫描期内冠状动脉对比剂浓度，不过同时会加快对比剂到达升主动脉时间，而且延迟时间受个体差异影响较大[12]。有研究指出，性别、年龄、心率等均与DECCTA延迟扫描时间呈正相关[13]。因此，延迟扫描时间并非对所有个体均有同样效果。对比剂浓度的使用主要根据患者体质指数、心率等进行选择，而且受不同CT机参数影响，对比剂浓度选择不一样。研究指出，高剂量高浓度的对比剂并非一定对提高图像质量有益，可能会出现靶血管强化过亮而掩盖钙化斑块等病变，导致临床误诊[14]。扫描触发阈值技术则主要是通过选择适当的扫描触发阈值来最大限度提高冠状动脉对比剂浓度，保证靶血管强化峰值在扫描期内。以往256层CT冠状动脉成像研究指出，分别以60、80、100、120 HU等不同扫描触发阈值进行研究，
60 HU的扫描触发阈值下各冠状动脉节段扫描值显著下降，基本不满足靶血管强化水平250～450 HU的诊断要求（接近心腔密度），80～120 HU条件下则无显著差异[15]。但是80 HU扫描触发阈值下可显著缩短延迟时间，从而减少对比剂剂量。可见扫描触发阈值最终对影响扫描成功关键因素的延迟时间具有重要的作用。
研究指出，冠状动脉强化显示的最佳状态是保证冠状动脉、升主动脉、心室的一致性与高强化性[16]。第二代西门子双源CT可“一站式”获取冠状动脉管腔图像、左心室功能评估以及心肌灌注等情况，因此本研究通过在升主动脉处设置感兴趣区，通过评价靶血管强化CT值、心肌CT值、心肌BH等来讨论分析不同扫描触发阈值对DECCTA检查的研究。从研究结果中可知，各组患者靶血管强化CT平均值在250～450 HU，均满足诊断要求。但是有研究认为350 HU是诊断冠状动脉狭窄的最佳强化水平[17]，因此可认为靶血管CT平均值为（353.2±30.8）HU的D组（扫描触发阈值为130 HU）成像质量最好，且从图像质量评分中可知，D组优良率91.8%也是最高的，且显著高于A组（扫描触发阈值为100 HU）、B组（扫描触发阈值为110 HU）（P<0.05）。另外，冠状动脉内充盈高浓度对比剂时，其CT值可达到350～450 HU，与心腔内密度接近[18]。而心肌强化CT值远小于冠状动脉，所以心肌受BH影响更大。因此，第二代西门子双源CT最佳扫描时机是需要保证冠状动脉最佳状态显示、同时保证心肌强化CT值，并降低心肌BH，以此确保DECCTA检查准确同时反映出冠状动脉狭窄与心肌灌注情况[19-20]。从本研究中可了解到，不同扫描触发阈值组间的心肌CT值及噪声、SNR、CNR等比较，差异均无统计学意义（P>0.05），但是心肌BH客观值、主观评分比较，高水平扫描触发阈值的C、D、E组显著低于A、B组（P<0.05）。提示不同扫描触发阈值不会对心肌CT值产生显著影响，但是对于降低心肌BH值、减少心肌受BH影响具有较大作用。
综上所述，采用第二代西门子双源CT进行DECCTA检查，在升主动脉设置感兴趣区，120、130、140 HU等扫描触发阈值成像质量要高于100、110 HU，且130 HU掃描触发阈值的靶血管强化CT值更接近350 HU，更有利于临床诊断与减少对比剂剂量。
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（收稿日期：2019-10-23） （本文编辑：程旭然）
*基金项目：佛山市自筹经费类科技计划项目（2018AB001161）
①广东省佛山市禅城区中心医院 广东 佛山 528000
通信作者：黄锦炽
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