低剂量冠状动脉CT结合基于模型的高级迭代重建技术在PCI术后复查中的应用.pdf

93影像技术影像研究与医学应用 2023年7月 第7卷第13期 经 皮 冠 状 动 脉 介 入 术（percutaneous coronary intervention，PCI）是指在冠脉置放支架以恢复心肌血流灌注，自问世以来，经过数十年的迅猛发展，已成为目前最为成熟和最常用的治疗冠心病的技术手段，可有效开通狭窄的冠脉，改善冠脉血流灌注，从而改善心肌缺血缺氧症状。但术后患者依然面临着支架内再狭窄问题，即使应用药物洗脱支架，仍有 3%10%的患者出现支架内再狭窄1-2。低剂量冠状动脉 CT 是一种非侵入性检查，是通过使用 X 射线成像技术检查冠脉状况的方法，现已大量应用于 PCI 术后复查。但 CT 的辐射以及低剂量带来的图像质量问题依旧是目前关注的重点。常用的低剂量冠状动脉 CT 扫描技术是低管电压结合迭代重建，低管电压虽然可以降低辐射剂量，但也会增加图像背景噪声，影响图像质量3。而迭代重建不仅可以降低噪声，还能减轻金属支架的“光晕（blooming）”效应，是目前提高图像质量应用较多的方法4。基于模型的高级迭代重建技术（advanced modelled iterative reconstruction，ADMIRE）是冠状动脉 CT 血管造影诊断中常用的技术，不仅可以解决迭代重建改变图像外观的可能，还能进一步减少辐射剂量。本研究观察了该技术结合低剂量冠状动脉 CT 在 PCI 术后复查中的应用。1 资料与方法1.1 一般资料选取 2020 年 1 月2022 年 12 月在南京医科大学无锡医学中心进行 PCI 术后复查的患者 86 例（共 90 枚支架），其中男 46 例，女 40 例；年龄 40 77 岁，平均年龄（56.786.78）岁；体质量指数 18 30 kg/m2，平均（23.102.02）kg/m2。患者均对研究内容知情并签署知情同意书。纳入标准：均为 PCI 术后复查患者；精神状态良好者；无碘对比剂过敏；无严重肾功能不全。排除标准：严重心功能不全；合并恶性肿瘤；依从性较差者。1.2 方法86 例患者均行低剂量冠状动脉 CT 扫描，操作如下。采用西门子 Force 双源 CT 机，患者仰卧，从气管分叉至膈肌下方 1 cm 进行扫描，扫描参数：管电压、层厚、球管旋转时间、矩阵、准直器宽度、扫描长度以及视野分别为 100 kV、0.6 mm、0.25 s、512512、192 mm0.6 mm、9.5 18.5 mm 以及 250 mm250 mm。采用造影剂触发扫描技术监测主动脉中心点，注射 10 s后每 1 s 监测一次，触发阈值为 160 HU，达到阈值后嘱患者屏气 5 s 开始扫描。采用双筒高压注射器于患者前臂静脉注射对比剂碘普罗胺注射液，注射速率为 4.0 5.0 mL/s，注射剂量 40 60 mL，注射完成后等速率注射 0.9%氯化钠溶液 20 30 mL。所得原始数据分别采用ADMIRE、滤波反投影算法、混合迭代算法重建。1.3 观察指标（1）图像质量评价主观评分：由 2 名经验丰富的影像科医生采用双盲法对患者右冠状动脉、左冠状动脉前降支、回旋支图像质量进行评价，评价内容及分值见表 1。客观评价：测定三种重建方法同期相、同层面和同位置的横轴位图像，选择升主动脉根部，右冠状动脉，左冠状动脉前降支近、中、远 3 段，冠状动脉左主干，左冠状动脉回旋支近远两段的轴位管腔及其心包脂肪作为感兴趣区，测量各段冠状动脉和心包脂肪的 CT 值，然后以主动脉根部 CT 值的标准差作为图像噪声值，背景为同层面左主干周围的心包脂肪 CT 值。对比噪声比（CNR）=（CT主动脉-CT心包脂肪）/噪声值主动脉；信噪比（SNR）=CT主动脉/噪声值主动脉。低剂量冠状动脉 CT 结合基于模型的高级迭代重建技术在 PCI 术后复查中的应用张玲霞（南京医科大学无锡医学中心医学影像科 江苏 无锡 214000）【摘要】目的：探究低剂量冠状动脉 CT 结合基于模型的高级迭代重建技术（ADMIRE）在经皮冠状动脉介入术（PCI）术后复查中的应用。方法：选取 2020 年 1 月2022 年 12 月在南京医科大学无锡医学中心进行 PCI 术后复查的患者 86 例（共 90 枚支架）为研究对象，所有患者均进行低剂量冠状动脉 CT 扫描，扫描后的数据分别采用基于模型的高级迭代重建技术、滤波反投影算法、混合迭代算法进行处理，比较三种重建方法图像质量。结果：ADMIRE 重建的图像噪声、管腔边缘锐利度、伪影以及图像整体质量评分均显著高于滤波反投影算法和混合迭代算法（P 0.01）；ADMIRE 处理后的左冠脉前降支远段 CT 值、对比噪声比（CNR）及信噪比（SNR）显著高于滤波反投影算法和混合迭代算法，图像噪声值显著低于滤波反投影算法和混合迭代算法（P 0.01）；ADMIRE 处理后的图像的支架可见内径显著大于混合迭代算法，支架管腔衰减率（SAIR）显著小于滤波反投影算法和混合迭代算法（P 0.01）。结论：低剂量冠状动脉 CT 结合 ADMIRE 在 PCI 术后复查中具有良好效果，能够获得高质量图像，满足临床诊断要求。【关键词】经皮冠状动脉介入治疗；基于模型的高级迭代重建技术；信噪比；噪声值；支架管腔衰减率【中图分类号】R445.3 【文献标识码】A 【文章编号】2096-3807（2023）13-0093-0394 影像技术影像研究与医学应用 2023年7月 第7卷第13期 表 1 评分内容评价内容程度分值噪声无/小/一般/较大/很大分值为 1 5 分，分值越低提示情况越严重管腔边缘锐利度锐利/较锐利/基本锐利/边缘较模糊/模糊伪影无/不存在明显伪影/少量伪影/较大伪影/伪影严重图像整体质量高/较好/基本合格/较低/差，难以评估血管情况（2）支架可见内径及支架管腔衰减率对支架内的血管做拉直处理，于轴面图像上分别测量近、中、远三个位置的可见内径，取平均值作为支架可见内径。支架管腔衰减率（SAIR）=（CT管腔-CT正常冠脉）/CT正常冠脉。1.4 统计学方法采用 SPSS 21.0 统计软件分析数据，符合正态分布的计量资料以均数 标准差（x-s）表示，采用 t 检验；计数资料以频数（n）、百分率（%）表示，采用 2检验。以 P 0.05 为差异有统计学意义。2 结果2.1 三种图像重建方法主观图像质量评分比较ADMIRE 处理后的图像噪声、管腔边缘锐利度、伪影以及图像整体质量评分均显著高于滤波反投影算法和混合迭代算法（P 0.01），见表 2。表 2 三种图像重建方法主观图像质量评分比较（x-s，分）方法例数噪声管腔边缘锐利度ADMIRE864.340.504.420.56滤波反投影算法863.780.453.450.78混合迭代算法864.090.374.110.73t1/P17.720/0.0019.368/0.001t2/P23.727/0.0012.994/0.010方法例数伪影图像整体质量ADMIRE864.270.454.330.51滤波反投影算法863.670.473.680.43混合迭代算法863.900.564.030.47t1/P18.551/0.0019.036/0.001t2/P24.776/0.0014.011/0.001注：t1/P1为 ADMIRE 与滤波反投影算法比较；t2/P2为 ADMIRE与混合迭代算法比较。2.2 三种图像重建方法客观图像质量比较 ADMIRE 处理后的图像左冠脉前降支远段 CT 值、CNR 及 SNR 均显著高于滤波反投影算法和混合迭代算法（P 0.01），图像噪声值显著低于滤波反投影算法和混合迭代算法（P 0.01），见表 3。表 3 三种图像重建方法客观图像质量比较（x-s）方法例数左冠脉前降支远段CT值/HU图像噪声值ADMIRE86467.4520.4523.453.56滤波反投影算法86370.8919.3435.565.34混合迭代算法86401.2322.3730.566.78t1/P131.814/0.00117.499/0.001t2/P220.261/0.0018.610/0.001方法例数CNRSNRADMIRE8616.344.1021.674.56滤波反投影算法8611.982.1914.902.45混合迭代算法8613.672.1217.903.56t1/P18.699/0.00112.128/0.001t2/P25.364/0.0016.043/0.001注：t1/P1为 ADMIRE 与滤波反投影算法比较；t2/P2为 ADMIRE与混合迭代算法比较。2.3 三种图像重建方法支架可见内径及 SAIR 比较ADMIRE 处理后的图像的支架可见内径显著大于混合迭代算法（P 0.01），SAIR 显著小于滤波反投影算法和混合迭代算法（P 0.01），见表 4。表 4 三种图像重建方法支架可见内径及 SAIR 比较（x-s）方法例数支架可见内径/mmSAIRADMIRE861.960.400.390.12滤波反投影算法861.870.430.580.24混合迭代算法861.750.380.570.26t1/P11.421/0.0506.567/0.001t2/P23.530/0.0105.829/0.001注：t1/P1为 ADMIRE 与滤波反投影算法比较；t2/P2为 ADMIRE 与混合迭代算法比较。3 讨论低剂量冠状动脉 CT 扫描是 PCI 术后复查常用的方法，可以清楚地观察到冠脉是否狭窄，是否有心肌桥、冠脉钙化及斑块等，从而为后续治疗方案的制定提供影像学依据。它与普通 CT 相比，辐射剂量更小，但图像质量略差，在一定程度上可能会影响临床判断5。因此如何降低辐射剂量，又能保证图像质量，一直是临床关注的重点问题。低管电压技术虽然能够降低患者受检辐射剂量，但也面临着图像噪声增加的问题，而迭代算法的出现有效弥补了上述不足，对改善图像质量，帮助疾 95影像技术影像研究与医学应用 2023年7月 第7卷第13期 病诊断有着重要意义。本研究显示，ADMIRE 重建后的图像质量主客观评价均优于滤波反投影算法和混合迭代算法（P 0.05），表明 ADMIRE 更有利于提高低剂量冠状动脉CT 的图像质量，这与以往研究一致6。究其原因，ADMIRE 是以结构性模型为基础，于重建过程中精准建立数据、图像的统计模型，并通过多次减少扫描模型与采集数据间的差异获得几乎零噪声的优质图像，且建立的图像噪声不会随着总辐射剂量的下降而升高7，与传统的滤波反投影算法相比，即使在降低 70%的辐射剂量基础上仍然能够获得较为优质的图像8。此外，ADMIRE 是结合解剖学与几何形态学，以 X 线衰减的特性设计的模型，能够增强器官本身原有特性和优化功能，可以强化病变区域的病变特征9。与混合迭代算法相比，所获得的图像管腔边缘更锐利，伪影更少。庄德才等10比较了各算法对行冠状动脉 CT 血管造影患者的影响，结果显示混合迭代算法组伪影、管腔边缘锐利度评分明显较低。可能是因为混合迭代算法在辐射剂量明显下降时，必须使用高级别迭代参数，但该参数又容易产生蜡样伪影，使管腔边缘锐利度下降，从而影响了整体图像质量。ADMIRE 则是直接在原始数据域进行正投影，通过统计、扫描、光学锥形束和解剖学等模型，采集仿真的正投影和原始投影数据之间的差值，经校正得到新的种子图像，而后重复多次类似的迭代过程达到收敛，最终得到与原始数据差别最小的重建图像11。该过程不仅降低了图像噪声，改善了图像边缘锐利度，优化了投影空间和影像空间的图像质量，而且还大幅度提高了空间分辨率和密度分辨率，为支架内小内径管腔的显示以及腔内结构准确评估提供了支持。有研究指出，ADMIRE在显示内径小于 4 mm 的细小血管时更优于混合迭代算法12。曹立坤等13报道指出，经迭代重建技术重建的图像的支架可见内径最大，且管腔受晕状伪影的影响更小，对于管腔的显示明显优于混合迭代重建法和滤波反投影法。本研究显示，ADMIRE 的支架可见内径显著大于混合迭代算法（P 0.01），与上述观点有一致之处。Tatsugami 等14将管腔内径分为小于 3 mm 组和大于 3 mm组，发现 ADMIRE 的支架可见内径明显优于混合迭代算法，受伪影的影响也更小。SAIR 是评估支架晕状伪影对管腔内显示的影响的指标，值越大说明支架晕状伪影对管腔内的显示影响越大，图像质量也越差。本研究中ADMIRE 的 SAIR 小于其余两种算法（P 0.05），表明该技术能够增强对支架管腔的显示，减少晕状伪影对其影响。综上所述，在 PCI 术后复查患者低剂量冠状动脉 CT扫描中应用基于模型的高级迭代重建技术可以降低图像噪声，较好地显示支架内腔，提高图像质量，值得在临床中推广应用。【参考文献】1 赵童童，李涛，尚进伟，等.多层螺旋 CT 和冠状动脉造影评估冠心病诊断及经皮冠状动脉介入治疗术后评估支架内再狭窄研究 J.中国医学装备，2022，19(1):77-81.2 侯海文，郗汇聪，韩晓娟，等.心肌声学造影评估心肌灌注状态在急性心肌梗死患者诊断及 PCI 术后疗效评估中的应用价值 J.解放军医药杂志，2022，34(10):12-15.3 任占丽，雷雨欣，张喜荣，等.迭代重组联合 80kV 低管电压在门静脉成像中的可行性 J.影像诊断与介入放射学，2021，30(4):287-292.4 刘鑫，杨林林，王一婧，等.应用全模型迭代重建技术的低剂量冠脉 CTA 在疑似冠心病患者中诊断价值的初步研究 J.中国临床医学影像杂志，2020，31(4):252-257.5 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