1、（之二）,多层螺旋CT,在冠状动脉疾病诊断中的应用,中国石油中心医院 影像科 杨景震,致谢空军总医院熊明辉教授提供的影像资料,冠状动脉疾病CTA检查,冠状动脉CTA的适应证,冠心病诊断不典型胸痛或憋气症状患者无症状的中高度风险人群（具有2项以上冠心病危险因素：性别，年龄，家族史，高血压，糖尿病，高脂血症，吸烟等）疑诊冠心病，患者不接受DSA检查确诊冠心病临床干预后随访胸痛三联征,检查前的准备检查方法正常影像学解剖冠状动脉狭窄和粥样硬化斑块的评价冠状动脉支架通畅性的评价冠状动脉搭桥术后桥血管的评价,扫描前准备心率准备屏气训练服用药物,心脏CTA检查程序,严格扫描方案定位像平扫（钙化积分+确定位置
2、）团注（右侧打药，注意排气）正式扫描,后重建多期相重建心电编辑重建方式重组模式,（参照：2010冠状动脉CTA专家共识）,检查前的准备,过敏史:是否做碘过敏试验？控制心率（理想为70次/分，目前先进CT对心率要求不高）、心律齐。受体阻滞剂的使用（倍他洛克）。硝酸甘油的使用（增加血管的扩张度；避免血管痉挛之假象,提高造影图像质量）。,硝酸甘油起效快，作用时间短，舌下给药约25 min出现作用，310 min作用达峰值。CCTA检查前常规服用硝酸甘油，目的是扩张冠状动脉，使其显影更加充分，因此，在其扩张冠脉作用达到最大的短暂时间内进行增强扫描具有重要意义。,吉林大学王巍等研究认为（西门子128排）
3、：硝酸甘油对冠状动脉的扩张作用可以分钟计算。在进行CCTA检查时，含服硝酸甘油10 min时进行增强扫描冠状动脉扩张效果最佳，检查时间有限时可以选择含药后510 min这一区间进行增强扫描。吉林大学学报(医学版),2016,42(02):375-379,图示：箭头所指为受检者含药0、3、5、10min后右冠状动脉主干横断面，肉眼可见含药0min冠脉直径最小，其次为含药3min，含药5、10min冠脉直径最大。,0 min,3 min,5 min,10 min,检查前的准备及扫描方法,扫描前对心率不和要求的患者于检查前半小时口服降心率药倍他乐克。符合检查要求的患者，在采集冠状动脉前适时（保证在服
4、药10min时采集造影图）含硝酸甘油一粒。利用胸前心电门控技术，扫描期间患者屏气1020s。经高压注射器经右上肢肘静脉先注入非离子型造影剂6085ml造影剂，速率为4.06.0mls；采用心电门控技术，扫描完毕后取RR时相为3080每隔10重建；再传到工作站进行重建分析。,造影剂的使用,双筒高压注射器；对比剂370mgI/ml，注射剂量60ml85ml（依设备而异，例如，320排CT,60ml；双源CT,70-75ml），注射速率4.06.0ml/s。右侧肘静脉注药（左侧注药有少数出现静脉反流）。患者屏气10-15秒进行扫描。,扫描前准备之 心率,心率增加，冠脉运动幅度增大，且不同冠脉在不同期
5、相运动速度不同。使用药物控制心率低于65BPM，可以保持较少的运动伪影。是扫描成功的关键。,三支冠脉运动和心率相关性,影响冠脉成像的因素：空间分辨率、密度分辨率、时间分辨率,心脏终生不停地运动。在一个心动周期内，心脏的运动及其复杂，伴有旋转、扭曲、摆动和移位等多形式运动。随着心脏收缩和舒张，它在X、Y、Z轴的运动发现，左室中部在X、Y轴方向有更大运动度，心底部在Z轴方向运动更大。左室舒张和收缩是引起心脏运动的主要原因，左室的扭曲和摆动导致心脏沿着左室长轴在每个心动周期内做旋转运动。心房收缩和舒张对右冠状动脉和回旋支影响更大；左主干和前降支近端在Z轴运动更大，左室内膜最大运动速度41-100mm
6、/s，右冠50mm/s。为了抑制心脏运动伪影，冠状动脉CT采用心电门控技术，在一次憋气状态下完成数据采集，重建冠状动脉图像。,亲爱的，你跟我飞，穿越丛林去看小溪水,亲爱的，你慢慢飞，飞越这红尘我永相随,空间分辨率：又称高对比度分辨率。是指在高对比度（密度分辨率大于10%，即两种组织CT值相差100Hu时，两者的对比度为10%。例如脂肪（-100）和水（0）的情况下，鉴别细微结构的能力及显示最小体积病灶或结构的能力。用1cm内能显示线对数表示：LP/cm,密度分辨率：是指细节与背景之间具有低对比时，将一定大小的细节从背景中辨别出来的能力；也称低对比度分辨率。,什么是CT的时间分辨率？,是CT设备
7、采集到可以重建出一层完整特定图像数据所需时间。在目前成像技术中，形成一幅完整的冠脉图像，至少需要机架旋转180o所采集的数据，因此，一台CT的时间分辨率可以认为等同于机架旋转一半所需的时间，这个机架旋转一半所需的时间称为“单扇区时间分辨率”，单扇区时间分辨率是冠脉成像中最重要的参数。如果单扇区时间分辨率能够突破100ms，冠脉扫描无需控制心率。,如何提高时间分辨率？,增加球管/探测器的数量。多扇区重建。加快机架的旋转速度。通过采集和算法的改进。,如何提高时间分辨率？,一、增加球管/探测器的数量。通过两套系统同时采集数据来提高单扇区的时间分辨率，如双源CT，采集一层图像只需每个球管旋转90o，机
8、架旋转一圈280ms，因此单扇区时间分辨率为旋转时间的1/4，即70ms，理论上说不需控制心率，实际工作中快心率图像依然不行。,吹牛！,如何提高时间分辨率？,二、多扇区重建，如前所述：如果心脏能在相对静止期（收缩末期或舒张早期）一次采集到完整的180数据重建，称之为单扇区重建。如果在心脏相对静止期采集的数据不够重建时，只能减少每个心动周期（R-R间期）内的成像时间窗（时间分辨率或采集的时间），然后利用相邻的数个心动周期采集的数据，组合成重建需要的180的数据，这种方法称为多扇区重建。心率越快，扇区数量越多，是机器默认的，也可以修改。,如何提高时间分辨率？,三、通过加快机架的旋转速度来提高时间分
9、辨率，但增加速度就要解决机械离心力增加的问题：要使单扇区小于100ms的时间分辨率，机架的旋转时间必须小于0.2s，而此时的机械离心力高达75G，超过了当今机械制造能够实现的最高水平。四、目前的最新方法，通过采集和算法的改进，提高时间分辨率。,为了获取优质的冠脉图像,提高时间分辨率：比如三代双源CT使用非门控技术使用心电门控技术，使扫描时心脏处于相对静止状态。心电门控分为前瞻性和回顾性心电门控。单扇区与多扇区图像重建。,21,心电门控：在扫描的同时，监测心电信号，利用心电信号触发扫描或根据心电标记后的心动周期时相重建图像，可避免心脏运动伪影，在选定时相进行图像重建，通常提取运动最小的心脏收缩中
10、晚期数据重建；心电门控分为前瞻性和回顾性门控。,心肌的电活动,心电学主要反映心房和心室的电活动。也即是心房和心室的除极与复极。除极：心房肌、心室肌接收心电活动后使心房肌或心室肌“过一次电”，心房室过电后才会收缩。“过电”即除极。复极：指心房肌、心室肌除极后的复原。,基本原理是扫描中，在ECG的特定时相触发脉冲式扫描，与被检者心电信号同步，通过心电信号对心脏运动期相的标记，选择适宜扫描起始时点，以获得心脏特定期相的图像或消除心脏运动伪影。在心电信号控制下，每个心动周期的某一时相做一次扫描，其模式与传统CT一样，X线发射为间断式、检查床步进式运动。通常以心电信号的R波为参考点，当检测到R波峰时，开
11、始计数延迟时间，延时结束即触发扫描，扫描结束即刻移床，移床距离为准直器宽度，重复上述过程完成全心脏扫描。,前瞻性心电门控技术,25,前瞻性心电门控优缺点,优点：患者受辐射剂量低，因为是心电同步间断式扫描，移床时不产生X线。缺点：简短扫描，非螺旋扫描，容积数据采集不连续。影响三维重建质量。容积覆盖速率慢，总扫描时间长，病人心率因屏气而加快，图像易受心率变化影响。时间分辨率有限，最高是全周扫描时间的一半，对连续运动的心脏及冠脉来说，扫描时间可能跨越2个R-R间期，造成图像解剖结构紊乱及伪影。,回顾性心电门控技术,在ECG整个周期获得同步螺旋连续扫描，同步记录患心电信号，患者一次屏气完成整个心脏容积
12、的数据采集，然后根据心电信号选择R-R间期特定时相的扫描数据重建出相应的图像。优点：在心脏任何时相进行图像重建。缺点：辐射剂量较大。,前瞻性与回顾性心电门控的区别,原始图像重建,重建时间窗选择:回顾门控重建中，选择最优化的图像重建窗，可有效抑制心脏的运动伪影。重建窗的宽度反映了数据采集的持续时间，即时间分辨率；重建窗在R-R间期的位置反映了数据采集在心动周期的时段，即心脏运动的期相。一般选在心脏舒张的中末期（最慢），可最大限度的避免运动伪影。,原始图像的重建利用R-R间期相对点百分比（相对时相法）进行重建（多常用此法）,回顾性心电门控，采集了心脏从收缩期到舒张期所有时相的数据，最佳时相的选择是
13、获得高质量的图像的关键，进而提高诊断准确性。在心电图上，P波意味着心房活动开始，PR间期是房室传导和心房收缩期；QRS波群是心室活动的时期，ST段-T波是心室去极化的时期即心室活动恢复的时期。主动脉瓣的关闭或者心室收缩末期发生于T波结束的时间点，接着有一个快速充盈期，然后后慢速充盈期位于T波结束到P波开始之间。,原始图像的重建,利用毫秒值为间隔（绝对时相法）进行重建（易受心率影响）,单扇区和多扇区重建,单扇区和多扇区重建方法主要用于冠状动脉CT检查。CT扫描一周的数据一般称为全扫描，如把一周扫描的数据分成几个部分，其每个部分被称为扇区（类似扇形），扇区实际上是一周螺旋扫描中的一个数据段。在冠状
14、动脉CT图像的重建中一般采用180的扫描数据，这种图像重建方法称为单扇区重建。如果采用一段螺旋扫描中不同心动周期、相同相位两个90的扫描数据合并重建为一幅图像，则被称为双扇区重建；再如果采用螺旋扫描的不同心动周期、相同相位的4个22.5扫描数据（如GE公司的CT）合并重建为一幅图像称为多扇区重建。利用多扇区重建的目的主要是为了提高冠状动脉CT检查时的时间分辨率，以适应快心率检查患者的需要。换言之，具有高时间分辨率的CT，能适应快心律的冠脉成像。即一周扫描的数据 中则有4个或5个心动周期落在扫描时间窗内（扫描时间窗=旋转速度/螺距因子）。,多扇区重建,心脏扫描中，由于64排以下CT的探测器宽度不
15、能覆盖整个心脏（64排CT探测器可覆盖范围28.8-40mm，心脏扫描范围约120mm），而心脏的搏动速度又很快，这就要求高的时间分辨率。一般来说，用心脏搏动周期的1/10时间来完成单次采集才可以准确捕捉心脏形态，照此设想，采集心脏的时间分辨率需要50-100ms（心率60-120bmp）。而照此速度，目前一般设备不能实现（常见扫描速度0.33-0.5s，例如Philips 0.4s。西门子双源炫速800排螺旋CT，一次心脏扫描仅用时0.25s），因此，为了提高设备采集的时间分辨率，目前可用的有2种方法：一是多扇区方法；二是多放射源（如双源CT）缩短采样时间；若单从算法上考虑，多扇区是非常有效
16、和实用的成像方法。,智能5扇区扫描示意图：在心律稳定的情况下，取5个心跳周期的数据，合成后得到完整的心脏数据。,扫描类型（Scan Type）,单扇区（SnapShot Segment）：采集及重建数据采用一个心动周期的240数据进行重建，即2/3 数据，建议心率在3075BPM 中使用。,双扇区扫描（SnapShot Burst）：采用2个连续心动周期的120数据进行重建。建议心率在76110 BPM中使用。,四扇区扫描（SnapShot Burst Plus）：四扇区重建技术，用连续4个心动周期的60数据，（即1至4个心动周期的060、60120、120180、180240）数据进行重建，提高时间分辨率。建议心率110 BPM 以上使用。,严格扫描方案 之 正式扫描（扫描类型）,SnapShot Segment(Cardiac Half Recon),0,单扇区扫描,SnapShot Burst/Burst Plus(Multi Sector Recon),4 sector Burst plus,0.4s GRS（机架旋转速度）,同一期相不同角度的半重建所需的原始数据来进行影像重建
