原创赵喜同学XI区前言本文为付费阅读内容,付费用户可以赠送一位朋友免费阅读此文的机会。
心脏CT扫描是最近20年CT发展的重要成果。随着设备的不断进步,目前最快的单扇区时间分辨率已经达到66ms(SOMATOMForce)。时间分辨率的提升是CT发展的重要方向,最有效的方法就是提高机架的旋转速度。
最早的心脏CT成像,主要采用心电门控技术,回顾性地在心脏运动相对静止的位置选取图像,进行重建,因此称为回顾性心电门控扫描技术。
什么是回顾性心电门控扫描技术?
回顾性心电门控模式(retrospectiveECG-gating)就是我们通常说的“后门控”,回顾性心电门控技术是利用ECG和CT扫描的同步采集技术,获得连续螺旋扫描数据和心脏运动的同步资料,扫描完成后可以根据同步记录的心电图选择心动周期中所需的任意时相进行重建。
根据CT扫描仪的设置,相位定义为相对-相对间隔的百分比(如75%)或绝对延迟值(如毫秒)。(参见:)。已知运动伪影最少的心脏相位对于每个冠状动脉和患者之间并不相同。一般来说,在低心率(即65bpm)时,舒张中期或后期提供(几乎)无运动的冠状动脉图像。然而,收缩末期的重建对于较高的心率是必要的。
从几个相位中为每个冠状动脉搜索最佳相位(图像通常以5%的R-R间隔重建)非常耗时,并且需要很大的努力。对于自动技术来说,“运动图”具有优势,该“运动图”在心动周期的多个低分辨率重建之间导出速度函数,相邻相位之间的最小差异周期指示最小的心脏运动。
心脏运动图。显示横坐标Z表示心脏相对的解剖位置,纵坐标表示心脏波动的不同时相邻图像的位置进行对比,蓝色表示运动幅度小,红色表示运动幅度大。
对于没有心脏运动伪影的图像,采集时间必须短于19.1毫秒。多排螺旋CT和电子束CT都没有这么高的时间分辨率;因此,心脏的CT扫描成像需要适当地将扫描窗口调整到相对稳定的心跳期相。
根据Lu等人,通过使用心电触发/门控优化心脏相位,对于50至次/分(bpm)的患者基线心率,可以以50.9到75.5ms的采集时间获得具有最小运动的心脏图像。
心脏周期内三支主要冠状动脉的最小和最大运动速度(mm/s)
LuB,MaoSS,ZhuangN,etal.CoronaryarterymotionduringthecardiaccycleandoptimalECGtriggeringforcoronaryarteryimaging.InvestigativeRadiology,,36(5):-.
除了冠状动脉成像,回顾性心电图门控扫描可以评估整体和局部心脏功能(即射血分数)和瓣膜形态和功能。回顾性心电图门控扫描可以适应轻度不规则心律患者。
心电编辑技术。心律失常患者的心率为34-次/分。在75%的R-R重建显示明显的阶梯状(即带状)伪影(左)。应用ECG编辑技术(右)可减少图像配准错误。
HoriguchiJ,YamamotoH,KiharaY,etal.ProspectiveECG-triggeredsequentialversusretrospectiveECG-gatedspiralCT:Prosandcons.CurrentCardiovascularImagingReports,,2(6):-.
使用心电编辑技术,可以任意修改心动周期内时间窗的位置,并校正和补偿由心律不规则性产生的部分或全部伪像。因此,通过覆盖整个心动时相的数据,回顾性心电图门控扫描可用于多个心动时相重建,并且对于轻微的心率变化足够稳健。
作为对传统回顾性心电门控扫描的改进,目前的多排CT扫描仪具有所谓的“心电调制”选项,该选项在心动周期的特定部分调制管电流,允许将辐射剂量减少30%至50%。
降低的程度主要取决于两个参数的设置:
1)最小管电流/最大管电流的百分比;和
2)最小管电流相对于R-R间期的时间长度。
对于低心率的患者,收缩期通常不用于冠状动脉成像,可以选择收缩期作为减小电流的窗口。然而,低剂量采集的数据可以合理地评估心脏功能,因为在上述情况下心脏收缩期不需要如此高的图像质量。
前瞻性心电图触发技术与回顾性心电图门控技术
A、传统的回顾性心电门控扫描是在整个心动周期中使用固定的管电流以螺旋模式进行的。B、心电调制回顾性心电门控扫描在心动周期的特定部分(通常是心脏收缩期)减少管电流,允许辐射剂量减少30%至50%。C、前瞻性心电触发扫描在心动周期的短且预定的采集窗口期间应用辐射,从而与回顾性心电门控扫描相比,将辐射剂量减少约80%。D、前瞻性心电触发扫描中的X光照射可以延长,以增加额外的重建可用性。它能够调节一些心率变异;然而,这是以增加辐射暴露为代价的。
HoriguchiJ,YamamotoH,KiharaY,etal.ProspectiveECG-triggeredsequentialversusretrospectiveECG-gatedspiralCT:Prosandcons.CurrentCardiovascularImagingReports,,2(6):-.
什么是前瞻性心电触发扫描技术?
前瞻性心电触发扫描技术可以追溯到四十多年前,西门子医疗年生产的新款SOMATOM2设备首次可以对跳动的心脏成像。这是通过一种被称为心电“触发”实现的:心电图测量心脏功能,使SOMATOM2与患者的心跳同步。然后,设备在心脏搏动的特定时间点发出X线脉冲,不在心脏泵血时,而是在心脏舒张期进行数据采集。这样使得CT图像在很大程度上免受心脏活动的干扰。
SOMATOM2,
前瞻性心电触发序列采集
通常我们提到前瞻性心电触发扫描技术时,主要是指前瞻性心电触发序列采集。
目前,前瞻性心电触发扫描技术已成为首选的心脏成像技术,该技术在心动周期的短的和预定的采集窗口期间曝光。心电图上的R波被监测。扫描在一段时间延迟后开始,并在一段时间后停止,以在下一个周期的类似时间恢复。
早期的电子束CT也使用前瞻性心电触发扫描技术,其时间分辨率较高,但是图像质量较差,最终被淘汰(参见:)。可见,图像质量在影像学中处于非常重要的位置,在保证图像质量前提前提高时间分辨率才是可行的方案。
电子束CT的冠脉CTA图像
AchenbachS.Valueofelectron-beam