當(dāng)前新型的冠狀動脈ct成像技術(shù)

1、當(dāng)前新型的冠狀動脈CT成像技術(shù),RadioGraphics 2015 RadioGraphics 2015; 35:991–1010,,前言,最近的快速技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)了冠狀動脈多排螺旋CT掃描儀的廣泛臨床應(yīng)用，其可用于冠狀動脈疾病的非侵入性地和準(zhǔn)確地評估，并提供了卓越的圖像質(zhì)量。在許多具有64個或更多個檢測器以增強(qiáng)空間和時間分辨率的CT掃描儀的單中心和多中心試驗中，使用侵入性導(dǎo)管冠狀動脈造影作為參考模態(tài)，研究者已經(jīng)證明用于檢測冠狀動脈CT

2、的顯著冠狀動脈疾病的多檢測器系統(tǒng)的優(yōu)異的診斷準(zhǔn)確性。,目前的標(biāo)準(zhǔn)冠狀動脈CT仍存在許多不足，包括：致癌輻射和腎毒性造影劑不足的空間和時間分辨率束硬化偽像對冠狀動脈斑塊特征分析不足不能對冠狀動脈狹窄進(jìn)行功能評估,各種當(dāng)前新穎的成像技術(shù)被開發(fā)出來以克服這些限制，包括：（a）進(jìn)床軸掃，迭代重建和前瞻性ECG門控大螺距雙源螺旋掃描以減少輻射劑量。（b）雙能CT和迭代重建以減少造影劑的劑量。（c）高分辨率CT可以用于提高空間分辨率

3、。（e）雙源CT和運動校正算法以改善時間分辨率。（f）320-檢測器CT和智能邊界配準(zhǔn)算法，以減少階梯偽像。（g）單源雙能CT，具有快速管電壓切換以減少束硬化。,對這些成像技術(shù)的全面理解將增加冠狀動脈CT用于評估冠狀動脈疾病的價值。本文的目的是幫助放射科醫(yī)師了解標(biāo)準(zhǔn)冠狀動脈CT和各種當(dāng)前成像技術(shù)的局限性，以克服這些限制。,目錄,標(biāo)準(zhǔn)冠狀動脈CT及其局限性當(dāng)前新穎的冠脈CT成像技術(shù),標(biāo)準(zhǔn)冠狀動脈CT及其局限性,標(biāo)準(zhǔn)回顧性ECG門控

4、螺旋掃描輻射暴露和癌癥風(fēng)險回顧性ECG門控螺旋掃描與心電圖控制管電流調(diào)制低管電壓掃描標(biāo)準(zhǔn)冠狀動脈CT的局限性,標(biāo)準(zhǔn)回顧性ECG門控螺旋掃描,用CT成像小且快速移動的冠狀動脈的主要挑戰(zhàn)是具有足夠高的空間分辨率以解析精細(xì)結(jié)構(gòu)和足夠高的時間分辨率以凍結(jié)動脈運動。通常，成像最好在心臟周期的最靜息部分的舒張期進(jìn)行。在掃描期間使用ECG記錄監(jiān)測心動周期能夠：（a）使圖像采集和重建與心臟運動同步（b）具有回顧性門控的圖像的重建（c）選

5、擇最佳重建階段以減少由偶然的早搏產(chǎn)生的運動偽影,標(biāo)準(zhǔn)回顧性ECG門控螺旋掃描,多排螺旋CT掃描儀與回顧性ECG門控螺旋掃描技術(shù)的結(jié)合使用可以在單次屏氣期間以亞毫米空間分辨率高速采集整個心臟的無運動體積數(shù)據(jù)。具有64個或更多檢測器的CT掃描儀被廣泛用于非侵入性和準(zhǔn)確地評估冠狀動脈疾病，并提供出色的圖像質(zhì)量。標(biāo)準(zhǔn)回顧性ECG門控螺旋技術(shù)需要具有低螺距的高度重疊掃描，以確保用恒定管電流覆蓋整個心臟，并且因此能夠選擇整個心臟期的重建窗口（

6、圖1a）。然而，在許多患者中，特別是具有足夠低和規(guī)則心率的患者，通常不需要采集其他相，因為舒張期對于冠狀動脈CT的重建是最佳的。,上圖顯示了用于冠狀動脈CT的各種掃描技術(shù)的放射劑量和心動周期之間的不同關(guān)系。陰影框的高度表示管電流的量。（a）對于回顧性ECG門控螺旋掃描，在整個心動周期中以恒定管電流遞送輻射。（b）對于具有ECG控制的管電流調(diào)制的回顧性ECG門控螺旋掃描，管電流在預(yù)定心臟相之外極大地減少。（c）對于預(yù)期的ECG門控軸向掃描

7、（進(jìn)床軸掃），僅在預(yù)定的心臟相位期間輸送輻射。在選定階段期間在某個臺位置處執(zhí)行覆蓋大面積的軸向掃描之后，將臺移動到下一位置，與隨后的軸向掃描幾乎不重疊。（d）預(yù)期的ECG門控大螺距雙源螺旋掃描能夠在單個心動周期的選定階段內(nèi)完全覆蓋心臟，并且與最低的輻射劑量相關(guān)。,輻射暴露和癌癥風(fēng)險,冠狀動脈CT的放射劑量估計可表示為體積CT劑量指數(shù)（CTDIvol）和劑量長度乘積。劑量長度乘積表示在整個檢查期間患者的輻射暴露，其乘以胸部的器官加權(quán)因子可

8、以估計生物損傷的風(fēng)險，以及估計冠狀動脈CT的有效劑量。使用具有低螺距和高管功率的標(biāo)準(zhǔn)回顧性ECG門控螺旋掃描在具有120kVp的標(biāo)準(zhǔn)管電壓的64個或更多個檢測器的CT產(chǎn)生大約9-21mSv的有效劑量（平均，大約 15 mSv），常規(guī)診斷導(dǎo)管冠狀動脈造影大約2-10 mSv。ECG控制的管電流調(diào)制和低管電壓是用于減少標(biāo)準(zhǔn)冠狀動脈CT的放射劑量的主要技術(shù)。,回顧性ECG門控螺旋掃描與ECG控制管電流調(diào)制,在回顧性ECG門控螺旋掃描中的E

9、CG控制的管電流調(diào)制使有限的心臟階段（例如，舒張中期）的管電流最大化，并且對于不需要的其他階段，從根本上減少電流（例如，達(dá)到全部的20％）（圖1b）。與標(biāo)準(zhǔn)回顧性ECG門控螺旋技術(shù)相比，這種方法減少有效劑量約30％-50％，從而減少癌癥的終生風(fēng)險，特別是對于女性和年輕患者，并盡可能的保持診斷圖像的質(zhì)量。,低管電壓掃描,通常，輻射劑量與管電壓的平方成比例并與管電流成比例。因此，通過降低管電壓比通過減小管電流更多地減少輻射劑量。管電壓應(yīng)根

10、據(jù)患者身體的表面情況降低，因為其降低不可避免地增加圖像噪聲（圖2）。在較小的患者和兒童中，將管電壓從標(biāo)準(zhǔn)120kVp降低到100或80kVp減少了輻射劑量30％-50％，同時提供相似的圖像質(zhì)量（圖3）。由于碘的相對高的原子數(shù)產(chǎn)生較高的光電效應(yīng)，降低管電壓也增加了碘化造影劑的衰減;因此，可以減少腎毒性造影劑的量，同時在血管內(nèi)實現(xiàn)相同的衰減。,圖2.低劑量冠狀動脈CT使用100-kVp管電壓進(jìn)行進(jìn)床軸掃，提供高空間分辨率和較明顯的圖像噪

11、聲，結(jié)合高分辨率CT和在體積渲染CT圖像（a）上的自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建 和左冠狀動脈（b）和右冠狀動脈（c）的曲面重組的CT圖像上，對圖像（50％混合比率與濾波反投影）進(jìn)行比較。,圖3.使用100-kVp管電壓的大螺距雙源螺旋掃描執(zhí)行的低劑量冠狀動脈CT（有效劑量，0.97mSv）在體積渲染的CT圖像（a）和曲面重建上提供了優(yōu)異的圖像質(zhì)量 左冠狀動脈（b）和右冠狀動脈（c）重建的CT圖像。,標(biāo)準(zhǔn)冠狀動脈CT的局限性,空間分辨率不足 射束

12、硬化偽影時間分辨率不足階梯偽影無功能評估,空間分辨率不足,空間分辨率不足可以影響冠狀動脈狹窄嚴(yán)重程度的評估和圖像的整體可解釋性，特別是在評價小的或外周血管疾病時?？臻g分辨率不足產(chǎn)生部分容積效應(yīng)，可能限制了對冠狀動脈斑塊成分的詳細(xì)分析。在圖像上，部分容積效應(yīng)可導(dǎo)致來自諸如鈣化斑塊和冠狀動脈支架的高衰減對象的開花偽像，并且這些開花偽像可導(dǎo)致對對象的大小和相應(yīng)冠狀動脈節(jié)段的狹窄的嚴(yán)重性的過高估計。,射束硬化偽影,高衰減對象也可能導(dǎo)致束硬

13、化偽影。由x射線管發(fā)射的光束包括攜帶能量光譜的光子。當(dāng)x射線穿過包括高衰減對象的結(jié)構(gòu)時，較低能量的x射線光子優(yōu)先被吸收，并且高能光子更有可能穿過。當(dāng)該X射線束“硬化”時，衰減結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)端的衰減程度減小。在CT心肌灌注成像中可存在射束硬化偽影，心室和主動脈中的高濃度的碘化造影劑可成為這些偽像的源。在標(biāo)準(zhǔn)單能CT中，這些偽像還可以限制導(dǎo)致急性冠狀動脈綜合征的具有低衰減值的易損斑塊的表征。 此外，由射束硬化和部分容積效應(yīng)的組合產(chǎn)生的開花偽影（b

14、looming artifacts）可導(dǎo)致較困難地評估具有嚴(yán)重鈣化的冠狀動脈斑塊和直徑小于3mm的冠狀動脈支架的冠狀動脈疾病。,時間分辨率不足,不足的時間分辨率可導(dǎo)致運動偽影，特別是在具有高心率和心率不齊的患者中。多扇區(qū)（或多段）重建技術(shù)的使用允許來自不同心動周期的圖像的回顧性重建，并且旨在改善具有常規(guī)高心率的患者的冠狀動脈CT的時間分辨率。然而，其限制包括心率變異性，心律失常和冠狀動脈CT獲取期間心率的變化。,階梯偽影,在冠狀動脈C

15、T成像中，幾個心動周期中RR間期的差異可能在體積數(shù)據(jù)集中產(chǎn)生不一致，并因此產(chǎn)生階梯（或條帶）偽像，其在冠狀，體積渲染或多平面重建的圖像上更突出（圖4） 。最近推出的320檢測器CT掃描儀允許在單個心跳中覆蓋整個心臟，并消除這些偽像，即使患者有心律失常。,圖4.階梯偽影。 在曲面重建的冠狀動脈CT圖像（a，b）和體積繪制的冠狀動脈CT圖像（c，d）在沒有智能邊界配準(zhǔn)算法（a，c）的情況下獲得的圖像上的階梯狀偽影顯示為冠狀動脈血管不連續(xù)性（

16、a，c中的箭頭），但是在使用該算法獲得的圖像上減少（b，d ）。在c中，在通過每個箭頭的軸的延長線穿過的冠狀血管上示出了偽影。,無功能評估,標(biāo)準(zhǔn)冠狀動脈CT僅限于冠狀動脈狹窄的解剖學(xué)描述，并且不提供關(guān)于冠狀動脈病變的功能重要性的信息。形態(tài)學(xué)上中間的冠狀動脈狹窄和不可解釋的圖像可能導(dǎo)致不確定的結(jié)果，并且需要用非侵入性心肌灌注成像方式比如單光子發(fā)射計算機(jī)斷層攝影（SPECT），正電子發(fā)射斷層攝影，磁共振（MR）成像進(jìn)一步評估，還可用有創(chuàng)導(dǎo)管

17、冠狀動脈造影結(jié)合分?jǐn)?shù)流儲備（FFR）的測量。,當(dāng)前新穎的冠脈CT成像技術(shù),前表總結(jié)了標(biāo)準(zhǔn)冠狀動脈CT的局限性，以及使用當(dāng)前和新穎成像技術(shù)克服這些限制的主要潛在策略和解決方案。在本節(jié)中，更詳細(xì)地說明了這些成像技術(shù)。,當(dāng)前新穎的冠脈CT成像技術(shù),前瞻性ECG門控軸向掃描（同床軸掃）迭代重建高分辨率CT雙源CT前瞻性心電門控大螺距雙源螺旋掃描運動校正算法邊界智能匹配雙能CT源自CT的分?jǐn)?shù)流量儲備（FFRCT）,前瞻性ECG門控

18、軸向掃描,在預(yù)期的ECG門控軸向掃描，即所謂的進(jìn)床軸掃中，x射線束在預(yù)定的心臟相位開啟，以獲取足夠的掃描數(shù)據(jù)，以在最小采集窗口期間重建圖像，其等于機(jī)架旋轉(zhuǎn)180°加上扇形角的大?。▓D1c）然后將臺移動到下一個位置以進(jìn)一步獲取數(shù)據(jù)。與回顧性ECG門控螺旋掃描相比，進(jìn)床軸掃通過限制采集的相數(shù)和通過將間距增加到大約1來減少輻射暴露，與隨后的掃描幾乎不重疊。,進(jìn)床軸掃具有有限的重建窗口并且不提供關(guān)于心臟功能的信息。填充技術(shù)可以在最小

19、采集窗之前和之后的附加心臟相位期間采集圖像數(shù)據(jù)，并且可以補(bǔ)償冠狀動脈CT掃描期間的心率變化。盡管使用進(jìn)床軸掃的填充時間增加了輻射暴露，但其提高了具有輕度心率變異性的患者的圖像質(zhì)量，并且允許在各種心臟階段，包括收縮期重建。,圖5.與通過ECG控制的管電流調(diào)制（a）獲得的回顧性ECG門控螺旋CT圖像相比，1年后采用同床軸掃獲得的同一患者的曲面重建的冠狀動脈CT圖像（b），并且相同的掃描參數(shù)顯示相似的圖像質(zhì)量，但是有效劑量從21.6降低到3.

20、7mSv（83 ％）。,迭代重建,自臨床引入CT后，圖像重建主要通過使用濾波反投影進(jìn)行。雖然濾波反投影算法快速且高效，但這些過度簡化的假設(shè)導(dǎo)致增加的圖像噪聲和較低的圖像保真度。迭代重建可以克服濾波反投影的缺點。迭代重建算法使用前向重建模型和掃描器幾何形狀和底層物理（系統(tǒng)光學(xué)）的更精確的集成，并且這些算法考慮了對x射線光子統(tǒng)計和電子噪聲的更精確的建模。與濾波反投影相比的迭代重建的優(yōu)點包括更高的空間分辨率和更低的圖像噪聲，對于各種偽像具有

21、更強(qiáng)的魯棒性。,這些迭代重建算法的主要潛在益處是當(dāng)用高分辨率CT以較高空間分辨率成像時減少圖像噪聲的能力（圖2）。這些算法的使用還可以減小管電流或管電壓，這兩者都減少輻射劑量而不增加圖像噪聲（圖2）。迭代重建和低管電壓掃描的組合還可以減少靜脈造影劑的劑量，同時保持圖像質(zhì)量。,高分辨率CT,新推出的具有寶石探測器和改進(jìn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的高分辨率CT掃描儀提供了2.5倍的視圖，主速度快100倍， 比非高分辨率CT掃描器更低的余輝。當(dāng)與自適應(yīng)

22、統(tǒng)計迭代重建相結(jié)合以補(bǔ)償增加的噪聲時，與非高分辨率CT相比，高分辨率CT能將平面空間分辨率提高到0.23mm并且將對比度分辨率提高到3mm，而非高分辨率CT的平面空間分辨率為0.33-0.50mm，對比度分辨率為5mm。,高分辨率CT,這種高分辨率CT增加的空間分辨率將提高用于識別顯著冠狀動脈疾病的診斷準(zhǔn)確性和冠狀動脈CT在小或外周冠狀動脈血管以及具有鈣化的冠狀動脈斑塊和冠狀動脈支架的患者中的圖像可解釋性，這兩者都易于出現(xiàn)偽影。重建冠

23、狀動脈CT圖像利用更有限的視野，更硬的內(nèi)核“高清細(xì)節(jié)”算法和更高的70％混合比率的自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建，以提高支架再狹窄和支架的輪廓識別診斷的準(zhǔn)確性（圖8）。,圖8.與非高分辨率冠狀動脈CT圖像（a，c）相比，高分辨率冠狀動脈CT圖像（b，d），其使用更有限的視野，更硬的“高分辨率細(xì)節(jié)”算法以及在具有濾波反投影的70％混合比的自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建來重建，顯示支架內(nèi)再狹窄的清晰輪廓以獲得更好的診斷準(zhǔn)確性，并且在曲面重建的冠狀動脈CT圖像（a，

24、b）和橫截面冠狀動脈CT圖像（c，d）上顯示具有更高空間分辨率和足夠圖像質(zhì)量的支架的更好的輪廓 d）。,雙源CT,雙源CT使用兩個X射線管和兩個檢測器，以90°角布置。僅需要該系統(tǒng)的四分之一旋轉(zhuǎn)來獲取冠狀動脈CT的X射線數(shù)據(jù)，與相同旋轉(zhuǎn)速度下的單源CT相比，其有效地使時間分辨率加倍。使用雙源CT提高的時間分辨率減少了冠狀動脈偽影，并且使得冠狀動脈CT的圖像質(zhì)量不僅更少依賴于心率，而且更少依賴于獲取圖像的心動周期的相位。,前瞻

25、性心電門控大螺距雙源螺旋掃描,通過使用之前描述的雙源CT掃描儀，預(yù)期的ECG門控大螺距雙源螺旋掃描可以實現(xiàn)無間隙z采樣，間距高達(dá)3.4，在單個心動周期內(nèi)在250-290毫秒的掃描時間內(nèi)完全覆蓋心臟 ，并且該掃描可在小于1mSv的輻射劑量下準(zhǔn)確評估冠狀動脈狹窄。,運動校正算法,最近引入的運動校正算法可補(bǔ)償冠狀動脈運動并減少冠狀動脈CT的運動偽影。具體來說，在心臟多相重建和冠狀動脈血管的自動跟蹤之后，該運動校正算法使用來自單個心動周期內(nèi)的相

26、鄰心臟相位（在目標(biāo)相位之前和之后的80毫秒內(nèi)）的信息來分析血管運動（路徑和速度），以確定在指定目標(biāo)的血管的實際位置相;并且所述算法自適應(yīng)地補(bǔ)償所述相位處的任何殘余運動以有效地壓縮重建時間窗口。該算法適用于每個血管和每個扇區(qū)，以校正使用回顧性ECG門控螺旋掃描或進(jìn)床軸掃技術(shù)獲得的冠狀動脈血管的每個體素的不同運動程度。因為運動校正算法分析單個心動周期內(nèi)的運動特征，所以其不太可能受到逐搏不一致性，心臟周期或機(jī)架周期共振的影響，這些影響可以限

27、制多扇區(qū)重建。使用這種算法提高了患者冠狀動脈CT的圖像質(zhì)量，可解釋性和診斷準(zhǔn)確性。且不需要給藥控制心率。,圖9.運動偽影。在掃描期間具有低或正常心率為49-51次/分鐘的患者中，在沒有運動校正算法（a，c）的圖像上顯示了右冠狀動脈中嚴(yán)重的運動偽影和慢性完全閉塞的輪廓不清， 但在用該算法獲得的圖像（b，d）上減少。,圖10.運動偽像。 在掃描期間心率為74-77次/分鐘的相對高心率的患者中，在不使用運動校正算法（a，c）獲得的圖像上示出右

28、冠狀動脈中的嚴(yán)重運動偽影，但是在使用該算法獲得的圖像上（b，d）偽影減少。,邊界智能匹配,最新的智能血管驅(qū)動的非剛性配準(zhǔn)算法（智能邊界配準(zhǔn)）可以自動補(bǔ)償冠狀動脈CT體積圖像數(shù)據(jù)的心跳不對準(zhǔn)。這種智能邊界配準(zhǔn)算法可以消除冠狀動脈CT圖像上顯著的冠狀動脈疾病的階梯（或條帶）偽像和減少假陽性結(jié)果，如圖4所示，但是需要進(jìn)一步的研究來確定其使用的臨床可行性。,雙能CT,ECG門控雙能CT檢查主要使用兩種類型的雙能CT雙源CT掃描儀具有快速管電

29、壓切換的單源CT掃描儀,雙源CT掃描儀,雙源CT掃描器使用兩個分開的x射線管以90°角度在兩個不同的管電壓下工作，80或100kVp用于低能量掃描，而140kVp用于高能量掃描。因為高和低能量數(shù)據(jù)集是在稍微不同的時間采集的，所以用這種掃描儀獲得的雙能量CT圖像在時間配準(zhǔn)及使用基礎(chǔ)圖像重建中有些受限。,具有快速管電壓切換的單管CT掃描儀,相比之下，單源CT掃描器依賴于單個X射線管，在單個機(jī)架旋轉(zhuǎn)期間以小于0.5毫秒的間隔在兩個管

30、電壓（80和140kVp）之間快速切換以產(chǎn)生高能量和低能量 x射線譜。這種技術(shù)提供了更精確的時間配準(zhǔn)的潛力，并允許雙能CT圖像基于投影的圖像重建。光束硬化誤差被更加顯著地減少，在40-140keV處產(chǎn)生精確的單色圖像，并且通過使用兩種不同的任意材料作為基本對來產(chǎn)生材料密度（或材料分解）圖像。不幸的是，這種雙能CT技術(shù)和高分辨率CT掃描的組合使用目前不適用。,束硬化校正,冠狀動脈CT作為單純的非侵入性分析方法，通過使用兩種不同的方法：（a

31、）時間分辨或動態(tài)灌注采集技術(shù)和（b）第一動脈通道采集技術(shù)，結(jié)合藥物試驗和靜態(tài)心肌灌注CT，可以同時識別解剖細(xì)節(jié)和闡明冠狀動脈狹窄的功能重要性。標(biāo)準(zhǔn)單能CT的使用在冠狀動脈CT的鈣化冠狀動脈斑塊和冠狀動脈支架的詳細(xì)解剖評估中是有限的;而且，標(biāo)準(zhǔn)單能量CT在利用心肌灌注CT的功能評價以及灌注缺陷模擬中受到限制，特別是在左心室下壁中，這是因為受到束硬化偽影的影響。另一方面，已經(jīng)報道了具有管電壓快速切換的單源雙能量CT大大減少了束硬化并且改善了

32、冠狀動脈和心肌對單色圖像中的信噪比和對比度 - 噪聲比。,單色圖像,單色圖像描繪了x射線源僅在40至140keV（1keV間隔）的單一能量下產(chǎn)生x射線光子從而形成圖像。與使用較高管電壓的情況相比，使用具有標(biāo)準(zhǔn)CT的低管電壓可以提高對比度分辨率但增加噪聲。來自雙能CT的單色圖像提供優(yōu)異的對比度分辨率和較少的噪聲，特別是當(dāng)與諸如自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建的迭代重建算法組合時，可提高小外周或側(cè)支血管的輪廓描繪，并合理降低慢性腎臟疾病患者造影劑的劑量（

33、圖11）。與標(biāo)準(zhǔn)CT不同，雙能量CT可以靈活地結(jié)合更高能量的單色圖像作為噪聲限制的低能量單色圖像的有效備份。,圖11.在右冠狀動脈和左前降支冠狀動脈之間的圓錐支的小側(cè)支血管的患者中，在40keV獲得的顯示為體積繪制的冠狀動脈CT圖像（a）的單色圖像顯示了與使用具有70keV（b）和100keV（c）快速管電壓切換的單源雙能量CT獲得的體積繪制的冠狀動脈CT圖像相比，提高了側(cè)枝血管的輪廓描繪。,物質(zhì)密度圖像,在具有快速管電壓切換的單源雙能

34、CT中，雙材料分解技術(shù)用于圖像重建。選擇作為基礎(chǔ)對的動脈鈣化的主要成分 - 碘和羥基磷灰石可以去除或減少鈣化冠狀動脈斑塊的偽影，以詳細(xì)評價受影響的冠狀動脈血管的管腔（圖12）。碘和水的選擇對于改善冠狀動脈的對比度 - 噪聲比是非常有價值的。使用顏色編碼顯示技術(shù)來選擇脂肪和水對于檢測非鈣化冠狀動脈斑塊中的微小脂質(zhì)是有很用的，這通常提示了易損斑塊（圖13）。,圖12.與使用具有快速管電壓切換的單源雙能量CT在65keV下獲得的單色圖像（a，

35、b）相比，碘和羥基磷灰石獲得的材料密度圖像（c，d）顯示鈣化冠狀斑去除或減少的偽影，左冠狀動脈曲面重建（a，c）和右冠狀動脈曲面重建（b，d）。,冠狀動脈斑塊成分分析,使用高級工作站分析應(yīng)用允許通過繪制材料從40到140keV的每種單色能量的衰減值來生成光譜衰減曲線（1-keV間隔; x軸，單位能量級，千電子伏特; y軸，衰減值），并且基于已知材料的平均衰減特性幫助分析特定組織類型。例如，已知脂肪在較低能量下具有降低的衰減值（除了脂肪之

36、外的大多數(shù)材料顯示相反的模式），因此脂質(zhì)豐富的斑塊如心包脂肪顯示出的曲線圖案，其中衰減隨著單色能量的降低而減小（圖13）。該分析可用于區(qū)分非鈣化斑塊 - 纖維斑塊還是富含脂質(zhì)的斑塊，而標(biāo)準(zhǔn)單能CT則會混淆（圖14）。,圖13.在65keV獲得的單色圖像（a），難以確定非鈣化冠狀動脈斑塊是富含脂質(zhì)的斑塊還是纖維斑塊，與選擇脂肪和水作為基礎(chǔ)對（b）獲得的顏色編碼材料密度圖像的融合可以容易地將斑塊中的微小脂質(zhì)描繪為類似于心包脂肪的有色區(qū)域，

37、這表明其為富含脂質(zhì)的斑塊。（c）b中斑塊的有色區(qū)域的特征峰Hounsfield單位曲線顯示在較低能量水平（千電子伏特）的衰減值減少的圖案，這也表明其為富含脂質(zhì)的斑塊。,冠狀動脈斑塊成分分析,還可以導(dǎo)出有效原子序數(shù)（有效Z）的直方圖，其描述材料的密度和原子數(shù)，并且這些直方圖可以用于區(qū)分材料。富脂斑的有效Z直方圖顯示與心包脂肪的峰和分布類似的峰和分布，并且與血管腔或纖維斑的不同（圖14）。具有有效Z直方圖的這種分析也可用于分析冠狀動脈鈣化

38、的組分（圖15）。,圖14.與在65keV（a）獲得的單色圖像相比，其中感興趣的區(qū)域位于碘填充的血管腔（紅色橢圓形）內(nèi)，在具有快速管電壓切換的單源雙能量CT獲得的橫截面冠狀CT圖像上的纖維斑塊（粉紅色橢圓形），富含脂質(zhì)的斑塊（淺藍(lán)色圓形）和心包脂肪（深藍(lán)色橢圓形） ，光譜Hounsfield單位曲線（b）和有效Z（c）的直方圖可以容易地用于鑒定富含脂質(zhì)的斑塊。在b中，其表示x軸上的能級（以千電子伏特為單位）和y軸上的衰減值（以Houns

39、field單位），富含脂質(zhì)的斑塊（淺藍(lán)色曲線）的曲線模式顯示具有較低能量水平的減少的衰減，類似于心包脂肪的模式（深藍(lán)色曲線），并且不同于血管腔（紅色曲線）和纖維斑塊的模式 （粉紅色曲線）。在c中，其表示x軸上的有效Z（垂直藍(lán)線表示脂肪的理論有效Z）和在y軸上的像素的百分比，富含脂質(zhì)的斑塊（淺藍(lán)色）顯示出與心包脂肪（深藍(lán)色）的峰和分布類似的峰和分布，并且與血管腔（紅色）和纖維斑塊（粉紅色）的峰和分布不同。,圖15.（a，c）在具有快速管電

40、壓切換的單源雙能量CT65keV下獲得的曲面重建的單色圖像顯示在左前降支冠狀動脈中用于冠狀動脈斑塊成分分析的感興趣區(qū)域（段6 ）（紅色圓圈在a）和右冠狀動脈（段1）（紅色圓圈在c）。從左到右，直方圖中的細(xì)垂直彩色線表示磷酸八鈣（OCP）（紅色），磷酸二鈣二水合物（DCPD）（綠色），草酸鈣一水合物（藍(lán)色），羥基磷灰石（黃色） 和磷酸三鈣（藍(lán)色）。,心肌灌注成像,雙源CT提供顏色編碼的碘圖，可以敏感地檢測心肌灌注缺陷和對心肌缺血的實質(zhì)性評

41、估。使用具有快速管電壓切換的單源CT，以碘和水作為基礎(chǔ)對的材料密度圖像允許更準(zhǔn)確地定性和定量評估心肌灌注，并且材料密度圖像可以與從相同的基于投影的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的三維融合冠狀動脈CT圖像組合，以容易且精確地識別病變區(qū)域（圖16）。,圖16（a-d）與使用具有快速管電壓切換（a）的單源雙能CT在70keV獲得的單色短軸心肌灌注圖像相比，材料密度圖像（b）和用碘和水選擇作為基礎(chǔ)對獲得的顏色編碼材料密度圖像（c）的融合更清楚地描繪左心室前壁中的灌注

42、缺陷，允許心肌灌注，定量為放置在前壁（d中的黃色圓圈）側(cè)壁（d中的綠色圓圈）和下壁（d中的藍(lán)色圓圈）的感興趣區(qū)域中的碘密度。,在這三個區(qū)域中測量碘密度為0.01,1.62和1.56mg / mL。（e）體積渲染的顏色編碼材料密度和從相同的CT數(shù)據(jù)集產(chǎn)生的冠狀動脈CT圖像的三維匹配融合有助于容易和精確地識別對角分支為主要病變。,源自CT的血流儲備分?jǐn)?shù),由于冠狀動脈狹窄和心肌缺血之間的差異，F(xiàn)FR被用于冠狀動脈造影估計缺血的侵入性參考標(biāo)準(zhǔn)，

43、以指導(dǎo)冠狀動脈血運重建。計算流體動力學(xué)和基于圖像的建模的最新進(jìn)展允許在模擬最大充血的條件下非侵入性預(yù)測冠狀動脈血流和壓力。這些進(jìn)展還可確定FFRCT作為來自靜態(tài)冠狀動脈CT圖像數(shù)據(jù)的病變特異性FFR（作為“FFRCT”）的計算，其通常在不修改圖像采集方案，無需額外的成像、輻射或諸如腺苷或其他用于血管舒張的藥劑的添加藥物的情況下獲得。,目前，商業(yè)實驗室從客戶機(jī)構(gòu)接收常規(guī)冠狀動脈CT數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生患者冠狀動脈的定量三維解剖模型。冠狀動脈微循

44、環(huán)的生理模型是基于三個主要原則從患者特異性數(shù)據(jù)導(dǎo)出的：（a）靜息冠狀動脈血流與心肌重量成比例;（b）微血管阻力與血管大小成反比;和（c）減少微血管阻力以模擬最大充血。應(yīng)用流體動力學(xué)的物理定律來計算心外膜冠狀動脈模型中的三維冠狀動脈血流和壓力。因此，對冠狀動脈樹中的每個點計算FFRCT。最后，實驗室產(chǎn)生FFRCT顏色編碼的心外膜冠狀動脈的三維模型，顯示FFRCT和解剖結(jié)構(gòu)（圖17）。實驗室然后將結(jié)果發(fā)送回機(jī)構(gòu)。目前，這種臨床使用是有限的，

45、因為數(shù)據(jù)不易采集并且成本較高。,雖然FFRCT是一個相對較近的發(fā)展，幾項前瞻性多中心國際試驗已經(jīng)證明了其高診斷性能，以侵入性FFR作為參考標(biāo)準(zhǔn)，以及其與冠狀動脈CT相比用于鑒別心肌缺血的診斷優(yōu)勢。,圖17.FFRCT圖像的實例具有提供關(guān)于FFRCT在整個冠狀動脈樹中的分布的數(shù)據(jù)的顏色輪廓。 可以在任何位置獲得FFRCT值。,總結(jié),標(biāo)準(zhǔn)冠狀動脈CT受到患者暴露于腎毒性造影劑和致癌輻射，不足的空間和時間分辨率，階梯偽像，束硬化偽影，有限的冠

46、狀動脈斑塊表征，以及不能提供冠狀動脈狹窄的功能評估信息的限制（表）。克服這些限制的各種當(dāng)前和新穎的成像技術(shù)包括（a）進(jìn)床軸掃，迭代重建和具有雙源CT的高螺距螺旋掃描以減少輻射劑量;（b）雙能量CT和迭代重建以減少造影劑的劑量;（c）高分辨率CT提高空間分辨率;（d）雙源CT和運動校正算法以改善時間分辨率;（e）320排CT和智能邊界配準(zhǔn)算法以減少階梯偽像;和（f）單源雙能量CT，具有快速管電壓切換以減少束硬化。理解這些當(dāng)前新穎的成像技術(shù)