双源CT冠状动脉成像技术

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它以西门子Somatom Sensation 64层CT为基础, 得益于多层螺旋CT的全部优势,整合了两套X线球 管系统和两套对应的64层探测器系统。两套采集 系统安装在机架内相同扫描层面上,互成90°位 置。机架旋转一周,每组探测器都能获取相互重 叠的64层0.6mm的图像数据。
两套X线系统能够同时进
整个扫描过程伴ECG同步监控,并采用回顾性 心电门控方式进行影像重建。
对比剂使用及对比剂示踪技术
冠脉成像的关键在于冠脉及其分支一致性强化, 血管内CT值达到350~400Hu。
由于冠脉扫描时间短,对比剂须快速达到峰值, 需要高流率注射高浓度对比剂。注射前采用18~ 21号一次性留置针留置于肘前静脉,采用双筒高 压注射器,A管注射对比剂,B管助推生理盐水; 速率均采用5ml/秒,高心率患者可适当增加注射 速率。
低剂量扫描技术
双源CT具有特定的低剂量控制技术,使扫描剂 量得以有效减低到单源CT剂量以下
⑴. 心电门控时间缩短了1/2,全剂量曝光时 间窗从单源64层CT的200ms缩小到100ms; 心电门 控剂量调制技术使不用于冠脉重建相的射线剂量 降至4%。
⑵. 足够时间分辨率的单扇区重建,避免了多 扇区重建数据重复采集导致的剂量叠加。
被检者呼吸控制,能在短时间内完成人体内脏
及大血管大范围容积扫描,并能对扫描原始数 据进行各方向超薄重建,以显示无生理干扰的 精确影像。结合心电门控技术,甚至能有条件 地完成冠脉成像,突破了CT对体内运动脏器的 检查限制。在CT发展史上具有划时代的意义。
螺旋扫描方式引入了一个特有概念:
螺距:最初的螺旋CT系单层螺旋CT,探测器为单
平扫:上界于气管隆突下方,下界置于膈下, 包括整个心脏。通常采用序列扫描,可用作钙化
积分,也协助CTA范围确定。
冠脉成像CTA
范围基本同平扫。冠脉扫描者,上界定于冠脉 开口上方即可;进行搭桥术后患者,上界须包括 至胸廓入口处以便观察桥血管;需观察心耳者上 界须包括主动脉弓上缘。采用与对比剂注射同步 进行的螺旋扫描方式,约6~8秒完成。
呼吸控制
耐心而充分地呼吸训练,保证患者在扫描期间 合理屏气,使重建冠脉影像无呼吸伪影干扰。嘱 患者保持轻度吸气状态下屏气,屏气时间包括整 个心脏检查时间,大约6~8秒。注意每次吸气幅 度须保持一致,避免定位像、平扫与CTA范围差异 较大。
训练屏气时,一定要注意观察病员胸壁和腹壁有 无呼吸运动。合作差的病员一定要家属从旁协助。
从扫描影像判别呼吸伪影的方法:重建大视野的 图像,观察其胸壁、肋骨及膈肌有无呼吸运动伪影。
正确安放电极
上方两个电极分别 置于左右锁骨中线处; 下方两个电极分置于 左右肋弓中线处。拟 获得良好清晰的心电 信号。
注意病员或家属的防护
硝酸甘油喷雾,适度扩张冠脉
扫描序列选择
病员仰卧,首先扫描定位像,范围包括下颈部 到膈肌下缘。
⑶. 单源CT螺距不能改变,双源CT螺距可根据 心率变化自适应调整,高心率扫描时螺距加大, 剂量降低。
⑷. 应用心脏特殊滤过器,减少心脏扫描野边 缘射线剂量。
心电门控的应用
冠脉成像检查时,由于心脏搏动势必引起运动 伪影,必须选择心脏运动的静息期进行扫描或图 像重建,这就需要配合精准的心电同步监测技术, 也叫心电门控技术。
行标准的螺旋扫描或序
列扫描,最大功率总和 达到160KW。每一个球 管可单独设置80KV、 100KV、120KV、140KV4 组电压值,因此双源CT 可进行双能量扫描。
时间分辨率大幅提高
双源CT机架上互成90°安装的两套球管/探测 器系统,采集一层图像数据只需旋转90°,所需 时间是单源螺旋CT的一半。机架旋转一周的时间 为0.33秒,因此系统的时间分辨率为其1/4即 82.5ms,采用单扇区重建方法,即可获得不受心率 影响的优质的冠脉影像。
两种心电门控的对比
前瞻性心电门控
是针对心脏运动用部分扫描技术在心动周期特 定时相触发的一种脉冲式扫描方式。
前瞻性心电门控每次扫描触发须预先设定,在 确定的时相进行恒定时段的扫描,扫描间期不产 生剂量。
由于检查过程中可能发生无可预料的心律不齐, 每次扫描前须预判每次触发扫描的可能心率,
预设触发时间进行序列扫描。针对由于心率不齐 而异常出现的R波,其自适应软件可通过取消或重 复扫描来进行重建数据的弥补。
四川省人民医院放射科 高燕
CT发展简史
CT诞生至今,经历了第一代,第二代,第三 代,第四代和第五代的发展历程。第一代和第 二代呈简单的旋转平移式运动;第三代CT机探 测器增加呈宽扇形排列,扫描时间大幅缩短, 运动轨迹改为旋转旋转式;第四代为第三代改 良;第五代是电子束CT,由于其时间分辨率提 高,针对心血管系统检查有特殊的价值,但其 维修复杂,造价昂贵。
双源CT冠脉成像检查要点
检查前准备
熟悉病史,了解检查目的,了解有无检查或 对比剂使用禁忌。
了解有无明显心率失常:由于双源CT时间分 辨率为83ms,高心率患者无需服用β受体阻滞剂 即可进行心脏或冠脉检查,但部分严重心率失常 仍须稳定心率后再行检查。
告知病员流程,避免病员由于紧张而产生呼吸 运动或心率的异常波动。
正确选择扫描参数
管电压:120KV 管电流:350~400mAs 旋转时间:0.33秒/圈 螺距:0.2~0.5(随心率变化) 准直:0.6mm 层厚:0.75mm 重建间距:0.5mm 重建算法:B26f(观察支架B46f)
双源CT扫描参数中,螺距值随心率而改变 (0.2~0.5),心率快,螺距大;心率慢,则螺距 小。
多层螺旋CT诞生
为了提高螺旋CT的时间分辨率并增加影像的 纵向分辨率,提高影像质量,增加Z轴覆盖体积, 探测器宽度由单层扩展至多层,使CT采集效率大 大提高。
多层螺旋CT的发展从最早双层到后来的64层, 甚至320层,扫描速度越来越快;从每旋转一周 0.5秒到0.33秒,0.27秒,影像分辨率越来越高; Z 轴分辨率从1mm、 0.75mm 、0.6mm到0.33mm , 影像已逐渐达到各向同性分辨率,结合
运动伪影最小的 时相再次回顾性 重建出清晰用于 诊断的影像。
3D预览:检查完成后直接重建出兴趣区间隔
5 ~ 10%或20ms的多时相影像,再重建出多时相 的冠脉VRT或MIP影像。通过对比选择最佳时相影 像进行后期处理。
最佳时相功能:计算机自带软件,自动计算
出冠脉重建的最佳收缩期和最佳舒张期,解决了 目前冠脉影像重建的盲目性和繁琐性,简单而高 效重建出能够用于诊断的优质影像,目前最为常 用。
低影像质量。且为了连续采集多个心动周期的数 据,探测器要连续覆盖同一投影区,会导致床速 变慢,病员接受剂量增大,对比剂利用率降低。
通过对比,单扇区重建更具优势。为了在提
高影像质量的同时,解决冠脉成像单扇区重建的 时间分辨率瓶颈,在单源64层CT基础上诞生了双 源CT。
2005年,西门子公司推出了第一代双源CT(dual source computed tomography,DSCT)-Somatom Definition
对比剂通常采用350 ~ 370mg/ml浓度对比剂。 对比剂用量可根据公式:
总量=注射速率x(心脏扫描时间+3秒) 我们更多采用以1~1.5ml/Kg乘以病员Kg体重来计
算对比剂用量。
双筒高压注射器程序设置
首先以CTA对比剂注射同一速率5ml/秒试推生 理盐水10~20ml,观察血管周围有无渗漏。
扫描后原始图像的重建
冠脉CTA扫描,采集了完整的心动周期的原始 数据。回顾性的心电门控方式可以选择任意时相 进行影像重建。为了达到诊断要求,必须进行最 佳时相的选择,选择最佳时相有三种方式:
预览功能:选择轴位像上冠脉运动最明显的
层面,观察并找出其心率变动所属心动周期,进 行同一心动周期不同时相的重建,时相间隔5~ 10%或20ms。然后挑选预览图像中兴趣区结构
这里引入两个概念:
单扇区重建:利用X线球管连续旋转180°采集到的
数据进行图像重建的方法。其重建算法的时间分辨率 是机架旋转一周时间的一半。重建断面图像的数据都 采集于单个心动周期内。
多扇区重建:该算法使用不到180°扫描采集的数据
重建一个心动周期,需要采用多个心动周期的投影数 据进行弥补。因此其时间分辨率会提高。但由于每一 个心动周期不一定完全一致,数个心动周期所产生的 平均值缺乏精确性,会造成重建影像的模糊伪影,降
排,其螺距是指X线管旋转一周床动距离与准直厚 度也即探测器厚度之比。
多层螺旋CT中,螺距慨念扩展成两个:准直螺 距和层厚螺距,层厚螺距=层数×准直螺距
同等宽度X线束,床速越快,螺距越大,时间 分辨率越高。但由于部分容积效应影响,纵向分 辨率下降。
多层螺旋CT的不足
多层螺旋CT对于冠脉成像有着难以逾越的瓶 颈:即使运用64层CT机进行冠脉检查,其机架最 快旋转时间0.33秒,单扇区时间分辨率为165毫秒, 受检者心率必须控制在较低水平,才能避免生理 伪影的干扰。对于高心率或明显心律不齐者,必 须先降低或稳定心率才能接受检查。
心电门控原理及重建期相的选择
心脏运动时,每一心动周期都不可能完全重复, 但其运动的规律,心房及心室收缩期运动最强, 短时的收缩末期静息期之后紧跟着持续的心
室充盈期,心室充盈在舒张中晚期运动逐渐减慢, 进入舒张静息期,其后进入下一个心动周期。
冠脉检查为了避免运动影,图像重建时相须选 择心脏运动的两个静息期:
前瞻性心电门控的缺点: 由于扫描时间恒定,
采集数据宽容度小。遭遇心律不齐时,其补偿功 能会自动增加扫描,增加了扫描时间的不确定性, 增加了扫描剂量,降低了对比剂的利用率。
收缩期和舒张期影像不能兼得,无法进行心功 能评价
回顾性心电门控
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 的任意时相进行影像重建。采用螺旋扫描方式, 具有更高的Z轴分辨率、更快的扫描速度、更大 的容积覆盖,更好的对比剂使用率和更高的影像 成功率。我院的双源CT冠脉成像检查通常采用回 顾性心电门控技术。
心律规律者可使用螺距自动调节技术,扫描中
可根据心率调整时间窗,时间窗内全剂量曝光, 时间窗外小剂量曝光,合理优化了病员的扫描剂 量。
心律不齐者,心率波动超过10次/分;或扫描 前心率较快,屏气后心率降低,依照较快心率设 定的螺距用于慢心率状态下出现扫描过快而导致 数据缺失。对此,心率波动大者,须手动选择最 低心率作为设定螺距的标准,对于屏气后心率降 低者,应多次训练病员屏气,以观察心率变化规 律,再手动选择降低后的心率来设定扫描螺距。
滑环技术和螺旋CT诞生
在第三代CT机基础上,采用连续旋转型滑环 技术,使X线球管由传统的往复运动变为沿螺旋 形轨迹旋转,同时检查床匀速进动,连续采集容 积数据并进行图像重建。相对于传统的二维信息, 后者采集的是三维信息,不存在层与层之间的疏 漏,可以进行薄层的重建,进而得到真正意义的 三维影像。故螺旋扫描又称为容积扫描。
扫描开始,采用对比剂示踪技术,扫描与对比 剂注射同步进行。先注射A管对比剂总量,后注射 B管50ml生理盐水以助推对比剂,同时便于冲洗右 心内的对比剂,以减少高密度对比剂对右冠的影 响。
对比剂示踪技术
由于患者血液循环时间不同,需要个性化的延
迟时间以达到最佳增强效果,为此选择主肺动脉 分叉水平升主动脉根部作为监测层面,选择兴趣 区,阈值100Hu;对比剂注射与扫描同步进行, 注射对比剂10秒后启动跟踪层扫描,当兴趣区CT 值达到或超过阈值,自动触发CTA螺旋扫描。
心率为60次/分时,心脏舒张静息期持续约 250ms;心率90次/分时,持续时间约150ms; 收缩末静息期持续约100~150ms,持续时间随 心率加快略有降低。低心率时,舒张静息期时间
窗为最佳数据采集窗;随着心率加快舒张静息期 时间窗明显变窄。单源多层螺旋CT冠脉成像重建 时相通常仅能选择时间窗较宽的舒张静息期,而 双源CT由于其时间分辨率达到83ms,依据心率 变化可以采集两个静息期数据互补重建。
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