评估多层CT血管造影中钽和多种金属材质冠状动脉支架的影像学特征

冠状动脉支架置入术是目前非手术心肌血运重建的主要形式，1998年美国估计植入了500,000个支架。虽然技术成功率超过 95%，但支架再狭窄仍然是一个临床问题。6个月再狭窄率在11%至46%之间。需要早期识别支架内再狭窄，以避免复发性缺血发作，预防心肌梗死，从而改善长期预后。

目前，常规的x线冠状动脉造影仍然是支架置入后管腔评估的标准程序。然而，这种侵入性方法存在中高成本和意想不到的严重并发症，尽管很少见;因此，非常需要一种无创替代方案来评估这些患者的支架段。

由于其金属成分，支架会产生磁化伪影，这可能会在磁共振血管造影(MRA)中掩盖支架腔。电子束计算机断层扫描(EBCT) 已成功用于支架通畅性评估;然而支架管腔本身无法准确可视化以评估支架内狭窄。如果要检查整个心脏，EBCT仅限于使用前瞻性触发技术获得的3mm 连续切片;因此z轴上的空间分辨率是有限的。此外辐射剂量限制适用。

多层CT(MSCT)在空间分辨率和提高信噪比(SNR)方面比EBCT具有多项优势。使用螺旋采集技术，可以在35秒内以1毫米的切片厚度扫描整个心脏。重叠图像重建和回顾性心电图门控可显著提高图像质量。使用MSCT进行冠状动脉成像的初步经验很有希望。支架植入后的冠状动脉尚未在患者研究中进行系统评估。在进行这些研究之前，有必要对各种支架类型和设计的成像特性进行系统分析;因此，我们研究的目的是评估19个不同冠状动脉支架的MSCT管腔可见性以及支架材料和设计与伪影的关系。

目的是评估多层CT血管造影(MSCTA) 中不同冠状动脉支架的影像学特征。将19个由不同材料(钢、镍钛合金、钽)和不同支架设计制成的支架植入内径为3mm的塑料管中，以模拟冠状动脉。评估轴向图像和多平面变形的伪影大小、管腔能见度和腔内衰减值。

材料和测试方法

评估支架和实验装置

研究了不同材料和设计的各种冠状动脉支架。19个支架中有17个由不锈钢手术钢(316L)制成，镍钛合金和钽各1个。支架的移植材料由聚四氟乙烯(PTFE) 组成。所有支架均植入内径为3mm的塑料管中，以模拟冠状动脉。塑料材料的厚度为<0.3mm，其CT衰减类似于血管壁的衰减(35HU)。将试管装满稀释至200HU的造影剂，两端封闭，并放置在装满植物油的塑料容器中。通过添加Lipiodol Ultrafluid,将油的密度调节至–70HU以模拟心外膜脂肪。带有膨胀支架的管子以平行于扫描仪z轴的方向定位。

MSCT参数

MSCT图像是在四层扫描仪上采集的，探测器准直为4×1 mm，每次旋转的工作台进给为2mm。旋转时间为500ms，管电流为 320mAs，管电压为120kV。视场为100 mm，使用512×512矩阵，面内分辨率约为0.2×0.2mm。使用扫描仪的轴向自适应插值图像重建算法(AAI)和中等光滑体核(30s)，以0.6mm的图像增量创建有效切片厚度为1.25mm的轴向图像。使用扫描仪的标准软件创建二次1.3毫米厚的冠状面整形。

估支架伪影和管腔可见性

在700HU的窗宽和200HU的中心评估所有支架的轴向图像和矢状面改革。测量可见支架管腔面积以及支架总直径。从这些测量中确定了支架腔人为减少的百分比。这些测量值是在大部分显示的硬拷贝(DM)上手动获得的。通过感兴趣区域(ROI)技术测量可见支架腔内的衰减值。ROI选择尽可能小，并放置在可见的支架腔中，无需支架支柱的边缘。两位放射科医生以五分制的共识决定评估了支架腔外伪影的大小:0=支架周围没有衰减变化;1=小光束状伪影;2=中等光束状伪影;3=严重的伪影部分遮挡了支架周围的环境;4=完全遮挡支架管腔和附近区域的主要伪影。

实验结果与讨论

所有检查的支架都引起了容易辨别的伪影（图 1、2）。产生的伪影是支架支柱的夸张增厚或开花，导致可见支架管腔减少，所描绘的支架管腔内的衰减值增加，以及支架附近出现光束状伪影。

图 1.检查支架的平面内图像（上排）和平面内重建（下排）。Radius支架由镍钛诺制成。Wiktor支架由钽制成；所有其他均由不锈钢（316L）制成。根据支架类型，注意支架内腔的部分可见性。

图2与图1相同

根据支架的材料和设计，伪影的大小各不相同。图1和2显示了所有支架的平面内图像和平面内改造。表2总结了伪像流明变窄、外部伪像和衰减值。

钽Wiktor支架显示出最强烈的伪影，支架腔完全消失，周围出现严重的束状伪影。在另外两种情况下，即Nir Royal (不锈钢)和 Jostent Stentgraft(不锈钢)中无法显示可见的管腔。

在所有其他产品中，支架管腔可以部分可见，但狭窄范围从 62.0%(V-Flex)到94.3%(Bx-Velocity) 受损评估。 与未植入支架的血管面积(对照)相比，支架管腔内衰减值的增加范围为268.7Hu(V-Flex)至477.0Hu(Bx-Velocity)。 在Wiktor,Nir中未获得衰减测量。

冠状动脉MSCTA是最近引入的一种冠状动脉无创成像方法，与其他无创冠状动脉造影方式相比具有多项优势。

我们的研究强调，不同材料和结构的支架预计会产生不同的文物。通过测量人工管腔狭窄、可见管腔的衰减变化以及评估支架外的伪影，将伪影的表现分配给每个支架。伪影在Wiktor钽支架中最严重。已知钽在CT中会导致大量伪影，但在MR中只会导致轻微伪影。

尽管如此，目前由钽和铜基合金制成的支架已经证明了通过MR可视化支架腔的主要可能性。MRA和EBC已证明通过检测支架近端和远端造影剂间接评估支架通畅性。

评估支架和实验装置

研究了不同材料和设计的各种冠状动脉支架。19个支架中有17个由不锈钢手术钢(316L)制成，镍钛合金和钽各1个。支架的移植材料由聚四氟乙烯(PTFE) 组成。所有支架均植入内径为3mm的塑料管中，以模拟冠状动脉。塑料材料的厚度为<0.3mm，其CT衰减类似于血管壁的衰减(35HU)。将试管装满稀释至200HU的造影剂，两端封闭，并放置在装满植物油的塑料容器中。通过添加Lipiodol Ultrafluid,将油的密度调节至–70HU以模拟心外膜脂肪。带有膨胀支架的管子以平行于扫描仪z轴的方向定位。

MSCT参数

MSCT图像是在四层扫描仪上采集的，探测器准直为4×1 mm，每次旋转的工作台进给为2mm。旋转时间为500ms，管电流为 320mAs，管电压为120kV。视场为100 mm，使用512×512矩阵，面内分辨率约为0.2×0.2mm。使用扫描仪的轴向自适应插值图像重建算法(AAI)和中等光滑体核(30s)，以0.6mm的图像增量创建有效切片厚度为1.25mm的轴向图像。使用扫描仪的标准软件创建二次1.3毫米厚的冠状面整形。

估支架伪影和管腔可见性

在700HU的窗宽和200HU的中心评估所有支架的轴向图像和矢状面改革。测量可见支架管腔面积以及支架总直径。从这些测量中确定了支架腔人为减少的百分比。这些测量值是在大部分显示的硬拷贝(DM)上手动获得的。通过感兴趣区域(ROI)技术测量可见支架腔内的衰减值。ROI选择尽可能小，并放置在可见的支架腔中，无需支架支柱的边缘。两位放射科医生以五分制的共识决定评估了支架腔外伪影的大小:0=支架周围没有衰减变化;1=小光束状伪影;2=中等光束状伪影;3=严重的伪影部分遮挡了支架周围的环境;4=完全遮挡支架管腔和附近区域的主要伪影。

结论

总之，冠状动脉支架与MSCT扫描上的伪影有关。这些伪影的大小与底层支架材料以及支架的金属含量和支柱直径有关。尽管在大多数支架中可以部分看到支架腔，但对支架内狭窄的可靠评估仍有待评估。未来的研究必须集中在内部狭窄的描述和间接支架通畅评估上。支架制造商应了解伪影对材料和支柱尺寸的依赖性，以便将来的支架设计。MSCT在狭窄治疗前后无创冠状动脉成像中的预期重要性证明了在伪影方面进一步努力开发支架是合理的。随着具有更高空间分辨率的多行检测器的引入，可以预期会有进一步的改进。最后，必要时可以应用金属伪影抑制算法，以进一步提高图像质量。