医学界影像诊断与介入彩色光谱成像，架PCI精准诊断之桥

心脏支架植入术后复查：你不可不知的IQon光谱CT检查
近年来，随着支架技术越来越成熟，越来越多的冠心病病人会选择冠状动脉内支架植入术（PCI），来解决动脉粥样硬化斑块导致的冠脉狭窄，以达到改善心肌供血的目的。
然而，仍有一部分病人在植入支架后会发生冠状动脉支架内再狭窄（ISR）、冠脉血栓形成等并发症。
因此，准确评价支架内再狭窄对PCI术后随访具有重要意义。 PCI术后一般建议介入治疗后6-9个月内进行复查冠状动脉造影（CAG）或冠状动脉CT血管成像（CCTA）检查。
由于CCTA无创、耗时短的优点，在PCI术后无明显胸痛病人复查中具有更好的安全性和经济性，从而被广泛应用。
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常规CT在支架清晰成像上的技术进步和尚存的问题
随着多层螺旋CT的发展， CCTA扫描和成像模式有了很大突破，包括转速加快、探测器加宽、高清算法的应用、低剂量检查方案等，为临床工作提供了很大的帮助。
CCTA评价冠脉支架的主要限制是CT设备在时间分辨率、空间分辨率和钙化及金属支架伪影问题，导致支架和管腔内显示欠清。

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图1：常规CT（飞利浦iCT ， 8cm宽探测器， 0.27s转速）的传统算法（左）和高清算法（右）在支架的显示对比

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图2：SCCT指南：冠状动脉CT血管造影检查
结合美国心血管计算机断层扫描学会（SCCT）指南及对疾病检测的临床需求，目前常规CCTA在冠脉支架评价上仍面临很多挑战：
在支架金属伪影抑制、支架内膜增生狭窄显示能力上仍需提高。
尤其钙化斑块严重、直径小于3mm的支架评估不佳。
辐射剂量、对比剂使用危害。
CCTA仅能显示解剖信息，不能反映病变心肌的血流动力学特征。
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IQon光谱CT多参数成像在PCI术后的创新性应用
IQon光谱CT有别于常规CT ，独特的立体双层探测器设计，实现了对X线不同能级的区分。
在获得常规CT图像的同时，可以获得多参数能量成像，如虚拟单能级成像、碘密度图、有效原子序数图、虚拟平扫图等。
因其突破了常规CT仅依靠CT值和解剖结构成像的局限，在提高冠脉支架图像质量、精准分析支架再狭窄、心肌功能评估、提高辐射安全性和造影剂安全性等方面已得到很好的应用。

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图3：支架再狭窄光谱多参数显示：（A）常规CT图像（B）虚拟平扫（C）单能级40keV (D) 单能级200keV (E) 无水碘图（F）碘图（G）去碘图（H）强化组织图（I）有效原子序数图
1.提高诊断敏感性
来自日本Minamino 心脏病医院提供的系列CT成像给了我们一个很好的案例，该系列图对比了PCI术后病人复查后的常规CT冠脉成像、光谱多参数图像。

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图4：常规CT冠脉成像、光谱低能级60keV、光谱高能级200keV对比（从左到右）

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图5：光谱有效原子序数图、无水碘图、DSA（从左到右）
▎图像分析：
常规CCTA显示LAD支架受金属伪影干扰和图像分辨能力限制，难以评价支架和腔内情况；
光谱多参数图像显示：低能级（60keV）增强了冠脉血管显示，高能级（200keV）抑制金属伪影观察支架，有效原子序数图和无水碘图对显示支架腔内更敏感，发现了常规图像漏诊的支架内再发狭窄，结果与DSA一致。分页标题
盛京医院和德国科隆大学为探讨光谱参数在支架的作用，做了一项离体支架研究，分析了40-200keV能量区域的共161个单能级图像，每一个能级都可以保持全薄层低噪声，为临床诊断提供了额外信息。

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图6：盛京医院和德国科隆大学离体支架研究
光谱CT支架研究表明：光谱单能级图像明显优化支架内腔可视性，增加0.22mm的可视内径，提升22%的支架再狭窄诊断准确性[1,2,3] 。
对于伴有严重钙化的冠脉管腔狭窄程度精准评估是常规CT面临的难题，但通过IQon光谱CT可增加约50%的钙化周围可视管腔面积， 36.7%的病人因此被重新分类，避免了不必要的过度治疗[4,5] 。
2.一站式心肌功能评估
心肌灌注检查是诊断心肌缺血的灵敏指标，也是评价冠状动脉支架治疗效果的可靠依据。换言之，狭窄情况并不能代表和评价心肌血供，评价支架狭窄最好同时评价心肌功能。
现行的心肌灌注评估方式首选核医学，其次是核磁，而这两种设备都不是急诊必备，需要预约。 CT心肌灌注由于其辐射剂量较大，操作复杂难以常规开展。
IQon光谱CT多参数能量图像判断冠脉斑块性质及狭窄程度的同时，可以利用能量信息分析静态心肌灌注信息，并且因其成像技术利于避除硬化束伪影[6] ，所以可以准确评估心肌是否缺血，并常规化使用。实现了心脏血管评估与心肌评估的同步化，重新定义了一站式检查。
一例肥胖（BMI：35.7kg/m2）病人欲进行双低检查，现以注入35ml造影剂， 3.5ml/s流速，前门控扫描，有效辐射剂量1.3mSv 。获得以下图像：

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图7：常规图像软组织窗和调整窗宽窗位之后对支架和心肌的显示
图8：光谱高能级（150keV）、低能级（50keV）、无水碘图、有效原子序数图

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图9：光谱40keV、碘密度图、有效原子序数图对心内膜下心肌灌注缺损的显示；DSA图
▎ 图像分析：
常规CCTA图像即使在调整窗宽窗位之后，对于支架和腔内也难以明确判断，低能级（50keV）提升冠脉造影剂显示效果，高能级（150keV）抑制金属伪影显示支架，有效原子序数图和无水碘图清晰显示了支架内再发狭窄，在40keV、有效原子序数和碘密度图上显示了LCX供血区域心内膜下心肌灌注缺损，这在常规图像上是难以显示的。
且常规CCTA在肥胖病人应用低辐射剂量和低剂量造影剂时，检查时会带来图像噪声的加大和冠脉显示欠佳，而光谱图像均保持了更低的噪声水平，带来更好的图像质量。
在临床实践中， IQon光谱CT一站式完成了从黑白成像到彩色成像、从单一参数到多元参数的功能实现，多管齐下，让冠脉支架病变完美呈现。
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总结和展望
IQon光谱CT匠心独具的设计，使光谱CCTA评价PCI术后具有以下特点：
【医学界影像诊断与介入彩色光谱成像，架PCI精准诊断之桥】相较于传统CCTA ，提供了多参数光谱信息，对于CCTA支架内再狭窄的诊断准确性评估，尤其直径小于3mm支架评估带来了帮助；一站式CTA评估及心肌血供评估，为冠脉疾病诊断带来新的思路。
每一次检查，均能提供常规图像信息和光谱多参数信息：不改变传统检查流程，不产生任何额外步骤和辐射剂量，同时获得常规图像和光谱图像，能够前瞻式和回顾式光谱分析，使光谱检查临床常规化开展具有了坚实的基础。
参考文献：
[1]Hickethier T, Baessler B, Kroeger JR, et al. Monoenergetic reconstructions for imaging of coronary artery stents using spectral detector CT: In-vitro experience and comparison to conventional images. J Cardiovasc Comput Tomogr. 2017;11(1):33-9. 分页标题
[2]Zhang D, Xie Y, Wang Y, et al. Initial Clinical Experience of Virtual Monoenergetic Imaging Improves Stent Visualization in Lower Extremity Run-Off CT Angiography by Dual-Layer Spectral Detector CT. Acad Radiol. 2019.
[3]Bratke G, Hickethier T, Bar-Ness D, et al. Spectral Photon-Counting Computed Tomography for Coronary Stent Imaging: Evaluation of the Potential Clinical Impact for the Delineation of In-Stent Restenosis. Invest Radiol. 2019.
[4]Rajiah P, Abbara S, Halliburton SS. Spectral detector CT for cardiovascular applications. Diagnostic and interventional radiology (Ankara, Turkey). 2017;23(3):187-93.
[5]Van Hedent S, Grosse Hokamp N, Kessner R, et al. Effect of Virtual Monoenergetic Images From Spectral Detector Computed Tomography on Coronary Calcium Blooming. J Comput Assist Tomogr. 2018;42(6):912-8.
[6]Fahmi R, Eck BL, Levi J, et al. Quantitative myocardial perfusion imaging in a porcine ischemia model using a prototype spectral detector CT system. Phys Med Biol. 2016;61(6):2407-31.