光子计数探测器CT超高清分辨率在复杂冠脉支架可视化中的突破性进展：概念验证研究

《Scientific Reports》：Multilayer and crushed stent visualization using photon- counting detector computed tomography – a proof of concept

本研究针对传统能量积分探测器CT在评估复杂冠状动脉分叉支架（如多层和挤压支架）时存在的空间分辨率不足和伪影（如晕染效应）问题，开展了基于光子计数探测器CT（PCD-CT）的超高分辨率（UHR，0.2 mm）与标准分辨率（SR，0.4 mm）的对比研究。通过体外心脏体模模拟Culotte和Crush支架技术，研究发现UHR模式结合Bv72重建核能显著提升支架内腔可见度（单层：79.03±3.79% vs. 68.08±4.30%；挤压区：74.73±2.51% vs. 63.62±4.97%），改善主观图像锐利度和减少晕染伪影（p<0.01）。尽管信噪比（SNR）有所降低，但结果表明UHR PCD-CT有望成为评估复杂支架配置的非侵入性替代方案，为临床精准随访提供新工具。

　　

冠状动脉疾病（CAD）是全球范围内导致死亡和残疾的主要原因之一，仅在美国就有超过1800万成年人受其影响。经皮冠状动脉介入治疗（PCI）配合支架植入术，彻底改变了阻塞性冠状动脉疾病的治疗格局。然而，支架内再狭窄和支架内血栓形成等问题依然影响着患者的无事件生存率，因此需要对支架通畅性进行仔细的随访和重新评估。长期以来，侵入性冠状动脉造影被认为是评估支架通畅性的金标准，但因其侵入性而伴随着相关风险。无创成像方式，特别是冠状动脉CT血管成像（CCTA），已成为潜在的替代方案，对于低至中度CAD风险患者的慢性冠状动脉综合征评估，甚至被列为I类推荐的一线影像学检查。

然而，传统的能量积分探测器CT（EID-CT）在显示高钙化负荷或冠状动脉支架方面仍然存在局限，这源于其物理伪影，如光束硬化，以及由于有限空间分辨率导致的晕染伪影和部分容积效应引起的图像质量下降。历史上，使用EID-CT可视化金属结构（如冠状动脉血管内的支架）面临巨大挑战，常常导致患者被排除在无创CCTA检查之外，而不得不选择侵入性血管造影。这个问题在涉及冠状动脉分叉支架的复杂病例中尤为突出，因为多个支架梁层会导致更严重的晕染伪影和支架内腔可见度降低。

随着光子计数探测器CT（PCD-CT）系统在2021年的出现，传统EID-CT系统固有的一些局限性得到了解决。此外，PCD-CT新实现的超高清分辨率（UHR）模式进一步突破了空间分辨率的界限，可能允许更准确的支架内腔评估。

因此，研究人员试图评估多层和挤压支架情况——正如分叉支架技术中所见——比较新型的UHR和标准分辨率（SR）扫描模式的PCD-CT。作为概念验证，在一个体外体模模型中，研究团队假设，由于其改进的空间分辨率和减少的伪影，UHR扫描将提供更好的图像质量和支架内腔可见度。

研究人员利用一个仿生胸腔体模，该体模采用组织等效材料来模拟生理X射线衰减。体模包含一个可移除的心脏部件，内部预设了模拟左冠状动脉的切口。在这些切口内，研究人员放置了定制支架模型来模拟不同的支架场景。研究聚焦于两种广泛使用的治疗分叉狭窄的双支架策略，即Culotte技术和Crush技术。为了模拟这些技术，研究人员设计了两组不同的支架植入系列，分别模仿Culotte和Crush技术中近端血管的对称和非对称支架层配置。所有支架均使用Promus PREMIER Select药物洗脱支架，对于直径小于4.0 mm的支架，其梁厚度为0.093 mm。

多层支架系列模拟Culotte技术的对称多层配置，创建了一、二、三层对称支架层。挤压支架系列则模拟Crush技术的非对称配置，先将一个较短支架挤压在塑料管侧壁，再植入一个较长支架覆盖其上，形成近端血管一侧三层、另一侧单层的结构。

所有扫描均在双源PCD-CT（NAEOTOM Alpha）上进行。每个支架配置分别用SR模式（准直 144 x 0.4 mm）和UHR模式（准直 120 x 0.2 mm）进行扫描。图像重建使用专用软件，SR模式重建层厚/间隔为0.4 mm，UHR模式为0.2 mm。为每种扫描模式生成了使用逐渐增强锐利度的专用血管重建核（Bv56和Bv72）的图像序列。

图像分析包括客观和主观评估。客观终点包括支架内腔可见度、信噪比（SNR）和支架衰减变化百分比。主观图像质量采用5分Likert量表（1=优秀至5=无法诊断）进行评分。两名经验丰富的心脏CT影像医师在盲法下达成共识进行阅片。

定量图像分析显示，在支架内腔可见度方面，新型UHR-PCD模式的锐利Bv72重建核在所有支架区域（即单层和挤压区）均显示出统计学上显著的提升。在汇总的挤压支架队列中，与SR Bv72（单层：68.08±4.30% vs. 79.03±3.79%；挤压：63.62±4.97% vs. 74.73±2.51%）和SR Bv56（单层：63.63±4.47% vs. 79.03±3.79%；挤压：62.18±3.55% vs. 74.73±2.51%）相比，UHR Bv72均改善了支架内腔可见度，所有p<0.01。在小支架（≤3.0 mm）中，这种效果更为明显（单层 65.45±1.91%（SR）vs. 77.11±2.55%（UHR），挤压 60.67±2.67% vs. 74.00±2.67%），均p<0.01。

在支架衰减变化方面，研究发现支架层数与支架衰减呈正相关，即随着支架层数增加，支架衰减值相应升高。支架衰减变化 consistently 依赖于重建核，Bv72核产生的支架衰减值最低。随着配置复杂性增加（单层<挤压<两层<三层），支架衰减变化百分比也增加，反映了更多材料导致的更强晕染效应。

在信噪比（SNR）方面，分析表明，在大多数比较中，SR扫描模式的SNR高于新型UHR扫描模式，且具有统计学显著性。这与0.2 mm层厚预期的噪声代价一致。例如，在单层区：3.11±1.36（UHR Bv72）vs. 5.04±0.73（SR Bv72），挤压区：3.28±1.45（UHR Bv72）vs. 5.82±0.65（SR Bv72）（均p<0.01）。

主观图像质量评估显示，在整个挤压和多层支架系列中，与SR重建相比，UHR（Bv72）显示出改善的主观图像质量。特别是在UHR Bv72与SR Bv56的比较中，UHR在锐利度和晕染评分上均显著更优（例如，多层：锐利度 1[0] vs. 2[0]，晕染 1[0] vs. 2[0]；挤压：锐利度 1[0] vs. 2[0]，晕染 1[0] vs. 2[1]；均p≤0.01）。UHR Bv72与SR Bv72相比，改善主要体现在锐利度上（多层：锐利度 1[0] vs. 1[1]；挤压：锐利度 1[0] vs. 1[1]；均p≤0.05）。诊断信心在多数组态下也有改善。噪声评分在挤压区相当，但在多层配置中UHR的噪声评分更高（表示噪声更多）。

小支架亚组分析结果与整体分析一致。

本研究证明，在体外体模设置中，新型UHR-PCD-CT结合Bv72重建核能够显著改善复杂支架情况下的图像质量。其更高的空间分辨率带来了更优的支架内腔可见度、图像锐利度，并减少了晕染伪影。尽管存在信噪比（SNR）降低的权衡，但通过使用迭代重建等技术可以部分缓解。这项研究首次系统评估了UHR PCD-CT在复杂多层小支架配置中的应用，结果表明该技术有潜力成为评估复杂冠状动脉支架（包括分叉病变）的非侵入性可靠工具，可能减少对侵入性血管造影的需求，从而降低相关风险、患者不适和医疗成本。未来的研究应侧重于临床验证和进一步优化图像重建算法，以在保持精细细节的同时更好地控制噪声。