Darstellung der Koronararterien mittels Mehrschicht-Spiral-CT: Optimierung der Bildqualität mittels Multisegment-Rekonstruktion und variabler Gantry-Rotationszeit

Zusammenfassung

Ziel: Bewertung von Multisegment-Rekonstruktion und variabler Gantry-Rotationszeit zur Reduzierung bewegungsbedingter Artefakte bei der Darstellung der Koronararterien mittels Mehrschicht-Spiral-CT. Material und Methoden: Ausgewertet wurden Datensätze von 20 Patienten (8 Patienten mit HF < 60/min, 12 Patienten mit HF > 60/min), welche an einem Mehrschicht-Spiral-CT (Aquilion 8; Toshiba, Otawara, Japan) bei 0,5 mm Schichtdicke sowie 250 mA und 120 kV mit einem Pitch von 0,25 und variabler Gantry-Rotationszeit von 400, 500 oder 600 ms untersucht wurden. Die Bilder wurden mittels Halbscan- und Multisegment-Rekonstruktion berechnet. Für 9 Koronarsegmente jedes Patienten wurde die Ausprägung von Bewegungsartefakten beurteilt und auf einer Skala von 5 (keine Artefakte) bis 1 (schwerste Artefakte) bewertet. Ergebnisse: Diagnostisch relevante Bewegungsartefakte waren bei niedriger Herzfrequenz (< 60/min) in beiden Rekonstruktionen selten (4 % aller Segmente). Die Halbscan-Rekonstruktion zeigt bei höherer Frequenz (> 60/min) eine erhebliche Zunahme solcher Artefakte (33 % aller Segmente, p < 0,05), nicht jedoch die Multisegment-Rekonstruktion (4 % aller Segmente). Bei niedriger Herzfrequenz unterschied sich die Bildqualität zwischen Multisegment- und Halbscan-Rekonstruktion nicht (4,28 ± 0,37 vs. 4,22 ± 0,41; p > 0,05), während bei höherer Herzfrequenz die Bildqualität der Multisegment- besser war als die der Halbscan-Rekonstruktion (4,23 ± 0,47 vs. 3,11 ± 0,63; p < 0,05). Schlussfolgerung: Für Patienten mit höherer Herzfrequenz ermöglicht die Multisegment-Rekonstruktion bei variabler Gantry-Rotationszeit eine Unterdrückung von bewegungsbedingten Artefakten und somit eine bessere Beurteilung der Koronararterien.

Abstract

Purpose: To evaluate the potential of multisegmental reconstruction and variable gantry rotation time for reducing motion-induced artifacts in coronary artery imaging by multislice helical CT. Materials and Methods: The data sets of 20 patients (8 with HR < 60 bpm, 12 with HR > 60 bpm) were analyzed. The patients underwent multislice helical CT (Aquilion 8, Toshiba, Otawara, Japan) using the following parameters: 0.5 mm slice thickness, 250 mA, 120 kV, pitch of 0.25 and variable gantry rotation times of 400, 500, or 600 msec. Images were generated by halfscan and multisegmental reconstruction. In 9 coronary segments of each patient, the presence and severity of motion artifacts were assessed and graded on a scale between 5 (no artifacts) and 1 (heaviest artifacts). Results: Diagnostically relevant motion artifacts were rare at low heart rates (< 60 bpm) for both types of image reconstruction (4 % of all segments). Higher heart rates (> 60 bpm) were associated with an increase in motion artifacts on halfscan reconstructions (33% of all segments, p < 0.05) but not on multisegmental reconstructions (4% of all segments). At low heart rates mean image quality did not differ between multisegmental and halfscan reconstruction (4.28 ± 0.37 vs. 4.22 ± 0.41; p > 0.05), whereas at higher heart rates image quality was better for multisegmental reconstruction than for halfscan reconstruction (4.23 ± 0.47 vs. 3.11 ± 0.63; p < 0.05). Conclusion: Multisegmental reconstruction with variable gantry rotation times suppresses motion artifacts and thus improves assessment of the coronary arteries in patients with higher heart rates.

Key words

Computed tomography (CT) - heart - coronary vessels

Literatur

• 1 Mahnken A H, Sinha A M, Wildberger J E, Krombach G A, Schmitz-Rode T, Günther R W. Der Einfluss rekonstruktionsbedingter Bewegungsartefakte auf den koronaren Kalziumscore bei der Mehrschicht-Spiral-CT.  Fortschr Röntgenstr. 2001;  173 888-892
• 2 Herzog C, Ay M, Engelmann K, Abolmaali N, Dogani S, Diebold T, Vogl T J. Visualisierungsmodalitäten in der Multidetektor-CT-Koronarangiographie des Herzens: Korrelation von axialer, multiplanarer, dreidimensionaler und virtuell endoskopischer Bildgebung mit der invasiven Diagnostik.  Fortschr Röntgenstr. 2001;  173 341-349
• 3 Vogl T J, Abolmaali N D, Diebold T, Engelmann K, Ay M, Dogan S, Wimmer-Greinecker G, Moritz A, Herzog H. Techniques for the detection of coronary atherosclerosis: multicenter-detector row CT coronary angiography.  Radiology. 2002;  223 212-220
• 4 Achenbach S, Giesler T, Ropers D, Ulzheimer S, Derlien H, Schulte C, Wenkel E, Moshage W, Bautz W, Daniel W G, Kalender W A, Baum U. Detection of coronary artery stenoses by contrast-enhanced, retrospectively electrocardiographically-gated, multislice spiral computed tomography.  Circulation. 2001;  103 2535-2538
• 5 Knez A, Becker C R, Leber A, Ohnesorge B, Becker A, White C, Haberl-Reiser M F, Steinbeck G. Usefulness of multislice spiral computed tomography angiography for determination of coronary artery stenoses.  Am J Cardiol. 2001;  88 1191-1194
• 6 Niemann K, Rensing B J, van Geuns R JM, Munne A, Ligthart J MR, Pattynama P MT, Krestin G P, Serruys P W, de Feyter P J. Usefulness of multislice computed tomography for detecting obstructive coronary artery disease.  Am J Cardiol. 2002;  89 913-918
• 7 Schroeder S, Kopp A F, Kuettner A, Burgstahler C, Herdeg C, Heuschmid M, Baumbach A, Claussen C D, Karsch K R, Seipel L. Influence of heart rate on vessel visibility in noninvasive coronary angiography using new multislice computed tomography: experience in 94 patients.  Clin Imaging. 2002;  26 106-111
• 8 Gerber T C, Kuzo R S, Lane G E, O'Brien P C, Karstaedt N, Morin R L, Safford R E, Blackshaer J L, Pietan J H. Image quality in a standardized algorithm for minimally invasive coronary angiography with multislice spiral computed tomography.  J Comput Assist Tomogr. 2003;  27 62-69
• 9 Heuschmid M, Küttner A, Flohr T, Wildberger J E, Lell M, Kopp A F, Schröder S, Baum U, Schaller S, Hartung A, Ohnesorge B, Claussen C D. Darstellung der Herzkranzgefäße im CT mittels neuer 16-Zeilen-Technologie und reduzierter Rotationszeit: Erste Erfahrungen.  Fortschr Röntgenstr. 2002;  174 721-724
• 10 Nieman K, Cademartiri F, Lemos P A, Raaijmakers R, Pattynama P MT, de Feyter P J. Reliable noninvasive coronary angiography with fast submillimeter multislice spiral computed tomography.  Circulation. 2002;  106 2051-2054
• 11 Ropers D, Baum U, Pohle K, Anders K, Ulzheimer S, Ohnesorge B, Schlundt C, Bautz W, Daniel W G, Achenbach S. Detection of coronary artery stenoses with thin-slice multi-detector row spiral computed tomography and multiplanar reconstruction.  Circulation. 2003;  107 664-666
• 12 Georg C, Kopp A, Schröder S, Küttner A, Ohnesorge B, Martensen J, Claussen C D. Optimierung des Bild-Rekonstruktionszeitpunktes im RR-Intervall für die Darstellung der Koronararterien mittels Mehrzeilen-Computertomographie.  Fortschr Röntgenstr. 2001;  173 536-541
• 13 Kopp A F, Schroeder S, Kuettner A, Heuschmid M, Georg C, Ohnesorge Kuzo R, Claussen C D. Coronary arteries: retrospectively ECG-gated multi-detector row CT angiography with selective optimization of the image reconstruction window.  Radiology. 2001;  221 683-688
• 14 Ritchie C J, Godwin J D, Crawford C R, Stanford W, Anno H, Kim Y. Minimum scan speeds for suppression of motion artifacts in CT.  Radiology. 1992;  185 37-42
• 15 Graf H, Heuschmid M, Küttner A, Kopp A F, Claussen C D, Schick F. Charakterisierung von Bewegungsartefakten in der Mehrschicht-Spiral-CT.  Fortschr Röntgenstr. 2002;  174 1301-1308
• 16 Becker C R, Ohnesorge B M, Schoepf U J, Reiser M F. Current development of cardiac imaging with multidetector-row CT.  Eur J Radiol. 2000;  36 97-103
• 17 Flohr T, Ohnesorge B. Heart rate adaptive optimization of spatial and temporal resolution for electrocardiogram-gated multislice spiral CT of the heart.  J Comput Assist Tomogr. 2001;  25 907-923
• 18 Wicky S, Rosol M, Hamberg L M, Hoffmann U, Enzweiler C, Graziano M, Brady T. Evaluation of retrospective multisector and half-scan ECG- gated multidetector cardiac CT protocols with moving phantoms.  J Comput Assist Tomogr. 2002;  26 768-776
• 19 Flohr T, Bruder H, Stierstorfer K, Simon J, Schaller S, Ohnesorge B. Neue technische Entwicklungen in der Mehrschicht-CT. Teil 2. Cardiale Bildgebung mit 16-sub-millimeter-Schichten und erhöhter Gantry-Rotationsgeschwindigkeit.  Fortschr Röntgenstr. 2002;  174 1022-1027
• 20 Erhard K, Oberholzer K, Gast K, Mildenberger P, Kreitner K F, Thelen M. Mehrschicht-CT des Herzens: Schwellenwertgestützte 3D-Volumetrie zur Bestimmung der linksventrikulären Pumpfunktion im Vergleich mit der Magnetresonanztomographie.  Fortschr Röntgenstr. 2002;  174 1566-1569
• 21 Achenbach S, Ropers D, Holle J, Muschiol G, Daniel W G, Moshage W. In-plane coronary arterial motion velocity: measurement with electron-beam CT.  Radiology. 2000;  216 457-463