优化后窦房结动脉三维CT重建成像

优化后窦房结动脉三维CT重建成像

江汉臣彭建强（通讯作者）

江汉臣彭建强（通讯作者）

(湖南师范大学第一附属医院心内科410005)

【摘要】目的：采用自适应退火模拟算法优化窦房结动脉三维CT重建，并进行其定量资料测量。方法：收集9例经冠状动脉造影确认无冠心病患者，domCT影像数据输入Mimics10.01重建软件进行立体三维可视化模型构建，并利用自实行退火模拟算法公式对所得图像（血管骨架）进行优化，记录其窦房结动脉形态及各项参数。结果：8例单支窦房结动脉起源于右冠状动脉，1例左旋支。右侧窦房结动脉自右冠状动脉起源后，向右后方走行于升主动脉根部与右心耳之间，终止于上腔静脉右心房开口周围。左侧窦房结动脉自左旋支起源后，沿左心耳、左心房与升主动脉根部之间向右走行，至右心房附近上行终止于上腔静脉右心房开口周围。分析不同性别窦房结动脉个距离参数发现，P>0.05，差异无统计学意义。结论：采用自适应退火算法计算后，最大程度的优化了误差，使得三维成像更符合血管的实际解剖位置。同时自适应模拟退火优化效率高，应用方便，可为临床窦房结应用解剖提供重要的正常数据。

【关键词】窦房结动脉；三维CT；自适应退火模拟算法

【中图分类号】R445【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2014）34-0045-02

窦房结主要供血血管是窦房结动脉，由于其具有周围动脉网丰富的特点，因此有人认为窦房结动脉的损伤不会引起窦房结的病变[1]。但有研究显示窦房结动脉出现栓塞会引起明显的窦性心律失常，因此对于窦房结动脉的研究具有重要的临床意义[2]。一直以来，如何清晰的显现其数目、起源、走向、分支及终止是阻碍其研究的主要问题。在本次研究中，利用了CT扫描对窦房结动脉的分布及分支进行三维重建，并利用自适应退火模拟算法对其结果进行优化，减少CT三维成像误差，将其进行全方位的展现，以更好的显示其起源、走向、分布、终止的形态特征，现将结果报道如下：

1.对象与方法

1.1研究对象收集我院疑似冠心病，进行冠状动脉造影，但结果显示造影结果正常的9例患者临床资料，所有患者均为不明原因的胸痛，无创检查不能确诊，才接受冠状动脉造影。其中6例男性，3例女性，年龄41-74岁（58.3±10.5岁），经右桡动脉途径6例，经左桡动脉途径3例。

1.2研究方法

1.2.1三维CT重建所得domCT影像数据输入Mimics10.01重建软件进行立体三维可视化模型构建，并利用自实行退火模拟算法公式[3]对所得图像（血管骨架）进行优化。观察分析优化后窦房结动脉的起源、数目、解剖走行及分支、终止情况；测量窦房结动脉的起源位置与右冠状动脉或(和)左旋支开口间距离。在三维图像及横断面图像上观察窦房结动脉的走行及终止部位；观察左或(和)右窦房结动脉的走行至心房、心耳及房间隔附近时分支情况。

1.3统计学分析采用SPSS17.0统计学软件进行分析，计量资料采用均值±标准差（x-±s）的形式表示，采用t检验进行分析，P<0.05为差异具有统计学意义。

2.结果

2.1优化后三维解剖位置分析8例单支窦房结动脉起源于右冠状动脉，1例左旋支。右侧窦房结动脉自右冠状动脉起源后，向右后方走行于升主动脉根部与右心耳之间，终止于上腔静脉右心房开口周围。左侧窦房结动脉自左旋支起源后，沿左心耳、左心房与升主动脉根部之间向右走行，至右心房附近上行终止于上腔静脉右心房开口周围。

2.2优化后窦房结动脉三维数据测量9例患者起始处距右冠动脉口距离（窦房结动脉）6.9～25.22mm（15.38±6.81mm），窦房结动脉起始处外径为1.26～2.66mm（1.99±0.51mm），窦房结动脉起始处到其注入右心房内测壁距离为2.56～27mm（18.73±8.24mm），窦房结动脉注入右心房内侧壁时外径0.74～27.9mm（4.76±8.7mm），右冠脉管径为3.3～6.58mm（4.98±0.92mm）。其中男女各距离比较，P>0.05，差异无统计学。

表1优化后窦房结动脉三维数据测量

注：A：起始处距右冠动脉口距离（窦房结动脉）B：窦房结动脉起始处外径C：窦房结动脉起始处到其注入右心房内测壁距离D：窦房结动脉注入右心房内侧壁时外径E：右冠脉管径。

3讨论

冠状动脉的重要分支之一--窦房结动脉是窦房结的主要供血血管，是左、右冠状动脉的一个或两个分支[4]。随着高层CT冠状动脉成像应用于临床，空间及时间分辨率大有提高，显著提高了冠状动脉细小血管分支的显示率。可清晰显示其起源、数目、走行及分支、终止等窦房结动脉解剖、分布特点的研究，可有效评价窦房结动脉的形态特征。目前关于窦房结动脉的研究较少，另外对于窦房结动脉的损伤能否引起窦房结的病变也存在一定的争议，这与窦房结动脉部位隐蔽、纤细迂曲、易受心脏特殊生理特征的影响，因而缺乏有效的显示工具、活体以及大样本研究受限。

血管造影是冠心病诊断的“金标准”，通过造影后三维重建，可以为临床医师提供更为形象的三维血管图形，有利于冠心病的诊断和治疗[5]。但是重建后的血管数据存在较大的误差，其临床应用的价值会受到严重的影响，同时国人的冠状动脉走行特点与国外的资料报道存在差异，针对于国人的三维图像定量测量意义影响重大[6]。本次研究收集的为疑似冠心病，并进行冠脉造影，确诊无冠心病的患者，主要是为了排除冠心病患者窦房结动脉解剖结构改变的结果判断的影响。本次研究虽样本量较少，但从分布上可以看出，仍以来自右冠状动脉的窦房结动脉居多，与其他报道相符[7]。在性别分布上，男女间个距离测量发现无差异。采用自适应退火算法计算后，最大程度的优化了误差，使得三维成像更符合血管的实际解剖位置。同时自适应模拟退火优化效率高，应用方便[3]，可为临床窦房结应用解剖提供重要的正常数据。计划后期应用此算法结合三维成像，建立窦房结动脉病变患者的三维优化图像，对比分析自适应模拟退火窦房结动脉病变患者治疗的指导作用，为此类患者提供更为准确的影像基础，提高患者的治疗质量。

参考文献

[1]MattD(1)，ScheffelH，LeschkaS，etal.Dual-sourceCTcoronaryangiography:imagequality，meanheartrate，andheartratevariability.[J]AJRAmJRoentgenol.2007Sep;189(3):567-73.PMID:17715102.

[2]KawashimaT，SasakiH.Themorphologicalsignificanceofthehumansinuatrialnodalbranch(artery)[J].Heartandvessels，2003Sep;18(4)213-219.PMID:14520491.

[3][1]王国栋，周奕，桑农等.采用模拟退火算法的冠状动脉三维重建优化研究[J].工程图学学报，2009，30(1):102-108.DOI:10.3969/j.issn.1003-0158.2009.01.019.

[4]黄明慧，田本祥，张化一等.S形窦房结动脉的CT表现及临床意义[J].中国中西医结合影像学杂志，2013，11(2):136-138，2.DOI:10.3969/j.issn.1672-0512.2013.02.008.

[5]PejkovicB，KrajncI，AnderhuberF，etal.Anatomicalaspectsofthearterialbloodsupplytothesinoatrialandatrioventricularnodesofthehumanheart[J].JournalofInternationalMedicalResearch，2008Jul-Aug;36(4):691-698.PMID:18652764.

[6]田本祥，张化一，姜相森等.国人窦房结动脉解剖特点的初步探讨—156例CTA结果分析[J].医学影像学杂志，2012，22(10):1661-1664.DOI:10.3969/j.issn.1006-9011.2012.10.021.

[7]NerantzisCE，AnninosH，KoutsaftisPN.Variationinthebloodsupplyofthesinusnode[J].Surgicalandradiologicanatomy，2010Dec;32(10):983-984.PMID:20157710.