Räumliche und zeitliche Auflösung für die Herzdiagnostik mit 16-Schicht-Computertomographie

Zusammenfassung

Die radiologische Herzdiagnostik mit einem Computertomographen wird maßgeblich von der erreichbaren Orts- und Zeitauflösung der verwendeten Technologien und Verfahren beeinflusst. Die Datenaufnahme mit 16 × 0,5 mm Scanschichtdicken und die Bildrekonstruktion mit einem speziellen Multisegment-Rekonstruktionsverfahren ist eine neue Kombination für eine präzise Darstellung der Herzmorphologie. Mit 0,5 mm Scanschichtdicke und einem überlappenden Pitch < 0,35 resultieren isotrope Bildvoxel von 0,35 × 0,35 × 0,35 mm. Bezogen auf eine Objektgröße der Koronararterien von 2,5 mm ergibt sich ein Ortsunschärfefaktor von K_d = 15 %. Die Belichtungszeit für ein Schichtbild beträgt mit der Segmentrekonstruktion, die bis zu 4 Segmente aus 4 aufeinanderfolgenden Herzzyklen berücksichtigt, im günstigsten Fall 50 ms. Der Zeitunschärfefaktor K_t der Belichtungszeit in Bezug zum zeitlichen R-R-Abstand ist ein geeignetes Maß, um den Einfluss der Bewegungsunschärfe der Koronararterien auf die Bildgüte bei verschiedenen Herzfrequenzen zu bewerten. Diese relative Belichtungszeit variiert im Herzfrequenzbereich von 40 - 140 Herzschlägen/min (S/min) zwischen 10 % und 20 % und wird im Mittel durch eine lineare Trendfunktion mit K_t = 14 % approximiert. Ein konstanter Wert in dieser linearen Trendfunktion bedeutet eine konstante Bewegungsunschärfe der Koronararterien im Bild, unabhängig von der Herzfrequenz. Im Herzfrequenzbereich von 40 - 140 S/min können computertomographische Untersuchungen somit ohne Verwendung von Betablocker-Medikamenten vorgenommen werden. Fallbeispiele für die 3D-Rekonstruktion und gekrümmte Reformationen entlang der Koronararterien mit Stents und Kalzifikationen zeigen die erzielbare Abbildungsqualität bei verschiedenen Herzraten.

Abstract

The use of the CT scanner for cardiac imaging is mainly influenced by the spatial and temporal resolution that can be achieved with the applied technologies and procedures. The data acquisition with 16 × 0.5 mm scan slice thickness and a special multisegment image reconstruction procedure are a new combination for accurate imaging of the cardiac morphology. A 0.5 mm slice thickness and an overlapping pitch < 0.35 generate an isotropic image voxel of 0.35 × 0.35 × 0.35 mm. The object size of a coronary artery with a diameter of 2.5 mm amounts to a relative spatial blurring factor K_d of ≈ 15 %. The segment reconstruction with 4 segments from 4 consecutive cardiac cycles requires the optimum acquisition time of 50 ms for one frame. The relative exposure factor K_t with reference to the R-R interval is an appropriate measure to validate the influence of coronary artery movement on the image quality at different heart rates. This relative exposure varies between 10 % and 20 % for a heart rate of 40 to 140 beats per minutes (bpm) and its mean is approximated by a linear trend function with K_t = 14 %. A constant value in this linear trend function means a constant “blurring” of the imaged coronary arteries, independent of the actual heart rate. Thus, computed tomographic examinations can be carried out for heart rates between 40 and 140 bpm without using beta-blocking medication. Case studies of the 3D reconstruction and curved reformatting of coronary arteries with stents and calcifications show the achievable image quality at different heart rates.

Multislice-CT - cardiac CT - cardiac imaging - spatial and temporal resolution

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