管电压100kV下双源CT冠状动脉成像的可行性

张 俊 ZHANG Jun

何 波 HE Bo

江 杰 JIANG Jie

谢晓洁 XIE Xiaojie

韩 丹 HAN Dan

冠状动脉CT血管成像（CTA）已成为筛查冠状动脉病变的一种重要手段，双源CT（DSCT）以83ms的心脏单扇区重建时间分辨率超越64层螺旋CT，成为冠状动脉CTA的较好的检查方法[1]。由于冠状动脉CTA成像采用薄层、小螺距、大范围扫描，需要较高的扫描条件，受检者接受较多的辐射剂量。冠状动脉CTA辐射剂量高达10～15mSv，是常规DSA的3～5倍[2,3]，所以，如何降低冠状动脉CTA辐射剂量已经成为焦点和研究热点[4]。由于辐射剂量与管电压的平方及管电流成正比，因而降低管电压能明显降低患者的辐射剂量。本研究使用100kV、362mA行冠状动脉CTA检查，并与120kV、400mA扫描方案进行比较，旨在探讨100kV管电压降低冠状动脉CTA辐射剂量的可行性。

1 资料与方法

1.1 研究对象 2011-01～10在昆明医科大学第一附属医院行冠状动脉CTA检查的60例患者中，男31例，女29例；年龄39～84岁，平均（60.3±9.3）岁。60例患者随机分为120kV组和100kV组，每组30例。纳入标准：体重指数＜25.0kg/m2，心率＜75次/min，窦性心律且规整，心率波动范围在±5次/min。排除标准：对碘造影剂过敏、搭桥术后、心功能不全及严重心律不齐者。所有患者检查前均签署知情同意书，未服用降心率药物。

1.2 仪器与方法 采用Siemens双源CT（Siemens Defenition, Siemens Medical Solutions, Forchheim,Germany）。 扫 描 参 数：准直 64×0.6mm，视 野150mm×150mm～180mm×180mm，螺距范围根据心率变化自动选择（0.2～0.5），扫描范围为气管分叉处下方10mm至心脏膈面。120kV组和100kV组分别采用管电压120kV、管电流400mA和管电压100kV、管电流362mA进行扫描。采用回顾性心电门控法和实时心电脉冲自动剂量调制技术，全剂量曝光的范围为30%～80% R-R间期。采用双筒高压注射器注射非离子型对比剂碘普罗胺（370mgI/ml）70～80ml，后续注射生理盐水30～40ml，流速5.0～5.5ml/s。应用对比剂示踪法，检测平面为升主动脉，触发值100Hu，延迟6s扫描。

1.3 图像后处理 数据传输至后处理工作站（Syngo MMWP, version 2008A; Siemens Medical Solutions），行多平面重组、最大密度投影及容积再现等后处理，从而获得多方位观察的冠状动脉图像。

1.4 图像质量评价 根据美国心脏协会（AHA）标准，将冠状动脉分为15个节段[5]：右冠状动脉近端、中段、远段及后降支相当于段1～4，左主干相当于段5，左前降支近段、中段、远段及第1、第2对角支相当于段6～10，回旋支近段、中段、远段及第1、第2钝缘支相当于段11～15，闭塞血管远端不计入分析。将冠状动脉影像质量分为4级[6]，Ⅰ级：图像质量优，血管显影清晰，边缘锐利，连续性好，评4分；Ⅱ级：图像质量良好，血管对比好，连续性可，边缘模糊，但不影响诊断，评3分；Ⅲ级：图像质量中等，血管对比可，连续性不好，有伪影，尚可作出诊断，评2分；Ⅳ级：图像质量差，血管对比差，伪影严重，有明显阶梯伪影，不能作出诊断，评1分。影像评价由2名经验丰富的影像诊断医师采用双盲法进行，当诊断存在异议时，共同商讨以确定评分结果。

1.5 图像CT值、图像噪声及信噪比的测量 在轴位图像上于主动脉分出冠状动脉左主干的层面取上、中、下3层，选取面积相等（1cm2）的感兴趣区，测量其CT值，以该CT值的标准差作为该层面的图像噪声，取3层的平均值。信噪比为平均CT值与其标准差的比值。

1.6 辐射剂量分析 本研究统计的辐射剂量仅为冠状动脉CTA的辐射剂量，不包括定位像、冠状动脉钙化积分及自动跟踪技术的辐射剂量。容积CT剂量指数（volume CT dose index, CTDIvol）和放射剂量长度乘积（dose length produce, DLP）均由计算机给出。有效辐射剂量（effective dose, ED）根据公式ED＝K×DLP计算，其中K为转换因子，采用欧洲CT质量标准指南[7]提出的胸部平均值为0.014mSv/（mGy·cm）。

1.7 统计学方法 采用SPSS 13.0软件，计量资料数据以±s 表示，两组患者年龄、心率、体重指数、图像质量、图像噪声、CTDIvol和ED比较采用两独立样本t检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者基础资料比较 两组患者年龄、心率及体重指数差异均无统计学意义（P＞0.05），见表1。

表1 两组患者年龄、心率及体重指数比较（s ）

表1 两组患者年龄、心率及体重指数比较（s ）

分组 例数 年龄(岁) 心率(次/min) 体重指数(kg/m2)120kV 30 60.2±9.1 66.02±7.69 22.10±2.11 100kV 30 59.3±8.5 65.69±6.96 21.10±2.30 t值 0.212 2.152 1.318 P值 ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05

2.2 不同管电压下冠状动脉CTA图像质量评分比较120kV组30例患者共显示414段冠状动脉（36段因解剖变异未显示），图像质量评价为优和良好共405段（97.8%）。100kV组30例患者共显示424段冠状动脉（26段因解剖变异未显示），图像质量评价为优和良好共416段（98.1%）（图1～4）。两组冠状动脉图像质量评分分别为（3.50±0.61）分和（3.30±0.86）分，差异无统计学意义（P＞0.05）。冠状动脉各节段评价结果见表2。

表2 不同管电压冠状动脉CT血管造影对各节段的显示情况[n(%)]

2.3 不同管电压下图像平均CT值、图像噪声及信噪比比较 100kV组图像噪声及平均CT值均高于120kV组，差异均有统计学意义（P＜0.05）；100kV组信噪比高于120kV组，但差异无统计学意义（P＞0.05）。见表3。

2.4 两组辐射剂量比较 100kV组CTDIvol和ED分别较120kV组下降37.16%和29.83%，两组CTDIvol、ED比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表4。

表3 两组平均CT值、图像噪声及信噪比比较（±s ）

表3 两组平均CT值、图像噪声及信噪比比较（±s ）

分组 例数 平均CT值(Hu) 图像噪声(Hu) 信噪比120kV 30 471.35±88.13 24.52±5.01 19.38±5.60 100kV 30 646.50±127.15 35.30±9.95 21.46±7.21 t值 2.034 3.842 0.049 P值 ＜0.05 ＜0.05 ＞0.05

表4 两组CTDIvol及ED比较（±s ）

表4 两组CTDIvol及ED比较（±s ）

分组 例数 CTDIvol（mGy） ED（mSv）120kV 30 41.76±1.56 10.39±0.36 100kV 30 26.24±2.43 7.29±0.36 t值 2.037 2.052 P值 ＜0.05 ＜0.05

3 讨论

据国际辐射防护委员会估计，总人口CT检查中每1mSv的辐射可能导致致命癌症发生的概率约为1/20 000。按照目前的CT应用状况，美国有1.5%～2.0%的癌症将由CT检查所导致[8]。冠状动脉CTA是目前辐射剂量最大的CT检查，因此，在满足临床诊断要求的前提下尽可能降低辐射剂量，是冠状动脉CTA检查必须要考虑的问题。除通过机器硬件降低射线剂量外，在临床应用中还可使用自适应心脏步进扫描技术、降低管电压、管电流和增加扫描层厚、增大螺距及应用心电图电流调制、体型适应性电流调制等技术达到降低辐射剂量的目的。本研究在实施了ECG-Pulsing自动剂量调制技术后对体重指数＜25kg/m2的个体分别采用120kV和100kV管电压扫描，探讨100kV冠状动脉CTA检查的可行性。

在一定范围内，增加射线剂量可提高图像质量，但同时也会增加对人体的辐射。所以既要保证成像质量满足诊断要求，又要降低X线辐射对人体的伤害，在进行低管电压扫描时需要在确保诊断可靠性和避免群体危害之间寻找一个平衡点。本研究中两组患者年龄、心率和体重指数均无差异，说明两组患者具有可比性。100kV组冠状动脉图像质量评分为（3.30±0.86）分，98.1%的冠状动脉血管节段达到优良；120kV组冠状动脉图像质量评分为（3.50±0.61）分，优良级别达97.8%。两组图像质量评分差异无统计学意义。同时100kV组平均CT值较120kV组明显增加，这是基于光电效应，在低电压下对比剂中的碘对X线的吸收效率增加，增加了血管与周围组织的对比度，也使重建更容易、效果更好，同时还可以适当减小造影剂的速度和总量，降低受检者的不适感，提高造影剂使用的安全性。

图像噪声指在均匀物体的影像中，CT值在平均值上、下随机升降，它使影像呈颗粒性。通常用较简单的计算水模CT值的标准差来表示[9]。当体素及层厚减少、曝光剂量降低时，噪声增大[10]。临床实践证明，图像噪声在某个范围时对诊断不会产生不利影响，这个值就是可接受的噪声值。由于低电压的X线穿透力下降，导致图像噪声增加。噪声增加后对于软组织的影响较大，但对于增强的血管影响不大，因为这种效应可以由增加CT值来补偿[11]。既往研究[12]报道可接受的噪声值约为27Hu。本组120kV组和100kV组的图像噪声分别为（24.52±5.01）Hu和（35.30±9.95）Hu，与报道比较接近；而且图像信噪比无显著差异。100kV组ED值为（7.29±0.36）mSv，较120kV组减少了29.83%，与Pflederer等[13]的研究结果相似。

然而，本研究也存在一些局限性：①未针对不同心率范围进行分组比较。②仅对图像质量作了评价，并没有探讨在两种管电压扫描方式下，诊断冠状动脉狭窄和斑块的敏感性和特异性有无差别。③把体重指数＜25.0kg/m2作为标准是否合适，还有待进一步研究证实。④对体重指数＜25.0kg/m2的患者应根据体重指数及心脏大小、胸壁厚度、是否有支架等，还可再个体化减低管电流及电压。另外，如果患者的心率＜70次/min或＞80次/min，且心率波动范围小，可以使用更窄的心电脉冲窗进一步降低辐射剂量[14]。

综上所述，对低体重指数、心率不快而节律整齐的受检者，选用100kV管电压冠状动脉CTA扫描，虽图像噪声稍增大，但既能保证图像质量，又能明显减少辐射剂量，有重要临床应用价值。

[1]Leber AW, Johnson T, Becker A, etal. Diagnostic accuracy of dual-source multi-slice CT-coronary angiography in patients with an intermediate pretest likelihood for coronary artery disease. Eur Heart J, 2007, 28(19): 2354-2360.

[2]Hunold P, Vogt FM, Schmermund A, etal. Radiation exposure during cardiac CT: effective doses at multidetector row CT and elctron-beam CT. Radiology, 2003,226(1): 145-152.

[3]Nickoloff EL, Alderson PO. Radiation exposures to patients from CT: reality, public perception and policy. Am J Roentgenol, 2001, 177(2): 285-287.

[4]Einstein AJ, Henzlova MJ, Rajagopalan S. Estimating risk of cancer associated with radiation exposure from 64-slice computed tomography coronary angiography. JAMA, 2007,298(3): 317-323.

[5]Austen WG, Edwards JE, Frye RL, etal. A reporting system on patients evaluated for coronary artery disease. Report of the Ad Hoc Committee for Grading of Coronary Artery Disease, Council on Cardiovascular Surgery, American Heart Association. Circulation, 1975, 51(4 Suppl): 5-40.

[6]Leschka S, Stolzmann P, Schmid FT, etal. Low kilovoltage cardiac dual-source CT: attenuation, noise, and radiation dose. Eur Radiol, 2008, 18(9): 1809-1817.

[7]Hausleiter J, Martinoff S, Hadamitzky M, etal. Image quality and radiation exposure with a low tube voltage protocol for coronary CT angiography results of the PROTECTION II Trial. JACC Cardiovasc Imaging, 2010,3(11): 1113-1123.

[8]Brenner DJ, Hall EJ. Computed tomography: an increasing source of radiation exposure. N Engl J Med, 2007, 357(22):2277-2284.

[9]Andreas HM, Joachim EW, Ralf K, etal. Multislice spiral computed tomography of the heart: technique, current applications and perspective. Cardiovasc Intervent Rad,2005, 28(4): 388-399.

[10]Datta J, White CS, Gilkeson RC, etal. Anomalous coronary arteries in adults: depiction at multi-detector row CT angiography. Radiology, 2005, 235(3): 812-818.

[11]Szucs-Farkas Z, Kurmann L, Strautz T, etal. Patient exposure and image quality of low-dose pulmonary computed tomography angiography: comparison of 100 and 80 kV protocols. Invest Radiol, 2008, 43(3): 871-876.

[12]高建华, 王贵生, 郑静晨, 等. 体重指数在64层螺旋CT心脏扫描X线剂量管理中的应用研究. 中华放射学杂志, 2008, 42(8): 877-882.

[13]Pflederer T, Rudofsky L, Ropers D, etal. Image quality in a low radiation exposure protocol for retrospectively ECG-gated coronary CT angiography. Am J Roentgenol, 2009,192(4): 1045-1050.

[14]Weustink AC, Mollet NR, Pugliese F, etal. Optimal electrocardiographic pulsing windows and heart rate: effect on image quality and radiation exposure at dual-source coronary CT angiography. Radiology, 2008, 248(3): 792-798.