256层螺旋CT iDose4技术在BMI指导下降低冠脉成像辐射剂量的可行性

耿丽莉 李海波 褚丽娟 吴桂春 田贵森

冠状动脉CT血管成像已成为筛查冠心病的主要手段。但CCTA较高的射线剂量会增加癌症发病危险[1-3]，因此实行低剂量管理尤为重要。飞利浦256层CT独有iDose4技术（第四代迭代重建）能有效地抑制低剂量伪影并且去除噪音。本研究旨在探讨iDose4技术与体重指数（BMI）指导下的低剂量技术有效结合，在维持客观噪声不变的基础上降低不同个体射线剂量的可行性。

方 法

1.临床资料

搜集2012年5月至2012年12月间，在本院接受256层螺旋CT冠状动脉成像检查的患者74例。排除标准：含碘对比剂过敏患者，严重肝肾功能不全或者心功能不全，冠状动脉搭桥患者，肥胖患者［即体重指数（BMI）＞27］。连续选取37例患者进行固定电流、电压（120kV、700mAs）的回顾性心电门控扫描（A组），其中男25例，女12例，年龄（43～73）岁，平均（55.41±7.91）岁，身高（155～183）cm，平均（167±7.7）cm，体重（47.5～90）kg，平均（68.5±10.18）kg；连续选取37例患者采用BMI指导下管电压、管电流的回顾性心电门控扫描（B组），其中男24例，女13例，年龄（33～76）岁，平均（54.86±9.92）岁，身高（150～178）cm，平均（167±7.6）cm，体重（40～83）kg，平均（66.4±9.92）kg（表1）。所有患者检查前均被告知检查详情并填写知情同意书。两组患者年龄、身高、体重差异无统计学意义。

表1 BMI 指导下管电压、管电流的选择方法

2.检查方法

扫描设备为Philips Brilliance iCT。A组采用常规管电压120kV，管电流700mAs的回顾性心电门控扫描，B组患者依据表1采用BMI指导下管电压、管电流。对比剂浓度：A组选用370mgI/ml，B组270～320mgI/ml；注射剂量为50～80ml，注射速度4.5～6.0ml/s，依据患者体重进行个体化定量。重建方式：A组采用常规滤波反投影（BFP）重建成像；B组采用高级迭代重建 -iDose4重建成像。

3.图像质量评估

所有患者的冠状动脉影像经血管分析软件进行影像质量评估。参考文献[5-7]，客观评价采用信号噪声比（SNR）和对比度噪声比（CNR）。信号强度(SI)用冠状动脉强化的CT值表示，在轴位图像上分别测量左前降支中段（SI1）、左回旋支中段（SI2）、右冠状动脉中段（SI3）的CT值，然后计算冠状动脉强化的平均值（SI4），同时测量胸大肌的CT值（SI5）。背景噪声(BN)采取测量主动脉噪声，取其标准差（SD）来表示。SNR和CNR通过以下公式算出：SI4=(SI1+SI2+SI3)/3；SNR=SI4/BN；CNR=(SI4-SI5)/BN。

主观评价由两名资深影像诊断医师以双盲法对冠状动脉影像进行评估，以1～4分进行图像质量评价。4分：轴位扫描血管边缘锐利，管腔清晰，未见运动伪影，VR图像上无阶梯伪影；3分：血管边缘模糊，管腔对比显影尚可，存在较小的运动伪影，VR图像上无阶梯伪影；2分：血管运动伪影边缘距离血管中心小于5mm,VR图像上可见轻微的阶梯伪影；1分：血管显示不清，无法进行诊断。

4.射线剂量评估

记录每例患者检查时由计算机自动生成的容积CT剂量指数[CTDIvol(mGy)]，用CTDIvol×SL（扫描长度）得出剂量长度乘积[DLP(mGy/cm)]。有效剂量[ED(mSV)]=DLP×K,其中K为换算因子，在冠状动脉扫描时K的取值为0.014[8]。

5.统计学处理

结 果

1.图像质量

1.1 客观评价：两组统计数据比较见表1。A组患者冠状动脉平均CT值（SI4）略低于B组，但差异无统计学意义（t=0.308，P＞0.05）（图1）；A组信号噪声比(SNR)和对比度噪声比(CNR)低于B组，但差异无统计学意义（P＞0.05）；A组患者的背景噪声（BN）略高于B组，但两者差异无统计学意义（P＞0.05）（图2）。

1.2 主观评价：A组患者图像质量评分均值为3.57分，B组患者图像质量评分均值为3.76分，两者差异无统计学意义（t=1.286，P＞0.05）（图3）。

2.射线剂量

A组每例患者检查中由机器自动记录的CTDIvol值为45mGy，B组CTDIvol均值为(23.23±3.55)mGy。两组统计数据比较见表3。两组扫描长度差异无统计学意义。B组ED均值明显低于A组（约49%），差异具有统计学意义（t=28.547，P<0.05）。

表2 A、B两组图像质量数据比较

表3 A、B两组射线剂量数据比较

图1A. 常规管电压、管电流，右冠状动脉CT值502.8HU。B. BMI指导下管电压、管电流，右冠状动脉CT值505.5HU。

图2A. 常规管电压、管电流, 主动脉噪声（BN）32.9。B. BMI指导下管电压、管电流, 主动脉噪声（BN）32.6。

图3A 固定电流、电压（120kV、700mAs）。A. BFP重建：CPR、VR、MPR轴位、血管拉直图像。ED = 8.88mSv。B. BMI指导下管电压、管电流（100kV、500mAs）iDose4重建：CPR、VR、MPR轴位、血管拉直图像。ED = 3.23mSv。

图4 本组中1例小BMI个体（BMI=17.9），管电压80kV，管电流600mAs，ED=2.09mSv，而图像质量完全满足诊断要求。

讨 论

1. 256层螺旋CT心脏成像降低射线剂量的方法

多层螺旋CT心脏成像时由于采用亚毫秒、薄层、小螺距扫描，导致其射线剂量大于其他部位的检查。降低射线剂量的方案大体可分为降低射线输出量和降低射线照射时间，前者包括降低管电压、降低管电流、ECG电流调控，后者包括心电前门控技术，改变螺距等[9-10]。

前瞻性门控技术可以显著降低MSCT心脏冠状动脉检查中的辐射剂量，但成像时需选择心率慢且稳定的患者，否则会影响采集的图像质量；并且前瞻性门控技术为单时相扫描,原始数据只能在较窄的范围内重组[11-13],因此使用心电编辑、多时相重组等图像后处理技术会受到一定限制。

256层螺旋CT回顾性心电门控技术一次屏气可以完成全心动周期数据的采集，通过回顾性重建，对冠状动脉多个时相的图像进行分析。其优点是无需控制心率，成功率高，缺点是较高的射线剂量，但可通过降低射线输出量解决。

2. 射线剂量与管电压、管电流、碘信号强度及图像噪声的关系

射线剂量与管电压的平方呈正比，与管电流呈正比[14]。Tobias等[15]报道在其它参数不变的情况下管电压由。120kV降到100kV，射线剂量下降大约39%。B组中ED均小于5mSv，平均4.18 mSv，射线剂量较常规降低约50%。

随着管电压的降低，光电效应增加，碘信号的检测效率提高，碘的物体对比固定情况下，管电压由120kV变为100kV，碘信号幅度大约增加17%[12]。据此可以在不改变血管碘信号对比强度的情况下降低对比剂浓度，一方面可降低对比剂引发肾病和心脏病的发作风险，另一方面为患者节省了检查费用。B组中对比剂浓度270～320mgI/ml，较A组对比剂浓度为370mgI/ml图像比较，碘信号强度没有明显差异。

降低管电压及管电流，在降低光子能量的同时增加了噪音。256层螺旋CTiDose4技术为第四代迭代重建：去除各种低光子伪影，同时不改变噪音频率谱，从而最有效地抑制低剂量伪影，去除噪音。因此本研究中两组主动脉噪声没有明显差异。

3. BMI对低剂量管理的指导意义

BMI是国际公认的评定肥胖程度的分级方法。ED和BMI呈平方根关系，且与噪声中度相关[4]。为避免导致肥胖患者射线剂量不足，噪声过大，而对于消瘦患者射线剂量过大的结果，本研究将BMI≤27的个体纳入，根据不同BMI分组后综合应用低剂量技术，一方面使曝光剂量更适应于不同个体，另一方面使噪声得到较均匀控制。本组中1例小BMI个体ED仅为2.1mSv,而图像质量完全满足诊断要求（图4）。

综上所述，256层螺旋CT冠状动脉血管成像中，iDose4重建技术与BMI指导下的低剂量技术的有效结合，在不降低图像质量的前提下，均衡控制不同个体射线剂量，不但射线剂量较常规降低了约49%，同时也降低了对比剂浓度，这对于冠心病的筛查、术前评估、术后随访是切实可行的。

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