低浓度对比剂与低管电压在后门控CT冠脉成像中的可行性研究

张承中 刘 涵 王 强 王庆国 冯 艳 张在先 周志国 张贵祥 李康安

随着CT的不断更新与发展，快速有效的多层螺旋CTCA这一检查技术在临床中得到广泛运用，已经成为早期筛查与诊断冠心病的手段之一。在CTCA中，患者的身高、体重、BMI以及对比剂的浓度、注射剂量和速度，均可以影响图像质量[1]。随着CTCA的广泛应用，其辐射剂量对患者的潜在伤害成为当今放射界争论的热点之一，如何降低辐射剂量已经在一些文献中得到阐述[2]；而不同浓度的对比剂对图像质量的影响也有不少文献报道过[1,3,4]，但同时降低对比剂浓度以及辐射剂量是否影响CT冠脉图像质量，目前还未得到相关文献证实。因此，本文研究低浓度对比剂与低管电压在后门控CT冠脉成像中同时运用的可行性，探讨其临床价值。

方 法

1.研究对象

2014年2月11日至2014年5月9日，连续对150名心率超过65次/min的患者行64排容积后门控CT冠状动脉血管成像扫描（怀疑冠心病，且全部签署知情同意书），所有入选病人BMI＜28kg/m2、肾功能正常、心率齐、无碘过敏史，记录患者的性别、年龄、身高、体重，并计算其BMI[BMI=体重（kg）/（体重m2）]。其中男85例，女65例，年龄35～83岁，平均（62.20±10.45）岁，体重（65.49±9.27）kg，身高（1.66±0.07）m，BMI（23.64±2.60）kg/m2（表1）。

表1 临床资料

2.实验设计

对患者使用碘海醇（300mgI/ml，扬子江药业集团有限公司）或者碘帕醇（370mgI/ml，上海Bracco制药有限责任公司），并根据BMI进行分组：A组：n=50，BMI＜23kg/m2，对比剂浓度为300mgI/ml，管电压为80kV；B组：n=50，23kg/m2≤BMI＜28kg/m2，对比剂浓度为300mgI/ml，管电压为100kV；C组：n=50，BMI＜28kg/m2，对比剂浓度为370mgI/ml，管电压为120kV。

3.检查方法以及扫描参数

所有患者均采用宝石CT（Discovery CT750 HD，GE healthcare）进行平扫及增强扫描。患者采取仰卧位，正侧位定位覆盖全部心脏区域，扫描前，首先对患者进行屏气呼吸训练，然后行平扫。平扫后行增强扫描：在主动脉根部设定感兴趣区（reign of interest，ROI）用双筒高压注射器经患肘静脉注射对比剂和0.9%的氯化钠注射液（巴克斯特，上海百特医疗用品有限公司），对比剂的用量和注射速率为：A组：75ml，5ml/s；B组：80ml，5ml/s；C组：70ml，4.5ml/s。扫描程序自动检测升主动脉根部ROI内的平均CT值增加80Hu时，触发增强扫描。扫描参数：机架转速0.35s/r，准直器宽度0.625mm×64层，重组层厚0.625mm，视野（FOV）320mm×320mm，矩阵512×512，管电压电流为：80kVp×660mA；100kVp×660mA；120kVp×660mA，扫描屏气时间6～10s。A组和B组分别采用了适应性统计迭代重组（adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR）技术，C组采用传统滤波反投影（filter back projection，FBP）重组。

4.图像后处理

在操作台上将原始数据在心动周期60%～80%相位上进行横断面图像重组，并且传入GE AW 4.4工作站，重组方法包括曲面重组（curved planar reconstruction，CPR），最大密度投影（maximum density projection，MIP）以及容积重现（volume projection，VR）。

5.数据收集

通过在轴位图像的主动脉根部（aortic root，AR）、左主干（left main artery，LMA）以及右主干（right coronary artery，RCA）手绘ROI测量平均CT值，分别标记为CA、CL以及CR，同时测量胸部皮下脂肪的平均CT值（CB）作为背景对照。所有的ROI应尽可能大且一致，且应避免血管壁与斑块以防止部分容积效应。图像噪声（image noise，SD）定义为胸部皮下脂肪组织的标准差。AR、LMA和RCA的对比噪声比（contrast-to-noise ratio，CNR）以及信噪比（signal noise ratio，SNR）通过公式计算：CNR=（CV-CB）/SD；SNR= CV/SD。CNR和SNR作为图像质量的客观评价。图像质量的主观评价采用美国心脏协会冠脉改良分段方法[5]，由2名主治以上资历的医师以双盲法对冠脉的8个主要节段进行评价。冠状动脉图像质量分级采用l～5级评分法[2]：分别为5分（无运动伪影，无明显噪声），4分（有轻度运动伪影或噪声），3分（较多运动伪影或噪声较大，但不影响管腔评价），2分（运动伪影严重或噪声大，影响管腔评价），1分（严重钙化或明显运动伪影，管腔无法评价）。将左前降支（left anterior descending，LAD）分为近端（LAD1）、中段（LAD2）和远端（LAD3），将回旋支（left circumflex，LC）分为近端（LC1）和远端（LC2），降RCA分为近端（RCA1）、中段（RCA2）和远端（RCA3）。三组的辐射剂量由计算机生成的容积CT剂量指数[CT dose index volume，CTDI（mGy）]，用CTDI乘以扫描长度得出剂量长度乘积[dose-length product，DLP（mGy·cm）]。有效剂量[effective dose，ED（mSv）]通过公式计算：ED=DLP×0.014。

6.统计分析

所有数据采用SAS 9.0软件进行统计分析，三组计量资料（身高、体重、BMI）采取方差分析，计数资料采取卡方检验，主观评分采取秩和检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

结 果

1.研究对象资料

三组患者之间的性别比、年龄、身高、体重、BMI见表1 ，我们可以发现三组之间的性别比、年龄、身高无统计学差异（P＞0.05），结果有统计学差异的体重与BMI的两组之间的两两比较见表2，结果仍是有统计学差异（P＜0.05）。

表2 临床资料

2.图像的客观评价

从表3可知，各组的CNR和SNR无统计学差异（P＞0.05）。

表3 客观评价

3.图像的主观评价

三组图像的各血管之间的评分结果见表4，均无统计学差异（P＞0.05）。

表4 主观评价

4.辐射剂量

三组患者之间的CTDI、DLP与ED均有显著统计学差异（P＜0.05），经两两比较后仍有显著统计学差异（P＜0.05），结果分别见表5和6。经计算，A组和B组较C组ED分别降低了68%和44%。

表5 辐射剂量

表6 辐射剂量

5.碘降低量

根据计算，三组患者人均碘注射量分别为22.5mg、24mg和25.9mg，分别降低了13%和7%。[碘注射量=对比剂的用量(ml)×对比剂的浓度(mg/ml)]。

图1 随机抽取A、B、C三组患者中的任一例，经图像后处理（血管拉直）后，A、B、C，D、E、F，G、H、I分别为三例患者LAD、LX以及RCA，可见三例患者的图像质量较接近，血管均无明显斑块及狭窄

讨 论

随着多层螺旋CT的空间分辨率和时间分辨率的大幅提高，CTCA的运用也越来越广泛，但其高辐射剂量一直是放射科医师以及技师需要解决的问题，常见的降低辐射剂量的方法包括：①扫描参数的设置：降低管电压、管电流；②扫描方式的选择：前门控扫描可以降低辐射剂量；③扫描范围的选择：选择合适准确的扫描范围[6]。除了这三方面的合理选择可以获得相对高质量的图像，对比剂浓度的选择对图像质量也有较大的影响，对比剂浓度过高时，会掩盖一些小斑块并且导致对比剂肾病[7]，而较低浓度的对比剂使得血管显示不清，影响对疾病的诊断。因此，保证图像质量的同时降低对比剂浓度以及辐射剂量是我们需要关心的问题。

一般来说，相对于正常体重或者超重的心脏病患者，体型偏瘦的患者在行常规CTCA方案时，会吸收过多的辐射以及对比剂，而BMI是国际公认客观反映患者体型的重要指标，因此，笔者认为，针对不同BMI的患者，实行不同的扫描方案，可以有效降低患者的辐射剂量以及对比剂注射量。文献报道辐射计量与管电压的平方成正比，从管电压120kV降到80kVp，辐射可以降低65%[8]，这和我们的统计结果比较接近。而Abada 等[9]已经报道80kVp可以成功运用于体型偏瘦的患者，因此我们制定BMI＜23kg/m2和23kg/m2≤BMI＜28kg/m2的患者分别用80kV和100kV的管电压和300mgI/ml的对比剂的方案，与常规CTCA扫描方案（对比剂浓度为370mgI/ml，管电压为120kV）进行图像客观与主观评价，证实是否降低管电压与对比剂浓度影响图像质量与诊断，结果与我们预期的一致，即降低管电压与对比剂浓度不会影响图像质量与诊断。所以我们可以将此标准加以运用：降低单次检查的辐射剂量就能满足临床需求，遵循最低有效剂量原则，遵循有利原则。

本研究也有一些不足，比如：①样本含量较小，今后还需进一步进行大样本量的研究；②扫描方案还不够细化，能否提出更加细化的BMI分化范围以提供更加详细的扫描参数设置是我们以后需要研究的方向。随着对大剂量辐射危害性的认识，放射实践中严格遵循合理实现更低剂量（as low as reasonably achievable，ALARA）[10]，不片面追求图像质量。本文提出“双低”这一概念，即在不影响图像质量及诊断的前提下，同时降低辐射剂量及对比剂浓度，从而最大地防止CTCA给患者带来的伤害。

[1] 邵丹丹，林晓珠，刘 燕，等. 心率对16层CT冠脉图像质量的影响. 中国医学计算机成像杂志，2009，15：31-34.

[2] 王妍焱，吴国庚，周 诚，等. 64层螺旋CT前门控冠状动脉横断面扫描低剂量技术的初步研究. 中华放射学杂志，2008，42：1018-1021.

[3] Jung S C, Kim SH, Cho J Y. A Comparison of the use of contrast media with different iodine concentrations for multidetector CT of the kidney. Korean J Radiol, 2011, 12: 714-721.

[4] Nakaura T, Kidoh M, Sakaino N, et al. Low contrast- and low radiation dose protocol for cardiac CT of thin adults at 256-row CT: usefulness of low tube voltage scans and the hybrid iterative reconstruction algorithm. Int J Cardiovasc Imaging, 2013, 29: 913–923.

[5] Sommer WH, Schenzle JC, Becker CR, et al. Saving dose in triplerule-out computed tomography examination using a high-pitch dual spiral technique. Invest Radiol, 2010, 45: 64-71.

[6] Leschka S, Kim CH, Baumueller S, et al. Scan length adjustment of CT coronary angiography using the calcium scoring scan; effect on radiation dose. AJR，2010，194: 272-277.

[7] Sany, D, Refaat, H, Elshahawy, Y, et al. Frequency and risk factors of contrast-induced nephropathy after cardiac catheterization in type II diabetic patients: a study among Egyptian patients . Ren Fail，2014，36: 191-197.

[8] Paul J-F. Individually adapted coronary 64-slice CT angiography based on precontrast attenuation values, using different kVp and tube current settings: evaluation of image quality. Int J Cardiovasc Imaging，2011，27：53–59.

[9] Abada HT，Larchez C，Daoud B，et al. MDCT of the coronary arteries: feasibility of low-dose CT with ECG-pulsed tube current modulation to reduce radiation dose . AJR，2006，186(6 Suppl 2)：387–390.

[10] 张兆琪，徐 磊. 重视冠状动脉多层CT成像的低剂量检查 . 中华放射学杂志，2009，43：681-683.