不同对比剂浓度对能谱CT冠脉成像的影响

黄仁军 朱静芬 李勇刚

CT冠状动脉成像（CTCA）能够帮助我们了解冠状动脉血流状况、管壁形态，分析冠脉斑块的特征，向我们提供动脉粥样硬化以及心脏功能变化的信息，因而正在迅速地成为评估心血管疾病的一种高效、非侵入性的技术手段[1]。CTCA检查时可供选择的对比剂种类以及浓度多种多样，由于血管腔内密度值是决定冠状动脉血管成像质量的主要因素，故选择合适的对比剂浓度不仅有利于冠脉更好地显示，而且能一定程度上减轻对比剂对患者健康的损害。与常规CT混合能量成像相比，能谱CT的显著特征之一就是其单能量成像的特点，并可通过计算最佳CNR以及相应的能量值而获得最佳单能量图像[2]。本研究旨在通过比较能谱CT冠脉能谱成像时应用不同浓度对比剂对图像质量造成的影响。

方 法

1.临床资料

收集2014年1月至6月间临床怀疑或确诊冠心病患者，排除孕妇、对比剂过敏、甲亢、肾功能不全、房颤、心脏瓣膜病等患者，于本院影像科行能谱CTCA检查，共51例，其中男28例，女23例。1～3依次分入A～C组，并以次类推，每组17例。A组：对比剂（威视派克）浓度320mgI/ml；B组：对比剂（欧乃派克）浓度350mgI/ml；C组：对比剂（碘普罗胺）浓度370mgI/ml。对比剂注射量根据体重计算，1kg/ml，≤60kg注射60ml，注射总量60～75ml[3]；注射速率为5.0ml/s。各组男女比例、平均年龄及体重、对比剂注射量及扫描时心率见表1。三组间对比剂注射量差异无统计学意义。

2.CT检查方法

采用GE公司（Discovery CT750HD）能谱CT进行冠状动脉扫描；检查前1h在平静呼吸状态下测定心率，心率>70次/min者予倍他乐克25～50mg吞服，检查时尽量使心率控制在65次/min以下；患者仰卧位，扫描前5min舌下含服硝酸甘油片25mg；对患者进行呼吸训练，确保屏气达理想状态；选择能谱扫描序列，采用前瞻性心电门控；扫描范围：气管隆突下1cm到膈下1～2cm；扫描参数：kVp/mA：GSI/～600；扫描层厚/重建层厚：0.625mm/0.625mm；准直器宽度40mm；球管旋转时间0.35s/r；扫描方法：做胸部正侧位定位相，先平扫，对比剂注射采用触发团注模式，选择升主动脉层面进行阈值监测，触发阈值为100Hu，延迟5.3～6.0s后开始扫描。

3.图像重建及后处理

完成扫描后重建R-R间期75%时相70keV单能量图像，将图像传送工作站AW4-4，在能谱工作站，将感兴趣区（ROI）分别放置于左主干及其周围心肌组织中，通过能谱分析软件计算出冠脉显示最佳CNR及最佳单能量；对冠脉主要分支进行容积再现(volume rendering，VR)、多平面重组(multiplanner reformation，MPR)、曲面重组（curved planner reformation，CPR）。

4.图像分析

4.1 动脉管腔CT值测量：分别在最佳单能量图像上的升主动脉根部、左主干及右侧冠状动脉近端三个不同水平动脉管腔内放置感兴趣区，并测量最佳单能条件下以上各个位置管腔内的平均CT值（Hu）。

4.2 客观评价：分析最佳单能量下升主动脉根部、左主干及右侧冠状动脉近端SNR。

4.3 主观评分：采用美国心脏协会冠状动脉改良分段法[4]，对冠状动脉树的13个主要节段进行评价，右冠状动脉：1（近段），2（中段），3（远段），4（后降支及后侧支）；5 左主干；左前降支：6（近段），7（中段），8 （远段），9（第一对角支），10（第二对角支）；左旋支：11（近段)，12（远段），13（边缘支)。由两位影像医生根据有无运动伪影，对各主要冠状动脉节段的图像质量用4分法进行双盲评分[5]，1分：图像质量优良，无伪影；2分：图像质量良好，有极少量伪影但不影响诊断；3分：中等程度图像质量，有较多伪影，如血管边缘模糊等，但仍能满足临床诊断。4分：图像质量差，伪影严重，血管无法进行评价。

4.4 不同成分斑块局部显示质量评价：分析最佳单能量条件下各个斑块不同成分SNR、CNR。

5.统计学方法

三组患者间冠脉显示最佳CNR、最佳单能量、血管内CT值、SNR、图像质量评分、斑块局部显示质量及辐射剂量均采用方差分析(ANOVA)。P＜0.05为差异有统计学意义。

结 果

1.图像质量评价

三组共51例患者进行CT冠状动脉成像检查成功率为100%，所有患者均采集75%时相图像，所有图像基本均能满足临床诊断。共检出不同斑块成分51处（A组20处，B组14处，C组17处），其中钙化成分22处（A组7处，B组6处，C组9处），非钙化成分19处（A组8处，B组6处，C组5处），见图1～3。分别对三组患者的冠状动脉图像质量进行主观评分以及客观评价，并对斑块局部显示质量进行分析，由评价结果可知：

1.1 主观评分：见表2。除RCA远段外，A组冠状动脉各主要分支各段图像质量均略优于B、C两组，但差异无统计学意义。

1.2 最佳单能量条件下动脉管腔强化效果及客观评价：见表3。各组各动脉管腔平均CT值均＞400Hu，C组升主动脉根部平均CT值略高于A、B两组，A组左主干平均CT值略低于B、C组，B组右侧冠状动脉CT值略高于A、C组，但差异均无统计学意义。B组升主动脉根部及左主干平均SNR略优于A、C两组，C组右侧冠状动脉近段SNR略优于A、C两组，但差异无统计学差异，另各组间不同部位SD比较差异亦无统计学意义。

1.3 不同斑块成分显示质量：见表4。三组间不同斑块成分的显示质量差异无统计学意义。

2.最佳CNR、最佳单能量点

见表4。A、C组最佳能量点均略高于B组，A组最佳CNR略优于B、C组，但差异无统计学意义。

表1 3组患者临床资料及注射剂量（±s）

表1 3组患者临床资料及注射剂量（±s）

组别 例数 性别 年龄（岁）心率（次/min）男女体重（kg）对比剂注射量（ml）17 9 8 60±7 64.8±6.8 65.9±5.3 59.7±4.3 B 17 11 6 58±10 67.2±10.2 68.2±6.4 60.9±4.5 C 17 8 9 58±7 64.9±9.4 65.5±6.1 60.4±4.3 P值 0.67 0.70 0.40 0.75 A

表2 冠脉各主要分支各段图像质量评分（±s）

表2 冠脉各主要分支各段图像质量评分（±s）

组别 左主干 左前降支 第1对角支第2对角支2±0.5 2±0.5 2.2±0.4 2.6±0.3 2.3±0.4 2.7±0.5 2.5±0.4 2.7±0.6 B 2±0.6 2.3±0.7 2.3±0.5 2.7±0.3 2.5±0.4 2.4±0.5 2.6±0.6 2.9±0.5 C 2±0.6 2.5±0.5 2.3±0.6 2.7±0.5 2.6±0.4 2.8±0.5 2.5±0.5 3.1±0.4 P值 0.46 0.06 0.86 0.4 0.07 0.38 0.86 0.17左回旋支近段 中段 远段 近段 远段A组别 边缘支右侧冠状动脉近段 中段 远段 后降支及后侧支A 2.7±0.3 1.8±0.5 2.1±0.7 2.2±0.7 1.9±0.4 B 2.7±0.3 2.2±0.7 2.2±0.8 2.2±0.6 2.1±0.6 C 2.9±0.3 2.3±0.5 2.3±0.6 2.1±0.4 2.2±0.5 P值 0.41 0.08 0.67 0.91 0.15

表3 各测量部位CT值、SD及SNR（±s）

表3 各测量部位CT值、SD及SNR（±s）

组别 升主动脉根部左主干CT值（Hu） SD SNR CT值(Hu) SD SNR A 500.1±76.3 27.3±6.4 18.9±4.0 450.8±81.8 56.9±17.7 8.5±2.6 B 512.5±112.0 28.5±5.6 19.2±5.8 457.3±81.8 59.6±41.0 9.9±4.6 C 524.5±105.2 28.8±6.6 19.1±5.3 457.0±85.0 63.8±37.7 8.7±3.6 P值 0.51 0.48 0.96 0.92 0.62 0.18组别 例数 右侧冠状动脉近段CT值（Hu） SD SNR A 17 435.9±76.6 52.1±18.9 9.5±4.1 B 17 451.4±75.3 60.4±32.5 8.9±3.3 C 17 448.9±97.4 58.3±30.5 9.6±5.0 P值 0.64 0.35 0.72

图1 320mg/ml对比剂浓度最佳单能量图像。A.冠脉树VR图。B.CPR图。C.前降支近段斑块图像。

图2 350mg/ml对比剂浓度最佳单能量图像。A.冠脉树VR图。B.CPR图。C.前降支近段斑块图像。

图3 370mg/ml对比剂浓度最佳单能量图像。A.冠脉树VR图。B.CPR图。C.前降支近段斑块图像。

表4 冠状动脉显示最佳能量点、最佳CNR、不同斑块成分局部图像质量（±s）

表4 冠状动脉显示最佳能量点、最佳CNR、不同斑块成分局部图像质量（±s）

组别 最佳CNR 最佳能量点（keV）非钙化斑块成分 钙化斑块成分SNR CNR SNR CNR A 17.9±5.1 71.3±5.1 2.6±1.4 4.3±2.2 6.0±2.6 6.4±2.7 B 15.0±3.8 69.3±4.6 2.1±1.6 5.0±2.2 4.7±2.0 5.3±2.2 C 16.1±4.1 70.8±3.4 2.2±1.5 5.1±2.6 6.0±2.7 6.6±3.1 P值 0.19 0.40 0.42 0.49 0.35 0.39

讨 论

目前，随着多层螺旋CT成像技术的迅速发展，CTCA对于冠脉病变诊断的准确性不断提高，特别是其具有较高的阴性预测值（95%～99%）[6]，使其在冠状动脉疾病诊断方面发挥了不可替代的作用，其应用价值已经得到了普遍的认同，并已经成为冠脉动脉疾病诊断和筛查的一种重要手段。能谱CT是近年来才进入人们视野的一种新型CT，与常规CT相比，能谱CT最显著的特征就是提供了多种定量分析方法与多参数成像为基础的综合诊断模式，如基物质图像、单能量图像、能谱曲线等。能谱CT可通过计算最佳CNR以及相应的能量值而获得最佳单能量图像[2]。与常规CT相比，单能量图像具有更好的图像质量、信噪比（SNR)和对比噪声比(CNR)。而最新的能谱CT具备了更高的时间以及空间分辨率，使得冠状动脉能谱成像成为可能。本研究中，应用三种不同浓度对比剂时分析所得到的最佳单能量点以及最佳CNR之间并没有明显差异，说明三组间具有类似的冠脉图像质量。

CT冠状动脉成像图像质量受到多种不同因素的影响，包括病人的因素，如高密度钙化产生的伪影、呼吸控制以及心率[7]等。CT冠脉成像中，对比剂的使用是必不可少的一部分，有文献[8]报道冠脉管腔内更高程度的强化效果对于冠状动脉狭窄的诊断具有更好的敏感性及特异性，但是过高的对比剂浓度产生的伪影会对斑块显示产生一定的影响[9]，故有学者建议冠脉最佳的强化程度为250～300Hu[3]；而冠状动脉能谱成像可以通过选择冠脉成像的最佳能量点来实现冠脉图像显示的最优化。此外，对比剂的应用还会带来对人体健康不可避免的损害，如可能损害血管内皮细胞，严重时可导致细胞坏死[10]；离子型对比剂会改变胞质pH值，并对细胞活性产生长期影响[11]；同时，由于对比剂在人体内大部分是通过肾脏进行排泄，因而会通过一系列机制对肾脏功能产生影响[12]。

本研究通过冠状动脉能谱成像发现，使用320mg/ml的对比剂与另外两类更高浓度的对比剂所产生的动脉管腔增强效果、冠脉图像质量、斑块局部显示质量之间并没有明显差别，满足诊断要求。与B组及C相比，A组的对比剂浓度分别降低了9%以及14%，此外，由于目前所使用的320mgI/ml浓度对比剂属于等渗非离子型对比剂，因而就更大程度增加了使用的安全性，减小了对患者身体的损害。因此，在进行能谱CT冠状动脉最佳单能量成像时，通过选择320mgI/ml的相对低浓度等渗对比剂，不仅降低了对比剂对患者健康的影响，并且能够取得相对满意的冠脉图像。

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