冠状动脉CTA 低剂量低碘浓度迭代重建的临床应用

王振玉，武志峰，赵 馨，鄂林宁，吴 山，王荣华

冠状动脉CT 血管造影（CCTA）以其无创、便捷、低风险和低费用等优越性，在临床上得到了越来越广泛应用［1，2］。但是对患者产生的X 射线辐射以及对比剂的不良反应也备受关注。若将降低辐射剂量及减少碘对比剂用量结合起来，可进一步优化CCTA 检查，减少检查为患者带来的负面效应。但降低辐射剂量会使图像噪声增加［3］，减少碘对比剂用量也会降低图像质量，随着迭代重建（IR）算法在高档CT 的应用，它与传统的滤波反投影法（FBP）相比，能减小图像噪声的同时保证图像质量不受影像［4］。本研究旨在探讨降低辐射剂量及碘用量的同时结合IR技术提高图像质量，使获得的图像仍能满足诊断要求的可行性。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集60例山西大医院2013年1月—2013年5月临床拟诊冠心病行CCTA 检查的患者，其中男16例，女14例，入选标准为体重指数（BMI）≤30kg／m2，年龄30 岁～80岁，平均年龄51岁。排除标准：冠状动脉支架或搭桥手术者患者，已知冠心病或心肌梗死病史，严重心、肝肾功能不全、安装起搏器、患瓣膜病或其他心脏疾病，各种病因的肺动脉高压，心律失常、频繁发作的心律不齐。检查前未服用稳定心率及硝酸甘油类药物。所有患者均签署知情同意书并顺利完成检查。将其随机分为两。A 组（试验组）30例，B组（对照组）30例。

1.2 方法

1.2.1 CT 扫描 采用Siemens Somatom Definition 双源CT扫描仪，层厚0.75mm，层间距0.5 mm，探测器2×128×0.6 mm，扫描视野（FOV）250 mm。扫描方式为前瞻性心电门控，扫描范围由气管分叉下2cm 至膈面（包全），采用对比剂跟踪触发对比增强扫描，感兴趣区（ROI）放在主动脉起始部，触发阈值100HU，延迟5s扫描。时相的选择：对于心率＞70次／分及＜70次／分的患者R－R 间期分别选在（35～45）%，（65～75）%。注射方法为采用自动双筒高压器以5mL／s的流率肘正中静脉注射非离子型对比剂70mL，并以相同速率追加30 mL 生理盐水。A 组对比剂浓度为270mg／mL（碘克沙醇270，GE Healthcare Ireland），管电压100Kv；B 组对比剂浓度为370 mgI／mL（碘普罗胺，Bayer Schering Pharma），管电压120Kv。开启实时动态曝光剂量调节技术（CARE Dose4D），参考范围为（300～400）mAs。

1.2.2 扫描后处理 将A 组所得图像采用SAFIRE 迭代重建法，选择3档，B 组图像采用FBP 法进行重建，重建层厚0.75 mm，卷积核分别为I26f、B26f，重组图像传至西门子Syngo MMWP VE40A 工作站，应用Circulation和3D 软件进行后处理，包括容积成像（VR）、最大密度投影（MIP）、多平面重建法（MPR）和曲面重建（CPR）。

1.2.3 数据分析

1.2.3.1 图像质量主观评价 图像质量的评分可以分为5个等级：1分为大量运动伪影，图像不能诊断；2分为运动伪影严重或噪声大，影响诊断；3分为有较多运动伪影或噪声，但尚可诊断；4分有轻度运动伪影或噪声，图像质量良好；5分为无运动伪影，无明显噪声，图像质量很好。由两名资深放射科医生采用双盲法在节段水平对两组图像进行打分，当评分有差异时，二人共同重新阅片达成一致，窗宽及窗位相同，均设为窗宽800 HU，窗位300HU。节段水平指采用美国心脏协会（AHA）推荐的15节段法，评分≥3 分认为可以诊断，评分≥4 分视为优良图像，比较两组图像质量主观评分，计算可评价比率及优良率。

1.2.3.2 图像质量客观评价 感兴趣区（ROI）选取升主动脉起始处，平右冠状动脉开口水平，大小为100 mm2，测量其CT值CT主及噪声值SD主；同样，将另一ROI（2～3）mm2置于左主干及右冠状动脉开口处，测量管腔CT 值CT冠，置于同水平空气中测量空气CT 值CT空及空气噪声值SD空，连续测量3次，取平均值；SNR＝CT主／SD主，CNR＝（CT冠—CT空）／SD空；注意尽量避开血管的斑块、狭窄及钙化处。

1.2.3.3 辐射剂量的计算 采用容积剂量指数量（CTDIvol）和有效辐射剂量（ED）作为辐射剂量的量化指标，而ED＝DLP×k，k为转换系数，本研究采用k＝0.014mSv／（mGy·cm），CTDIvol及DLP均可由计算机自动生成。

1.2.3.4 碘用量的计算 有效碘用量＝对比剂浓度×对比剂剂量。

1.3 统计学处理 应用统计学软件SPSS 16.0处理数据，计量资料以均数±标准差表示，采用两独立样本t 检验。两组质量主观评价用Wilcoxon 秩和检验，两组图像比率应用χ2检验。应用Kappa 检验评价两者之间的一致性。

2 结 果

2.1 两组一般资料 60例行CCTA 检查的患者中，因注射对比剂所致的过敏反应等不良事件发生率为0。详见表1。

表1 两组患者一般资料比较

表1 两组患者一般资料比较

组别 n 年龄（岁） BMI（kg／m2） 心率（次／min）A 组 30 50.1±10.0 25.12±1.92 67.60±9.00 B组 30 55.9±11.8 24.80±1.73 67.70±9.81 t值 －0.990 0.689 －0.041 P ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05

2.2 图像质量主观评价 除外解剖变异和直径＜2 mm 的血管共对60例患者768段（其中A 组382段，B组386段）冠状动脉进行分析。两组图像质量评分结果见表2。两组所得图像质量主观评分（Z＝－0.861，P＝0.389）差异无统计学意义。A 两组图像节段的可诊断率分别为97.1%（371／382）、98.4%（380／386），差异无统计学意义（χ2＝1.558，P＝0.212）；两组图像质量评价为优良的节段所占比例分别为93.5%（357／382）、94.0%（363／386），差异无统计学意义（χ2＝0.113，P＝0.737）。两评价者间一致性良好（Kappa＝0.81，P＜0.05）。

表2 图像质量主观评分 例

2.3 图像质量客观评价与辐射剂量 两组之间SNR、CNR 差异无统计学意义；两组CTDIvol、DLP及ED 值差异有统计学意义（见表3），A 组CTDIvol、DLP及ED 值均低于B组。

表3 图像质量客观评价及辐射剂量比较

表3 图像质量客观评价及辐射剂量比较

组别 SNR CNR CT主（HU） SD主（HU） CTDIvol（mGy） DLP（mGy×cm） ED（mSv）A 组 22.59±4.87 328.90±215.19 406.76±51.94 18.46±2.79 13.47±3.39 177.90±39.14 2.49±0.55 B组 21.49±4.24 275.18±189.80 409.17±48.59 19.49±2.80 20.45±3.43 276.01±40.43 3.86±0.57 t值 0.935 1.026 －0.186 －1.428 －7.924 －9.556 －9.556 P 0.354 0.309 0.853 0.159 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05

2.4 有效碘用量 A 组每人碘用量：270（mgI／mL）×70mL＝18.9gL，B组每人碘用量：370（mgI／mL）×70mL＝25.9gL，A组较B组碘用量降低了27%。

3 讨 论

与常规血管造影相比，CCTA 检查具有无创、低风险和低死亡率等优点，但其高辐射剂量带来的后果也不容忽视，患者罹患癌症的风险会随着与CT 检查相关的辐射剂量的增高而增高，并且女性和儿童对辐射损伤的耐受程度更低［5］。冠脉CCTA扫描中对比剂的使用会造成不良反应及过敏反应的发生，特别是高浓度对比剂对肾脏和血液系统造成损害更为显著［6，7］，并且可以增加对比剂过敏反应的发生率。北京阜外心血管病医院研究表明，370mgI／mL 浓度的碘对比剂过敏反应发生率高于350mgI／mL浓度对比剂（P＜0.05），因此在不影响临床诊断的前提下，使用低剂量低碘浓度有重要意义。

CCTA 扫描辐射剂量的降低可通过降低管电压、管电流、采用前瞻性心电门控序列扫描模式等方式来实现［8］，由于CT 扫描辐射剂量与管电压成正比，因此降低管电压能明显减低辐射剂量［9］；同时，降低管电压后X 线与被检体作用的光电效应增加，能够提高冠状动脉血管腔内的CT 值，增加血管与周围组织结构的对比，王一民等［9］在双源CT 冠状动脉成像的一项研究表明，低管电压（100kV）组较普通管电压（120kV）组辐射剂量明显降低，而冠状动脉噪声、冠状动脉CT 值、SNR、CNR 均有统计学意义。同时，CARE Dose4D 技术的应用可以使管电流随着检查者体重指数的不同，进一步降低辐射剂量。

非离子型对比剂浓度、剂量、类型、注射速度及患者自身状况等均是能影响患者冠状动脉及其分支增强效果的因素［10］，由于降低碘对比剂浓度能降低冠状动脉血管腔内的CT 值，减小血管与周围组织结构的对比，导致冠状动脉CT 值、SNR、CNR降低，图像质量下降，作用与降低管电压相反，因此本研究将二者结合起来，在保证图像质量能满足诊断的前提下，实现了低辐射剂量（100kV 管电压）与低碘浓度（270mgI／mL）的结合。

二者的结合得益于IR 技术的应用，因为辐射剂量降低的同时会不可避免地带来图像噪声增加的问题［3］，传统的FBP重建算法因存在噪声与扫描条件、噪声与空间分辨力密切相关的局限性，SAFIRE重建算法是一种基于原始数据的迭代重建算法，直接应用原始数据反复插入进行，目的是减少噪声同时不改变图像的清晰度，迭代次数从1到5可以一步步增加使噪声进一步降低。王海燕等［11］的研究表明，120kV 扫描，应用SAFIRE3重建降低75%剂量（50mAs）可以得到与100%剂量（200mAs）FBP重建图像（P＞0.05）。Winklehner等［10］研究表明，个体全身CTA 在基于原始数据的迭代重建图像可以降低不大于50%的辐射剂量，而维持图像质量不受影响。因此，在保证相同图像质量的前提下，SAFIRE技术可应用于低剂量扫描。

本研究结果表明，100kV 低管电压组较120kV 组ED 降低了35.5%，CTDIvol降低了34.1%，碘对比剂用量降低了27%，而两组图像质量没有统计学意义，低剂量低碘浓度结合迭代重建技术较常规扫描图像质量可满足临床诊断要求，并且显著降低了辐射剂量及碘用量，对指导临床应用具有重要意义。

本研究的局限性在于：仅对低剂量低碘浓度对冠状动脉图像质量方面的影响进行了初步评价，需进一步与冠状动脉造影进行对照分析，评价其对诊断准确性方面的影响。

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