心率和扫描时相与320排CT冠脉CTA辐射剂量的相关性研究

李建浩，杜飞舟，赵立强

冠状动脉粥样硬化性心脏病（简称冠心病）是一种最常见的心脏病，准确及时的诊断对于治疗及预后有积极意义。冠状动脉CT 血管造影（Coronary Computed Tomography Angiography，CCTA）是目前公认的快速、准确诊断冠心病的首选非侵袭性检查方法［1］。但在实践过程中，由于CCTA较传统血管造影需要更大的辐射剂量，一定程度上限制其广泛应用。2010年美国心脏学会基金会（ACCF）联合美国放射学会（ACR）等5家学术机构制定颁布的《CCTA专家共识》中引用的数据显示，64排CCTA有效剂量8～18mSv［2］，而传统血管造影患者接受的有效剂量约5.6～6.6mSv［3］。因此，如何在保证诊断图像质量和诊断结果的同时降低辐射剂量已成为一项重要课题受到越来越多的关注。近年来，320排CT逐渐推广，由于320排CT用于心脏扫描时可采用较少的心动周期获得重建图像数据［1］，特别是心率＜65 次/分时，只需采取一个心动周期数据。为了明确降低心率、缩短扫描时相能否在不损失图像质量的前提下，减少CCTA 的辐射剂量，本课题探讨了心率和扫描时相对辐射剂量的影响，为临床扫描方案的优化和改进提供理论依据。

1 资料与方法

1.1 病例资料 收集2012 年1 月～2013 年6 月拟诊为冠心病需进行CCTA 的患者，排除造影剂过敏、中重度心律失常、严重脏器功能不全者。共入组患者240例，其中男138例，女102例，平均年龄56.7 岁（35～75）岁。平均体重指数24.3（20～28）kg/m2。根据患者心率分为高心率组（＞75 次/分）、中等心率组（65～75 次/分）和低心率组（＜65 次/分），其中低心率组患者又随机分为全心动周期组和舒张末期组。各组间性别、年龄、BMI无统计学差异。

1.2 扫描方法 所有病例均使用东芝320 排CT（Toshiba Aquilion one），Vitrea fx 工作站，Ulrich 双筒高压注射器，优维显（370mg/ml）。检查前行对比剂药物过敏试验，连接心电监护装置并进行呼吸训练。按照320 排CT 操作指南，根据患者体重指数设置管电流和管电压（体重指数19～24kg/m2,100KV，350～400mA；体重指数25～29kg/m2,120KV，400～500mA），扫描范围从气管隆突下1cm 平面至心脏膈面［4］。根据心率设定扫描时间窗，高心率组扫描3个全心动周期，中等心率组扫描2个全心动周期，低心率组扫描1个全心动周期（R-R 间期30%～80%）或仅扫描舒张末期（R-R 间期70%～80%）。经肘静脉以5～6ml/s 速率注入优维显50～60ml 及生理盐水20ml［5］。采用Sure-Start 对比剂示踪技术，当降主动脉CT 值达到阈值160HU 时启动扫描［6］，并将数据导入Vitrea fx 工作站进行图像重建和处理，获得曲面重建（CPR），容积再现（VR）和最大密度投影（MIP）图像［6］。

1.3 影像质量评价 根据美国心脏协会（American Heart Association，AHA）分类指南将冠状动脉分成15个节段，参照Frank J［7］CCTA 图像质量评价标准，分4级评价直径大于1.5mm 的冠状动脉节段图像质量：4分：无伪影，可明确诊断；3分：轻度伪影，对诊断无影响；2分：中度伪影，尚能诊断；1分：重度伪影，无法诊断。由两位心脏影像诊断经验丰富的医师独立评价各组图像，低心率舒张末期组直接对生成的图像进行评分，其余3 组对舒张末期和收缩末期图像进行评分，以评分高者为最佳扫描时间窗图像。评价结果不一致时，由两位医师协商后做出一致结论。

1.4 辐射剂量测定 设备可自动为每位患者生成剂量长度乘积［dose length product,DLP（mGy/cm）］，根据以下公式换算有效辐射剂量［effective dose，ED（mSv）］［8］：ED=DLP×k（胸部转换系数k值为0.017）。

1.5 统计方法 以SPSS10.0 软件进行统计学分析，计量资料以χ-±s 表示，独立样本t 检验用于两样本间均数比较，两个率的比较用卡方检验，方差分析（One way ANOVA）用于多组间样本的均数比较，以P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 图像质量

2.1.1 不同心率组最佳扫描时间窗的选择结果 在高心率组，49例舒张末期图像质量评分高于收缩末期图像质量评分，8例舒张末期图像质量评分与收缩末期图像质量评分相同，3例舒张末期图像质量评分低于收缩末期图像质量评分。在中等心率组，54例舒张末期图像质量评分高于收缩末期图像质量评分，6例舒张末期图像质量评分与收缩末期图像质量评分相同。在低心率全心动周期组，60例舒张末期重建图像质量评分均高于收缩末期图像质量评分，见图1。

图1 心率为57次/分全心动周期扫描重建图像（A为舒张末期图像，左冠状动脉前降支、回旋支中段显示清晰，评4分；B为收缩末期图像，左冠状动脉前降支、回旋支中段轻度伪影，评3分）

2.1.2 图像质量评价结果 根据重建的最佳时间窗CCTA 图像，各组评价有效血管节段数及评分见表1。卡方检验结果显示，各组间图像质量评分无统计学差异，图像质量均可满足诊断要求。随着心率减低图像质量评分呈现上升趋势，但差异无统计学意义。

低心率全心动周期组与低心率舒张末期组图像质量评分在统计上无差异。

表1 各组有效血管节段数及评分［n（%）］

2.2 辐射剂量 根据设备自动生成的DLP 数据，计算得到各组病例的有效辐射剂量，见表2。单因素方差分析结果显示，随着心率减慢，辐射剂量显著降低。独立因素t检验分析低心率全心动周期组与低心率舒张末期组辐射剂量差异，结果显示，舒张末期组辐射剂量显著低于全心动周期组。

表2 心率和扫描时相对与有效辐射剂量的相关性（±s）

表2 心率和扫描时相对与有效辐射剂量的相关性（±s）

3 讨论

冠状动脉CTA 是目前公认的快速、准确诊断冠心病的首选非侵袭性检查方法，但其伴随的辐射风险越来越受到重视。因此，如何在保证诊断图像质量和诊断结果的同时降低辐射剂量已成为一项重要课题受到越来越多的关注［6］。

3.1 不同心率下冠脉CTA 辐射剂量差异显著，降低心率可明显减少辐射剂量 64排CT扫描是CCTA的主要手段，但由于其覆盖不足采用螺旋扫描，需5～8个心动周期，适合于心率低于65次/分的检查者，检查者心率高于65 次/分时会出现较明显的运动伪影，导致图像质量下降，不能满足诊断需求，因此部分心率高于65次/分的检查者需服用药物降低心率后方可进行64 排CCTA 检查。而320 排CT 覆盖范围宽达160mm，完成一圈扫描即可获得全心范围扫描数据，对于心率低于90 次/分的检查者均适用，大大拓宽了其临床应用。但本研究显示，即使应用320 排CT 进行扫描，降低心率仍有积极意义，可在不降低图像质量的前提下减少辐射剂量。同为全心动周期扫描，当心率从75 次/分以上降至65 次/分以下，辐射剂量从14.15mSV 降至7.03mSV，低心率组辐射剂量仅为高心率组的一半，提示降低心率可明显减少辐射剂量。同时心率降低，图像质量评分有上升的趋势，因此降低心率对图像质量也有所提高。

3.2 相同低心率下，舒张末期组辐射剂量显著低于全心动周期组 在一个心动周期内，收缩末期和舒张末期是心脏运动速度最慢和最稳定的时间窗。当心率减慢时，收缩期和舒张期均延长，但舒张期延长更为明显，反之亦然。因此，在低心率时，舒张末期的时间窗明显长于收缩末期。本研究显示在低心率全心动周期组图像重建时，舒张末期图像质量评分均高于收缩末期图像质量评分，而全心动周期扫描与舒张末期扫描图像质量形同，但辐射剂量差异显著，舒张末期组辐射剂量为3.63mSV，全心动周期组辐射剂量为7.03mSV，舒张末期组辐射剂量仅为全心动周期组的52%。上述结果提示，在心率较低时，采用舒张末期扫描方案可在不影响图像质量的前提下明显减低辐射剂量。随着心率的升高，舒张末期的时间窗逐渐接近收缩末期的时间窗。在中等心率组，10%舒张末期图像质量评分与收缩末期图像质量评分相同，而在高心率组，13.3%舒张末期图像质量评分与收缩末期图像质量评分相同，5%舒张末期图像质量评分低于收缩末期图像质量评分。研究显示不同心率组图像质量评分变化与心动周期中收缩与舒张时间窗的变化相一致，随着心率升高，最佳时间窗逐渐由舒张末期变为收缩末期。因此，高心率只有通过降低心率才适合采用舒张末期扫描方案。

综上所述，根据辐射检查防护的必要性和最优化原则，应根据患者病情制定个体化扫描方案，高心率患者可通过降低心率减少辐射剂量，低心率患者采用舒张末期扫描方案可减少辐射剂量。

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