荆 晶 JING Jing
周 迎 ZHOU Ying
张 弢 ZHANG Tao
李建涛 LI Jiantao
杨俊杰 YANG Junjie
陈韵岱 CHEN Yundai
Double Flash扫描模式在冠状动脉支架植入术后的应用
荆 晶 JING Jing
周 迎 ZHOU Ying
张 弢 ZHANG Tao
李建涛 LI Jiantao
杨俊杰 YANG Junjie
陈韵岱 CHEN Yundai
作者单位
解放军总医院心内科 北京 100853
目的 探讨Double Flash扫描模式应用于冠状动脉支架植入术后患者的图像质量、辐射剂量和诊断准确性。资料与方法 63例冠状动脉支架植入术后患者行冠状动脉CT造影,心率≤70次/min者采用Double Flash扫描模式,心率>70次/min者采用螺旋扫描模式。比较两组支架节段图像质量主观评分、血管CT值、噪声、信噪比(SNR)和对比噪声比(CNR);以冠状动脉造影作为“金标准”,评估两种扫描模式的诊断效能,并计算两组辐射剂量。结果 Double Flash组冠状动脉共植入支架59枚,其中57枚可诊断;螺旋组冠状动脉共植入支架58枚,均可诊断。Double Flash组和螺旋组图像质量主观评分、首次扫描过程中CT值、噪声、SNR、CNR差异无统计学意义(P>0.05);Double Flash组第2次扫描过程中图像质量评分与首次扫描和螺旋组差异有统计学意义(P<0.05)。Double Flash组的敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值和准确度分别为90.0%、89.8%、64.3%、97.8%和89.8%,螺旋组分别为83.3%、95.7%、83.3%、95.7%和93.1%。Double Flash组对于直径≥3.0 mm支架敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值和准确度明显高于直径<3.0 mm支架。Double Flash组整个扫描过程及冠状动脉CT造影增强扫描中的有效剂量、剂量长度乘积、容积CT剂量指数均显著低于螺旋组(P<0.05)。结论Double Flash扫描模式用于冠状动脉支架植入术后患者,可以获得较好的图像质量,与冠状动脉血管造影具有较好的一致性,且辐射剂量低,而对直径≥3.0 mm支架评估明显优于直径<3.0 mm支架。
冠心病;血管成形术,经腔,经皮冠状动脉;支架;冠状血管造影术;体层摄影术,X线计算机;辐射剂量
经皮冠状动脉介入治疗是治疗冠心病的主要方法,但20%~30% 的裸金属支架患者及5%~10% 的药物洗脱支架患者可能在支架植入术后发生再狭窄[1]。因此,早期识别支架内再狭窄并进行干预治疗至关重要。第二代双源CT的问世使得临床应用多层螺旋CT评估支架内再狭窄越来越广泛。CT用于评估支架内再狭窄的诊断敏感度和特异度达90%[2],但常用螺旋扫描模式进行评估,辐射剂量较高[3],存在潜在的致癌风险。低剂量Flash模式可以使辐射剂量降至1 mSv以下[4-5],但其在冠状动脉支架植入术后的应用研究较少。Yang等[6]对Flash模式用于冠状动脉支架植入术后的临床可行性进行了初步探讨。但Flash模式只触发扫描单期相的图像数据,如该期相受呼吸、心率、金属伪影等影响,将导致无法评估管腔狭窄,使诊断准确度大幅降低。Double Flash扫描模式可以弥补单期相的不足,Wang等[7-8]将该模式用于冠心病及房颤的诊断评估,证实其具有较好的诊断准确性和较低的辐射剂量。本研究采用Double Flash扫描模式对冠状动脉支架植入术后患者进行检查,探讨该扫描模式的图像质量、辐射剂量和诊断准确性。
表1 63例冠状动脉支架植入术后患者的一般资料
1.1 研究对象 选取2012年4月—2013年8月于解放军总医院心内科行冠状动脉CT造影(coronary computed tomography angiography,CCTA)检查的63例冠状动脉支架植入术后患者,所有患者均无碘对比剂过敏史、严重心功能不全、严重肾功能不全(血肌酐>1.5 mg/dl)、严重心律失常,并未行冠状动脉旁路移植术。29例心率≤70次/min者采用Double Flash扫描模式;34例心率>70次/min者采用螺旋扫描模式,所有患者于CCTA检查后7 d~1个月接受冠状动脉血管造影(CAG)检查,其中男53例,女10例;年龄41~85岁,平均(62.9±10.8)岁。两组患者年龄、性别及高血压、高血脂、糖尿病、体重指数(BMI)等心血管危险因素方面差异无统计学意义(P>0.05)。Double Flash组患者扫描过程中心率明显低于螺旋组(P<0.001),见表1。所有患者均签署知情同意书。
1.2 CT检查
1.2.1 扫描方案 采用Siemens第二代Flash双源CT进行CCTA检查。扫描前患者进行严格的屏气训练,扫描前3 min舌下含服硝酸甘油0.5 mg,心率>100次/min者于CCTA检查前静脉给予50~100 mg艾司洛尔注射液降低心率。扫描范围自气管分叉至心脏膈面下1 cm左右。扫描参数:准直器2 mm×128 mm×0.6 mm,层厚0.6 mm,旋转时间0.28 s,管电压80~120 kV(由CarekV自动调节),管电流290~560 mAs/r(由CareDose 4D自动调节)。Double Flash模式螺距为3.4,螺旋模式根据心率情况不同而异,螺距为0.17~0.42。
Double Flash模式方案:首先进行Test bolus 扫描,采用SCT 210双筒高压注射器经右侧肘正中静脉注射碘普罗胺(370 mgI/ml)15 ml,速度5.0 ml/s,然后以相同流速注射生理盐水20 ml进行预扫描,感兴趣区设定在升主动脉,测升主动脉增强峰值时间,将此时间加上4 s作为CCTA触发扫描的时间。然后启动Flash扫描,经右侧肘正中静脉注入碘普罗胺(370 mgI/ml)60~90 ml,速度5.0 ml/s,然后以相同速度注射生理盐水50 ml,触发采集60% R-R间期图像后,继续采集30% R-R间期时相图像。
螺旋模式方案:采用Bolus tracking技术,经右侧肘正中静脉注入碘普罗胺(370 mgI/ml)50~90 ml,速度5.0 ml/s,然后以相同速度注射生理盐水50 ml。应用对比剂示踪法,在主动脉根部层面选择感兴趣区检测CT值。当感兴趣区内CT值达到100 HU时,延迟5 s自动触发扫描。采用螺旋模式,全剂量曝光的范围为30%~80% R-R间期。
记录所有患者的剂量长度乘积(dose-length product,DLP)、容积CT剂量指数(CT dose index of volume,CTDIvol),并根据公式(1)计算有效剂量(effective dose,ED)。
其中k=0.014 mSv/(mGy·cm)[9]。
1.2.2 图像分析 所有患者均采用两种重建模式:①B46f,层厚0.6 mm,层间距0.3 mm;②B26f,层厚0.75 mm,层间距0.5 mm。所有数据经MMWP工作站处理,由2名具有2年以上经验的医师采用盲法对图像质量进行单独分析,意见不一致时协商达成一致意见。应用“3D”及“Circulation”软件分别进行最大密度投影(MIP)、容积再现(VR)和多平面重组(MPR)后处理。
1.2.3 图像质量主观评价 由2名具有2年以上经验的影像学医师对图像质量进行评估,参考美国心脏病协会制订的冠状动脉15节段标准[10]对冠状动脉血管进行分段。图像质量主观评价标准[11]:1分,图像质量极好,血管连续,边界清晰,无阶梯状伪影,可以诊断;2分,图像质量好,血管边界清晰,运动伪影少量,无呼吸伪影,可以诊断;3分,图像质量一般,血管边缘模糊,可有明显伪影,结合横断图像可以诊断;4分,图像质量差,血管节段不连续,伪影重,甚至无法辨认血管结构,不能诊断。2分以上为优良图像,3分以上为可诊断图像。
CCTA评估支架再狭窄定义为支架远端血管无造影剂充盈(闭塞)或支架管腔内出现较大的低密度区域,包括支架内再狭窄和节段内再狭窄,后者包括支架近端和远端5 mm范围内的血管段,狭窄程度≥50%[12]。
1.2.4 图像质量客观评价 图像质量客观评价参数包括CT值、噪声、信噪比(SNR)和对比噪声比(CNR)。在左冠窦上方主动脉根部上、中、下3层测量CT值,并取平均值,感兴趣区面积为1 cm2,以测得CT值的标准差作为主动脉图像噪声;分别测量左主干和右冠状动脉近段的CT值,以测得CT值的标准差作为左主干和右冠状动脉的图像噪声;分别测得左主干和右冠状动脉近段血管周围组织约0.2 cm2感兴趣区的平均CT值,定义为CT组织。SNR及CNR计算公式:
1.3 CAG 选用飞利浦数字血管造影机,以改良法穿刺右桡动脉或右股动脉行选择性CAG。取6个标准的常规左侧CAG投照体位,右侧CAG采用3个标准体位,必要时根据具体情况增加投照体位。所有CAG图像均由2名医师做出诊断,意见不一致时协商达成共识。CAG评估支架再狭窄定义为支架远端血管无造影剂充盈(闭塞)或支架管腔内出现较大的低密度区域,包括支架内再狭窄和节段内再狭窄,后者包括支架近端和远端5 mm范围内的血管段,狭窄程度≥50%[13]。
1.4 统计学方法 采用SPSS 16.0软件,两组患者年龄比较采用成组t检验,BMI、心率、DLP、CTDIvol、ED、CT值、噪声、SNR和CNR比较采用秩和检验;高血压、高脂血症、糖尿病病例组间比较采用χ2检验;Double Flash组首次扫描和第2次扫描的图像质量评分采用Wilcoxon秩和检验,Double Flash组与螺旋组图像质量评分比较采用Mann-Whitney U检验,2名分析者的一致性评价采用Kappa一致性检验,P<0.05表示差异有统计学意义。
2.1 植入支架资料分析 Double Flash组左回旋支血管段植入支架数量明显高于螺旋组、右冠状动脉血管段植入支架数量明显低于螺旋组(P<0.05),其余血管段植入支架数量差异无统计学意义(P>0.05)。两组植入支架直径分类、支架直径和支架长度差异均无统计学意义(P<0.05)。见表2。
表2 两组植入支架资料比较
2.2 辐射剂量 Double Flash组整个扫描过程中的ED、DLP与CCTA增强扫描过程中的ED、DLP、CTDIvol均显著低于螺旋组,差异有统计学意义(P<0.05),见表3。
2.3 图像质量主观评价 Double Flash组患者冠状动脉共植入支架59枚,两次扫描综合分析后,可诊断冠状动脉支架数(图像质量评分1~3分)57枚(96.9%)。螺旋组患者冠状动脉共植入支架58枚,均可诊断。Double Flash组和螺旋组的图像质量评分均为(1.4±0.6)分,两组图像质量主观评分差异无统计学意义(P>0.05),见表4。2名分析者对Double Flash组首次扫描、第2次扫描和两次扫描综合的图像质量评价的一致性较好(Kappa=0.84、0.81、0.80,P<0.001)。2名分析者对螺旋组的图像质量评价一致性较好(Kappa=0.86,P<0.001)。
表3 两组患者辐射剂量比较
表4 两组患者图像质量主观评分比较(枚)
表5 两组患者图像质量客观评价比较
2.4 图像质量客观评价 Double Flash组首次扫描过程中CT值、噪声、SNR和CNR与螺旋组比较,差异无统计学意义(P>0.05),见表5。Double Flash组第2次扫描过程中图像质量评分与首次扫描和螺旋组比较,差异有统计学意义(P<0.05)。
2.5 支架内再狭窄评价 Double Flash组29例患者共植入59枚支架,其中10枚经CAG诊断为支架再狭窄;螺旋组34例患者共植入58枚支架,其中12枚支架经CAG诊断为支架再狭窄。Double Flash组基于所有支架对支架再狭窄进行评估时,其敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值和准确度分别为90.0%、89.8%、64.3%、97.8%和89.8%;螺旋组分别为83.3%、95.7%、83.3%、95.7%和93.1%,两组差异无统计学意义(P>0.05)。两种扫描模式对于直径≥3.0 mm的支架进行支架再狭窄评估时,敏感度、特异度、准确度、阳性预测值、阴性预测值均显著提高,组间差异无统计学意义(P>0.05),见表6、7。Double Flash模式、螺旋模式与造影结果对比分别见图1、2。
Double Flash组首次扫描过程中的不可诊断(图像质量评分4分)支架数为4枚,其中2枚支架在第2次扫描过程中图像质量得到补充(图像质量评分<3分)。2枚不可诊断支架中,1枚位于前降支中段,考虑支架部位钙化严重,导致无法评估;另1枚位于回旋支远段,考虑为血管纤细及运动伪影所致。
随着CT技术的进步,其时间分辨率和空间分辨率均有了一定的提高,使得CCTA用于评估支架内再狭窄成为可能,并与CAG有较好的一致性;且为无创性检查、费用合理,较CAG更易被患者接受。Flash模式应用于冠状动脉成像,对于心率控制在60次/min以内的患者可以获得较好的图像质量。本课题组既往研究为拓展大螺距前瞻性心电模式用于较快心率患者的可行性,将患者心率界定在70次/min以内,结果表明也可以获得较好的图像质量[14]。在此基础上进一步界定65次/min≤心率<80次/min,两次扫描相结合,在较低的辐射剂量条件下,可以保证较好的图像质量和诊断冠状动脉狭窄的准确性[15]。本研究中两组患者纳入标准主要以心率为参考,Double Flash组患者依据常规扫描要求,限定患者心率<70次/min,进一步证实了Double Flash模式应用于较高心率患者的可行性。因部分患者心率始终不能降至70次/min以下,采用螺旋扫描模式更符合临床实际情况,故本研究以临床实际情况出发,对不同心率患者采用不同的扫描模式,尽管基线心率有差异,如同样对螺旋组患者纳入标准限定在70次/min以内会获得较好的图像质量,但既往研究均证实心率为70~100次/min者采用螺旋模式可以获得较好的图像质量和诊断准确性,故本研究的纳入标准更符合临床实际情况。而对于心率>70次/min者是否可以应用Double Flash模式尚需进一步研究。
表6 冠状动脉CTA与CAG诊断支架内再狭窄结果比较
图1 男,52岁,Double Flash扫描模式,BMI 27.4 kg/m2,首次扫描心率55次/min,第2次扫描心率56次/min,管电压100 kV,有效辐射剂量2.2 mSv。首次扫描MPR模式重建左前降支支架(箭,A)和第2次扫描MPR模式重建左前降支支架(箭,B),CAG显示左前降支支架(箭,C)
图2 男,56岁,螺旋扫描模式,BMI 23.7 kg/m2,扫描心率74次/min,管电压100 kV,有效辐射剂量5.7 mSv。MPR模式重建左前降支支架再狭窄(箭,A),CAG显示左前降支支架再狭窄(箭,B)
表7 Double Flash模式和螺旋模式对冠状动脉支架内再狭窄的诊断效能比较(%)
目前,Flash模式在冠状动脉支架植入术后患者中的应用研究较少。本研究首次对冠状动脉支架植入术后患者采用Double Flash扫描模式进行了小样本的可行性研究。结果表明,综合两次扫描后,Double Flash扫描模式可以诊断冠状动脉支架数(图像质量评分1~3分)达96.6%(57/59);与螺旋组的100.0%无显著差异(P>0.05)。Double Flash组首次扫描过程中4枚支架不可诊断(图像质量评分4分),其中2枚支架在第2次扫描过程中图像质量得到了补充(图像质量评分<3分)。Yang等[6]对Flash模式应用于冠状动脉支架植入术后患者的临床可行性进行了初步探讨,但其研究中Flash模式只扫描单期相数据,并指出如出现伪影将导致图像无法评估,进而影响诊断,进一步提出了Double Flash模式应用的临床价值,但未对其可行性进行研究。Kröpil等[16]的研究中首次应用了Double Flash扫描模式,42例入组患者中7例行Double Flash扫描,首次和第2次扫描的R-R触发间期均为60%,该研究结果显示,对于首次扫描无法评估的冠状动脉血管段,第2次扫描可给予补充。但该研究仅纳入7例无冠状动脉支架植入术后患者,故仅初步证实了Double Flash扫描模式对冠状动脉成像的可行性,冠状动脉支架可产生金属伪影,对成像要求更高,本研究首次将Double Flash模式应用于冠状动脉支架植入术后进行小样本研究,证实了其应用价值,扩展了该方法的应用范围。
本研究对行CCTA检查的患者进行CAG检查评估支架内再狭窄的一致性,Double Flash组和螺旋组基于所有支架对支架内再狭窄进行评估时,均可以获得较好的一致性,其敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值和准确度分别为90.0%和83.3%、89.8%和95.7%、64.3%和83.3%、97.8%和95.7%、89.8%和93.1%。基于直径<3.0 mm支架进行评估时,Double Flash组的敏感度和阳性预测值均较低,而螺旋组的阳性预测值较低;而对于直径≥3.0 mm支架进行支架再狭窄评估时,两组敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值和准确度均有提高,分别为100.0%和90.0%、93.5%和100.0%、77.8%和100.0%、100.0%和94.1%、94.7%和95.2%,两种模式在诊断准确性方面无明显差异。一项Meta分析[2]纳入了16项冠状动脉支架植入术后病例,研究中支架再狭窄的发生率为20%,仅对可评估节段进行分析时,敏感度可达90%,特异度可达91%。其中5项研究将不可评估节段也纳入其中,其敏感度为79%,特异度为81%。本研究中对于所有支架及直径<3.0 mm支架进行评估时,Double Flash组和螺旋组的敏感度和特异度均较低,与纳入不可评估节段结果相符,考虑与入组病例中左回旋支血管段支架比例较多有关,因回旋支往往较细,故在成像过程中易导致不可评估节段增多,进一步降低诊断准确性,考虑CCTA用于评估直径<3.0 mm支架仍存在局限性。当对直径≥3.0 mm支架进行支架再狭窄评估时,敏感度和特异度均与Meta分析结果有较好的一致性,考虑CCTA用于评估直径≥3.0 mm支架具有较好的诊断价值。
尽管CCTA用于评估支架内再狭窄具有较好的诊断准确性,但其辐射剂量较高。目前应用最多的螺旋模式辐射剂量较大,可高达30 mSv[17]。而旨在降低辐射剂量的序列模式,虽可以将辐射剂量降至1.2~4.2 mSv[18],但仍不能令人满意。
随着第二代双源CT的问世,其螺距为3.4,旋转时间提升至280 ms,使得在单一心动周期扫描整个心脏的成像成为可能。Lell等[19]和Achenbach等[20]研究显示,当入组患者心率比较规整时,Flash模式在确保较高比例可诊断图像质量的情况下,可将辐射剂量降至1 mSv以下。本研究显示,采用Double Flash模式整个扫描过程中的ED、DLP与CCTA增强扫描过程中的平均ED、DLP和CTDIvol显著低于螺旋组,与既往研究结果一致,尽管辐射剂量高于单Flash模式,但扫描过程中仍能将辐射剂量降至2 mSv左右,同时可以提高图像质量和诊断准确性,具有更高的应用价值。
总之,Double Flash模式应用于冠状动脉支架植入术后患者,不仅可以弥补Flash模式单期相的不足,还可以显著减少辐射剂量,使患者获益。
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(本文编辑 张春辉)
Application of Double Flash Scanning in Patients with Coronary Artery Stent
Purpose To explore the image quality, radiation dose and diagnostic accuracy of double flash scanning mode in patients with coronary artery stent. Materials and Methods Sixty-three patients with coronary stents underwent CT coronary artery imaging using conventional coronary artery angiography as the gold standard. Double flash mode was used in patients with heart rate ≤70 beats per minute. Spiral scanning was used in patients with heart rate between 70-100 beats per minute. The image quality, vascular CT value, noise, SNR and CNR were compared. The sensitivity, specificity, positive predictive value, negative predictive value and accuracy were determined, and the radiation dose was calculated. Results There were 59 stents in Double flash group (57 were diagnostic) and 58 stents in spiral group (all diagnostic). There was no statistically significant difference in image quality, CT value, noise, SNR or CNR for the first scan between two groups (P>0.05). Image quality for the second scan in Double flash group showed statistical difference with the first scan and spiral group (P<0.05). The sensitivity, specificity, positive predictive value, negative predictive value and accuracy of Double flash and spiral group were 90.0%, 89.8%, 64.3%, 97.8%, 89.8% and 83.3%, 95.7%, 83.3%, 95.7% 93.1%, respectively. The sensitivity, specificity, positive predictive value, negative predictive value and accuracy for stents with diameter ≥3.0 mm were significantly higher than stents with diameter <3.0 mm. The radiation doses of Double flash group were significantly lower than the spiral group (P<0.05). Conclusion Double Flash mode scanning provides good image quality and diagnostic accuracy with lower radiation dose in patients with coronary artery stents. Imaging of stents with diameter ≥3.0 mm is superior to stents with diameter <3.0 mm.
Coronary disease; Angioplasty, transluminal, percutaneous coronary; Stents; Coronary angiography; Tomography, X-ray computed; Radiation dosage
10.3969/j.issn.1005-5185.2015.04.009
陈韵岱
Department of Cardiology, Chinese PLA General Hospital, Beijing 100853, China
Address Correspondence to: CHEN Yundai
E-mail: cyundai301@126.com
R445.3
2015-02-02
修回日期:2015-03-17
中国医学影像学杂志
2015年 第23卷 第4期:277-282,288
Chinese Journal of Medical Imaging
2015 Volume 23(4): 277-282, 288