低浓度对比剂、低辐射剂量行CCTA检查的可行性研究

邹明宇，杨本强，张立波，陈　阳

低浓度对比剂、低辐射剂量行CCTA检查的可行性研究

邹明宇，杨本强，张立波，陈阳

目的：评价低辐射剂量及低浓度对比剂碘克沙醇（270 mgI/ml）行冠状动脉CT血管造影（coronary CT angiography，CCTA）的临床可行性。方法：将身体质量指数（body mass index，BMI）在20～25 kg/m2之间的180例疑诊冠心病并行CCTA检查患者随机分为2组，每组90例。组1（双低组）：管电压100 kVp，对比剂碘克沙醇（Visopaque 270 mgI/ml），50%自适应统计迭代算法（adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR）；组2（常规剂量组）：管电压120 kVp，对比剂碘比醇（Xenetix 350 mgI/ml），滤波反投影（filterd-back projection，FBP）重建算法。2组均采用自动毫安及前瞻性心电门控技术。记录2组的有效剂量（effect dose，ED）值及体型特异性剂量评估（size specific dose estimate，SSDE）值，并对图像质量进行主观及客观评价，同时对不同类型对比剂注射过程中的舒适度进行比较。结果：2组患者所受ED及SSDE比较，双低组较常规剂量组显著降低，差异均有高度统计学意义（P＜0.05）；2组图像质量主观评价及客观评价指标比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）；在患者舒适度方面，双低组与常规剂量组存在显著统计学意义（P＜0.05）。结论：对于BMI指数在20～25 kg/m2之间的患者，应用低辐射剂量（100 kVp）、低浓度对比剂碘克沙醇（270 mgI/ml）及前瞻性心电门控行CCTA检查可获得较好的图像质量，同时可大幅度降低患者所受辐射剂量；相对于碘比醇（350 mgI/ml），应用碘克沙醇（270 mgI/ml）对比剂能显著提高患者行冠状动脉检查的舒适度。

对比剂；辐射剂量；冠状动脉；体层摄影术；X线计算机；图像处理

0　引言

冠状动脉病变是临床上的常见病、多发病。目前，检查冠状动脉病变的方法主要有冠状动脉血管造影、血管内超声、冠状动脉CT血管造影（coronary CT angiography，CCTA）及冠状动脉磁共振血管造影等。冠状动脉血管造影与血管内超声为有创检查，且费用较高；冠状动脉磁共振血管造影具有无辐射、多参数成像等优点，但由于其检查时间较长、图像质量受患者配合因素影响较大等缺点，限制了其临床大规模应用；而CCTA具有费用低廉、操作简单、准确性高等特点，是目前用于检出冠状动脉相关病变的一种简便有效的检查方法[1]。CCTA检查对人体的危害主要来自2个方面，一方面是电离辐射所至的潜在风险[2]，另一方面是对比剂所带来的相关不良反应，其中包括对比剂肾病（contrast induced nephrapathy，CIN）所造成的肾功能损害[3]。如何应用更低的辐射剂量和更低浓度的对比剂来获得相同的图像质量，已经成为影像学医师的一个重要的研究目标。

1　材料与方法

1.1临床病例资料

收集沈阳军区总医院从2013年3月至2014年8月临床疑诊冠心病患者并行CCTA检查，身体质量指数（body mass index，BMI）为20～25 kg/m2。共入组180例患者，男性105例、女性75例，年龄32～79岁，平均年龄（52.78±17.76）岁。所有患者均排除了常规冠状动脉检查禁忌证，且全部签署知情同意书。检查前对患者进行呼吸训练，对于心率过高的患者，于检查前0.5～1 h口服倍他乐克25～100 mg，以保证患者屏气心率达到65次/min以下。并于扫描前舌下含服0.25 mg硝酸甘油，以使冠状动脉扩张。

1.2扫描仪器及参数

采用美国GE Discovery CT750 HD（GE Health care，Milwaukee）扫描仪，首先进行胸部正、侧位定位相扫描，扫描范围从隆突下1 cm至心尖下1 cm，常规钙化积分扫描后，经肘静脉以5 ml/s的速率注射不同浓度的非离子型含碘对比剂60 ml行CCTA检查。组1（双低组）采用低浓度等渗对比剂碘克沙醇（270 mgI/ml），组2（常规剂量组）采用次高渗对比剂碘比醇（350 mgI/ml），2组均采用心电前门控扫描方式，对比剂追踪手动激发，感兴趣区设定于起始扫描层面降主动脉，阈值为200HU，监测间隔时间2 s，延时5 s触发扫描。相关扫描参数及分组见表1。

表1　CCTA分组及扫描参数情况

1.3图像后处理方法

扫描完成后将图像数据传入GE AW4.5工作站，对心脏及冠状动脉血管进行容积再现（volume rendering，VR），包括冠状动脉血管树的提取、曲面重建（curve planar reformation，CPR）等，对病变部位进行多平面重组（multi-planar reformation，MPR）。

1.4数据测量及分析方法

1.4.1冠状动脉CT值的测量方法

根据美国心脏协会（American Heart Association，AHA）制订的冠状动脉分段方法，将冠脉分为15个节段，本研究分别测量2组图像的主动脉根部、左主干（S5）、左前降支近段（S6）、左回旋支近段（S11）、左钝缘支（S12）、右冠状动脉（S1）等血管的CT值，感兴趣区测量时大小要尽量保持一致，要大于管腔的1/2，同时避开钙化性及非钙化性斑块，每支血管测量3次，取平均值。

1.4.2冠状动脉图像质量的主观评分方法

应用5分法评价冠状动脉CTA检查的图像质量：1分，极差；2分，不佳；3分，可用；4分，好；5分，非常好。评分的定义：1分：血管显示不清，或有严重搏动伪影，血管情况无法评价。2分：血管有中度搏动伪影，或血管中断。3分：血管有轻度搏动伪影，血管情况尚能评价。4分：图像质量好，有极轻微的噪声或伪影。5分：血管显示良好，边界清晰，无搏动伪影或血管中断。由2名资深放射学专家进行评分，在影像资料盲态阅片后，对各组的图像质量进行评价。

1.4.3冠状动脉图像质量的客观评分方法

测量各组图像的噪声、信噪比（signal noise ratio，SNR）和对比噪声比（contrast to noise，CNR）：

（1）噪声用升主动脉根部CT值的噪声标准差（standard deviation，SD）表示。

（2）SNR=CT主动脉根部/SD。

（3）CNR=（CT主动脉根部-CT脂肪）/SD。

1.5扫描剂量的记录与测量方法

记录由扫描仪提供的CT剂量指数（CT dose index，CTDI）及剂量长度乘积（dose length product，DLP），根据公式有效剂量（effect dose，ED）=DLP×K[4]计算ED，其中K为转换因子，采用欧盟委员会CT质量标准指南，在本研究中K=0.017 mSv/（mGy·cm）。测量每个患者胸廓的宽度及厚度，根据公式体型特异性剂量评估（size specific dose estimate，SSDE），计算SSDE，换算参数采用美国医师协会标准[5]。

1.6患者舒适度比较方法

记录双低组与常规剂量组注射过程中患者有无发热及对比剂相关不良反应的发生频次。

1.7统计学方法

使用SPSS 19.0软件进行统计学分析。患者年龄、BMI、冠状动脉各段的CT值、辐射剂量和图像客观评价指标均采用均值±标准差（±s）表示。图像质量主观评价应用2组等级资料比较秩和检验，客观评价应用独立样本t检验。患者舒适度组间比较采用χ2检验，P＜0.05则认为差异有统计学意义。

2　结果

2.12组病例基本特征资料对比

2组病例基本特征资料对比见表2。统计结果表明入组病例各组间基本资料（身高、体质量、BMI、心率及胸廓前后径及横径之和）比较均无统计学差异（P＞0.05）。

表2　各组病例一般资料

2.22组冠状动脉图像血管CT值比较

2组冠状动脉图像血管CT值比较见表3。组1及组2血管CT值差异不存在统计学差异（P＞0.05），2组所选取血管CT值均大于300 HU。

表3　各组血管CT值比较HU

2.3图像质量主观评分结果

图像质量主观评分结果见表4。采用2组等级资料比较秩和检验，统计结果显示P=0.331＞0.05，2组间图像质量主观评分不存在统计学差异。

表4　图像质量主观评分例数分布　例

图1、图2分别为2组图像的VR像、冠状动脉树，左前降支、左回旋支、右冠状动脉曲面重建像，2组间图像质量未见明显差异，图像质量均在3分及以上，具有良好的可识别性，并能满足临床诊断需求。

2.4图像客观质量评分结果

图像客观质量评分结果见表5。统计结果表明，双低组图像的SD略低、SNR、CNR数值略高，2组间差异不具有统计学意义（P＞0.05）。

表5　图像质量客观评分

2.52组间辐射剂量结果

2组间辐射剂量结果见表6。双低组和常规剂量组的ED及SSDE分别为（1.41±0.19）mSv及（9.39± 1.06）mGy，较之常规剂量组（2.29±0.33）mSv、（14.76± 1.14）mGy均有大幅度降低，ED降低约38%、SSDE降低约34%，结果显示差异具有高度统计学意义（P＜0.05）。

2.6患者舒适度统计结果

全部患者均未发生对比剂相关不良反应；双低组与常规剂量组发热例数分别为12和85。对2组患者舒适度进行对比分析，χ2= 119.143；行四格表分析显示差异具有高度统计学意义（P＜0.001）。

表6　各组辐射剂量对比

图1　双低组冠状动脉成像

图2　常规剂量组冠状动脉成像

3　讨论

近年来，随着CCTA检查的大规模应用，辐射剂量及对比剂所带来的潜在危害已经引起了全社会的关注。本研究双低组联合运用低管电压技术（100 kVp）、前瞻性门控数据采集技术以及自适应统计迭代重建算法（adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR）来综合降低辐射剂量。以往为了获得较好的图像质量往往使用高浓度对比剂，而对比剂用量及浓度的增加又会加大对比剂相关疾病发生的概率。双低组应用的等渗对比剂碘克沙醇为目前应用于临床浓度最低的对比剂之一。对比剂浓度的降低可能会影响图像的显示效果，有理论证明，如果减少射线剂量能有效地提升显示图像中碘的CT值，而射线剂量的减少可能引起图像质量的下降，包括图像噪声的增大、SNR及CNR的减小等，而迭代重建技术的应用可较好地抑制SD[6]。本研究联合使用50%ASIR算法，在降低管电压的同时使图像质量达到常规水平。

在患者所接受的辐射剂量方面，双低组的ED及SSDE分别为（1.41±0.19）mSv、（9.39±1.06）mGy。根据以往研究，64层螺旋CT心电前门控有效辐射剂量为（4.2±1.5）mSv，回顾性心电门控的辐射剂量为（18.1± 3.0）mSv[7]，本研究双低组为（1.41±0.19）mSv，分别较之降低66%及92%。作为冠状动脉检查金标准的冠状动脉造影的辐射剂量约为7 mSv[8]，本研究双低组仅为其20%。由此可见，双低组不论较之冠状动脉造影还是常规心电前门控扫描方法均较大幅度降低了患者的辐射剂量。在注射对比剂过程中患者的主观舒适度方面，由于碘克沙醇为等渗对比剂，与人体渗透压相同，在注射过程中对血管刺激小、热感不明显，主观舒适程度显著增大，并可提高检查成功率。

本研究的不足之处在于所有入组的患者均为BMI相对正常的人群，没有研究扫描参数与患者BMI之间的匹配关系；此外，由于入组例数限制，并没有对患者注射对比剂前后肾功能的改变情况进行追踪及统计学评价。

综上所述，对于BMI在20～25 kg/m2之间的患者，应用双低扫描技术（100 kVp、低浓度对比剂）并结合ASIR重建算法，在显著降低辐射剂量的同时，能够提高患者在冠状动脉CT检查过程中的主观舒适度，并能够使CCTA图像质量满足临床诊断要求。

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（收稿：2014-11-10修回：2015-04-20）

Feasibility study of low concentration contrast medium and low dose radiation in coronary CT angiography

ZOU Ming-yu1,YANG Ben-qiang1,ZHANG Li-bo1,CHEN Yang2
（1.Department of Radiology,General Hospital of Shenyang Military Area Command,Shenyang 110840,China; 2.Laboratory of Image Science and Technology,Southeast University,Nanjing 210096,China）

Objective To evaluate the clinical feasibility of coronary CT angiography(CCTA)by low radiation dose and low concentration iodixanol.Methods Totally 180 persons suspected with coronary heart diseases were divided equally into two groups,who had the body mass indexes(BMI)between 20 and 25 kg/m2.The ones in one group named as doublelow group underwent CCTA with 100 kVp tube voltage,low radiation dose and low concentration iodixanol(270 mgI/ml) as well as 50%ASIR,and the ones in the other group named as conventional dose group went through CCTA with 120 kVp tube voltage,conventional dose Xenetix(350 mgI/ml)as well as filtered back projection(FBP)reconstruction algorithm. Auto mA technology and prospective ECG gating technology were applied in the two groups.The values of effective dose (ED)and size specific dose estimate(SSDE)were calculated,and the image quality was evaluated subjectively and objectively,and a comparison of patients'comfort was recorded.Results The values of ED and SSDE in the double-low group were significantly lower than those in the conventional dose group,with P＜0.05.There was no statistical difference between the image quality of the two groups when the images were evaluated subjectively and objectively,with P＞0.05.The double-low group was obviously different from the conventional dose group in patient comfort,with P＜0.05.Conclusion The patients with BMI between 20 and 25 kg/m2may gain high image quality when undergoing CCTA with low radiation dose(100 kVp)and low concentration(270 mgI/ml)iodixanol as well as perspective ECG gating technology,with the radiation dose to the patients decreased greatly.Iodixanol(270 mgI/ml)promotes the patient comfort more significantly than Xenetix(350 mgI/ml).[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（10）：87-90]

contrast agent;radiation dose;coronary artery;tomography;X-ray computed;image processing;

[中国图书资料分类号]R318.6；TH774；R445A

1003-8868（2015）10-0087-04

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.10.087

邹明宇（1978—），男，副主任医师，主要从事低剂量成像技术及心脏大血管病变诊断方面的研究工作，E-mail：mingyu_zou@msn.com。

110840沈阳，沈阳军区总医院放射诊断科（邹明宇，杨本强，张立波）；210096南京，东南大学影像科学与技术实验室（陈阳）