低辐射剂量在超重和肥胖人群冠状动脉CTA中的应用研究

朱红伟　王素娟　王晔　马士华

低辐射剂量在超重和肥胖人群冠状动脉CTA中的应用研究

朱红伟王素娟王晔马士华

【摘要】目的初步探讨通过降低kV降低超重和肥胖人群冠状动脉CTA辐射剂量的可行性。方法连续收集超重患者60例、肥胖患者72例，每组均分成低剂量组和常规剂量组，分别记作A1和A2、B1和B2组，A1组采用100 kV、A2和B1组120 kV、B2组采用140 kV，对比剂选用碘海醇(350mg/ml)进行增扫描。对冠状动脉9个主要节段图像进行主观评分，对右冠状动脉近段(RCA-p)、左主干LM(LMA)、左前降支近段(LAD-p)、左回旋支近段(LCX-p)4个主要节段管腔增强后CT值及SD和同水平前胸壁肌肉组织的CT值及SD进行记录。对A1和A2、B1和B2以上增强水平、图像评分、图像噪声、信噪比(SNR)、噪声比(CNR)、有效辐射剂量(ED)等进行分析比较。结果所有纳入病例均完成冠脉检查，图像质量满足诊断要求。9个冠脉节段图像评分、4个冠脉节段增强水平、图像噪声、SNR差异无明显统计学意义，CNR、ED差异具有统计学意义。A1组和A2组ED分别为(8.47±0.76)mSv和(12.22±2.41)mSv，B1和B2组ED分别为(13.69±1.142)mSv和(20.31±1.36)mSv。结论对于超重和肥胖人群进行冠脉检查，可通过降低kV减少检查个体的有效辐射剂量，降低冠脉图像CNR。

【关键词】对比剂;超重;肥胖;体重指数;体层摄影术，X线计算机;辐射剂量

【中图分类号】R 445.3

【文献标识码】A

【文章编号】1002－7386(2015)16－2418－04

doi:10.3969/j.issn.1002－7386.2015.16.005

【Abstract】Objective To investigate the feasibility of reducing coronary CTA radiation dose through decreasing kV in overweight and obesity patients.Methods Sixty overweight patients and 72 obesity patients were selected consecutively.These patients were divided into low-dose group and conventional-dose group，which were denoted as group A1，group A2，group B1 and group B2，respectively.100kV for group A1，120kV for group A2 and group B1，140kV for group B2.The contrast agent(iohexol，350mg/ml)was used for enhancement scanning.The image quality of the ninemajor segments of coronary artery were evaluated by subjective scoring.The enhanced CT values of the four segments including proximal right coronary artery(RCA-p)，leftmain artery(LMA)，proximal left anterior descending artery(LAD-p)，proximal left circumflex artery(LCX-p)andmuscle tissue of chest wall at the same levels were recorded.The enhancement levels above A1，A2，B1，B2，image quality score，image noise，signal to noise ratio(SNR)，contrast to noise ratio(CNR)，effective radiation dose(ED)were analyzed and compared bymeans of two independent samples t-test.Results All the patients completed coronary artery examination，and the image qualitymet the diagnostic requirement.There were no significant differences in image score of 9 coronary segments，enhancement levels，image noise and SNR of the four coronary segments，however，there were significant differences between CNR and ED.The ED in group A1 and A2 were(8.47±0.76)mSv and(12.22±2.41)mSv，respectively，which in group B1 and B2 were(13.69±1.142)mSv and(20.31±1.36)mSv，respectively.Conclusion The coronary artery examination for overweight and obesity patients can reduce kV to decrease effective radiation dosage and decrease coronary image CNR.

收稿日期:(2015－02－13)

作者单位: 071051河北省保定市第二医院(朱红伟、王素娟、王晔);河北省保定市第一医院CT/MRI室(马士华)

Application of low radiation dosage of coronary CTA in overweight and obese patients

ZHU Hongwei，WANG Sujuan，WANG Ye，et al.CT Department，The Second Hospital of Baoding City，Hebei，Baoding 071000，China

【Key words】contrastmedia; overweight，obesity; BMI; tomography，X-ray computed; radiation dosage

进行放射线检查个体的辐射剂量是近几年研究的热点。自从1895年发现放射线以来，它给人类带来的丰富影像信息的同时，也对我们的身体健康造成了损害［1，2］，所以影像工作者总是在求证各种减少辐射剂量［3－6］的方法，力求每种方法即能满足诊断需要又符合辐射剂量合理化和最优化原则。通过查阅文献，大多数研究是针对正常体重的人群，而对于BMI＞ 24.0 kg/m2的超重和肥胖人群文献报道较少。本文将BMI＞24.0 kg/m2进行冠脉检查的人群纳入研究对象，探讨通过BMI指导降低管电压的方法减少辐射剂量并对比冠脉图像质量。

1　资料与方法

1.1一般资料收集保定市第二医院2014年9月至12月拟诊冠心病的患者132例，分为超重组和肥胖组。排除标准:(1)BMI＜24.0 kg/m2［7］;(2)未成年人;(3)对碘剂过敏或最近一周做过血管造影;(4)严重心肝肾功能不全;(5)严重心率不齐。所有患者签

署增强扫描知情同意书。所有患者心率控制在70次/min以下。

1.1.1将超重组分为低剂量超重组和常规剂量超重组，记作A1和A2，A1组患者30例，男16例，女14 例;年龄38～76岁，平均年龄55.03岁;身高150～186 cm，平均167.8 cm;体重60～90 kg，平均74.2 cm; BMI 24.1～27.9 kg/cm2;心率50～67次/min; A2组患者30例，男15例，女15例;年龄39～73岁，平均年龄57.3岁;身高155～186 cm，平均168.1 cm;体重60～90 kg，平均73.1 kg; BMI 24.03～27.66 kg/cm2;心率49～70次/min。

1.1.2肥胖组患者同样分为低剂量组B1和常规剂量组B2，B1组患者36例，男19例，女17例;年龄35～68岁，平均年龄52.2岁;身高155～181 cm，平均166.7 cm;体重65～110 kg，平均84.4 kg; BMI 28.01～33.95 kg/cm2;心率48～66次/min; B2组患者36例，男16例，女20例;年龄33～74岁，平均年龄53.1岁;身高150～183 cm，平均168.6 cm;体重56～115 kg，平均90.01 kg; BMI 29.74～37.65 kg/cm2;心率46～69次/min。

1.2扫描方案及参数采用我院Phillips 64排128层螺旋CT，双筒高压注射器。Dual Shot alpha双筒高压注射器、M8105A心电监护仪。扫描参数: A1组选用100 kV，A2组和B1组选用120 kV，B2组选用140 kV管电压，以上四组均为自动mAs，重建层厚0.67mm，重建间隔0.33mm，矩阵512×512。扫描范围:自气管隆突下约1 cm至心底部膈肌水平以下约1 cm。注射方案:双期注射扫描，选用碘海醇(350mgI/100ml)，流速5.0ml/s，对比剂注射量根据Bolus Tracking技术自动计算，注射完毕后以同样流速追加40ml 0.9%氯化钠溶液，监测点为气管分叉水平降主动脉血管中心，触发阈值150 Hu。

1.3图像重建及后处理技术扫描完毕所有数据资料传输至飞利浦后处理工作站，重建时相75% R-R间期。后处理技术采用多层面重组(MRI)、最大密度投影(MIP)、曲面成像(Curve)、容积再现成像(VR)及三维重建(3D)。

1.4图像分析及评价记录每位患者由CT机自动生成的CT剂量指数(CT dose index，CTDI)和剂量长度乘积(dose length product，DLP)。有效辐射剂量(ED)= k×DLP，其中k为常数，k = 0.014mSv·mGy－1·cm－1［8］。

冠脉分段现在常用的美国心脏协会改良分段法［9］，对包括右侧冠脉(RCA)近段、中段、远段、左主干(LM)、前降支(LAD)近段、中段、远段、回旋支(LCX)近段、远段在内的9个节段进行冠脉图像评分。记录包括RCA-p、LM、LAD-p、LCX-p近段在内的4个节段血管增强水平CT值及其SD，以其标准差作为图像噪声，并同时测量4个冠脉节段相应水平前胸壁肌肉组织的CT值，以标准差作为背景噪声，以上测量血管管径为避开钙化、管壁的最大值，测量胸壁面积接近血管面积并避开脂肪、骨组织及病变。计算信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)和对比噪声比(contrast-tonoise ratio，CNR): SNR =血管管腔平均CT值/管腔CT值的SD; CNR =(血管管腔平均CT值－相应水平前胸壁肌肉组织平均CT值)/管腔CT值的SD。

图像质量评分标准: 5分:图像质量非常好，无运动伪影，无明显噪声;4分:图像质量好，有轻度运动伪影或噪声; 3分:图像质量一般，较多运动伪影或噪声较大，但不影响管腔评价;2分:图像质量较差，运动伪影严重或噪声较大，影响管腔评价; 1分:检查失败，严重钙化或明显运动伪影，管腔无法评价。

1.5统计学分析应用SPSS 19.0统计软件，计量资料以±s表示，计量资料采用两独立样本t检验，计数资料采用χ2检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1一般资料及扫描参数比较超重低剂量组和常规剂量组性别、年龄、心率、体重、体重指数、身高比较，其参数间差异无明显统计学意义(P＞0.05)，肥胖低剂量组和常规剂量组各指标差异亦无统计学意义(P＞0.05)。见表1。

表1　超重组和肥胖组低剂量和常规剂量一般资料及扫描参数比较　±s

表1　超重组和肥胖组低剂量和常规剂量一般资料及扫描参数比较　±s

组别　　性别(例，男/女)　　年龄(岁)　　身高(cm)　　体重(kg)　 BMI(kg/m2)　心率(次/min)　扫描时间(s)　 FOV(cm2)　　扫描长度(cm)A1(n =30)　 16/14　 55.03±9.65　 167.86±7.77　 74.28±7.91　 26.07±0.94　 57.03±4.65　 9.82±0.61　 205.37±22.96　 129.51±22.47 A2(n =30)　 15/15　 57.30±9.11　 168.17±8.22　 73.12±7.87　 25.79±1.15　 59.23±5.67　 9.84±0.63　 211.27±14.86　 132.88±12.14 B1(n =36)　 19/17　 52.16±7.66　 166.94±6.41　 87.74±9.06　 32.16±1.97　 56.22±4.42　 9.66±0.65　 208.69±21.57　 128.45±12.37 B2(n =36)　 16/20　 53.08±10.49 168.69±8.19 89.89±13.41　 31.40±1.67　 56.86±5.83　 9.75±1.12　 217.52±20.69　 130.96±11.54t1(χ2)　0.044　　－0.936　　－0.145　0.573　1.051　　－1.618　　－0.032－1.181　　－0.722 P 1　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05t2(χ2)　0.026　0.424　1.129　2.131　4.076　0.524　　－0.399　　－1.773　　－0.399 P 2　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05

2.2低剂量组和常规剂量组9个冠脉节段图像质量差异保定市第二医院进行冠脉检查的患者心率一般控制在50～70次/min，对于本次试验心率大于70次的患者暂不纳入研究范围。超重A1和A2组、肥胖B1和B2组评分差异无统计学意义(P＞0.05)。见表2。

表2　4组9个不同冠脉节段评分±s

表2　4组9个不同冠脉节段评分±s

组别　RCA近　RCA中　RCA远　LM　LAD近　LAD中　LAD远　LCX近　LCX远A1组(n =30)　 4.90±0.06　 4.57±0.10　 4.47±0.12　 4.93±0.07　 4.70±0.10　 4.60±0.10　 4.30±0.12　 4.53±0.12　 4.17±0.11 A2组(n =30)　 4.77±0.09　 4.30±0.19　 4.50±0.13　 4.77±0.09　 4.33±0.16　 4.20±0.14　 3.96±0.12　 4.33±0.12　 3.93±0.14 B1组(n =36)　 4.94±0.23　 4.63±0.83　 4.58±0.65　 4.86±0.42　 4.61±0.13　 4.28±0.12　 4.16±0.12　 4.39±0.12　 4.06±0.12 B2组(n =36)　 4.89±0.32　 4.33±0.79　 4.22±0.72　 4.75±0.50　 4.36±0.13　 4.33±0.12　 3.92±0.12　 4.31±0.11　 3.67±0.12t1值　1.240　1.249　-0.183　1.467　1.943　2.314　1.956　1.154　1.349 P 1值　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05t2值　　－0.845　　－1.594　　－2.232　　－1.016　　－1.355　　－0.323　　－1.444　　－0.492　　－2.371 P 2值　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05＞0.05

2.3超重组和肥胖组4个冠脉节段增强水平及噪声评价除CNRA1和A2、B1和B2差异有统计学意义(P＜0.05)外，4个节段冠脉增强水平、背景噪声、SNR差异无明显统计学意义(P＞0.05)。见表3。

表3　超重和肥胖右冠近段和左主干增强水平及噪声评价　±s

表3　超重和肥胖右冠近段和左主干增强水平及噪声评价　±s

组别　RCA近CT值(Hu)　　噪声(Hu)　　信噪比(SNR)　　噪声比(CNR)　 LMCT值(Hu)　　噪声(Hu)　　信噪比(SNR)　噪声比(CNR)A1组(n =30)　 422.21±81.72　 77.62±33.12　 13.04±7.82　 18.38±15.34　 429.39±70.20　 65.87±23.35　 12.23±5.41　 17.63±8.95 A2组(n =30)　 458.21±129.90　 94.76±34.72　 17.41±9.38　 28.35±17.82　 466.13±99.05　 76.57±26.48　 15.67±6.78　 26.57±12.41 t值　　－1.285　　－1.957　　－1.965　　－2.322　　－1.658　　－1.660　　－1983　　－3.203 P值　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＜0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＜0.05 B1组(n =36)　 419.77±73.36　 73.10±32.29　 10.75±5.12　 17.26±16.31　 411.98±82.59　 70.56±28.32　 12.57±6.57　 18.07±13.46 B2组(n =36)　 462.05±111.73　 79.89±33.11　 13.79±7.56　 27.57±12.10　 454.23±82.77　 98.78±85.43　 13.95±7.65　 26.36±14.02 t值　　－1.733　　－0.804　　－1.822　　－2.782　　－1.979　　－1.717　　－0.756　　－2.334 P值　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＜0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＜0.05组别　LAD近CT值(Hu)　　噪声(Hu)　　信噪比(SNR)噪声比(CNR)　 LCX近CT值(Hu)　　噪声(Hu)　　信噪比(SNR)　　噪声比(CNR)A1组(n =30)　 419.77±73.65　 73.10±32.29　 10.75±5.12　 17.26±16.30　 411.98±82.59　 70.56±28.33　 12.57±6.57　 18.07±13.46 A2组(n =30)　 442.11±88.78　 79.89±33.11　 13.79±7.57　 27.57±12.10　 454.23±82.77　 98.77±85.44　 13.95±7.64　 26.36±14.02 t值　　－1.063　　－1.426　　－2.715　　－2.633　　－1.756　　－1.616　　－1.776　　－1.981 P值　　＞0.05　　＞0.05　　＜0.05　　＜0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＜0.05 B1组(n =36)　 402.25±75.42　 78.49±34.18　 11.81±6.20　 17.79±10.71　 388.62±83.59　 70.01±29.16　 12.57±5.42　 18.01±10.00 B2组(n =36)　 465.19±113.99　 103.90±101.27 17.05±9.75　 26.20±15.88　 427.59±94.01　 79.51±26.17　 15.17±6.90　 23.01±11.39 t值　0.069　　－1.305　　－0.948　　－2.178　　－1.859　　－1.457　　－0.024　　－2.959 P值　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＜0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＜0.05

2.4 4组辐射剂量比较超重组患者60例，2组辐射剂量差异对比具有统计学意义(P＜0.05)，有效辐射剂量明显减小，分别为(8.47±0.76)mSv和(12.22 ±2.41)mSv;肥胖组患者72例，2组辐射剂剂量差异对比具有统计学意义，分别为(13.69±1.142)mSv和(20.31±1.36)mSv。见表4。

表4　4组辐射剂量值　±s

表4　4组辐射剂量值　±s

组别　CTDI(mGy)　 DLP(mGy·cm)　 ED(mSv)A1组(n =30)31.88±1.76　 602.96±48.37　 8.47±0.76 A2组(n =30)　 47.38±9.08　 873.72±172.27　 12.22±2.41 B1组(n =36)　 52.73±2.43　 975.66±85.12　 13.69±1.14 B2组(n =36)　 76.54±3.41　 1453.54±96.28　 20.31±1.36t1/t2值　－6.748/34.09　　－6.868/22.31　　－7.527/22.26 P 1/ P 2值　＜0.05/＜0.05　　＜0.05/＜0.05　　＜0.05/＜0.05

3　讨论

3.1超重组和肥胖组图像质量比较超重2组和肥胖2组患者一般资料差异无统计学意义(P＞0.05)，具有可比较性。通过两位高年资主治医师对图像质量进行主观评分，超重和肥胖低剂量组和常规剂量组9个冠脉节段评分差异无明显统计学意义(P＞0.05)。通过降低kV值，两个低剂量组4个冠脉节段SNR低于常规剂量组，具有一致性，SCR、增强值、背景噪声等差异无统计学意义(P＞0.05)。图像噪声的增加虽然会对软组织的诊断造成影响，但是对血管的观察影响较小，本组研究中背景噪声未对冠脉观察节段造成影响，而噪声比的减低对图像质量的提高有一定意义。由于人体放射线的吸收和人体厚度呈一定比例，而降低kV值会增加血管腔内碘剂的CT值［9，10］，这也可能是两组增强水平CT值无明显统计学差异的原因。本组研究采用碘海醇350mg/ml属于高浓度碘剂，各组图像对比，4个冠脉节段增强值均＞250 Hu，可满足诊断需要［11］。

3.2 2组辐射剂量比较超重和肥胖的患者，由于其身体内脂肪占人体比例要比正常体重的人群高，脂肪组织在人体内属于缺乏血管结构，当进行增强扫描时，其强化程度不会显著变化，所以不会造成碘对比剂用量增多的情况。经过实践证实，减低辐射剂量的方法［12，13］有多种，最为有效的是降低管电压和管电流，

本组研究中超重低剂量组和常规剂量组分别采用100 kV和120 kV，有效辐射剂量较常规剂量组减低约33.7～47.3%;肥胖低剂量组和常规剂量组分别采用120 kV和140 kV，辐射剂量降低约。从我们工作实际发现对于肥胖的患者常规采用120 kV，对极个别的肥胖患者采用140 kV，已经在不知不觉中体现对“低剂量”的认识。通过对肥胖常规剂量组的数据可知，其辐射剂量约(20.31±1.36)mSv，排除其他因素，只和超重低剂量组比较两组ED值，其差别显而易见。我院64排CT机采用的是后心电门控技术，与前瞻性心电门控技术［14］相比其ED值要高。Kerl等［15］对不同机型扫描剂量的研究中发现，双能量和双源CT辐射剂量要低于16排CT。本组研究中，对心率控制和呼吸训练较为严格，这也是保证检查成功的重要一步。

3.3不足之处本组研究中只对超重组和肥胖组进行低剂量和常规剂量相关参数比较，未对超重常规剂量和肥胖常规剂量两组进行比较，其间图像质量及噪声是否存在差异，有待进一步研究。2组4个冠脉节段CT值增强水平虽满足诊断需要，但部分值较高，再者CNR低剂量组均较常规剂量组有所降低，但SNR差异无明显统计学意义，与以往文献报道有一定差异，还需进一步改善。

综上，对于超重和肥胖患者进行冠脉检查时需要考虑的影响因素要比正常体重人群多，而且部分因素比如脂肪含量的高低对图像噪声的影响、对比剂用量和碘剂的放射线吸收量等都有待进一步求证。通过本组对超重低剂量和常规剂量组、肥胖低剂量组和常规剂量组初步比较，可通过降低kV降低扫描个体的有效辐射剂量，满足对冠脉图像诊断的要求。

参考文献

1 Valentin J.International Commission on Radiation protection.Managing patient dose inmultidetector computed tomography(MDCT): ICRP Publication 102.Ann ICP，2007，37:1-79.

2 Bardo DM，Asamato J，Mackay CS，et al.Low-dose coronary artery computed tomography angiogram of an infant with tetralogy of fallot using a 256-slicemultidetector computed tomography scanner.Pediatr Cardiol，2009，30:824-826.

3 Stolzmann P，Leschka S，Scheffel H，et al.Dual-source CT in step-andshootmode: noninvasive coronary angiography with low radiation dose.Radiology，2008，249:71-80.

4 Hosch W，Stiller W，Mueller D，et al.Reduction of radiation exposure and improvement of image quality with BMI-adapted prospective cardiac computed tomography and iterative Reconstruction.Eur J Radiol，2011，10: 55.

5 Ghafourian K，Younes D，Simprini LA，et al.Scout view X-ray attenuation versus weight-based selection of reduced peak tube voltage in cardiac CT angiography.JACC Cardiovasc Imaging，2012，5:589-595.

6 Leipsic J，Labonty TM，Heibron B，et al.Estimated radiation dose reduction using adaptive statistical iterative reconstruction in coronary CT angiography: the ERASIR study.AJR Am J Roentgenol，2010，195:655-660.

7中国肥胖问题工作组数据汇总分析协作组.我国成人体重指数和姚伟对相关疾病危险因素异常的预测价值:适宜体重指数和腰围切点的研究.中华流行病病学，2002，23:5-10.

8 Liu W，Ding X，Kong B，et al.Reducing the radiation dose with the adapitve statistical iterative reconstuction technique for chest CT in adults: a parameter study.Chinmed J(Engl)，2014，127:1284-1288.

9 Heyer CM，Mohr PS，Lemburg SP，et al.Image quality and radiation exposure at pulmonary CT angiography with 100-or 120-kVp protocol: prospective randomized study.Radiology，2007，245:577.

10 Schindera ST，Nelson RC，Mukundan S Jr，et al.Hypervascular liver tumors: low tube currentmulti-detector row CT for enhanced detection: phantom study.Radiology，2008，246:125-132.

11 Schoepf UJ，Suranyi P，Thilo C，et al.Replacing diagnostic catheterization with coronary CT angiography: the final frontier.Eur Heart J，2007，28:2305-2306.

12 moscariello A，Takx RA，Achoepf UJ，et al.Coronary CT angiography: image quality，diagnostic accuracy，and potential for radiation dose reduction using a novel iterative image reconstuction technique-comparison with traditional filtered back projection.Eur Radiol，2011，21:2130-2138.

13 Yang CC，Mok GS，Law WY，et al.potential dose reduction of optimal ECG-contralled tube currentmodulation for 256-slice CT coronary angiography.Acad Radiol，2011，18:731-737.

14 Lee JH.Prospective vers us retrospective ECG-gated 64-detector coronary CT angiography fo revaluation of coronary artery bypass graftpatency: comparison of image quality，radiation dose and diagnostic accuracy.Int J Cardiovasc Imaing，2011，27:657-667.

15 Kerl LM，Bauer RW，Maurer TB.Aschenbach，H.Korkusuz，T.Lehnert，et al.Dose levels at coronary CT angiography-a comparison of dual energy-，dual source-and 16-slice CT.Eur Radiol，2011，30:530-537.