第3代双源 CT大螺距冠状动脉CT血管成像中盐水冲洗速率对检查效果的影响

王 曼，王怡宁，易 妍，王 沄，刘珮君，金征宇

中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院放射科，北京100730

·Force CT专栏 论著·

第3代双源 CT大螺距冠状动脉CT血管成像中盐水冲洗速率对检查效果的影响

王 曼，王怡宁，易 妍，王 沄，刘珮君，金征宇

中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院放射科，北京100730

目的探究并优化在超低对比剂用量方案下，采用第3代双源CT大螺距扫描技术进行冠状动脉CT血管成像(CTA)检查时，不同盐水注射速率对该检查图像效果的影响。方法共前瞻性连续入组68例临床可疑或已确诊冠心病患者，均采用第3代双源CT进行前瞻性大螺距技术冠状动脉CTA扫描。采用自动管电压选择技术进行患者扫描电压值的智能选择，根据所选不同管电压值对应选择其对比剂注射方案，即70 kV的对比剂量和流速分别为18 ml和3.0 ml/s，80 kV的对比剂量和流速分别为21 ml和3.0 ml/s。然后将患者随机分为2组：A组(n=31)：盐水追加方案为流速3.0 ml/s；B组(n=37)：盐水追加方案为流速4.0 ml/s；A、B两组盐水总量均为40 ml。比较两组间的辐射剂量、客观图像质量和主观图像质量。结果两组患者的有效剂量(ED)差异无统计学意义[(0.36±0.12)mSv比(0.37±0.13)mSv；t=-0.40，P=0.70]，所有患者的平均ED为(0.43±0.28)mSv。A组右冠状动脉远段(76.04±62.46比43.96±26.94；t=2.67，P=0.01)和左回旋支近段(69.60±43.13比44.08±24.08；t=2.96，P=0.01)的对比噪声比均明显高于B组，其余参数两组间差异均无统计学意义(P均>0.05)。两组间的主观图像质量差异也无统计学意义(χ2=2.53，P=0.47)。结论采用超低剂量对比剂方案行第3代双源CT大螺距冠状动脉CTA检查时，使用与对比剂流速相同的盐水冲洗速率可获得更好的检查图像质量。

冠状动脉CT血管成像；第3代双源CT；对比剂；盐水冲洗速率

ActaAcadMedSin，2017,39(1)：56-61

多层螺旋CT冠状动脉成像发展迅速，已成为有效的诊断冠心病的无创手段之一。但在冠状动脉CT血管成像(CT angiography，CTA)检查中，由于碘对比剂的使用可导致对比剂肾病等问题，因此在临床工作中，如何在保证图像质量的前提下减少对比剂用量已受到越来越多的关注。在冠状动脉CTA的临床应用中，当扫描过程中的对比剂注射完成后，均需注射 40～50 ml生理盐水冲洗，以保证主动脉及冠状动脉强化效果并节约对比剂用量。有关生理盐水冲洗速率对主动脉及冠状动脉强化效果的影响，国内外已有一些文献进行了探讨，但在第3代双源CT的研究方面仍有空白。本研究观察了不同生理盐水冲洗速率与被监测血管内对比剂浓度CT值之间的关系，探讨了第3代大螺距冠状动脉双源CTA成像技术中生理盐水冲洗速率对应用超低剂量对比剂方案的影响。

对象和方法

对象及分组2015年12月至2016年3月在北京协和医院临床怀疑冠心病进行冠状动脉CTA检查的患者68例，其中，男33例，女35例，平均年龄(57.3±8.9)岁(28～78岁)。排除标准：(1)对含碘造影剂过敏；(2)严重肝肾功能不全；(3)失代偿性心功能不全；(4)患者检查前不用药物控制心率。采用自动管电压调节技术进行患者扫描电压值的智能选择，根据所选不同管电压值对应选择其对比剂注射方案，即70 kV的对比剂量和流速分别为18 ml和3.0 ml/s，80 kV的对比剂量和流速分别为21 ml和3.0 ml/s。然后将患者随机分为2组：A组(n=31)：盐水追加方案为流速3.0 ml/s；B组(n=37)：盐水追加方案为流速4.0 ml/s；A、B两组盐水总量均为40 ml。本研究经北京协和医院伦理委员会批准，所有患者在检查前均签署知情同意书。

扫描方法所有患者检查前均进行严格的呼吸训练以保证整个扫描过程中屏气良好，减少呼吸运动伪影对图像质量的影响。采用第3代双源CT (SOMATOM Definition Force；Siemens Healthcare，Forchheim，Germany)进行扫描，使用双筒高压注射器(Bayer MEDRAD Stellant D)注射对比剂(碘帕醇，370 mg I/ml)及生理盐水(生理盐水和碘对比剂分别装入双筒高压注射器两个筒内)。检查前5 min每位患者常规舌下喷硝酸甘油气雾剂约 0.5 mg，以期扩张冠状动脉提高成像质量。扫描范围为气管分叉下方10 mm至心脏膈面，应用造影剂示踪法在主动脉根部层面选择感兴趣区(region of interest，ROI)监测 CT值，当ROI内 CT值超过40 HU时，延迟4 s自动触发扫描。

扫描均采用前瞻性大螺距模式，单个心动周期内完成全心图像采集。当患者心率大于70 bpm，采集窗选择在最佳收缩期范围(30%～45% R-R间期)；当患者心率小于70 bpm，采集窗选择在最佳舒张期范围(30%～45% R-R间期)。其他扫描参数的设置包括：转速为0.25 s的高功率双Vectron球管(电压可选范围70～150 kV，以10 kV为递增量)；探测器准直为：0.75×196×0.6 mm；螺距为3.2；最高时间分辨率为66 ms；飞焦点技术：0.4×0.5 mm。

图像后处理方法采用回顾性心电门控技术，在全心动周期范围内间隔50 ms重建所有时相的图像，层厚0.75 mm，间隔0.5 mm，卷积函数(Kernal)值B26f。选择运动伪影最小的时相的图像进行下一步分析。若图像质量仍不能满足诊断要求，则对心电图进行手动编辑，处理的方法有忽略(Disable)、删除(Delete)、插入(Insert)某些重建时间窗，以及移动(Shift)心电图R峰的位置等，再重建出薄层图像。应用心血管后处理软件(Syngo Circulation，Siemens)对心电图编辑前后的薄层图像进行多平面重组、最大密度投影及容积再现技术等后处理。

图像评价方法

客观图像质量评价：分别测量主动脉根部(Ao)、前降支(近、中、远 段)、回旋支(近、远段)及右冠状动脉 (近、中、远段)的管腔(lumen)及邻近组织(tissue)CT值，ROI应尽可能避开管壁及钙化灶。计算图像的信噪比(signal to noise ratio，SNR)和对比噪声比(contrast to noise ratio，CNR)。图像噪声(noise)定义为主动脉根部ROI内平均CT值的标准差(standard deviation，SD)。SNR和CNR的计算公式：SNR=CTAo/NoiseAo，CNRlumen=(CTlumen-CTtissue)/Noisetissue[1]。

主观图像质量评价：根据国际心血管协会推荐标准，将冠状动脉树分为18个节段[2]，闭塞血管以远段及支架所在段不计入分析。由2名经验丰富的高年资医师分别评价图像质量，存在差异时，经协商后得出一致结论。采用Likert 4分主观评分法，图像质量共分为4级，相应评分为1～4 分，具体为：1级：血管显示优异，边界清晰，无阶梯样伪影及血管中断；2级：血管有轻度伪影，节段轻微模糊；3级：血管有中度伪影但没有节段不连续；4级：血管显示不清，节段走行不连续，有严重阶梯样伪影。其中，图像质量评为1～3 级的血管可供诊断，为可评价血管；图像质量评为4级的血管无法满足诊断要求，为不可评价血管[3]。

辐射剂量根据每例患者扫描时CT设备上显示的数据，记录该患者总的剂量长度乘积(dose-length product，DLP)和CT容积剂量指数(CT dose index volume，CTDIvol)，有效剂量(effective dose，ED)转换计算公式：ED=DLP×0.014(单位为mSv)。

统计学处理采用SPSS 19.0统计软件，计量资料以均数±标准差表示，计数资料以频率或构成比(%)表示，组间患者基本信息、辐射剂量和客观图像质量指标的比较采用独立样本t检验，临床症状及临床危险因素和主观图像评分的比较采用卡方检验，P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

一般情况两组患者在年龄、体质量指数(body mass index，BMI)、心率、吸烟、高血压、糖尿病、高血脂及冠心病家族史方面差异均无统计学意义(P均>0.05)(表1)。

辐射剂量A、B两组的ED差异无统计学意义[(0.36±0.12)mSv比(0.37±0.13)mSv；t=-0.40，P=0.70]，所有患者的平均ED为(0.43±0.28)mSv。

表1 两组患者一般情况的比较Table 1 Comparison of general data between two groups

BMI：体质量指数；HR：心率；DM：糖尿病；CHD：冠心病

BMI：body mass index；HR：heart rate；DM：diabetes mellitus；CHD：coronary heart disease

客观图像质量A组右冠状动脉远段(76.04±62.46比43.96±26.94；t=2.67，P=0.01)和左回旋支近段(69.60±43.13比44.08±24.08；t=2.96，P=0.01)的CNR均明显高于B组，其余参数两组间差异均无统计学意义(P均>0.05)(表2)。A组31例患者中，19例自主管电压选择70 kV，12例选择80 kV，两组主动脉根部CT值差异无统计学意义[(377.63±94.21)HU比(318.46±83.52)HU；t=1.78，P=0.09]；B组37例患者中，21例选择70 kV，16例选择80 kV，两组主动脉根部CT值差异也无统计学意义[(404.72±95.52)HU比(356.60±64.58)HU；t=1.73，P=0.09]。

主观图像质量A、B两组间的主观图像质量差异均无统计学意义(χ2=2.53，P=0.47)(表3，图1、2)。

讨 论

随着经济的发展和生活方式的改变，冠心病已成为我国居民重要死亡原因之一，冠状动脉CTA检查作为筛查冠心病的检查手段之一，越来越受到社会的重视与关注[4]。Neefjes等[3]在双源CT冠状动脉成像中采用大螺距Flash扫描模式，可以在1个心动周期内采集完整的冠脉图像信息。美国食品药品管理局网站上发表了美国心脏病委员会的声明，认为10 mSv的CT辐射剂量可导致1/2000的CT检查过的患者患上恶性肿瘤[5]。这种螺距扫描方式大大缩短了曝光时间，对于显著降低扫描辐射剂量起到至关重要的作用，但临床上能够在降低扫描剂量的同时减少对比剂用量方面的研究没有统一标准。第3代双源CT的问世大大缩短了冠状动脉成像检查的时间，使减少对比剂的用量成为可能。冠状动脉CTA检查所使用的对比剂多为高渗性，含碘量高达37%，在人体内以原形由肾小球滤过而不被肾小管吸收，脱水时该药在肾内浓度增高，可致肾损害而发生急性肾功能衰竭。同时，由于碘对比剂具有高渗性及化学毒性，静脉注射后也会使机体产生一系列不良反应，碘对比剂过敏反应是其最严重的不良反应，轻者影响患者的身心健康，重者危及患者生命[6- 8]。在冠脉CTA检查过程中，最佳的增强效果对探测冠状动脉狭窄和斑块是最基本的要求，增强效果直接取决于对比剂注射总量、流速和浓度，其中前两种可以通过人为操作进行合理配置[9]。因此，在保证图像质量的前提下，如何有效降低对比剂用量同样是大家关注的焦点。

表2 两组患者客观图像质量比较Table 2 Comparison of objective image quality between two groups

SNR：信噪比；CNR：对比噪声比；Ao：主动脉根部；LAD：左前降支；LCX：左回旋支；RCA：右冠状动脉；p：近段；m：中段；d：远段

SNR：signal to noise ratio；CNR：contrast to noise ratio；Ao：aortic root；LAD：left anterior descending artery；LCX：left circumflex artery；RCA：right coronary artery；p：proximal segment；m：middle segment；d：distal segment

CPR：曲面重建图像；RCA：右冠状动脉；LCX：左回旋支；VRT：容积再现技术；CNR：对比噪声比；BMI：体质量指数

CPR：curved planar reformats；RCA：right coronary artery；LCX：left circumflex artery；VRT：volume rendering technique；CNR：contrast to noise ratio；BMI：body mass index

A. RCA的CPR；B.LCX的CPR；C.RCA的VRT；D.LCX的VRT

A. RCA in CPR；B. LCX in CPR；C.RCA in VRT；D. LCX in VRT

图1 男，58岁，胸闷，A组病例，BMI 24.28 kg/m2，扫描电压70 kV，盐水流速3.0 ml/s，该患者RCA远段CNR为111.72，LCX近端CNR为68.29，图像质量主观评分为1分

Fig 1 A 58-year-old man with chest distress from Group A (BMI 24.28 kg/m2); the scanning voltage value was 70 kV，the saline flush was 3.0 ml/s，the CNR of RCA distal segment was 111.72，the CNR of LCX proximal segment was 68.29，and the image quality quantitative score was 1

表3 两组间主观图像质量评分比较[n(%)]Table 3 Comparison of image quality score between two groups [n(%)]

A. RCA的CPR；B.LCX的CPR；C.RCA的VRT；D.LCX的VRT

A. RCA in CPR；B. LCX in CPR；C. RCA in VRT；D. LCX in VRT

图2 男，68岁，胸痛，B组病例，BMI 23.15 kg/m2，扫描电压70 kV，盐水流速4.0 ml/s，该患者RCA远段CNR为93.98，LCX近端CNR为65.49，图像质量主观评分为1分

Fig 2 A 68-year-old man with chest pain from Group B (BMI 23.15 kg/m2), the scanning voltage value was 70 kV，the saline flush was 4.0 ml/s，the CNR of RCA distal segment was 93.98，the CNR of LCX proximal segment was 65.49，and image quality quantitative score was 1

Schoellnast等[10]研究显示，使用生理盐水可以节省对比剂用量。盐水冲洗技术可以减少对比剂用量，同时还可达到大剂量对比剂对血管的增强效果[11]。杨靖逸等[12]研究表明，在冠状动脉检查过程中，生理盐水灌洗技术可以提高主动脉和冠状动脉的强化程度，冠状动脉在盐水注射速度超过5 ml/s后达到平衡。本研究结果显示，A组的右冠状动脉远段和左回旋支近段的图像CNR均显著高于B组相应节段，而两组患者的辐射剂量没有明显差异，提示采用超低剂量对比剂用药方案及第3代双源CT大螺距冠状动脉CTA检查时，使用与对比剂流速相同的盐水冲洗速率(盐水追加方案为流速3.0 ml/s)可获得更好的检查图像质量，即3.0 ml/s盐水注射速度就可使图像更为清晰，而非越快越好，过高的盐水注射速度会因为对比剂通行太快而达不到更好的血管增强效果。

本研究存在以下不足之处：(1)样本量不够平衡，差别较大，对诊断准确率有一定的影响；(2)没有完成血管远端、细小分支和冠状动脉血管直径的评估，没有对动脉粥样硬化斑块的评价，如软斑块和血管狭窄抑或栓塞的评估，这些都是影响血管内对比剂浓度的因素；(3)缺少冠状动脉造影金标准的对照，对于其他BMI范围内的未做分析讨论。在今后工作中可以对这些不足之处进行相应深入的研究。

综上，本研究结果显示，采用超低剂量对比剂方案行第3代双源CT大螺距冠状动脉CTA检查时，使用与对比剂流速相同的盐水冲洗速率可获得更好的检查图像质量。因此，在临床工作中，使用3.0 ml/s的生理盐水冲洗速率，就能帮助患者尽可能合理的在减少对比剂使用的同时获得可靠的图像。

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Effects of the Saline Flush on High-pitch CT Coronary Angiography on Third-generation Dual-source CT System

WANG Man，WANG Yining，YI Yan，WANG Yun，LIU Peijun，JIN Zhengyu

Department of Radiology，PUMC Hospital，CAMS and PUMC，Beijing 100730，China

JIN Zhengyu Tel：010- 69155442，E-mail：jin_zhengyu@163.com

Objective To preliminarily investigate and optimize the saline flush effects to the image quality (IQ)and effective scan rate of high-pitch CT coronary angiography (CCTA)using ultra-low contrast media (CM)protocols on third-generation dual-source CT (DCST). Methods Sixty-eight consecutive patients with suspected or known coronary artery disease (CAD)were recruited and underwent prospective high-pitch CCTA on third-generation DSCT with automatic tube voltage selection (70- 80 kV)based ultra-low CM protocols：18 ml(3.0 ml/s) for 70 kV and 21 ml (3.0 ml/s) for 80 kV. All the patients were randomly divided in to two groups：Group A(n=31)with the saline flush of 3.0 ml/s(40 ml) and Group B (n=37)with the saline flush of 4.0 ml/s(40 ml). The baseline data，risk factors，quantitative image quality (IQ)，qualitative IQ results，and effective dose (ED)were evaluated and compared. Results There was no significant difference in ED between two groups [(0.36±0.12)mSvvs. (0.37±0.13)mSv；t=-0.40，P=0.70]. The average ED in all patients was (0.43±0.28)mSv. However，the contrast to noise ratio (CNR) of right coronary artery distal segment in Group A was significantly higher than that in Group B(76.04±62.46vs. 43.96±26.94；t=2.67，P=0.01) and the CNR of left circumflex artery proximal segment in Group A was significantly higher than that in Group B(69.60±43.13vs. 44.08±24.08；t=2.96，P=0.01). No other significant difference was found in terms of baseline characteristics，and objective image quality (allP>0.05). Subjective IQ showed no significant difference between these two groups (χ2=2.53，P=0.47). Conclusion Under high-pitch CCTA using ultra-low CM protocols [18- 21 ml (3.0 ml/s)]on third-generation DCST，the saline flush at a flow rate of 3.0 ml/s can achieve satisfactory IQ and effective scan rate.

coronary CT angiography；third-generation dual-source CT；contrast media；saline flush rate

国家自然科学基金(81471725)、北京市自然科学基金(7142133)和卫生公益性行业科研专项项目(201402019、201402001)Supported by the National Natural Sciences Foundation of China (81471725)，the Beijing Municipal Natural Science Foundation (7142133)，and the Health Industry Special Scientific Research Project (201402019,201402001)

金征宇 电话：010- 69155442，电子邮件：jin_zhengyu@163.com

R816.2；R541.4；R814.42

A

1000- 503X(2017)01- 0056- 06

10.3881/j.issn.1000- 503X.2017.01.010

2016- 10- 01)