双能量三低扫描在冠状动脉成像中的临床应用研究

王栋，常英娟，李剑，曹丽娜，石明国

1.第四军医大学西京医院 放射科，陕西 西安 710032；2.陕西中医药大学附属医院 放射科，陕西 咸阳 712000

双能量三低扫描在冠状动脉成像中的临床应用研究

王栋1，常英娟1，李剑1，曹丽娜2，石明国1

1.第四军医大学西京医院 放射科，陕西 西安 710032；2.陕西中医药大学附属医院 放射科，陕西 咸阳 712000

目的探讨FLASH双源CT双能量低对比剂量、低对比剂注射流速及低辐射剂量（三低）扫描在冠状动脉成像中的应用。方法选取临床疑似冠心病患者60例随机分为两组，每组30例，分别采用双能量扫描（A组）和常规回顾性扫描（B组）。对比评价两组的图像质量、辐射剂量和最终诊断结果。结果A组的容积CT剂量指数（CTDIvol）、剂量长度乘积、有效辐射剂量明显低于B组，差异有统计学意义（P＜0.05）。A、B两组图像所测右冠状动脉近端、左冠状动脉前降支近端、回旋支近端及升主动脉根部强化值A＜B，差异有统计学意义（P＜0.05）。所用对比剂量A组小于B组，差异有统计学意义（P＜0.05）。A、B两组图像各冠脉近端及升主动脉根部信噪比SNR及对比噪声比CNR无明显差异，无统计学意义。结论冠状动脉CTA成像中双能量扫描可以在同时降低辐射剂量、对比剂剂量、降低注射对比剂的流速（三低）的情况下仍可获得符合临床诊断要求的优质图像，减少对比剂量可降低患者对比剂肾病的发生几率，降低注射流速可降低注射对比剂时皮下外渗的发生几率，在老年患者、糖尿病患者及放化疗患者等体质差人群中可以推广应用。

双源CT；双能量；冠状动脉；图像质量；辐射剂量；体层摄影术

引言

冠状动脉CTA成像已成为临床筛查冠心病的首选方法[1]。其双能量成像技术可通过一次扫描完成冠状动脉解剖结构的显示及心肌灌注的评价，与金标准对照有很高的一致性，实现了心脏“一站式”检查[2]。CT能量成像技术是指CT球管在不同管电压变化的情况下，照射出不同能量的X射线。利用不同能量的X射线分别对被照射物质进行数据采集CT成像，在不同管电压条件下产生的X射线穿透被照射物质后的衰减值不同，利用这一衰减特性通过计算机在二维能量空间内对被照射物质进行定位和成像显示，可实现对被照射物质的识别、定性和定量分析，提高CT图像质量，降低辐射剂量等。但王瑞等[2]报道双能量CT冠状动脉成像平均辐射剂量为10 mSv，王怡宁等[3]报道平均辐射剂量为（15.9±1.5）mSv，冯越等[4]报道的平均辐射剂量为（7.42±1.21）mSv，较高的辐射剂量阻碍了该技术的临床应用发展[2-5]。碘对比剂所带来的不良事件，包括碘对比剂的不良反应、碘对比剂外渗、碘对比剂肾病，都被人们所关注，这几项碘对比剂所带来的不良事件均与对比剂的量及注射流速有关，增大对比剂用量、增大对比剂注射流速，发生不良事件的几率就越大。血管成像对比剂注射速率达到4～5 mL/s，对比剂外渗的概率增高[6]。本研究探讨降低辐射剂量、降低对比剂量及其注射流速的可行性。

1 材料与方法

1.1 一般资料

前瞻性选择2016年3～7月来本院就诊的 60例疑似冠心病患者，随机分为两组，每组30例，分别采用双能量技术扫描（A组）和常规回顾性扫描（B组），其中A组女17例，男13例，平均年龄56.8岁，平均体质指数 BMI（23.11±2.9）kg/m2， 平 均 心 率（55.7±4.8） 次 /分；B组女16例，男14例，平均年龄58.6岁，平均BMI（23.05±2.72）kg/m2， 平 均 心 率（56.67±5.69） 次 /分。

纳入标准：心率＜70次/分，BMI＜30 kg/m2，无对比剂注射禁忌症的患者，且患者及家属签订知情同意书。

1.2 设备及扫描参数

两组扫描均采用Siemens Somatom Definition Flash双源CT机，并采用CAREDose 4D技术降低辐射剂量。扫描范围均为冠状动脉开口上1.5 cm至心尖下1.5 cm处。方向头足向。对比剂均采用碘帕醇（370 mgI/mL），经上肢静脉高压注射，均采用团注示踪技术，兴趣区设在升主动脉根部，CT值达到100 HU时，再延迟5 s后自动开始扫描。

A组扫描参数：管电压100～Sn 140 kV（融合数据相当于120 kV），对应参考管电流（Quality ref.mAs/rot）为150～128 mA，时间分辨率采用mono 140 ms，对比剂量按患者体重0.8 mL/kg计算，流速3.5 mL/s。图像采用线性融合系数为0.5的融合图像，重建函数（kernel B26f medium smooth AsA）。B组采用管电压120 kV，参考管电流（Quality ref.mAs/rot）为300 mA，时间分辨率采用mono 75 ms，对比剂量按患者体重1.0 mL/kg计算，注射流速5.0 mL/s。图像采用常规算法图像，重建函数（kernel B26f medium smooth AsA）。

1.3 图像分析及评价

图像均采用最佳舒张期图像，应用3D软件中测量工具测其升主动脉根部、右冠状动脉近端、左前降支近端、回旋支近端、心包下脂肪及左室侧壁的强化值和噪声值。心包下脂肪噪声作为背景噪声，计算各部位的信噪比SNR和对比噪声比CNR。测量选用感兴趣区（Region of Interest，ROI）尽可能避免血管壁和管腔内斑块的最大范围（图1）。主观评价图像质量在Circulation软件中进行。按照美国心脏病学会（American Heart Association，AHA）标准，对冠状动脉采用改良的15段分法[7]，由两位副主任医师采用双盲法判断两组冠状动脉图像质量。采用4分法[8]：图像无法诊断为1分，图像可以接受为2分，图像质量较好为3分，图像质量优良为4分。

1.4 辐射剂量

统计的辐射剂量不包含定位像、冠状动脉钙化积分及示踪技术的剂量。计算容积CT剂量指数（CTDIvol），剂量长度乘积（DLP）及有效辐射剂量（Effective Radiation Dose，ED），ED ≈ k×DLP， 其 中 胸 部 k=0.014 mSv/(mGy·cm)[9]。

图1 ROI测量的位置

1.5 统计学分析

所有统计学处理均利用SPSS 19.0统计软件进行。计量资料采用（均数±标准差）表示，两组间比较采用t检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组基本临床资料对比

A、B两组患者BMI、心率差异无统计学意义（P＞0.05）。A组的容积CT剂量指数（CTDIvol）、DLP、ED明显低于B组，差异有统计学意义（P＜0.05） （表1）。

表1 两组BMI、心率、CTDIvol、DLP和ED统计学比较

表1 两组BMI、心率、CTDIvol、DLP和ED统计学比较

组别BMI(kg/m2)心率(次/分)CTDIvol(mGy)DLP(mGy·cm)ED(mSv)A组 23.11±2.9 55.7±4.822.75±5.29322.7±75.234.52±1.05 B组 23.05±2.7256.67±5.6943.89±8.54641.53±105.858.98±1.48 P值 0.936 0.494 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05

2.2 图像分析

A、B两组图像所测右冠状动脉近段、左冠状动脉前降支近段、回旋支近段及升主动脉根部强化值比较A组＜B组，差异有统计学意义（P＜0.05）。A、B两组图像各冠脉近段及升主动脉根部SNR及CNR无明显差异（P＞0.05）（表2）。

表2 两组右冠近段、左前降近段、左回旋近段和升主动脉根部CT强化值、SNR和CNR值

表2 两组右冠近段、左前降近段、左回旋近段和升主动脉根部CT强化值、SNR和CNR值

组别 右冠近段左前降近段左回旋近段升主动脉根部CT强化值 (HU)A组 370.29±41.85355.99±36.99356.21±37.74338.33±30.33 B组P值456.47±71.08＜0.05 434.49±64.83＜0.05 435.01±70.46＜0.05 428.99±56.08＜0.05 SNR值A组 36.17±7.59 34.41±6.23 34.89±3.59 32.75±2.88 B组 35.94±6.79 35.53±6.85 33.75±5.47 33.28±3.45 P值 0.906 0.906 0.906 0.906 CNR值A组 26.89±3.57 25.67±3.13 26.39±3.19 23.95±2.38 B组 28.69±5.27 26.98±4.65 27.02±5.17 25.18±3.35 P值 0.436 0.906 0.906 0.436

2.3 对比剂用量比较

所用对比剂量A组＜B组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表3。

表3 对比剂用量的比较（mL）

2.4 两组图像主观评价

经两位副主任医师对两组图像的主管评价均为优良，无明显差异（图2、表4）。

表4 两位医师双盲法对两组图像主观评价（分）

3 讨论

第1代双源CT行DE-CCTA检查的辐射剂量较高，大约10 mSv[2-4]。美国FDA[10]声明，当辐射剂量为10 mSv时，受照者患癌的机率大约是1/2000例患者，结果与BEIR VII（1/1000）的相似，所以限制了其临床应用。Layritz等[11]比较了自动管电压管电流调节技术与基于患者BMI人为设定管电压管电流技术对前瞻性心电门控心脏CTA的图像质量和辐射剂量，结果显示前者辐射剂量明显降低，而两者图像质量没有显著性差异。双能量扫描因其只能采用后门控扫描且管电压固定，降低其辐射剂量只能降低管电流，辐射剂量与管电流呈正比[12-16]。自动管电流调制技术不仅能够在不同空间投射方向上调整管电流，也能够在不同时间段上调整。May等[17]的研究显示在心律规则且心率较低的患者中采用心电门控自动管电流调节技术能够减少52%的辐射剂量。本次研究采取降低管电流和自动管电流调节技术联合应用的方法降低辐射剂量，使双能量三低扫描（A组）和常规回顾性扫描（B组）比较管电流减少50%，辐射剂量相应的减少大约50%。对比剂目前使用以非离子型为主，使用剂量根据扫描部位、检查目的、扫描方式及患者的个体差异等有所不同。注射对比剂有不良事件发生的可能，如对比剂外渗和CIN的发生。

图2 医师主观评价图像质量的依据图

对比剂外渗发生的有多重因素影响：患者自身血管问题、护士技术能力问题、穿刺针的问题、以及对比剂的问题（浓度高、粘度大）和检查时操作技术人员的问题（选择注射流速高、用量大）。对比剂外渗的发生直接影响到患者的身心健康，并且有可能直接引发患者和医生直接的矛盾冲突，间接的影响到医患之间的关系。因此碘对比剂外渗是血管成像检查或者增强检查中不能忽视的问题[18-20]。现有大量的研究指出碘对比剂发生外渗与对比剂注射的量和速率等因素有直接的相关性[21-23]。所以减少对比剂用量及注射流速可以降低对比剂外渗的发生机率。

对比剂肾病（Contrast-Induced Nephropathy，CIN）是指在没有其他原因引起肾功能异常的情况下，患者经血管途径应用碘对比剂后2～3 d内血清肌酐升高至少44 µmol/L（0.5 mg/dL）或超过基础值25%。据统计，肾功能正常的患者，对比剂肾病的发病率仅不到2%，但合并慢性肾脏病的患者，对比剂肾病的发生率则提高到12%～27%，糖尿病肾病者的发病率可高达50%[24]。2010年Rahman等[25]研究发现注射对比剂后发生CIN的患者中糖尿病者所占比例高达96.6%。老年人应用对比剂后发生肾功能受损的危险性增高，老年人肾脏体积和血流量随年龄增长而减少，加上其他疾病和生理性各器官功能的衰退导致肾血流量减少、肾小球滤过率下降、肾脏代偿能力下降等。有相关研究者统计，55岁以上患者使用对比剂发生肾损害的危险性比55岁以下患者高19倍之多。因此减少对比剂用量对于老年人、患有糖尿病以及有慢性肾病的患者可以降低CIN发生的机率。

4 结论

本次研究采取降低管电流和自动管电流调节技术联合应用的方法降低辐射剂量，使双能量三低扫描（A组）和常规回顾性扫描（B组）比较管电流减少50%，辐射剂量相应的减少大约50%；通过线性融合的A组图像右冠状动脉近段、左冠状动脉前降支近段、回旋支近段及升主动脉根部强化值均达到血管成像临床诊断要求，图像质量评价无论是客观评价还是主观评价均达到临床诊断要求，与常规回顾性B组扫描图像质量无差异。双能量扫描冠状动脉血管成像在同时降低辐射剂量、降低对比剂用量及对比剂注射流速（三低）的情况下，仍可以得到符合临床诊断要求的优质图像；通过减少对比剂用量降低了患者发生CIN的机率，降低对比剂注射流速减少了发生对比剂外渗的风险。本研究科学合理的实现了大幅度降低辐射剂量、降低对比剂用量及注射流速也减少了更多不良事件的发生。在老年患者、糖尿病患者及放化疗患者等体质差和敏感人群中可以得到更广泛的应用，打破其被限制的枷锁。双能量三低扫描方式可以更好的服务于患者，在临床上有着更广泛的应用前景。

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Clinical Application of Double Energy Tri-Low Scanning in Coronary Angiography

WANG Dong1, CHANG Yingjuan1, LI Jian1, CAO Lina2, SHI Mingguo1
1.Department of Radiology, Xijing Hospital, The Fourth Military Medical University, Xi’an Shaanxi 710032, China; 2.Department of Radiology, Affiliated Hospital of Shaanxi University of Traditional Chinese Medicine, Xianyang Shaanxi 712000, China

ObjectiveTo discuss the application of the dual-energy low contrast dose, low-contrast dose injection and low radiation dose (tri-low) scanning of FLASH dual-source in the application of coronary artery imaging.MethodsSixty patients with suspected coronary heart disease were randomly divided into two groups, with 30 patients in each group. Dual energy scanning (group A) and routine retrospective scanning (group B) were separately performed on these patients respectively. Image quality, radiation dose andfinal diagnosis of the two groups were compared.ResultsThe volume CT dose index (CTDIvol) of group A, the product of dose length, the effective radiation dose were significantly lower than group B (P＜0.05). The right coronary artery proximal, the anterior descending branch of the left coronary artery, and the proximal and ascending aortic root strengthening value in group A were much lower than that of group B (P＜0.05). There was no significant difference in the SNR and the contrast noise between the two groups of images.ConclusionDual energy scanning (low dose, low contrast medium, low injection rate) can obtain better image in coronary CTA imaging. Reduction of contrast dose can reduce the occurrence of contrast-induced nephropathy. Besides, the low injection velocity is also related to low subcutaneous leakage. Therefore, the dual-energy CT can be widely used in elderly and diabetic patients.

dual-source computed tomography; dual energy; coronary artery; image quality; radiation dose; tomography

编者按：双能CT有效的识别和量化在病理过程中出现的异常物质成分信息，区分结石、铁、钙、碘等不同成分。通过能量选择成像，使合成图像的显示和质量更便于临床诊断信息的提取，极大的丰富和拓展了CT的临床应用。本专栏收集了双能CT在临床各部位的应用，探讨其临床诊断应用价值。

栏目主编：石明国

石明国，毕业于西安交通大学，硕士学位。现任第四军医大学西京医院医学影像学教研室主任、教授。兼山东泰山医学院教授、硕士生导师。荣立三等功2次，2012年1月获国防服役金质奖章。多次被评为陕西省医学会先进个人。中华医学会影像技术分会第六届委员会主任委员、中国医学装备协会常务理事、中国医学装备协会CT工程技术专业委员会主任委员、中国人民解放军医学影像技术专业委员会主任委员、陕西省医学会医学影像技术学会名誉主任委员，中华医学科技奖评审委员会委员。先后受聘为中华放射学杂志副总编辑、实用放射学、中华现代影像学、医疗卫生装备、生物医学工程与临床、现代医用影像学等10多部杂志编委、常务编委、副主编。承担国家九五攻关项目、国家自然科学基金等课题研究，获陕西省科学技术二等奖两项，全军科技进步奖5项，国家发明专利3项。主编教材及专著10部，参编多部。其中1995年主编全国首部《实用CT影像技术学》，获优秀科技图书一等奖，被选为全国大型设备CT上岗培训教材。主编十一五国家级规划教材《医学影像设备学》，高等教育出版社出版；主编《医学影像设备质量控制管理学》《放射师临床工作指南》《全国大型医用设备使用人员业务考评教材》、国家卫生和计划生育委员会及全国高等医药教材建设研究会“十三五”规划教材《医学影像设备学》等多部教材和专著，由人民卫生出版社出版；在各类专业杂志发表论文150余篇。

R816.2

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.11.001

1674-1633(2017)11-0001-04

2017-02-11

2017-09-15

国家自然科学基金（81000648）。

石明国，教授，主要研究方向为医学影像技术。

通讯作者邮箱：smg2002@163.com

本文编辑 王静