前瞻性心电门控技术降低128层CT胸痛三联成像辐射剂量的研究

杜丽云，冯结映，靳仓正，董志兴，钟思源

（广东省佛山市南海区人民医院放射科，广东 佛山 528200）

前瞻性心电门控技术降低128层CT胸痛三联成像辐射剂量的研究

杜丽云，冯结映，靳仓正，董志兴，钟思源

（广东省佛山市南海区人民医院放射科，广东 佛山 528200）

目的：探讨前瞻性心电门控技术在低心率患者128层CT胸痛三联成像中减少辐射剂量方面的应用价值。方法：选取行128层CT胸痛三联成像患者90例，心率＜65次/min、心率变异＜5次/min。随机分为A、B 2组：A组行回顾性心电门控螺旋扫描；B组行前瞻性心电门控扫描，比较2组图像质量与辐射剂量。结果：2组图像质量评分差异无统计学意义（Z=-0.88，P=0.38）；B组平均辐射剂量及曝光时间均低于 A组（t=16.16，P＜0.001；Z=-8.26，P＜0.001）。结论对于心率 ＜65次/min且心律相对平稳患者，128层CT前瞻性心电门控技术在胸痛三联成像中具有重要的临床价值，在保证图像质量的前提下仍能明显降低辐射剂量。

心电门控技术；胸痛；体层摄影术，X线计算机；辐射剂量

急性胸痛是常见临床症状之一，近年来急性胸痛三联征（急性冠状动脉综合征、主动脉夹层和肺栓塞）发生率也不断上升，其早期诊断具有重要临床意义。X线辐射剂量的增加可加大患癌症的风险［1］，而小螺距重叠扫描的回顾性心电门控CT胸痛三联成像时患者所接受的辐射剂量相当于或超过正常人1年所能承受的安全辐射剂量上限［2］。CT电离辐射的致癌风险及放射防护与安全问题已成为大家关注的焦点。因此，有效降低CT胸痛三联成像的辐射剂量具有重要意义。本研究探讨前瞻性心电门控技术降低128层螺旋CT胸痛三联成像辐射量的临床价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2013年1月至2016年6月我院收治的急性胸痛且行128层螺旋CT胸痛三联成像患者90例，男60例，女30例；年龄22～79岁，平均（59.13±6.32）岁；体质量指数（body mass index，BMI）18.75～29.65 kg/m2，平均（25.31±5.31）kg/m2。

纳入标准：胸痛原因诊断不明确，心率＜65次/min、心率变异＜5次/min。排除标准：急性胸痛原因诊断明确、对比剂过敏、心律失常、肾功能不全、精神性疾病患者。

采用随机数字表法将患者分为A组（回顾性心电门控扫描）和B组（前瞻性心电门控扫描）各45例。2组性别、年龄与BMI等一般资料差异无统计学意义（P＞0.05）。本研究已通过医院伦理委员会的审查，均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法

1.2.1 检查前准备 胸前心电门控监测心率，心率＜65次/min、心率变异＜5次/min者可立即检查，检查前进行呼吸屏气指导，嘱吸气后屏气10 s，每次吸气的幅度应尽量保持一致，无法配合屏气者用压迫带固定胸部，尽量降低胸部呼吸运动幅度。扫描前2min对无低血压和硝酸甘油禁忌证患者给予舌下含服硝酸甘油0.5mg。向患者解释注意事项，给予心理安慰，避免过度紧张导致心率波动，从而影响检查效果。

1.2.2 仪器与方法 使用GE Lightspeed VCT XT 128层CT扫描仪，Medrad SCT212双筒高压注射器，非离子型碘对比剂（碘帕醇370mgI/mL）。

1.2.3 操作方法 患者先行右肘前静脉穿刺18G套管针建立静脉通道，取仰卧位，足先进，胸前心电门控监测心率，行胸部正侧位定位扫描与冠状动脉钙化积分扫描，扫描范围自心脏膈面下1 cm至主动脉弓上2 cm，自足侧向头侧方向扫描。采用3期对比剂注射方案：第1期对比剂用量为0.7mL/kg体质量，注射流率（mL/s）= 对比剂用量（mL）/10 s［3］；第 2 期以3mL/s流率注射30mL对比剂；第3期则以3mL/s流率注射生理盐水30mL。运用对比剂跟踪技术，ROI置于左冠状动脉出口层面降主动脉内进行监测，ROI内CT值＞100HU时手动触发启动扫描，同时嘱咐患者吸气后屏气，自足侧向头侧方向扫描。A组采用回顾性心电门控螺旋扫描，扫描参数：120 kV，管电流按照BMI、心电图进行调整，范围210～750mA，螺距0.16～0.24（依据心率调整），探测器宽度40mm，机架旋转速度0.35s/r，矩阵512×512，层厚0.625mm，重建间隔0.625mm，重建期相75%。B组采用前瞻性心电门控轴位扫描，120 kV，采集期相75%，重叠时间 100ms，矩阵 512×512，层厚 0.625mm，重建间隔0.625mm，探测器宽度0.625mm×64层，机架旋转速度0.35 s/r。

1.3 图像分析 扫描完毕后将图像传输至ADW4.6工作站，对冠状动脉行小视野靶重建，结合横断面图像评价图像质量。对图像质量不满意者前瞻性心电门控采用5%间隔重建R-R间期65%～85%，回顾性心电门控采用5%间隔重建R-R间期35%～85%，伪影较重时，可行适当心电编辑。分别测量主动脉弓、肺动脉干、冠状动脉近端的CT值，以主动脉、冠状动脉CT值≥300 HU，肺动脉CT值≥200 HU为达到诊断要求［4］。

参照美国心脏协会（Ameirican heart association，AHA）标准［5］对冠状动脉树的13个节段采用5分制评分法进行评价：5分，无运动伪影，无明显噪声；4分，轻度运动伪影，轻度噪声；3分，较多运动伪影或噪声较大，不影响管腔评价；2分，运动伪影或噪声影响管腔评价；1分，严重运动伪影或噪声，无法评价管腔。由2名具有5年以上CTA和心血管诊断经验的放射科医师独立分析图像，评价冠状动脉的图像质量，不一致时经协商取得一致。以冠状动脉图像质量评分作为质控指标。

辐射剂量：由计算机自动生成剂量长度乘积（dose length product，DLP），患者有效受照剂量（mSv）=DLP×k（k 为换算因子，胸部 k=0.017）［4］。

1.4 统计学处理 采用SPSS 18.0统计软件进行数据分析，计量资料采用正态分布及方差齐性检验，2组曝光时间、图像质量评分均不服从正态分布，采用两独立样本比较的Wilcoxon秩和检验；辐射剂量参数服从正态分布，采用两独立样本t检验。计数资料采用χ2检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 诊断结果 90例CT胸痛三联成像均顺利完成，能显示左右冠状动脉主干及其3级以上分支、胸主动脉及其主要分支、双侧肺动脉主干及其亚段以上的分支，并显示胸部相应组织结构。CT诊断冠状动脉狭窄（图 1）40 例（44.44%），累及 136 段，冠状动脉狭窄程度≥50%64段；肺栓塞18例（20.00%）；胸主动脉病变9例（10.00%），主动脉夹层7例中Ⅰ型2例，Ⅱ型3例，Ⅲ型2例，胸主动脉瘤2例；非血管源性病变17例（18.89%）；未见异常6例（6.67%）。

2.2 2组曝光时间、图像质量及辐射剂量比较（表1）B组曝光时间明显短于A组（P＜0.001），且2组辐射剂量比较差异有统计学意义（P＜0.001），2组图像质量评分比较差异无统计学意义（P=0.38）（图2）。

表1 2组曝光时间与图像质量的比较（±s）

表1 2组曝光时间与图像质量的比较（±s）

辐射剂量（mSv）A 组 45 8.60±0.11 4.65±0.04 21.73±0.73 B 组 45 2.82±0.52 4.70±0.03 8.19±0.42 Z/t值 -8.26 -0.88 16.16 P值 ＜0.001 0.38 ＜0.001组别 例数 曝光时间（t/s）图像质量评分（分）

3 讨论

急性胸痛是急诊患者常见症状之一，肺栓塞、主动脉夹层、急性冠状动脉综合征是以急性胸痛为首发症状最凶险的3种疾病。随着医疗水平的提高，MSCT在胸痛三联成像中仅需一次扫描、注射一次对比剂即可同时显示冠状动脉、肺动脉及主动脉，经图像后处理对血管进行分析，能清晰显示病变部位、范围、程度，为急性胸痛患者提供一站式排查。以往，128层CT胸痛三联成像采用回顾性心电门控技术，属于螺旋扫描方式，扫描范围出现70%～85%重叠，曝光时间长，辐射剂量大，易导致患者DNA损伤，增加癌症发生风险。因此，在满足临床诊断要求的前提下，尽可能降低胸痛三联CT检查时的辐射剂量，是放射科医师必须重视的问题［6］。前瞻性心电门控技术最大优势是可有效降低辐射剂量，128层CT前门控扫描半重建算法的时间分辨率约175ms，其最佳心率＜65次/min，随心率增加，舒张中晚期相对静止时相缩短，图像质量和扫描成功率降低。本研究显示，128层螺旋CT前瞻性心电门控技术胸痛三联成像适用于心率＜65次/min且心律相对平稳患者，其图像质量及诊断准确率与回顾性心电门控技术相近。

前瞻性心电门控技术被证实是最有效的降低剂量扫描方式，它采用非螺旋步进式方法采集图像，通过采集前的多次心动周期预测曝光期相，在心脏搏动相对最平缓的舒张中晚期采集数据，一次采集数据后，快速移到下一位置继续触发扫描，一般需5～6次移床，即可覆盖主动脉弓上2 cm至心脏膈面下1 cm范围［7］。这种方法可避免大部分重叠扫描，大幅降低曝光时间及患者的辐射剂量［8］。对前门控与后门控的剂量对照研究显示，前门控比后门控辐射剂量降幅达77%［9］。若患者心率不齐或心率变异＜5次/min，单纯单扇区采集与预测曝光期相不能完全吻合，5～6个横断面扫描模块不能处于同一期相，冠状动脉位移也不相同，后处理图像上冠状动脉会发生阶梯状伪影［10］。Padding重叠时间的合理设置是前门控适应心率变化的关键技术，在单扇区横断面扫描的前后增加一定的曝光时间（100ms），增大采集期相，形成不同期相位置的多个单扇区数据，增加了高质量影像的获取机会，将相同期相的数据重组，减少冠状动脉不同节段之间的位移，降低阶梯状伪影的发生率，图像质量得到改善［11］。

含碘对比剂通过肾脏代谢排泄，有一定的肾毒性，对比剂相关肾病也越来越受到重视。建议患者注射含碘对比剂后3 d内行水化治疗，即大量饮水，不能进食患者可连续生理盐水静脉滴注，促进对比剂排泄。以往胸痛三联成像的研究多采用同一对比剂方案［5-6，11］，对比剂用量多，如采用 Timing Bolours 方法测定扫描延迟时间，会加大对比剂总用量。对比剂注射时间决定达峰时间和强化持续时间，注射时间延长，强化持续时间增加，而体质量与强化峰值呈负相关，因此，临床按体质量计算对比剂用量［3］。胸痛三联成像扫描范围覆盖整个胸部，同时应在肺动脉、主动脉、冠状动脉的对比剂浓度达到峰值时扫描。本研究根据三大血管循环时间不同制订了3期双流速注射方案，第1期对比剂用量为0.7mL/kg体质量，第2期以3mL/s流率注射对比剂30mL，目的是维持肺动脉的对比剂浓度，第3期30mL生理盐水冲管可减轻高浓度对比剂产生的伪影对右冠状动脉起始段显像影响，结果显示三大血管强化满意。

本研究打破了传统从主动脉弓向心脏膈面的扫描方向，采用自心脏膈面下1 cm向主动脉弓上2 cm的逆血流扫描方向，可有效消除上腔静脉和右心房对比剂伪影对右肺动脉与右冠状动脉显像的影响。同时对年老体弱屏气时间不能达到10 s者，可首先保证冠状动脉成像的成功率，在扫描的后半部分即使患者无法屏气，对主动脉和肺动脉这些大血管的成像也不会影响诊断。

本研究结果显示，与回顾性心电门控技术比较，前瞻性心电门控技术曝光时间明显缩短，平均辐射剂量明显降低，但不影响图像质量评分［12］。本研究的局限性表现在主动脉夹层样本较少，患者选择时对心率（＜65次/min）和心律（心率变异 ＜5次/min）的要求高。

综上所述，对心率＜65次/min且心律相对平稳患者，128层螺旋CT前瞻性心电门控技术胸痛三联成像在保证图像质量的前提下可明显降低辐射剂量，值得临床推广。

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图1 男，61岁，3年前因冠心病接受冠脉搭桥术，以胸痛2 d入院，行128排CT前瞻性心电门控胸痛三联成像，扫描时平均心率60次/min 图1a，1b 分别为VR和MIP图。左前降支近段闭塞；左旋支近段软斑块，管腔中度狭窄。右冠状动脉混合斑块，近段重度狭窄。冠状动脉旁路术后改变，3支血管多发附壁钙化斑，管腔无明显狭窄

图2 男，67岁，冠心病，相隔9个月前后复查对比 图2a，2b 2015年3月2日（扫描时平均心率60次/min），在前门控条件下96°、65°血管CPR图像。2组图像均能清晰显示右冠状动脉近段多发混合性斑块，有利于判断管腔狭窄程度，2组图像评分相当，前门控比后门控辐射剂量降低70% 图2c，2d 2015年12月18日（扫描时平均心率62次/min），后门控条件下96°、65°血管CPR图像

Research of prospective ECG-gated technology to reduce the radiation dose in triple-rule-out CT

DU Liyun，FENG Jieying，JIN Cangzheng，DONG Zhixing，ZHONG Siyuan.
Department of Radiology，Nanhai District People’s Hospital，Foshan，528200，China.

Objective：To evaluate the application value of prospective ECG-gated technology to reduce the radiation dose in triple-rule-out （TRO） CT examination of the patients with acute chest pain and low heart rate.MethodsNinety cases who underwent TRO acute chest pain examination were enrolled and random ly divided into control group （Group A） and research group （Group B）.The conventional retrospective ECG-gated spiral scanning protocol was applied to Group A，while prospective ECG-gated axial scanning mode was used in Group B.The image quality and radiation dosage were recorded and compared between the two groups.ResultsThe average score of the image quality of Group A had no statistically difference with that of Group B （Z=-0.88，P=0.38）.The average radiation dose and exposure duration of Group B were statistically lower than those of Group A （t=16.16，P＜0.001；Z=-8.26，P＜0.001）.Conclusions：Prospective ECG-gated axial scanning in TRO protocol shows high success rate in examining patients with acute chest pain whose heart beat rate is lower than 65 beats/min and heart beat variance is less than 5 beats/min.This method can be widely promoted clinically.

ECG-gated technology；Chest pain；Tomography，X-ray computed；Radiation dosage

10.3969/j.issn.1672-0512.2017.06.003

佛山市卫生局医学科研立项（2014222）。

杜丽云，E-mail：344288411@qq.com。

2017-02-15）