基于体表面积和体重的个体化对比剂方案在冠脉CT血管造影中的应用价值

杨琴，何其舟，余飞，张艳丽，斯光晏

冠状动脉粥样硬化性心脏病(简称冠心病)是心血管系统的常见疾病，近年来其发病率逐年上升并呈年轻化趋势[1]。冠状动脉造影是评价冠状动脉狭窄程度的金标准，但限于其为有创性检查，尚不能作为常规筛查手段[2]。近年来，随着影像技术的发展，冠脉CT血管造影(CT angiography，CTA)弥补了该领域的空白。然而临床实践发现，若冠状动脉强化程度过低，与周围组织结构对比欠佳，易导致漏诊或误诊，若强化程度过高，则易产生线束硬化伪影，不利于显示微小病灶，表明冠状动脉强化程度是影响冠脉成像质量的主要因素[3]。以往冠脉CTA成像方案并未考虑患者自身的相关因素，可能是导致冠脉强化程度存在个体差异的主要原因[4]。近年来个体化冠脉CTA受到研究者的广泛关注，患者自身相关因素尤其是体重(body weight，BW)和体表面积(body surface area，BSA)等对血管强化程度的影响颇为显著[5-7]。本研究探讨了基于BW、BSA的个体化对比剂注射方案对冠状动脉强化程度的影响。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选取2016年1－12月西南医科大学附属中医医院门诊疑似冠心病患者300例，均行冠脉CTA检查，年龄35～78岁。纳入标准：①临床怀疑冠心病；②无碘过敏史；③无心功不全、肾功能不全等病史。排除标准：①冠脉介入术后、起搏器植入术后；②合并其他严重心血管系统疾病。所纳入研究对象均签署知情同意书。本课题获西南医科大学附属中医医院伦理委员会批准。

1.2 临床基线资料收集 详细记录患者年龄、性别、身高、体重、既往史等基线资料，计算体重指数(body mass index，BMI)、BSA[8]等。

1.3 实验分组 将研究对象随机分为如下3组。对照组：固定注射75ml体积的对比剂(碘佛醇320注射液，碘浓度320mg/ml，渗透压710mOsm/kgH2O)，固定流速5ml/s；BW调节组：对比剂剂量0.9ml/kg×BW(kg)，流速0.6ml/(s.kg)×BW(kg)；BSA调节组：对比剂剂量36.5ml/m2×BSA(m2)，流速为2.4ml/(s.m2)×BSA(m2)。

对比剂剂量是基于碘流率1.4gI/s计算获得[3]。当碘流率为01.4gI/s时，注射时间15s，机体总碘量为21g，成人平均体表面积为1.8m2，故单位体表面积碘量为11 667mg/m2。BSA调节组对比剂剂量的计算公式为[11 667mg/m2×BSA(m2)]/碘浓度，即36.5ml/m2×BSA(m2)；BSA调节组对比剂流速的计算公式为[11 667mg/m2×BSA(m2)]/(浓度×15s)，即2.4ml/(s.m2)×BSA(m2)。

1.4 冠脉CTA扫描 所有研究对象行冠脉CTA检查前均禁食4h。采用西门子CTSOMATOM Definition Flash进行扫描。根据冠心病患者心率选择不同扫描模式。心率≤60次/min者，采用前瞻性心电触发大螺距扫描，R-R间期为60%；心率＞60次/min者，采用前瞻性心电触发自适应性序列扫描，其中心率61～70次/min者，R-R间期为65%～75%，心率71～90次/min者，R-R间期为35%～45%。根据冠心病患者BMI选择扫描参数，其中BMI＜22.5kg/m2者，管电压80kV，管电流370mAs；22.5kg/m2≤BMI≤28kg/m2者，管电压100kV，管电流350mAs；BMI＞28kg/m2者，管电压120kV，管电流320mAs。触发点为主动脉根部层面，触发阈值100HU，达阈值后延迟5s开始扫描。从头至足方向扫描，从气管分叉下2cm到膈肌水平，且大于心缘10～20mm，机架旋转时间为0.28s/周，准直宽度为2×128×0.6mm，大螺距螺旋扫描时螺距为3.2～3.4，重建层厚为0.60mm，层间距为0.4mm。

1.5 图像定量评价 数据上传至图像存档和传输系统，由两名高年资放射科医生采用16节段法分别在人体水平、血管水平和节段水平独立、双盲地评估图像质量及管腔狭窄程度。如果意见不一致，由另一名高年资放射科医生盲法读片，三人商议并达成一致后确定。采用5分评分法。1分：大量运动伪影，图像不能诊断；2分：较多运动伪影，影响诊断；3分：有运动伪影，尚可诊断；4分：少量运动伪影，图像质量良好；5分：无运动伪影，图像质量很好。分别计算三组主动脉根部噪声、信噪比(SNR)及CT值。以主动脉根部图像CT值标准差作为图像噪声，其中＜20HU为优秀，20～30HU为良好，30～40HU为图像质量差，≥40HU为检查失败。另外，评估3组有效辐射剂量(effective dose，ED)和剂量长度乘积(dose-length product，DLP)。ED(Sv)＝DLP(mGy·cm)×0.014。

1.6 统计学处理 采用SPSS 11.0软件进行数据处理。计量资料以表示，组间比较采用单因素方差分析，进一步两两比较采用LSD-t法；计数资料以率表示，组间比较采用χ2检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结　果

2.1 一般临床资料 3组冠心病患者一般临床资料见表1，各组间性别、年龄、身高、心率、BW、BSA、BMI等差异均无明显统计学意义(P＞0.05)。

表1 一般临床资料比较(n=100)Tab.1 The general clinical data (n=100)

2.2 三组冠状动脉强化值比较 三组冠状动脉强化值分别为401.34±154.01、445.43±104.25和478.45±83.24HU。BSA调节组与BW调节组冠状动脉强化值均明显大于对照组(P＜0.05)。BSA调节组冠状动脉强化值明显大于BW调节组(P＜0.05)，且其标准差明显小于BW调节组(P＜0.05，图1A)。

2.3 三组冠状动脉CTA成像质量比较 如图1B所示，三组冠状动脉CTA评分分别为3.65±0.87、3.92±0.74和4.02±0.62分，三组间差异有统计学意义(P＜0.05)。BSA调节组冠脉CTA评分明显高于对照组(P＜0.05)，但BSA调节组与BW调节组间差异无统计学意义(P＞0.05)，BW调节组与对照组间差异亦无统计学意义(P＞0.05)。

图1 三组冠状动脉强化值(A)及CTA成像质量评分(B)比较Fig.1 Comparison of the enhancement of coronary artery (A) and the quality score of coronary CTA imaging (B) in 3 groups

2.4 三组对比剂剂量及流速比较 三组对比剂剂量分别为75.00±0.00、61.43±8.23、60.00±7.53ml。三组流速分别为5.00±0.00、4.02±0.45、4.11±0.38ml/s。与对照组比较，BW调节组和BSA调节组对比剂剂量、流速均明显下降(P＜0.05，图2)，而BW调节组与BSA调节组间差异均无统计学意义(P＞0.05)。

2.5 安全性评价 三组DLP分别为289.67±88.61、291.33±84.23、292.13±81.92mGy.cm。三组ED分别为4.04±1.01、291.33±84.23、292.13±81.92 mSv。三组间DLP、ED比较差异均无统计学意义(P＞0.05)。

图2 三组对比剂剂量(A)及流速(B)比较Fig.2 The dose (A) and flow rate(B) of contrast agent in 3 groups

3 讨　论

研究显示，患者机体自身因素对血管内强化程度及达峰时间有明显影响[9]。以往冠脉造影方案未考虑患者自身因素，导致冠状动脉强化程度或成像质量存在较大差异。研究发现，血管内强化程度与患者BW间存在明显负相关性，因此建议根据患者体重制定个体化对比剂用量方案[10]。然而临床实践发现，即使相同体重的患者给予相同对比剂用量，造影强化程度仍存在差异。单纯根据体重调节对比剂用量是基于体重与血容量间的线性关系，但两者相关性较差，且患者其他重要机体因素如体表面积、脂肪含量等也存在明显差异[11-12]。因此，单纯根据体重尚不能准确制定个体化对比剂用量方案。研究表明，机体血容量与BSA呈正相关，且相关性明显高于BW，故推测BSA可能在制定个体化对比剂用量方案中具有潜在指导价值[13]。

本研究基于BW和BSA调节个体化对比剂注射方案，探讨其对冠状动脉强化程度、成像质量、对比剂剂量与流速以及安全性等指标的影响，结果发现，固定对比剂剂量方案的冠状动脉强化程度变异较大，其中肥胖者冠状动脉强化程度较低，常达不到诊断要求，而较瘦者冠状动脉强化程度过高，易造成线性硬化伪影[14-15]。经BW和BSA调节，冠状动脉成像更清晰，强化程度更均匀，其中BSA调节效果最佳，无论瘦者或肥胖者均可得到清晰、高强化程度的成像，且强化程度变异性最小，故BSA调节方案CTA成像质量优于传统固定对比剂用量方案，能更好地观察心脏细小动脉斑块及狭窄程度。

以往研究提示，在CTA成像中，碘流率对冠状动脉强化程度的影响比对比剂碘浓度更大[3,16]。然而在临床实践中，对比剂的碘浓度有限，且对比剂浓度差异对冠状动脉强化衰减无明显影响，而碘流率则可通过改变流速进行调整，标准化碘流率和扫描相关因素后给予不同浓度的对比剂，可获得相似的血管内强化程度[17]。本研究BSA调节方案对比剂剂量与流速均明显下降，同时不同方案间辐射剂量并无差异，表明降低对比剂剂量或者注射速度，虽然不能明显降低辐射剂量，但获得的冠脉CTA成像质量并未明显降低。

本研究根据患者冠脉CTA检查前平均心率制定了个体化扫描模式和重建时相，发现少数患者扫描时心率波动幅度变大，以致扫描时心率与预设扫描模式不完全匹配，但冠状动脉强化程度、搏动伪影、信噪比以及成像质量却未受到明显影响，其可能的原因为：①患者心率本身存在相对较大的波动范围，对比剂刺激或注射对比剂后血流量改变均可导致心率发生变化；②不排除预先设定的心率区间相对较窄，未来可扩大心率区间予以验证。

本研究还存在以下局限：①样本数量较少，未来需加大样本量；②仅采用单一对比剂碘佛醇，且恒定浓度进行研究，未来需扩大对比剂种类或浓度区间进一步研究；③仅在一定程度上降低了心率和BMI对冠状动脉CTA成像的影响，但对于其他自身相关因素，如心输出量、身高等，目前尚未找到有效的方法予以调整或标准化，须进一步优化试验设计。

综上所述，基于BSA调节设计个体化对比剂注射方案，既可减少冠脉成像对比剂用量和流速，又可提高冠脉强化程度及强化效果，有望成为冠心病早期筛查、早期诊断甚至早期干预的重要技术手段。

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