双源CT“双低”冠脉成像应用的可行性研究

史恒峰，胡汉金，吴发银，桂广华，高孝斌

(安徽医科大学附属安庆医院，安徽 安庆 246003)

随着人口老年化的日趋严重，冠心病发病率也显著提高。目前，多排螺旋CT不断普及，冠状动脉CT成像(computed tomography coronary angiography,CCTA)的临床应用也越来越广泛。由于CCTA检查存在高辐射和造影剂肾病等风险，如何在保证图像满足诊断要求的基础上，改变固定扫描模式，针对不同患者体质量指数(BMI)来确定最佳扫描参数和造影剂用量，实现低辐射剂量、低浓度造影剂的“双低”扫描，是目前CCTA检查的主要研究方向。本研究中笔者选择BMI<24 kg·m-2的患者，评价“双低”扫描技术在冠脉成像中的应用可行性。

1 资料与方法

1.1一般资料在安徽医科大学附属安庆医院2016年1～7月临床怀疑冠心病患者中，连续选择60例BMI<24 kg·m-2、心率<80次/分的患者。排除妊娠及哺乳期妇女、碘过敏试验阳性、严重的心、肝、肾功能不全、屏气不佳、严重心率不齐、冠状动脉支架置入后、冠状动脉搭桥术后的患者。按照随机数字表法均分为A、B两组，每组30例。常规组(A组)男17例、女13例；双低剂量组(B组)男21例、女9例。所有患者在检查前均需签署增强检查同意书,本研究已经通过本院伦理委员会审核批准，并且全程接受监督。A、B两组在年龄、BMI指数、心率均差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 两组病例的一般资料比较

1.2检查方法

1.2.1扫描前准备 于右侧肘正中静脉预埋20 G留置针，告知患者检查流程及注射造影剂后会出现发热等不适反应，确保检查过程中患者保持身体不动。取仰卧位、足先进，检查前训练患者屏气，扫描前常规舌下含服0.5 mg硝酸甘油(无过敏史)。

1.2.2扫描方法及参数 扫描设备采用西门子双源CT(SOMATOM Definition Flash)，注射造影剂使用双筒高压注射器。首先扫描定位像，扫描范围自气管隆突下至心脏膈面，两组均采用bolus tracking方法，监测区设置在升主动脉根部，触发阈值为100 HU，延迟6 s后扫描。A组使用碘帕醇(370 mgI·mL-1)，B组使用碘佛醇(320 mgI·mL-1)，两组均先后注入造影剂60 mL和生理盐水40 mL，注射速率均为5 mL·s-1。扫描参数设置为128层×0.6 mm，球管旋转时间为每圈0.28 s，A组管电压为100 Kv，B组管电压为80 Kv，管电流使用CARE DOSE4D技术根据人体情况自动调节。A组采用回顾性冠脉成像，B组采用前瞻性冠脉成像；重建出最佳收缩期和最佳舒张期两组图像，层厚均设置为0.6 mm。

1.3图像后处理使用syngo工作站冠脉处理软件进行重建，使用最大密度投影(MIP)、容积重现(VR)、多平面重建(MPR)等技术进行充分显示各级血管，针对血管狭窄处采用测量软件进行评估诊断。

1.4图像质量评估方法

1.4.1主观评价 由两名放射科主治医师采用双盲法对图像质量进行评分，结果不同协商后得出最终评分。根据美国心脏协会(American Heart Association，AHA)标准将冠状动脉树分为15节段[1]进行命名，选取直径≥1.5 mm的冠状动脉节段进行评估。根据冠状动脉图像质量评级为1～4分：1分血管显示模糊，有重度伪影；2分为血管显示不清，有较重伪影；3分，血管显示欠清，有轻度伪影；4分血管显示清晰，无任何伪影。1～2分为不可评判血管，3～4分为可以评判血管。

1.4.2客观评价 在主动脉根部设置感兴趣区(AOI)，AOI范围为(1±0.05)cm2，测量其CT值及标准差，测量时避开管壁钙化、软斑及狭窄；另外分别测量两侧背阔肌处CT值，取其平均值。测量得出以下数值：(1)图像背景噪声为主动脉根部(AO)SD值；(2)图像的信号噪声比(SNR)=血管CT值(HU)/背景噪声；(3)图像的对比噪声比(CNR)=(血管CT值-两侧背阔肌CT值的平均值)/背景噪声。典型患者的图像资料见图1。

注：A～C，男，74岁，BMI指数21.51 kg·m-2，管电压80 Kv，有效辐射剂量1.678 mSev；A、B示VR图像冠状动脉显示清晰，无伪影；C为CPR图像前降支管壁光滑，无伪影；图像质量4分。D～F，男，41岁，BMI指数23.08 kg·m-2，管电压80 Kv，有效辐射剂量2.06 mSev；D示为主动脉根部CT值为710.4 HU，SD为43.4；E、F图分别为VR和右侧冠状动脉CPR图像，图像评分4分。G～I，女，55岁，BMI为21.48 kg·m-2，采用100 Kv和370 mgI·mL-1，有效辐射剂量为4.78 mSev，G示主动脉根部CT值为527.2HU，SD为22.5；H、I图分别为VR和CPR图像，评分为4分

图1典型患者的图像资料

1.5有效辐射剂量评价根据剂量报告得到管电流及辐射剂量长度乘积(dose-length product,DLP),有效辐射剂量(effective dose,ED)根据公式ED(mSev)=DLP×k值，其中k值根据欧盟委员会CT质量标准指南提供的胸部值为(0.014 mSv·mGy-1·cm-1)[2]。

1.6造影剂摄入量碘摄入量=造影剂浓度×造影剂量。

2 结果

2.1两组有效辐射剂量及造影剂量比较从表2得出：A、B两组有效辐射剂量差异有统计学意义，A组有效辐射剂量明显高于B组；两组使用的造影剂总量均为每人60 mL，其浓度分别为370 mgI·mL-1、320 mgI·mL-1，患者碘摄入量A组为每人22.2 mgI、B组为每人19.2 mgI，B组明显少于A组。

表2 两组病例辐射剂量比较

2.2图像质量评价客观评价结果：从表3得出：客观评价A、B两组主动脉根部CT值、噪声、SNR、CNR差异有统计学意义(P<0.05)，A组主动脉根部CT值、噪声低于B组，SNR和CNR高于B组。主观评价结果：从表4得出：主观评价A、B两组共有399节段冠脉直径≥1.5 mm，两组图像质量主观评分差异无统计学意义，其中A组可评判血管占98.75%，B组占98.45%。

3 讨论

3.1CCTA常用扫描模式CCTA主要使用前瞻性和回顾性两种扫描模式，其中前瞻性扫描又分为序列扫描和大螺距(flash spiral)扫描两种模式。葛尚等[3]研究提出采取“双低 ”前瞻性扫描与常规冠脉扫描相比较，辐射剂量降低了约50%，同时造影剂量也明显降低。佟海滨等[4]研究提出前瞻性序列扫描的评价辐射剂量为(3.99±1.18)mSev，前瞻性大螺距扫描的辐射剂量为(1.11±0.44)mSev。前瞻性扫描模式在CCTA检查降低辐射剂量方面具有明显优势，但是其检查对患者心率要求较高。孙凯等[5]研究提出心率≤65次/分且心律稳定的患者采用flash spiral模式扫描成功率高，图像质量好，有效射线剂量低(1 mSev左右)，心率变异对flash spiral模式影响较大。由于flash扫描要求患者心率低于70次/分且心律平稳，所以患者的选择非常重要。目前冠脉CT成像降低辐射剂量最佳方法就是采用前瞻性序列扫描，本研究主要目的就是低管电压前瞻性序列扫描对冠状动脉成像应用价值。但是，前瞻性CCTA扫描由于采集时间窗尚不足够宽，与回顾性扫描相比，不能在检查冠状动脉的同时对患者的心功能进行评价。

3.2调节管电压以降低辐射剂量和选择性使用低浓度造影剂张俊等[6]研究提出正常体质量患者CCTA检查采取80 Kv管电压较120 Kv扫描有效辐射剂量下降了60%，较100 Kv扫描下降了40%，并且能够获得优质的图像。李剑等[7]研究提出，双源CT正常体质量患者采取80 Kv管电压前瞻性大螺距扫描，图像进行迭代重建，在保证图像质量情况下使患者接受的有效辐射剂量减少了约54.5%。本研究中，两组患者管电压分别采取100 Kv和80 Kv，图像使用SAFIRE迭代重建模式，两组图像A组可评判血管占98.75%，B组占98.45%，两者图像评分之间差异无统计学意义；在患者接受的有效辐射剂量方面：B组患者约为A组的1/3，差异有统计学意义。虽然A组图像的噪声和CT值较B组升高，但是并不影响图像质量。这也符合武永杰等[8]提出使用低千伏和迭代重建技术，即使使用低浓度造影剂，其冠脉图像质量仍然可以得到保证。

表3 两组病例图像质量客观评分比较

表4 两组病例图像质量主观评分比较/段(%)

注：Fisher’s 确切概率法

由于碘对比剂具有肾毒性，对比剂肾病是继手术、低血压后成为医源性肾衰竭第三大病因[9]。使用大剂量和高浓度造影剂更加容易造成肾脏损伤，潘昌杰等[10]研究提出使用270 mgI·mL-1等渗造影剂和迭代重建技术进行CCTA检查，可以大幅降低碘摄入量，同时图像质量不受影响。本研究中，A组是370 mgI·mL-1、B组使用320 mgI·mL-1，造影剂注射总量均为60 mL，患者碘摄入量A组为每人22.2 mgI、B组为每人19.2 mgI，B组患者的碘摄入量远较A组减少,但是两组图像质量并没有明显差别；在注射完造影剂后，再以同样速率注入40 mL生理盐水，这样既可以冲刷上腔静脉和右心内残余造影剂，又起到了增加造影剂容量的用途。另外，曹婷等[11]研究提出根据患者体质量按照每10 kg递减分组确定造影剂用量，同时又能保证图像质量；这种对不同体质量患者个性化确定造影剂用量，将是我们下一步研究重点。

3.3低分图像原因分析和本研究局限性本研究中图像质量评分为1分、2分的患者，均为BMI>23 kg·m-2的女性，分析图像显示差的原因可能为：(1)由于女性存在乳腺的影响，低管电压穿透力不够，导致远段血管显示较差；(2)此类患者主动脉根部CT值较低，说明使用低浓度造影剂导致冠脉灌注不足。考虑针对BMI>23 kg·m-2的女性，尤其上身比较肥胖的患者，管电压还是需要使用100 Kv。本研究不足之处，针对BMI>24 kg·m-2的患者，仍然使用100 Kv和370 mgI·mL-1组合扫描，下一步将对肥胖患者扫描方法进行改良，不同体质量选择最合适“双低”方法。另外，本研究主要是针对扫描技术的改善，其诊断结果未与DSA结果相比较，从而没有分析其诊断准确性。

综上所述，在BMI<24 kg·m-2、心率<80次/分的患者CCTA检查中，采取管电压80 Kv前瞻性扫描和320 mgI·mL-1造影剂的“双低”方案，虽然出现少数图像欠佳的病例，但是绝大部分都可以得到满足诊断要求的图像。“双低”扫描方案，患者接受的有效辐射剂量和碘摄入量大大降低，其适用范围广，值得临床中广泛开展。