第三代双源CT个体化“双低”技术在冠状动脉成像中的应用

崔明雨，张永高，刘 杰，董晓美，李培杰

(郑州大学第一附属医院放射科，河南 郑州 450052)

冠状动脉CTA快速、无创、准确，已成为临床冠心病筛查及血运重建后评估的重要检测手段，但辐射剂量以及碘对比剂不良反应越来越受关注[1]。本研究采用第三代双源CT个体化低对比剂剂量、低对比剂注射流率(“双低”技术)，探讨其对冠状动脉CTA图像质量及辐射剂量的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料 前瞻性收集2018年2月—5月本院因病情需要行冠状动脉CTA检查的120例患者，男66例，女54例，年龄31～84岁，平均(56.2±12.3)岁。排除标准：既往有支架植入术或冠状动脉旁路移植术病史；碘对比剂过敏；严重肝肾功能不全、失代偿性心功能不全；不能屏气配合。采用随机数字法将研究对象分为试验组和对照组，各60例。本研究经本院伦理委员会批准，患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用Siemens Force CT扫描仪，应用前瞻性心电门控及窄窗扫描技术。通过智能最佳kV扫描技术(CARE-kV技术)，根据体质量指数(body mass index， BMI)调整管电压与管电流。扫描前嘱患者舌下含服硝酸甘油(0.5 mg)。扫描范围：气管隆嵴下1 cm至心尖下约1 cm。采用对比剂智能自动追踪技术，触发点位于气管分杈层面降主动脉，CT阈值达100 HU时自动触发扫描。采用双筒高压注射器经肘静脉团注对比剂碘海醇(350 mgI/ml)。

试验组：采用个体化对比剂注射方案，对比剂剂量=体质量×0.6 ml/kg，根据对比剂用量计算流率(V)，V=对比剂剂量/(5+S)，S为扫描曝光时间[2]；再以相同流率注射50 ml生理盐水。对照组：对比剂总量50 ml，注射流率5.0 ml/s，再以相同流率注射50 ml生理盐水。

扫描时根据患者心率选择采集时间窗，心率≤70次/分时，扫描曝光窗为70%～80%，70次/分<心率≤80次/分时，扫描曝光窗为40%～80%，心率>80次/分时，扫描曝光窗为40%～50%。

1.3 图像评价 客观评价：将图像传至GE Health Care AW 4.6工作站，以MPR、VR、MIP、CPR技术进行图像后处理。测量心腔、大血管(升主动脉、降主动脉、肺动脉、上腔静脉)及冠状动脉各分支[右冠状动脉(right coronary artery， RCA)、左前降支(left ascending artery， LAD)、左回旋支(left circumflex artery， LCX)]血管强化后的CT值，以其标准差(SD)作为图像噪声；测量下壁心肌CT值，以其SD值作为背景噪声。计算SNR：SNR=强化CT值/SD。

主观评价：按照美国心脏协会制定的冠状动脉17节段分段标准，由2名具有5年以上工作经验的放射科医师在不知晓患者信息的情况下对2组图像评分。采用5分法进行冠状动脉图像质量评分[3]：5分(优异)，图像解剖细节清晰，边缘锐利，无明显噪声；4分(良好)，图像解剖细节尚清晰，噪声稍增加；3分(中等)，图像大部分解剖结果显示可满足诊断，噪声明显但可接受；2分(较差)，图像解剖细节模糊，辨识困难，噪声明显；1分(极差)，图像噪声极明显，不能诊断。评分≥3分认为可以评价，可评价率为可评价血管节段占总血管节段百分比。

1.4 辐射剂量 记录2组患者不同心率(心率≤70次/分、70次/分<心率≤80次/分及心率>80次/分)时的容积CT剂量指数(CT dose index， CTDIvol)及剂量长度乘积(dose length product， DLP)，计算有效剂量(effective dose， ED)，ED=DLP×k，k=0.014[4]。

1.5 统计学分析 采用SPSS 19.0统计分析软件。计量资料以±s表示。对2组患者年龄、BMI、对比剂注射流率和剂量、辐射剂量、大血管和冠状动脉主要分支血管CT值、SNR及主观评分进行比较分析。对计量资料数据均采用Kolmogorov-Smirnov检验进行正态性分析，符合正态分布者采用两独立样本t检验。等级资料比较采用Mann-WhitneyU检验。计数资料以频率和百分比表示，采用χ2检验进行比较。采用Kappa检验评价2名医师对图像质量主观评价的一致性(Kappa≥0.8为一致性很好；0.4≤Kappa<0.8为一致性中等；Kappa<0.4为一致性较差)。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2组性别、年龄、体质量、BMI差异均无统计学意义(P均>0.05)；试验组对比剂注射流率和剂量均低于对照组，差异有统计学意义(P均<0.05)，见表1。2名医师对图像质量的主观评价结果一致性很好(Kappa=0.86)。

2.1 图像质量客观评价 2组心腔、下壁心肌及大血管及冠状动脉各分支血管CT值及SNR差异均无统计学意义(P均>0.05)，见表2、3。

2.2 图像质量主观评价 2组各冠状动脉评分中位数均为4分，差异均无统计学意义(P均>0.05)。试验组冠状动脉可评价率为96.27%(980/1 018)，对照组冠状动脉可评价率为95.18%(967/1 016)，差异无统计学意义(χ2=0.224，P=0.230)。试验组图像质量满足诊断需要，可清晰显示冠状动脉粥样硬化斑块及狭窄(图1)。

2.3 辐射剂量 试验组患者ED较相同心率对照组减低，差异均有统计学意义(P均<0.05，表4)。

3 讨论

3.1 辐射剂量 近年来冠状动脉CTA带来的辐射剂量备受重视，临床需要在满足诊断的前提下尽量降低辐射剂量[5-6]。前瞻性心电门控扫描冠状动脉CTA根据BMI优化扫描方案，可在获得临床满意的冠状动脉图像的同时显著降低辐射剂量[7]。辐射剂量与图像质量在一定范围内呈正相关，图像质量越好，噪声越低，辐射剂量就越大。多种因素可影响图像质量，如管电压、管电流、对比剂浓度等。针对不同个体，应设定适当的扫描参数、选择合适的扫描方法，在辐射剂量和图像质量间找到平衡。本研究中患者两组心腔、大血管、冠状动脉CT值及图像质量主观评分差异均无统计学意义，但试验组辐射剂量降低，提示采用本研究的个性化注射方案，可在图像质量满足临床诊断需要的情况下明显减低患者辐射剂量。

表1 2组患者的一般资料比较(n=60)

表2 2组患者心腔、下壁心肌及大血管CT值及SNR比较(±s，n=60)

表2 2组患者心腔、下壁心肌及大血管CT值及SNR比较(±s，n=60)

组别CT值(HU)升主动脉降主动脉肺动脉上腔静脉左心房右心房右心室下壁心肌试验组483.41±103.72432.82±93.36229.11±97.36212.77±166.81435.88±140.20137.49±63.61147.03±64.5290.73±14.15对照组517.73±110.46452.79±104.60235.92±132.85223.61±93.75464.13±127.22141.40±64.45148.86±59.51107.02±106.54t值1.7561.1040.3220.4391.1550.3380.1751.177P值0.0820.2720.7480.6610.2500.7360.8610.242组别SNR升主动脉降主动脉肺动脉上腔静脉左心房右心房右心室下壁心肌试验组21.33±5.6819.72±7.0310.01±4.569.73±9.3315.72±6.335.03±2.275.81±2.524.60±1.42对照组22.44±5.6219.13±6.6111.44±6.618.50±4.4216.70±6.025.86±3.216.46±3.014.43±4.08t值1.000-0.5201.3390.8760.9531.7471.5030.394P值0.3190.6040.1830.3830.3420.0830.1350.695

表3 2组患者冠状动脉各分支血管CT值及SNR比较(±s，n=60)

表3 2组患者冠状动脉各分支血管CT值及SNR比较(±s，n=60)

组别CT值(HU)LAD近段LAD中段LAD远段RCA近段RCA中段RCA远段LCX近段LCX中段LCX远段试验组484.81±120.22425.72±125.71335.08±120.41491.92±120.35477.50±128.44452.42±141.37472.13±121.49430.43±129.71346.63±111.04对照组493.43±101.78445.88±99.44353.51±97.06502.73±104.32 482.88±107.32429.11±127.04474.94±99.78410.32±117.13325.44±124.91t值0.4240.9740.9220.5230.249-0.9460.134-0.894-0.987P值0.6730.3320.3590.6020.8040.3460.8940.3730.326组别SNRLAD近段LAD中段LAD远段RCA近段RCA中段RCA远段LCX近段LCX中段LCX远段试验组26.92±10.6121.20±8.3218.18±10.6128.05±14.8122.03±9.8920.22±10.8022.37±9.6219.33±8.2116.12±7.53对照组24.33±10.1123.32±10.6118.37±9.1226.13±13.3225.44±11.8222.24±13.0325.04±12.4121.42±9.2716.72±8.81t值-1.3541.2280.118-0.7991.7310.9261.2521.2590.453P值0.1780.2220.9060.4260.0860.3560.2130.2100.651

表4 2组不同心率患者ED比较(mSv，±s，n=60)

表4 2组不同心率患者ED比较(mSv，±s，n=60)

组别心率≤70次/分70次/分<心率≤80次/分心率>80次/分试验组1.59±0.622.14±0.511.44±0.54对照组2.58±0.713.23±0.941.95±0.69t值4.7024.5562.626P值<0.001<0.0010.012

图1 患者男，67岁，体质量60 kg，身高174 cm，BMI 19.82 kg/m2，对比剂剂量36 ml，注射流率3.6 ml/s A.升主动脉CT值667 HU; B、C.VR(B)和MIP(C)可清晰显示冠状动脉多处斑块和狭窄; D.CPR示右冠状动脉多发钙化斑块及非钙化斑块，中远段局部闭塞

本研究采用前瞻性心电门控窄窗技术，可减少曝光时间，从而降低辐射剂量。研究[8-9]表明，心率≤70次/分时，冠状动脉图像最佳显示期相位于心动周期的舒张末期70%～80%；心率≥85次/分时，最佳显示期相位于心动周期的收缩末期40%～50%；心率71～84次/分时，右冠状动脉最佳显示期相位于收缩末期40%～50%，左冠状动脉位于舒张末期70%～80%。根据患者心率设置相应扫描期相，发现窄窗扫描技术可在满足临床诊断的同时有效减少辐射剂量；但扫描时受患者屏气及情绪波动的影响，扫描前初始心率与曝光时测试心率可能存在差异，导致扫描时心率为70～80次/分者扫描曝光窗增宽，使辐射剂量较预期有所增高。

3.2 对比剂总量 高剂量对比剂可对患者肾脏造成不可逆性损害。国内外关于冠状动脉CTA对比剂注射方案的研究较多，但仍未统一[10-12]。按照统一剂量注射的方式可能影响高体质量患者的图像质量，而对低体质量患者而言对比剂剂量可能偏高。本研究中，试验组对比剂用量较对照组明显减少，但图像质量并无差异，提示按0.6 ml/kg体质量注射对比剂可满足诊断要求。根据本研究结果，患者体质量为60 kg时，对比剂剂量只需36 ml，流率3.6 ml/s，图像质量较好，可达到诊断标准。

3.3 对比剂注射流率 冠状动脉CTA图像质量与对比剂浓度、剂量和注射流率有关，在对比剂浓度、剂量一定时，减小注射流率，可减少对血管的冲击，降低对比剂风险。目前注射流率一般为4～5 ml/s，既可保证图像质量，也可减少对比剂渗漏[13-14]；但对于不同体质量的患者采用固定流率，可能使体质量较轻者注射流率高而增加血管负荷，体质量较高者则因流率低而致冠状动脉内血液碘含量较低，不能清晰显示血管。本研究配合低管电压扫描，增加了X线的衰减率，增大了强化后血管内的CT值，以弥补低管电压引起的图像质量下降。本研究选择对比剂剂量和体质量的比值最小为0.6，并根据V=对比剂剂量/(5+S)计算对比剂流率，结果发现2组冠状动脉图像质量差异无统计学意义，而试验组对比剂注射流率低于对照组。

本研究的不足：①样本量较小，BMI过低或过高例数较少；②不同个体的心功能或血流动力学之间可能存在差异；③研究结果未与金标准DSA进行对照，无法评价诊断准确性。

综上所述，采用第三代双源CT前瞻性心电门控技术联合个体化“双低”技术方案行冠状动脉CTA，可用较低对比剂剂量获取较高质量的图像，并降低辐射剂量。