冠状动脉和头颈CTA“一站式”联合扫描的可行性研究：图像质量及辐射剂量

蔡显圣，魏里，贾慧娟，蒋永红，李钊，刘大亮，付玉存

1. 聊城市人民医院 影像科，山东 聊城 252000；2. 聊城市东昌府人民医院 门诊部，山东 聊城 252000

引言

随着多层螺旋CT 技术的快速发展，CT 血管成像（CT Angiography，CTA）对于冠状动脉、头颈血管及全身血管的评价已广泛应用临床。心脏与头颈血管联合扫描受限于设备的扫描速度及探测器宽度在临床开展较少，扫描流程复杂、辐射剂量高[1]。本文应用轴扫与螺旋快速切换的特点，进行冠状动脉、头颈血管“一站式”联合检查,探讨联合扫描临床应用的可行性并比较单独扫描图像质量、辐射剂量与对比剂用量。

1 材料与方法

1.1 一般资料

收集2016 年12 月至2017 年3 月拟诊心脑血管疾病准备行CTA 检查的连续患者78 例，经医院伦理委员会批准后，均签署知情同意书。纳入标准：临床可疑或确诊心脑血管疾病，能够配合完成CTA 检查的患者。排除标准：有严重的碘对比剂过敏史，急性心功能不全，严重肝肾功能损害影响对比剂代谢者[2]。随机分为三组，联合扫描组（A 组）：患者26 例，男14 例，女12 例，年龄36～82 岁，平均（55.2±9.1）岁，中位数53.0，BMI：（24.56±4.53）kg/m2。头颈CTA 组（B组）：患者26 例，男13 例，女13 例，年龄31～84 岁，平均（58.3±11.4）岁，中位数56.5，BMI：（24.79±4.68）kg/m2。冠状动脉CTA 组（C 组）：患者26 例，男15 例，女11例，年龄34～85 岁，平均（56.5±13.4）岁，中位数55.0，BMI：（23.46±3.51）kg/m2。记录“一站式”联合扫描与单独扫描的冠状动脉及头颈CTA 的辐射剂量及对比剂使用量，两者进行对比。

1.2 检查方法

扫描均在Revolution CT（GE 公司）上完成。应用非离子型对比剂碘帕醇370（370 mgI/mL，博莱科信谊），对比剂用量0.8 mL/kg，对比剂流速5 mL/s。联合扫描组（A 组）的扫描范围颅顶至心膈面，先行头颈螺旋扫描，扫描完毕1.1 s 后行心脏冠状动脉CTA 扫描，一次造影剂注射后完成全部冠状动脉、头颈部动脉扫描。扫描条件：管电压保持一致100 kV，管电流为自动毫安（范围50～500 mAs），扫描层厚0.625 mm×256，球管旋转时间0.28 s/圈，螺距0.992:1，头颈部噪声指数（NI）设为3，心脏噪声指数（NI）设为24，ASIR-V 50%。在胸主动脉气管分叉水平设感兴趣区，阈值达150 HU 后延迟5.5 s 自动触发。对比剂注射之前注射生理盐水26 mL，对比剂注射完成追加生理盐水20 mL，流速均为5 mL/s[3]。

头颈CTA 组（B 组）的扫描范围颅顶至主动脉弓。管电压100 kV，管电流为自动毫安（范围50～500 mAs），扫描层厚0.625 mm，球管旋转时间0.28 s/圈，螺距0.992:1，噪声指数（NI）设为3，ASIR-V 50%。胸主动脉气管分叉水平设感兴趣区阈值，自动触发：150 HU，延迟5.5 s，对比剂注射之前注射生理盐水26 mL，流速5 mL/s，对比剂流速5 mL/s，对比剂注射完成后，注射生理盐水20 mL，流速5 mL/s[4]。

冠状动脉CTA 组（C 组）：前瞻性心电门控，依据Auto-gating 推荐期相，管电压100 kV，管电流：自动毫安秒（50～500 mAs），扫描层厚0.625 mm，球管旋转时间0.28 s/ 圈，螺距0.992:1，噪声指数（NI）设为24，Asi-V50%，胸主动脉气管分叉水平设感兴趣区阈值，自动触发：150 HU，延迟5.5 s，对比剂注射完成后，注射生理盐水20 mL，流速5 mL/s[5]。

1.3 图像质量、辐射剂量评价

图像质量主观评价：冠脉依据美国心脏病协会（AHA）推荐的分段法对冠状动脉进行分段分析[6]。冠状动脉、头颈血管图像评分分为：5 分，血管显示良好密度均匀，边界清晰，无伪影或血管中断，CT 值400～600 HU；4 分，血管显示良好密度均匀，边缘稍模糊，轻度伪影，CT 值400～600 HU（含400 HU）；3 分，血管显示密度均匀，边缘稍模糊，轻度伪影，CT 值200～400 HU；2 分，血管显示密度欠均匀，边缘模糊，中度伪影，CT 值明显低于200 HU；1 分，管显示密度不均，边缘模糊，明显伪影，CT 值低于200 HU。

图像质量客观评价：选择轴面图像进行CT 值测量。头颈部分：测量双侧颈动脉分叉、海绵窦水平CT 值（ROI 5 mm2）；冠状动脉：测量主动脉根部左主干起始处CT 值。图像噪声值为所取图像CT 值的标准差。

有效辐射剂量：扫描完成后自动计算得到容积CT 剂量指数CTDIvol，剂量长度乘积（Dose Length Product，DLP），单位有效剂量（Effective Dose，ED）＝k×DLP（胸部k ＝0.014 mSv·mGy-1·cm-1，头颈部k ＝0.0031 mSv ·mGy-1·cm-1）[7-8]。

1.4 统计学分析

应用SPSS 13.0 统计软件进行数据分析。计量资料符合正态分布时应用均数±标准差表示。由两位高年资医师双盲评价三组图像质量。评价者的评价一致性采用Kappa检验，Kappa＞0.80 认为一致性好，0.61～0.80 认为一致性较好，小于0.60 认为一致性一般。图像主观评分要用非参数检验Mann-whitney U 检验，两组患者间对比剂用量、辐射剂量比较采用t 检验。P＜0.05 认为差异有统计学意义。

2 结果

78 例患者均配合顺利完成图像扫描。3 组患者的年龄、性别、体重指数之间比较差异无统计学意义（表1）。三组图像整体质量均能满足临床诊断要求，联合扫描组头颈部分有少许上肢伪影，不影响图像诊断（图1）。双盲读片具有较好的一致性（Kappa=0.86）。

表1 患者临床资料

图像质量评分中，两组冠脉图像共评价747 个节段。冠状动脉图像质量评分联合组，5、4、3 分者分别为260（69.4%）、101（26.9%）、15（3.7%）段；单独冠状动脉组分别为285（76.8%）、85（22.9%）、1（0.3%）段，两组均无3 分以下者，比较差异无统计学意义（U=-0.091，P＜0.01）；单独头颈CTA 图像质量评分与联合组比较差异无统计学意义（U=-0.909，P＜0.01）（表2）。

图1 快速转换模式下的心脏头颈CTA联合扫描图

表2 图像主观评分（例）

A 组在主动脉根部左主干水平测得CT 值为（514.4±17.6）HU，相较于B 组的（517.2±16.7）HU，差异无统计学意义（t=0.79，P＜0.01）。A 组在颈动脉分叉测得CT 值（478.7±15.9）HU，颈内动脉海绵窦段CT 值为（456.6±16.4） HU，相较于C组的 （479.7±16.3） HU（t=0.37，P＜0.01）和（458.1±16.8） HU，差异均无统计学意义（t=0.38，P＜0.01）（表3）。

表3 图像客观评分（，HU）

表3 图像客观评分（，HU）

组别例数主动脉根部 颈动脉分叉 颈动脉海绵窦CT值 噪声 CT值 噪声 CT值 噪声A 26 514.4±17.6 22.2±5.4 478.7±15.9 15.5±5.3 456.0±16.4 19.8±4.6 B 26 — — 479.7±16.3 12.6±3.1 — —C 26 517.2±16.7 23.5±5.2 — — 458.1±16.8 17.9±5.1 t 0.79 0.56 0.37 4.21 0.38 3.85 P ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01

A 组 的 平 均CTDIvol 值 为（13.9±3.1）mGy，DLP 值为（364.8±25.7）mGy·cm，平均ED 值为（2.1±0.4）mSv。B 组的CTDIvol 值为（7.2±1.4）mGy，DLP 值为（268.4±29.6）mGy·cm，平均ED值为（0.8±0.1）mSv。C组的CTDIvol值为（6.8±2.8）mGy，DLP值为（80.9±10.7）mGy·cm，平均ED值为（1.4±0.5）mSv。A 组的辐射剂量与B、C 两组之和比较无统计学差异（t=0.09，P＜0.01）（表4）。

表4 图像辐射剂量与对比剂用量

表4 图像辐射剂量与对比剂用量

分组CTDIvol (mGy) DLP (mGy.cm) ED (mSv) 对比剂 (mL)A 13.9±3.1 364.8±25.7 2.1±0.4 53.1±3.9 B 7.2±1.4 268.4±29.6 0.8±0.1 57.9±6.4 C 6.8±2.8 80.9±10.7 1.4±0.5 57.2±7.9

3 讨论

CT 血管造影可以早期发现冠心病、心脑血管病患者动脉斑块及是否伴有动脉的狭窄；以往多部位联合扫描受限于设备的扫描速度、辐射剂量及探测器宽度在临床开展较少[9-10]。本文通过应用一站式联合扫描技术，探讨了冠状动脉与头颈CTA 联合扫描的图像质量与患者所受辐射剂量、对比剂用量：显示冠状动脉与头颈CTA“一站式”联合扫描对比剂使用量较单独扫描组减少50%，“一站式”联合扫描辐射剂量较单独头颈血管CTA 与冠状动脉CTA 组相加的辐射剂量两组无明显差异，较以往研究辐射剂量减少70%。轴扫与螺旋联合一站式扫描冠状动脉与头颈CTA 转换时间快、无创、简便快捷是心脑血管患者评价冠状动脉与头颈血管的首选检查方法。

动脉粥样硬化（Atherosclerosis，AS）是血管系统最常见疾病，常累及身体多部位、多器官的血管，又以心脏及颈、脑部血管较为常见，具有慢性发病，进行性发展的特点[11-12]。冠状动脉狭窄与心绞痛、心肌梗死有明显的相关性，颈动脉及脑动脉的狭窄与脑卒中有明确的相关性。一旦患病，将严重影响患者生存质量，因此早期发现动脉斑块及管腔狭窄并干预治疗对患者的生存质量有很大提高。以往多层螺旋CT受限于探测器的宽度、设备时间分辨率及扫描方式，往往只能单独检查冠状动脉或头颈CTA，并且要求患者在检查时心律是规则的，心率最好控制在较低水平，才能得到满意的图像，同时扫描冠脉与头颈CTA 只能采用同一扫描模式，成功率低难以同时获得较高质量的心脏与头颈CTA 图像质量。患者未屏气或屏气配合不佳时会使冠状动脉出现呼吸伪影；颈部受上肢影响对于血管的观察也受到限制，使的整体图像质量进一步下降[13-15]。国内有学者单独应用前瞻性心电门或大螺距螺旋方式进行了冠状动脉与头颈血管的联合检查，认为联合扫描的成功与心脏扫描失败病例主要与心率变异有较大关系，当其扫描时相落入PR 间期时，会造成冠状动脉的运动伪影，由于扫描时间长，联合扫描时将会使用较多的对比剂（60～90 mL）[16]。本组所有患者应用了轴扫与螺旋快速切换下的心脏与头颈螺旋联合扫描均配合顺利完成检查，不同扫描方式切换时间可以控制到最低1.1 s，基本不影响冠状动脉及颈、脑动脉血管的峰值获取，总有效扫描时间也控制在2.0～2.4 s，较以往研究扫描时间减少20%。联合扫描配以合理ASiR-V图像后处理，明显降低了双上肢上举造成的颈部图像伪影，图像质量评分均能满足临床诊断。宽体探测器前瞻式心脏Auto-gating 下的One-beat 扫描使得冠脉CTA 基本不在受心率影响，也避免了错层伪影的出现，提高了联合一站式扫描的成功率[17]。

在日常工作中，图像质量及设备扫描速度是临床上关注较多的，往往忽略了患者所受辐射剂量对机体产生的潜在风险。如何在保证获取优质图像质量的前提下以最小的辐射射剂量进行，是目前研究的重点[18]。本组研究联合扫描组辐射剂量（2.1±0.4）mSv，较国内作者研究辐射剂量（7.0±0.8）mSv 减少70%，对比剂用量（53.1±3.9）mL，较单独扫描减少约50%，较国内其他研究减少20%～40%。辐射剂量的减小及对比剂应用的减少，可以明显改善患者的主观体验，对比剂的不适感明显减少，适合于常规体检的患者[19]。本研究中3 例心率明显不齐且心率大于80 次/min 时患者所受辐射剂量明显高于心率整齐者（43%），分析由于机器二次采集图像有关，重建是全部患者并未采用二次采集的图像，通过SSF 冻结都获取了满足诊断的图像，因此我们建议在扫描协议设置中可以关掉二次采集选项。存在的不足与展望：本文初步研究了轴扫与螺旋快速切换下的冠状动脉、头颈血管联合一站式检查对心脑血管病患者的临床价值，但扫描方案还有待进一步完善，在保证图像质量的前提下，尽量降低患者所受辐射剂量，实现扫描协议的个体化及图像质量的最优化，是下一步的研究目标。

总之，具有动脉粥样硬化背景的患者进行头颈CTA、冠状动脉一站式联合扫描是有必要、可行的，它可以早期的发现并判断心脏、颈部、脑内动脉血管的狭窄程度及斑块的位置及稳定性，有利于临床的早期干预治疗，预防脑卒中、心梗等疾病的发生，降低心脑血管病患者的死亡率。联合扫描具有患者适应性好、简便快捷、对比剂使用少的优势，是心脑血管患者评价冠状动脉与头颈血管的有效的检查方法，值得临床推广应用。