缩窄320排CT冠状动脉成像采集时间窗的可行性

彭 睿，方 正，陈金华，倪卫国，石永贵，万 千，黄 飞

(重庆医科大学附属第二医院放射科，重庆 400010)

随着多层螺旋CT成像技术快速发展，冠状动脉CT血管成像(coronary CT angiography, CCTA)已成为临床诊断冠心病及无创评估冠状动脉斑块的首选检查方法[1-2]，如何在满足诊断的同时有效降低其辐射剂量是近年研究热点。前瞻性心电门控技术为CCTA常规技术，只采集R-R间期心脏运动相对较慢时间段的图像，采集时间较全心动周期图像缩短，辐射剂量及致癌风险降低[3]。对心率较高且稳定的患者，传统前瞻性采集图像的时间窗较宽，辐射剂量较大。对心率低且心律齐的患者，缩窄采集时间窗不会降低图像诊断效能[4]，并能有效降低辐射剂量。本研究通过比较预估缩窄时间窗后与缩窄时间窗前CCTA的图像质量及辐射剂量,探讨缩窄CCTA采集时间窗的可行性。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2018年5—2018年12月90例于重庆医科大学附属第二医院接受CCTA的患者，男37例，女53例，年龄35～85岁，中位年龄60岁；心率65～95次/分，平均(71.51±6.05)次/分。纳入标准：①疑诊冠心病；②心律齐(心率波动≤5次/分)且心率≥65次/分。排除标准：①屏气配合差，图像伪影明显；②采集图像时心律不齐或心率波动>5次/分；③心功能异常或其他原因导致冠状动脉灌注差而影响评分；④冠状动脉支架植入史或搭桥术史。

1.2 仪器与方法 采用Toshiba Aquilion One 320排动态容积CT仪。检查前行屏气训练，记录屏气后心率，予心率≥80次/分患者口服倍他乐克；以流率4.5～6.0 ml/s注射Omnipaque(350 mgI/ml，GE)55～75 ml，跟注30 ml生理盐水，之后嘱患者屏气，行CCTA扫描。参数：管电压120 kV，管电流400～550 mA，容积扫描层厚320×0.5 mm，转速0.35 s/rot，扫描范围自气管隆突下方至膈下，包括冠状动脉所有分支，扫描时间窗为R-R间期30%～80%。

1.3 图像处理及图像质量评价 扫描结束后，CT设备根据预设条件自动重建出图像相对较好的一个时相图像(预设组)。之后采用Toshiba Cardio ImageXact软件，以2%为间隔重建R-R间期30%～80%的冠状动脉各时相图像，并导入Toshiba VITREA CORE后处理工作站进行重建，获得冠状动脉多平面重组(multiple planar reformation, MPR)、曲面重组(curved planar reformation, CPR)、最大密度投影(maximum intensity projection, MIP)及容积再现(volume rendering, VR)图像。由2名具有8年以上心血管影像诊断经验的主治医师参照美国心脏病学会的冠状动脉分段法[5]以双盲法评价冠状动脉3个血管节段左前降支(left anterior descending branch, LAD)、左回旋支(left circumflex branch, LCX)和右冠状动脉(right coronary artery, RCA)的图像质量，意见不一致时共同讨论决定。图像质量评价标准[6]：0级(1分)，图像伪影严重，无法观察冠状动脉及其主支，不能诊断；1级(2分)，各心腔及冠状动脉显示模糊，有明显的呼吸运动伪影，心脏周围及图像背景干扰严重，达不到诊断要求；2级(3分)，各心腔及冠状动脉显示欠清晰，或略有呼吸运动伪影，心脏周围及图像背景略有干扰，基本不影响诊断；3级(4分)，各心腔及冠状动脉显示清晰，无呼吸运动伪影，心脏周围及图像背景无干扰，完全符合诊断要求。

1.4 缩窄采集时间窗范围确定 根据图像质量评价结果，以每支血管节段得分最高的R-R间期为血管最佳时相，以3支血管节段得分之和最高且每支血管节段得分均≥3分的R-R间期为患者最佳时相，据此确定不同心率患者由舒张期转移至收缩期的临界心率，从而预估采集时间窗可缩窄范围(以预估缩窄时间窗后图像为缩窄时间窗组)，并以此预估缩窄时间窗组的辐射剂量，记录缩窄采集时间窗前的有效辐射剂量(effective dose, ED)。

1.5 统计学分析 采用SPSS 22.0统计分析软件。符合正态分布的计量资料以±s表示，不符合正态分布者以中位数(上下四分位数)表示，以Kolmogorov-Smirnov检验冠状动脉最佳时相是否符合正态，绘制不同心率患者CCTA最佳时相箱线图。采用Mann-WhitneyU检验比较预设时相组与缩窄时间窗组之间血管最佳时相图像及患者最佳图像的质量差异，以配对t检验比较缩窄采集时间窗前后ED差异。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 最佳时相由舒张期转移至收缩期的临界心率 因8例LCX、1例RCA存在变异而剔除，最终共90例患者、261支冠状动脉血管节段纳入研究。本组患者最佳时相数据不符合正态分布(Z=0.28，P<0.05)，心率65～70次/分患者冠状动脉最佳时相集中于舒张末期[R-R间期70%～80%，R-R间期76%(74%,76%)]；而心率70～95次/分患者集中于收缩末期[R-R间期40%～50%，R-R间期44%(42%，48%)](图1)，故以心率70次/分为患者最佳时相由舒张期转移至收缩期的临界心率。

表1 2组最佳血管时相及最佳患者时相图像质量比较[分，中位数(上下四分位数)]

图1 不同心率患者CCTA最佳时相箱线图

图2 患者男，53岁，疑诊冠心病，RCA部分重建CPR图 心率72次/分，R-R间期30%、46%和80%为扫描与重建起点、最佳时相和终点

图3 患者男，67岁，疑似冠心病，RCA部分重建CPR图 心率66次/分，R-R间期30%、76%、80%为扫描与重建起点、最佳时相和终点

2.2 缩窄时间窗 患者心率为65～70次/分时，LAD、LCX及RCA图像满足诊断(评分≥3分)的时相分别为R-R间期72%～78%、72%～80%及74%～78%，相应血管最佳时相均为R-R间期76%，3支血管节段图像均满足诊断时相为R-R间期72%～80%，最佳时相为R-R间期76%。患者心率为70～95次/分时，LAD、LCX及RCA图像满足诊断的时相分别为R-R间期40%～46%、42%～50%及44%～48%，相应血管最佳时相均为R-R间期44%，3支血管节段图像均满足诊断的时相为R-R间期40%～50%，患者最佳时相为R-R间期44%。根据以上结果，预估心率65～70次/分患者CCTA采集时间窗可缩窄为R-R间期的72%～80%，而心率65～95次/分患者可缩窄为R-R间期的40%～50%，可得到满足诊断要求的图像(图2、3)。

2.3 预设时相组与缩窄时间窗组最佳时相的图像质量 预设时相组与缩窄时间窗组之间最佳血管时相和最佳患者时相图像质量差异均有统计学意义(表1)。

2.4 预估缩窄时间窗前后ED 缩窄时间窗后ED为[(8.81±1.66) mSv)，较之前的[(15.50±3.04) mSv)减少约43%(t=44.14，P<0.01)。

3 讨论

CCTA是目前无创诊断冠心病的最佳检查方法，已广泛用于临床，但其所带来的高辐射仍是临床难题[7]。将管电流及管电压降至最低后，根据心率缩窄采集时间窗，是减少辐射最有效的手段[8]。研究[9]表明，采用前瞻性心电门控技术采集图像，辐射剂量可较回顾性心电门控技术降低80%。本研究采用前瞻性心电门控技术，根据患者CCTA最佳时相确定不同心率患者由舒张期转移至收缩期的临界心率，从而预估采集时间窗的可缩窄范围，以在保证图像质量的同时降低辐射剂量。

CT设备出厂时已将心率<65次/分患者的采集时间窗预设优化为R-R间期70%～80%，而临床中大多数患者心率≥65次/分，且320排CT单扇区时间分辨力有限，无法选择性地采集同一心动周期中收缩期或舒张期图像，只常规采集R-R间期的30%～80%，其中包含收缩期到舒张期，且至少需采集2个心动周期[10],使辐射剂量明显增高。本组针对心率≥65次/分患者展开研究。

研究[11]发现，随心率增加，CCTA最佳时相逐渐从心脏舒张期转移至收缩期，理论上只需采集收缩期或舒张期某一时段的数，据即可获得最佳冠状动脉图像。翟继良等[12]发现对于心率>65次/分患者采集时间窗可缩窄为30%～50%或70%～80%，但系采用超声检查测量舒张期指导CCTA采集时间窗，临床实用性较弱。本研究根据患者CCTA的最佳时相确定不同心率患者由舒张期转移至收缩期的临界心率，从而预估采集时间窗可缩窄范围，缩窄采集时间窗后最佳时相图像质量高于预设时相，而ED降低约43%，与之翟继良等[12]研究结果相符，而临床实用性更佳。

本研究根据患者屏气后心率预估其最佳时相，并选择最低剂量扫描方案，可有效缩短图像采集及后处理时间，在改善图像质量的减少辐射剂量，并提高工作效率。本研究的主要局限性：①高心率患者检查前予口服倍他乐克[13]使检查时心率明显降低，可能影响结果的准确性；②预估缩窄时间窗后ED可能与实际扫描中存在差异；③临床工作中，患者心率存在不同程度波动，尤其心率处于临界心率时，如何选择最佳采集时间窗有待进一步研究。

综上所述，对预计屏气后心率稳定(心率波动≤5次/分)患者行CCTA时，可根据屏气心率适当缩窄采集时间窗，在提高图像质量的同时降低辐射剂量。