改良小剂量团注测试法预测冠状动脉CT值的可行性研究

王青云，彭正峰（通讯作者），李兴付，覃达贤，杨燕兰，张蒙蒙，张玉青

（中山大学附属东华医院 广东 东莞 523000）

冠状动脉CTA成像技术近年来得到迅速发展，其以无创、安全、快速且有效的优势获得临床认可，成为筛查和诊断冠状动脉疾病较为可靠的检查手段之一[1]。由于冠状动脉CTA成像的前提条件是CT扫描时，血管腔内必须保持有一定浓度的碘对比剂，因此其浓度或者CT衰减值的变化是影响冠状动脉CTA图像质量的因素之一。有关探讨冠脉管腔CT值对冠脉狭窄诊断影响的研究已经很多[2,3]，但如何获得理想稳定的冠脉管腔内CT值文献却很少，因此本研究尝试在采用改良小剂量团注测试法的基础上，通过公式预测冠状动脉CTA图像的理论CT值，并与阈值触发法冠脉成像CT值相比较，探讨该方法的可行性。

1 材料与方法

1.1 一般资料

随机选取我院2018年6月—2018年8月临床疑有冠状动脉疾病的患者60例，按照检查先后顺序分为常规阈值触发法A组和改良小剂量团注测试法B组，C组为理论值组，每组各30例，患者一般资料见表1。排除标准：①心脏搭桥术后复查；②心肌梗死病史；③心功能Ⅲ级；④严重心率不齐；⑤无法配合屏气训练；⑥肾功能不全；⑦碘对比剂过敏史；⑧可能怀孕或已怀孕的女性患者；⑨体重大于90kg；⑩冠状动脉CTA图像检查失败。检查前所有患者均签署知情同意书。

1.2 检查方法

使用philips 128排iCT行小剂量测试和冠脉CTA扫描。检查前向患者详细介绍注意事项，并取得患者理解和配合。对于心率超过75次/分钟的患者，嘱其口服倍他乐克50mg。患者仰卧于扫描床上头先进，双上肢置于头部两侧，手臂下方用软物做支撑，训练患者的吸气和屏气动作，根据设备要求粘贴电极和连接导线，经右肘正中静脉穿刺放置18G套管针，和具有双流功能的Medrad双筒高压注射器延长管连接。

注射方案中改良小剂量团注测试法的碘对比剂稀释到原浓度的20%，稀释后的总量和冠脉扫描所用碘对比剂剂量相同[4]。对比剂为欧乃派克（350mgI/ml），注射剂量根据患者体重设定：体重＜60kg，小剂量测试法剂量50ml；体重60kg～70kg，小剂量测试法剂量60ml；体重70kg～80kg，小剂量测试法剂量70ml；体重80kg～90kg，小剂量测试法剂量80ml。注射流率为5ml/s，随之以相同流率注射生理盐水30m1。另随机选取30人作为常规对照组A组，扫描所用碘对比剂欧乃派克剂量70ml，生理盐水30m1，注射流率为5ml/s，采用阈值触发法，监测层面选取在气管分叉下1cm处水平层面的降主动脉内，触发阈值设定为150Hu。

用小剂量团注测试法时先在升主动脉根部右冠开口处做一次平扫，获取测试法基础CT值B1。改良小剂量团注测试法的监测层面同样定在升主动脉根部的右冠开口水平处，扫描延迟时间为10秒。采用Test Bolus模式，120kV，30mAs，16×0.625mm，扫描时间1s，时间间隔1s，设置扫描22次，当观察到升主动脉根部CT值由高变低时及时提前中断扫描。扫描后获得升主动脉根部的时间-密度曲线（time-density curve），得到小剂量测试法的达峰时间tpeak及峰值CT1。心脏CTA扫描前同样在升主动脉根部右冠开口处做一次平扫，获取冠脉CTA基础CT值B2。心脏扫描采用Cardiac模式，回顾性心电门控，螺距0.18,探测器宽度128×0.625，球管旋转速度0.27s/r，管电压120kV,管电流800～1000mAs，DoseRight辐射剂量管理指数设定为37，扫描范围从气管分叉处至心脏下缘1cm处，包括左右冠状动脉及所有分支。采用固定时间延迟法，数值设置为（tpeak-2）s，未稀释碘对比剂及生理盐水的剂量和流率与小剂量团注测试法相同。

1.3 图像后处理及数据测量

冠脉CTA扫描数据传输至飞利浦星云工作站后处理，根据冠脉图像质量选取最佳时相重建，并于右冠近段测量CT值。测量时ROI尽可能大且尽量避开钙化及非钙化斑块等区域，以保证测量的准确性。

1.4 图像质量评价

由2名经验丰富的高年资放射医师对图像质量进行综合评估，包括左主干、左前降支、左回旋支及右冠状动脉与周围组织的对比情况，有无错层及运动伪影，管腔边缘的连续性、锐利度，病变显示情况等。评分标准参照美国心脏学会制定的冠状动脉15段分段法，管腔内径小于1.5mm的节段不予评价。3分：图像质量优，噪声小，管壁连续，斑块显示清晰；2分：图像质量良，噪声略大，管壁连续，有轻微错层或运动伪影，斑块可显示；1分：图像质量差，噪声较大，管壁不连续，有明显错层或运动伪影，斑块显示不清，图像不能用于诊断。评分≥2分为图像质量满足诊断要求，评分由两名医师共同协商决定。

1.5 辐射剂量和碘对比剂剂量

扫描结束后记录设备自动显示的CT剂量长度乘积（dose length product，DLP），并用公式ED=DLP×k计算有效剂量，其中k为成人CT扫描剂量权重因子，k=0.014mSv/（mGy·cm）；同时记录本次检查所用碘对比剂剂量数值。

1.6 CT值理论计算

根据Naoto Kawaguchi等[2]的计算公式，未稀释碘对比剂的浓度设定为100%，把上述文献计算公式变换后，冠脉理论值计算公式为：CT2=（CT1-B1）*5+B2，公式中的CT值均为右冠开口层面升主动脉根部的测量数值。

1.7 统计学分析

2 结果

2.1 A、B组间的患者在性别、年龄、心率、体重等一般资料方面无统计学差异（P＞0.05）,具有可比性（表1）。

表1 A、B组患者一般资料比较

2.2 A、B组间冠状动脉图像质量评分

两组冠状动脉图像质量的评分见表2，差异无统计学意义（P＞0.05）。

表2 A、B组图像质量评分比较

2.3 A、B组间冠状动脉CTA含碘对比剂剂量和辐射剂量：两组对比剂剂量和有效辐射剂量比较见表3，差异无统计学意义（P＞0.05）。

表3 A、B组对比剂剂量和辐射剂量比较

2.4 B、C组间CT值的比较

两组平均CT值（HU）见表4，组间的差异无统计学意义（P＞0.05）。

表4 改良小剂量组和理论计算组的右冠近段CT值比较

3 讨论

目前冠脉CTA已经成为临床筛选冠状动脉病变最常用的检查方法，和冠状动脉血管造影相比较，因其费用较低、创伤及风险小、检查过程相对简单、诊断结果接近血管造影等优点而被临床广泛接受。虽然冠脉CTA具有以上优势，但同时也存在碘对比剂的使用风险，如对比剂肾病（contrast-induced nephropathy，CIN）[5]的发生。因此把冠脉CTA的碘摄入量控制在一个合理的范围内具有十分重要的临床意义，许多学者对此做了有益的探索。曹希明等[6]用体重法设定碘对比剂剂量和注射流率，结果显示升主动脉左冠开口的平均CT值可达到420HU左右，完全达到临床冠脉诊断的CT值要求。也有采用体重和BMI相结合法[7]，划分成更小组别和相对应的注射流率，同样也获得了满意的冠脉图像质量。Deqiang Kang[8]等严格控制心率至65bpm条件下，根据身高和体重的不同组合，对应不同的碘对比剂剂量和触发阈值，图像大部分指标均优于对照组。

以上冠脉CTA成像均是应用阈值触发法。该方法把监测层面ROI放在气管分叉下1cm水平的升主动脉根部或降主动脉内，设定合适触发阈值，在注射碘对比剂后经过6～8秒延迟，启动同层面扫描，实时监测主动脉ROI内对比剂浓度变化，并在达到设定阈值后触发扫描。该方法简单方便易操作，且能基本实现个性化扫描，因此使用较广泛。虽然阈值触发法有上述优点，但把冠脉CT值稳定在某个范围内有一定的难度。通过复习上述文献，我们发现影响冠脉CT值的因素有很多，比如患者体重、碘对比剂浓度、碘对比剂剂量、注射流率、设备性能、触发阈值设定、触发后延迟时间等各因素之间相互影响[9]。如阈值设置过低，冠脉管腔得不到充分的强化，而阈值设置过高又需要较长时间才能触发甚至无法达到设定阈值，导致同层采集时间过长或强化不理想。即便设定较严苛的前提条件，比如心率控制在65bpm以下，若想获得较理想的冠脉CT值，依然要根据患者的BMI在80～250HU之间选择触发阈值[8]，因此阈值触发法不能消除多种因素对冠脉CT值的影响，这也是该方法的固有局限性。

在冠脉CTA图像质控中，冠脉管腔内碘对比剂浓度即CT值大小是影响诊断的重要因素之一[2]，因此如能预测冠脉CT值的大小，对提高冠脉CTA的质量有着重要的意义。虽然常规小剂量测试法通过同层动态测试，可实时获得综合反映个体间因素差异的时间-密度曲线[10]，并用该曲线的峰值时间设定扫描延迟时间，但常规小剂量测试法因获取参数信息有限，因而无法具有能同时预测冠脉CT值的功能。动物研究发现，相同条件下注射不同浓度的碘对比剂，其曲线峰值的CT值和浓度呈正比例，而峰值时间不变[11]，因此本研究中引入了改良小剂量团注测试法。

在改良小剂量测试法的实验过程中，对Naoto Kawaguchi[4]等的文献方法中的两个关键点做了修改：把冠脉扫描时间小剂量峰值时间提前3秒修改为2秒；根据不同体重使用不同的测试法剂量。修改理由如下：（1）实验过程中发现，扫描时间提前3秒的右冠出口层面CT值往往高于右冠近段管腔内的CT值，而冠脉管腔的CT值直接决定了成像质量和后处理效果，因此把扫描提前时间缩短到2秒即扫描时间相对延长1秒，让峰值时刻碘对比剂更多的流入冠脉管腔中，提高冠脉的成像质量；（2）当小剂量测试法剂量不变时，随着患者体重增加，获取的峰值CT值也随之下降，公式计算的理论CT值和实际CT值相差较大，数值不稳定。初期实验为了降低碘对比剂用量，曾将改良的小剂量测试法浓度降低到10%,理论值也出现了类似的不稳定。因此在本研究中不再固定小剂量测试法的剂量，而是根据患者体重值采用对应的测试剂量，获得了较好的效果。本研究中冠脉近段CT值和公式理论值的差异无统计学意义，有效辐射剂量和碘对比剂用量也无显著差异，达到预期效果。而如何把冠脉CT值稳定在一个理想的区间[12]，尽可能降低其CT值波动是接下来的研究方向。

虽然本研究取得了一定的效果，但同时也存在以下局限性：（1）患者因素的变化可能导致实验结果的偏离。比如小剂量团注测试和冠脉成像扫描时心率的差别较大，实验前后屏气动作的变化等；（2）人工测量小剂量测试法CT值的偏差，在公式中和系数5相乘后其偏差被放大，也会影响到实验的数据结果；（3）实验对象体重均在90kg以下，对于超过90kg以上患者该实验是否同样适用未知；（4）虽然冠脉各节段主观评价满足诊断，但仅对右冠近段CT值做了测量和比较，其他节段未做CT值统计。

综上所述，采用扫描时间提前2秒和体重个性化的改良小剂量团注测试法，能够预测冠脉CT值和获得满意的冠脉CTA图像质量，为进一步得到稳定的冠脉CT值，改善冠脉CTA成像质量提供了更多选择。