第三代双源CT+flash模式扫描联合胸围指数降低冠状动脉CTA辐射剂量及碘摄入量

王海林，陈敏江，翁巧优，卢陈英，程淑芳，叶妙清，林桂涵，纪建松

（丽水市中心医院 放射科，浙江 丽水 323000）

冠状动脉CT血管造影（CT angiography，CTA）做为冠心病常规检查方法，广泛应用于临床，但存在电离辐射和对比剂肾损害的风险。近年来，如何在不影响影像学诊断的前提下降低CT辐射剂量已成为影像学技术研究热点[1-3]。另外，对比剂的用量可严重影响患者肾脏功能，减少对比剂总碘量可降低对比剂肾病风险[4]。目前，临床上较多采用BMI来指导管电压扫描参数的设置[5]，这种扫描方法能降低患者的辐射剂量，但由于心脏所在位置较为特殊，个体间存在较大差异，尤其是女性及中心型肥胖的患者，BMI并不能准确评价胸部肌肉、脂肪厚度，这也使得常规冠状动脉CTA扫描无法实现个体化、精准化扫描。已有学者研究发现采用低管电压CT扫描可以有效降低辐射剂量[6]，但该方法也同样增加了图像噪声，影响了图像质量，而新近发展的迭代重建算法有效弥补了这一缺点，可以在保证图像质量的同时降低辐射剂量和对比剂使用量。

本研究采用第三代双源CT+trube-flash大螺距扫描联合迭代重建算法，根据不同的胸围指数来调节管电压，同时采用低浓度对比剂，调整其注射速率及总量。从图像质量主观、客观评价指标、辐射剂量及碘摄入量方面与常规检查方法比较，评估胸围指数调整管电压联合低碘浓度对比剂扫描方案的可行性，从而制定个性化检查方案。

1 资料和方法

1.1 一般资料 常规组为2017年1月至2017年3月在丽水市中心医院拟行冠状动脉CTA检查的患者60例。纳入标准:①既往无严重肝、肾功能不全及糖尿病者；②心率控制在150次/min以下；③窦性心律，心律规整，波动范围在15次/min以内。排除标准:①肝肾功能不全（肌酐＞1.7 mg/dL），心功能不全者；②碘对比剂过敏者；③心率＞150次/min，严重心律不齐患者；④有慢性支气管炎、肺气肿或胸廓畸形患者。低剂量组为2017年3月至2017年6月在我院拟行冠状动脉CTA检查的患者，纳入标准和排除标准同常规组。根据胸围的不同将患者分为A、B、C 3组，其中A组胸围≤85 cm（21例），B组胸围85～95 cm（47例），C组胸围≥95 cm（32例）。本研究通过本院医学伦理委员会审查批准，所有受检者均签署了知情同意书。

1.2 CTA检查方法

1.2.1 患者准备:嘱患者安静休息并测量心率，心率过快者酌情口服倍他乐克25～50 mg，将心率控制在150次/min以下。患者进行严格的呼吸训练。检查前测量患者的身高、体质量及胸围（乳头水平平对两侧肩胛骨下角水平绕胸部一周）；于受检者左肘正中静脉预埋20号留置针。

1.2.2 检查方法:所有患者均采用SIEMENS Force双源CT+trube-flash大螺距扫描进行冠状动脉CTA检查。患者取仰卧位，扫描范围为气管分叉下10 mm至心脏膈面，嘱患者屏气扫描。扫描参数:所有检查开启管电流自动调节技术care Dose 4D，准直宽度192×0.6 mm，层厚0.75 mm，间距0.5 mm，机架旋转时间250 ms，65% R-R间期剂量曝光。所有患者均采用F轴面扫描，flash大螺距扫描结合迭代算法重建技术。①常规组:管电压为120 kV，对比剂采用碘帕醇（含碘370 mg/mL），以5.0 mL/s的流率经肘静脉注射50 mL。②低剂量组:对比剂均采用碘克沙醇（含碘270 mg/mL）。A组:管电压为70 kV，注射速率3.5 mL/s，总量35 mL；B组:管电压为80 kV，注射速率4.0 mL/s，总量40 mL；C组:管电压为90 kV，注射速率4.5 mL/s，总量45 mL。采用德国Ulrich双筒高压注射器，待对比剂注射完之后，以相同的速率注射0.9%氯化钠溶液30 mL，在降主动脉层面选择感兴趣区，采用团注追踪程序（bolus tracking）自动触发技术监测CT值，触发阈值设置为120 Hu，动脉期扫描延迟时间为16～22 s。

1.2.3 图像后处理:图像采集后将所有原始图像传入CT后处理工作站syngo VA30A进行重建，均应用容积再现技术（volume rendering technique，VRT）、最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）、多层面重组（multi-planar reformation，MPR）和曲面重组（curved planar reformation，CPR），以获得多方位影像图像。再结合横断面图像，显示冠状动脉主干及主要分支。

1.2.4 图像噪声测量:在右冠状动脉起始段层面，选取感兴趣区面积为（10 mm×10 mm），以CT值的标准差（SD）作为图像噪声，为避免因对比剂血液混合不均造成的误差，取右冠状动脉上下3层面的平均值作为该患者的图像噪声。

1.2.5 辐射剂量:本研究统计的仅为冠状动脉CTA扫描范围的辐射剂量，不包括定位像、检测峰值时间和钙化积分扫描辐射剂量。系统依据扫描参数，自动计算出剂量长度乘积（dose-length product，DLP）和容积CT剂量指数（CT dose index volume，CTDIvol）。有效辐射剂量（effective dose，ED）=k×DLP，k值为组织权重因子，根据文献[7]报道，采用成人胸部权重因子0.014，胸部k值为0.014 mSv·mGy-1·cm-1[7]。

1.2.6 图像质量评价:①主观评价:由2名放射科副主任医师先采用双盲法对图像质量进行评分，再对图像质量评分达成一致意见，以便比较各组的图像质量。仅对管腔直径＞2 mm的血管图像质量进行评分，对钙化严重的血管段不进行评价。根据美国心脏协会标准，对冠状动脉行15段分段法评价[8]，图像质量评分为4级。I级:冠状动脉管腔连续、完整，图像清晰，无阶梯状伪影，图像噪声小，图像质量为优，评为4分；II级:管壁轻度伪影或CPR图像见轻度阶梯状伪影，不影响诊断，图像噪声较小，图像质量良好，评为3 分；III级:管壁中度伪影或CPR图像中度阶梯状伪影，尚可作出诊断，图像噪声较大，图像质量中等，评为2分；IV级:重组图像上冠状动脉错位、管壁严重伪影，不能诊断，图像噪声大，图像质量较差，评为1分。②客观评价:分别测量主动脉根部发出右冠层面CT值和SD值。测量感兴趣区面积约为5 mm2，连续取3个上下层面测量，并计算SNR值，SNR=CT值/SD值。

1.3 统计学处理方法 采用SPSS23.0软件进行统计学分析。计量资料以表示，多组比较采用单因素方差分析，2组比较采用独立样本t检验；对图像质量主观评分差异比较采用非参数秩和检验。应用Kappa检验评价2名医师图像质量评价的一致性，Kappa＞0.7为一致性较好，0.4≤Kappa≤0.7为一致性中等，Kappa＜0.4为一致性差。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

所有患者均一次性顺利完成冠状动脉CTA检查，各组图像显示效果较好，所有冠状动脉及其分支能清晰显示血管全程。

2.1 一般资料比较 4组间性别、年龄和心率比较差异均无统计学意义（P＞0.05）。4组患者的胸围和BMI比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

2.2 图像主观评价 2名医师对图像质量评分的一致性较好，Kappa值为1.856，各组扫描图像的评分均大于2分，且基本都大于3分，均可满足临床诊断需要，常规组、A组、B组和C组各组的图像质量评分差异无统计学意义（P=0.603），见表2。各组图像质量均较好，能够清晰地显示血管全程（见图1）。

表1 各组行冠状动脉CTA检查患者的一般资料和扫描方案

2.3 图像客观评价 根据胸围指数的不同设定不同的管电压，发现管电压从90 kV降低到70 kV时，冠状动脉的CT值具有升高的趋势，低剂量组（A、B、C组）的CT值稍高于常规组，两两比较差异有统计学意义（P＜0.05）。管电压从90 kV降低到70 kV时，噪声也逐渐增加，低剂量组稍高于常规组。见表2。

图1 各组CTA图像

表2 各组患者图像评价指标比较

2.4 辐射剂量和碘摄入量 低剂量组的ED明显小于常规组（P＜0.05），且低剂量组随着胸围指数的增大，ED明显增加（P＜0.05）。低剂量组的碘摄入量明显低于常规组，且低剂量组随着胸围指数的增大，碘剂摄入量明显增加。见表3。

3 讨论

在冠状动脉CTA扫描中，以往大部分研究采用固定的管电压、管电流及回顾性门控技术进行扫描，其辐射剂量会明显高于其他部位的检查，常规冠脉CTA的辐射剂量一般在10 mSv左右，有时甚至可达到22 mSv，其ED值比传统的冠状动脉造影要高，大大增加了患者辐射损伤随机效应的危险性，这也限制了冠状动脉CTA的广泛应用。然而，由于冠状动脉CTA检查在冠心病患者的无创化检查中是无法取代的，如何能在不影响诊断准确性的前提下，明显降低受检者的辐射剂量和造影剂剂量，减少患者辐射损伤随机效应的危险性和造影剂不良反应危害性，是目前迫切需要解决的问题。

表3 各组患者辐射剂量和碘摄入量比较

目前，临床常规扫描根据患者的实际BMI和实际体质量，综合利用降低管电压、控制碘流率、减少对比剂注射时间的调整来减少X线对比剂的使用剂量，获得满意的图像。然而，心脏位于胸部的局部区域，BMI不能准确反映患者胸部肌肉及皮下脂肪的厚度和胸廓的大小，特别是对女性患者，本团队之前的研究也发现用胸围来代替BMI来调节扫描参数更合理[9]。但是，该研究过程中的造影剂总量和注射速率固定，并没有根据患者的胸围大小进行调整。本研究根据胸围指数的不同，利用第三代双源CT制定个性化检查方案，低管电压联合使用低碘浓度对比剂，同时调整对比剂速率及总量，实现冠状动脉CTA低辐射、低碘摄入量，进一步验证了以胸围指数作为参考设置扫描参数的可行性，并在之前的研究基础上进一步有效降低了辐射剂量。

本研究根据胸围指数的不同设定不同的管电压，发现随着管电压的降低，冠状动脉的CT值具有升高的趋势，低剂量组的CT值稍高于常规组。随着管电压的降低，SD值也逐渐增加，低剂量组稍高于常规组，图像的CT值和SD值的变化趋势与文献[10]报道相符。本研究中低剂量组与常规组SNR差异无统计学意义，这提示其图像质量达到诊断要求。本研究对4组的辐射剂量进行比较，发现低剂量组的辐射剂量明显小于常规组，且低剂量组随着胸围指数的增大，辐射剂量明显增加。对比各组碘摄入量，研究发现低剂量组的碘摄入量明显低于常规组，且低剂量组随着胸围指数的增大，碘剂摄入量明显增加，提示依据胸围指数调节管电压联合低碘浓度对比剂，同时调整对比剂速率及总量，在保证图像质量的同时，可以有效降低辐射剂量和碘摄入量。

本研究也存在一定的不足，根据患者的胸围指数大小调整管电压、对比剂速率及总量，能够得到良好的图像质量同时降低患者的辐射剂量及碘摄入量，但冠脉CTA检查仅限于扫描心脏，根据患者心脏的体积来设定检查参数及对比剂速率及总量会不会更加合理，笔者将会做进一步研究。

综上所述，在冠状动脉CTA成像时，根据胸围指数不同调节管电压，同时联合使用低碘浓度对比剂，调整对比剂速率及总量，采用第三代双源CT+trubeflash大螺距扫描联合迭代重建算法，可使扫描方案的设计更加合理和个性化，从而达到在保证图像质量不变的前提下，明显降低受检者的辐射剂量和碘摄入量。