阈值触发法与小剂量测试法在CTA 冠状动脉峰值采集中的对比分析

刘 飞，李仁民

（安徽医科大学第一附属医院放射科，合肥 230022）

0 引言

冠状动脉粥样硬化性心脏病（冠心病）发病率和死亡率居高不下，是严重威胁人类生命健康的常见病和多发病。冠状动脉CT 血管造影（CT angiography，CTA）在冠心病的诊治中发挥了重要作用，除患者自身心率、呼吸等因素以外，不同的机器类型、扫描方法及后处理技术均对成像质量有较大的影响。CTA中冠状动脉峰值采集方法的相关具体研究报道少见，故本研究将阈值触发法与小剂量测试法进行对比分析，以期进一步提高对CTA 的不同冠状动脉峰值采集方法的认识。

1 资料与方法

1.1 临床资料

收集2018 年2 月至2018 年7 月在我科行冠状动脉CTA 的212 例患者资料，其中男126 例、女86例，年龄32～85 岁，平均58.92 岁。采用阈值触发法扫描的患者109 例（作为阈值触发法组），采用小剂量测试法扫描的患者103 例（作为小剂量测试法组），2 组患者在年龄、体质量指数（body mass index，BMI）对比上差异不具有统计学意义（P 均＞0.05）。纳入标准：冠状动脉CTA 检查数据资料齐全的冠心病疑似患者。排除标准：冠状动脉搭桥术后；各种因素造成重复扫描；呼吸配合差；心率大于75 次/min。所有患者均知情同意，且本研究经院伦理委员会审核通过。

1.2 图像采集及处理

采用GE Optima 680 Series 64 排CT 进行扫描，2 组采集冠状动脉图像时均采用冠状动脉采集序列。扫描参数：管电压120 kV，自动管电流，探测器宽度为40 mm，扫描层厚及层间距均为0.625 mm，转速0.35 s/r。小剂量测试法组测试扫描时扫描参数：管电压120 kV，管电流50 mA，探测器宽度为5 mm，扫描层厚5 mm，转速1 s/r，扫描时间间隔1 s，延迟扫描时间10 s。对比剂均采用碘佛醇（350 mgI/mL），用量为体质量（kg）×0.9 mL/kg，注射流速4.0～4.5 mL/s，每次注射对比剂后均以相同速度注射15 mL 生理盐水。小剂量测试法组另采用15 mL 对比剂进行测试，测试层面为升主动脉近主动脉弓顶部下1～2 cm，最终采集序列设置的扫描启动时间为测试所得峰值时间加3～5 s（根据患者心率快慢），以此时间进行最终图像采集；阈值触发法组阈值根据心率是否大于70 次/min分别设置为90 或80 HU，延迟时间均为8 s，采用回顾性心电门控及冠状动脉运动追踪冻结（snap shot freeze，SSF）技术，分别以45%及75%为中心进行40%迭代重建，扫描范围从气管隆突下至膈下1～2 cm。将所有原始数据上传至AW471 工作站，选择最佳期相图像行冠状动脉后处理，分别获取SSF 重建轴位、容积再现（volume rendering，VR）及曲面重建（curved planar reconstruction，CPR）图像。

1.3 图像分析

由3 位有冠状动脉CTA 诊断经验的医师分别对所有图像进行判读，测量数据取平均值。冠状动脉图像质量评分参照5 级评分法[1]：无明显伪影及噪声计5 分；轻度伪影和（或）噪声计4 分；中度伪影（较多血管有双边征）和（或）噪声计3 分；重度伪影（血管模糊和双边征或中断）和（或）噪声计2 分；无法诊断（血管结构不清或严重钙化）计1 分。根据采集所得图像记录患者冠状动脉采集时心率、心率变化数值及辐射剂量（不包括定位像及钙化积分序列）[包括CT 容积剂量指数（CT dose index volume，CTDIvo）l、剂量长度乘积（dose length product，DLP）]，并勾画感兴趣区（region of interest，ROI）测量升主动脉根部（左冠开口层面）CT 值，ROI 面积为150 mm2，以此CT 值作为冠状动脉峰值。

1.4 统计学方法

采用SPSS 22.0 软件进行数据统计分析，2 组患者冠状动脉采集时心率变化、图像质量评分、CTDIvol、DLP 比较均采用Wilcoxon 秩和检验，心率、升主动脉根部CT 值比较均采用两独立样本均数t 检验，P＜0.05 为差异具有统计学意义。

2 结果

阈值触发法组与小剂量测试法组的患者平均心率及心率变化、冠状动脉图像质量评分对比差异不具有统计学意义（P 均＞0.05），升主动脉根部CT值、CTDIvol及DLP 的对比差异具有统计学意义（P＜0.05），详见表1。阈值触发法组较小剂量测试法组在冠状动脉图像质量上无明显差异，但辐射剂量明显降低，且更易获取冠状动脉峰值，从而为进一步减少对比剂用量提供更多可行性。

表1 阈值触发法组患者与小剂量测试法组患者的各项指标比较

3 讨论

冠状动脉CTA 作为一种无创性诊断缺血性心脏病的影像学检查方法，在临床上应用广泛，可用于诊断冠状动脉狭窄并准确鉴别钙化斑块、非钙化斑块和混合斑块[2-3]。有研究[4]认为冠状动脉CTA 作为有效的预检手段，可明显减少后续不必要的侵入性冠状动脉造影术。冠状动脉CTA 的成像质量受患者、机器及检查技师等多方面的影响，全面了解、掌握冠状动脉CTA 成像中的诸多要点是做好冠状动脉CTA检查的重要基础。

小剂量测试法根据前期注射小剂量的对比剂及生理盐水测试选定层面的对比剂达峰时间，综合考虑冠状动脉的整体循环及患者心率快慢，增加3～5 s经验延迟时间后，确定冠状动脉采集的最终时间，再行精确扫描。不同患者心率及每搏输出量不同，对比剂注射后固定时间采集将导致冠状动脉峰值差异较大，小剂量测试法选用个体化的时间采集将有效减少此类不足。另外在精确采集扫描序列前增加测试扫描序列，可使患者更加适应扫描过程，有效降低患者精确采集时的心率水平，同时可对血管条件不佳、有对比剂外渗风险的患者进行前期筛查，避免后续大剂量注射对比剂所引起的局部不良反应。但该方法不能排除小剂量测试扫描与较大剂量精确采集的对比剂达峰时间的差异[5]，以及患者在前后2 次扫描状态下的心率变化所导致的影响。张保翠等[6]研究发现，注射对比剂及生理盐水时，可导致一过性血容量增加、心脏负荷加重、一过性急性心肌供氧减少及外周血管扩张，血流动力学改变的共同结果使患者心率下降，且基础心率越高，心率下降越多。当患者因适应环境或自身其他因素导致前后2 次采集心率变化较大时，患者体内血液循环时间将随之有较大变化，进而导致峰值计算时间不准确，影响精确扫描效果。此外，增加小剂量测试扫描，对比剂整体用量随之增加。本研究中同等心率条件下，采用小剂量测试法的患者心率变化较小时冠状动脉采集峰值较高且图像质量好，但有的患者心率变化最大可达10 次/min（如图1 所示）。虽前期精确测量并计算峰值时间，但后期扫描图像仍未达到预期效果，可见患者心率变化明显影响小剂量测试法的使用效果。另外小剂量测试法组的升主动脉根部CT值标准差较大，也说明该方法在个体内部间差异较大，与顾圣佳等[7]研究结果相同。

图1 小剂量测试法组患者冠状动脉CTA 图像

阈值触发法持续对选定层面进行动态监测，达到所设合适阈值并延迟适当时间后采集图像，从而得到最佳扫描图像。该方法操作简单、快捷，提高了工作效率。达到阈值后延迟适当时间，便于患者听到屏气指令后缓解自身紧张情绪，减慢采集时心率。此外，单次采集不受2 次采集间心率变化影响，患者所受辐射剂量也有所降低。有研究[8]认为97.58%左右的患者由吸气屏气指令开始9 s 内可达平稳心率，强调掌握患者屏气后的心率变化规律是进一步保证冠状动脉CTA 检查成功的关键。本研究阈值触发后延迟时间设置为8 s，符合上述研究结果。但与小剂量测试法精确采集过程相似，触发后持续采集过程中的心率变化对图像效果存在影响。且由于单次采集，患者适应过程有限，即使前期进行有效呼吸训练并触发后延时，部分患者亦可因机器旋转的噪声等环境变化导致情绪紧张，采集前心率增快明显且持续时间较长，影响图像质量。

心率是冠状动脉CTA 检查时重要的决定因素，在检查前后过程中，患者的心率存在不同程度的变化，该变化亦是冠状动脉CTA 检查的影响因素之一。何汇忱等[9]研究表明，当心率不超过75 次/min、心率变化不超过10 次/min 时，64 排冠状动脉CTA前、后门控单扇区扫描获得的图像质量具有一致的评估价值。本研究中2 组患者的心率及心率变化对比差异均不具有统计学意义，从而最大程度地排除了心率及心率变化对冠状动脉CT 值的影响，使最终的比较结果更加准确。

冠状动脉增强扫描CT 值的高低影响CTA 检查的诊断效能，当冠状动脉增强扫描CT 值超过320 HU时，对发现冠状动脉狭窄的诊断效能更高[10]。但既往研究[11]认为冠状动脉峰值无需过高，因为过高水平的强化会导致高密度伪影，影响钙化与非钙化斑块及冠状动脉狭窄的判断，300～350 HU 是64 排螺旋CT 诊断冠状动脉狭窄的推荐强化值范围。本研究中2 组方法所得升主动脉根部CT 值均明显高于推荐值，可见对比剂剂量在一定程度上可进一步降低，从而减轻患者的肾毒性损害。

综上所述，小剂量测试法和阈值触发法在冠状动脉CTA 成像中均有一定的优势。在获取冠状动脉峰值方面，患者前后2 次扫描过程中心率的增快、减慢均对小剂量测试法有较大影响；阈值触发法单次扫描降低了多次扫描心率变化影响冠状动脉峰值的概率。因此，阈值触发法不仅辐射剂量较低，在冠状动脉CTA 成像中也更易获取较高的冠状动脉峰值，结合诊断所需峰值，笔者认为，在该法的基础上可进一步研究降低对比剂剂量的注射方案，达到所要求的冠状动脉成像效果。

本研究的不足之处在于冠状动脉峰值仅用升主动脉根部的CT 值替代，未对冠状动脉不同分支及节段进行比较；对心率变化的分析未精确到区分增快和减慢的差别，结果可能存在一定偏倚。下一步将对上述不足之处进行深入研究。