超低剂量宽探测器CT扫描模式在冠状动脉CTA检查患者中的应用价值

申太忠，李 宝，谢灵争，王淑荔

(北京航空总医院影像科，北京 100012)

近年来，随多排螺旋CT技术的不断更新与进步，冠状动脉CT血管成像(CT angiography，CTA)检查凭借无创、操作简便、准确率高等优势在冠状动脉粥样硬化性心脏病(coronary heart disease，CHD)诊断过程中得到临床广泛应用[1-3]。但冠状动脉CTA检查具有较高辐射剂量，据报道，冠状动脉CTA检查患者由发射线辐射所致恶性肿瘤的风险为1/114，同时，对比剂使用会增大肾脏负担[4-5]。研究显示，与常规管电压100 kV或120 kV扫描比较，70 kV扫描辐射剂量较低，有助于满足对比剂浓度低的要求，避免损伤肾功能[6]。然而低千伏扫描可能会对图像(signal to noise ratio，SNR)造成一定影响[7]。基于此，本研究尝试探究超低剂量宽探测器CT扫描模式对冠状动脉CTA检查患者辐射剂量、图像优良率的影响及对冠状动脉狭窄的诊断价值。报告如下。

1 资料与方法

1.1一般资料 选取我院2018年1月—2020年5月疑似CHD患者85例作为研究对象，无检查禁忌证；心率50～80次/min；自主行为能力良好，能配合完成本研究相关检查；排除需行急诊手术治疗者；恶性肿瘤者；合并肝肾功能器质性损害者；存在碘对比剂过敏或伴有过敏体质者；血液系统疾病者；屏气不良或不全者；精神失常者。其中男性47例，女性38例，年龄52～75岁，平均(61.89±2.33)岁；体重指数(body mass index,BMI)19～24，平均22.18±0.63。所有患者均行东芝320排螺旋CT常规检查和超低剂量检查，常规组采取100 kV管电压检查，超低剂量组采取70 kV管电压检查。

本研究经医院伦理委员会经审核评议通过，所有研究对象均知情，并签订同意书。

1.2方法 ①检测方法：85例疑似CHD患者均应用Aquilion One320排螺旋CT(购自日本东芝公司)，16 cm宽探测器，0.35 s转速。扫描前嘱咐受检者禁食4～8 h，扫描前5 min应用硝酸甘油扩张冠状动脉，教会患者呼吸配合方式。采用前瞻性心电门控模式，启动冠状动脉CTA检查。按照心脏大小(12～16 cm)检查Z轴范围。结合受检者年龄、BMI、定位图体形与密度及预先定义图像噪声指数通过自动曝光控制技术对辐射剂量进行调控。噪声指数为25。扫描参数设置如下：常规组采取100 kV管电压检查，超低剂量组采取70 kV管电压检查，设备自动调节管电流，探测器准直为320 mm×0.5 mm，转速为0.35 s，扫描视野为FOV-M。利用基于模型迭代重建进行扫描重建，迭代重建因子控制在50%。当升主动脉近端感兴趣区CT值达160 Hu阈值时，延迟8 s后开启实时跟踪触发扫描。根据体型，经肘静脉以高压注射器注射碘帕醇对比剂(40～50 mL)，注射速率为4.0～5.0 mL/s，并以相等速率注射生理盐水(30 mL)。②辐射剂量评估方法：记录所有患者检查时机器自动生成的容积CT剂量指数(CT dose index，CTDIvol)及剂量长度乘积(dose-length product，DLP)，并计算辐射剂量(effective dose，ED)，ED=DLP×k[k=0.014mSv/(mGy·cm)]。③图像客观评价：于左冠状动脉发出层面对主动脉根部CT值(CT主动脉)与噪声(Standard deviation，SD)(SD主动脉)、心包脂肪间隙CT值(CT脂肪)与SD值(SD脂肪)进行测量，SNR=CT主动脉/SD主动脉；噪声对比度(contrast to-noise ratio，CNR)=(CT主动脉-CT脂肪)/SD主动脉。④图像质量判断方法[8]：经2名资深影像诊断医师以双盲法对图像质量的评估，评分标准：分值范围1～4分，4分(优)：均满足下述4项条件，即冠状动脉显示>13节段、>3级分支，血管边缘光平滑锐利，管腔内对比剂显示清晰；3分(良)：上述4项中任意一项不符；2分(一般)：上述4项中任一两项不符；1分(差)：上述4项标准均不符。取2名影像诊断医师评分的平均值为最终评分。⑤冠状动脉狭窄程度判断方法：根据美国心脏学会冠状动脉分段法选取左主干、左前降支近、中及远段、左旋支近、远段，右冠状动脉近、中及远段共9个节段评估狭窄程度，其中血管最狭窄处与相邻两端正常血管横径均值比值为0%为无；0%<血管最狭窄处与相邻两端正常血管横径均值比值≤49%为轻度；49%<血管最狭窄处与相邻两端正常血管横径均值比值≤69%为中度；69%<血管最狭窄处与相邻两端正常血管横径均值比值<100%为重度；血管最狭窄处与相邻两端正常血管横径均值比值100%为闭塞。

1.3观察指标 ①比较两组辐射剂量、检查过程中平均心率，其中辐射剂量包括CTDIvol、DLP、ED。②比较两组图像客观评价参数，包括SNR、CNR。③比较两组图像质量评分、图像优良率。④分析超低剂量检查冠状动脉狭窄程度与数字减影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)的一致性。⑤分析超低剂量检查对冠状动脉狭窄程度≥50%(中度及以上)的诊断价值。

1.4统计学方法 应用SPSS22.0统计软件分析数据。计量资料比较采用t检验；一致性采用Kappa分析；计数资料采用χ2检验；绘制受试者工作特征(receiver operating characteristic curve，ROC)判断诊断效能，采用Hanley-McNeil方法比较ROC曲线下面积(areas under the curve，AUC)。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1两组辐射剂量以及检查过程中平均心率比较 超低剂量组CTDIvol、DLP、ED低于常规组，差异有统计学意义(P<0.05)，两组检查过程中平均心率比较差异无统计学意义(P>0.05)，见表1。

表1 两组辐射剂量以及检查过程中平均心率比较Table 1 Comparison of radiation dose and mean heart rate between two groups

2.2两组图像客观评价参数比较 超低剂量组SNR、CNR高于常规组，差异有统计学意义(P<0.05)，见表2。

表2 两组图像客观评价参数比较Table 2 Comparison of objective evaluation parameters of images between two groups

2.3两组图像质量比较 超低剂量组图像质量评分为(3.26±0.31)分，与常规组(3.30±0.34)分比较，差异无统计学意义(t=0.802，P=0.424)；两组图像优良率差异无统计学意义(P>0.05)，见表3。

表3 两组图像质量比较Table 3 Comparison of image quality between two groups (n=85，例数，%)

2.4超低剂量检查冠状动脉狭窄程度与DSA一致性 在冠状动脉CT血管成像检查2周之内进行DSA检查，DSA于85例疑似CHD患者中共采集760支冠状动脉，超低剂量检查时均可获取。DSA检查证实，760支冠状动脉中，无狭窄616支，轻度狭窄90支，中度狭窄36支，重度狭窄12支，闭塞6支。超低剂量检查显示，760支冠状动脉中，无狭窄619支，轻度狭窄89支，中度狭窄34支，重度狭窄12支，闭塞6支。超低剂量组、常规组检查冠状动脉狭窄程度与DSA一致性较高(P<0.05)，见表4。

表4 超低剂量检查冠状动脉狭窄程度与DSA一致性Table 4 The consistency of ultra-low-dose examination of coronary stenosis and DSA

2.5超低剂量检查对冠状动脉狭窄程度≥50%(中度及以上)的诊断价值 以DSA为金标准，超低剂量检查诊断冠状动脉狭窄程度≥50%(中度及以上)的AUC为0.939，95%CI：0.919～0.955，Z=20.243，P<0.001，诊断敏感度为88.89%(48/54)，特异度为98.87%(698/706)，准确度为98.16%(746/760)。

3 讨 论

近年来，我国CHD发生率呈逐渐升高趋势，严重威胁人类尤其是老年患者的生命健康[9-10]。因此，及早检出并予以早期针对性治疗，对预防CHD发生、促进预后改善具有积极效应。

目前，临床诊断CHD多采用DSA检查，但其存在有创性，易出现栓塞、静脉痉挛等并发症，且对轻度冠状动脉狭窄诊断敏感度较低，故在临床应用普及中存在一定限制[11]。冠状动脉CTA检查在CHD诊断中已趋于成熟，不仅可通过血管分析软件包进行曲面重建、容积再现技术及最大密度投影重建，为评估冠状动脉狭窄提供循证解剖结果信息，还能提供血管壁上非阻塞性斑块的相关信息[12-13]。叶红等[14]研究认为，冠状动脉CTA检查是目前冠状动脉硬化筛查的常用方法。但冠状动脉CTA检查扫描时要求层厚薄、小螺距，易增加冠状动脉射线辐射剂量。CT辐射剂量是由多种因素综合作用所致，减少管电压、探测器等CT硬件工艺提高、前瞻性心电门控模式等均是目前临床减少射线辐射剂量的常用方法。既往研究证实，管电压平方与辐射剂量存在正相关性，且将管电压从120 kV降至80 kV，可减少60.0%辐射剂量[15]。本研究结果显示，超低剂量组CTDIvol、DLP、ED低于常规组。可见与常规100 kV管电压检查比较，采取70 kV管电压更能减少辐射剂量，考虑这可能归因于管电压下降可降低X线能量，减弱X线穿透碘对比剂能力，增加碘对比剂吸收X线量，改善光电效应，提高碘对比剂CT值，从而减少超低剂量宽探测器CT扫描模式辐射剂量[16]。

相关研究认为，良好的图像质量是准确诊断CHD的重要前提。然而有学者指出，管电压下降可降低X线穿透组织能力，加大图像噪声，进而降低图像质量[17]。本研究结果显示，超低剂量组SNR、CNR高于常规组。这可能是由于管电压下降可增强光电效应，调节X线光子呈现平均能量，提高高原子序数物质对X线的衰减值，强化血管与周围组织对比度，利于清除噪声，获取校正后图像。由此推测，超低剂量宽探测器CT扫描模式具有更高降噪能力，可在更低辐射剂量下获取更优图像质量。本研究通过2名资深影像诊断医师以双盲法对图像质量进行评估，结果显示管电压100 kV或70 kV图像质量评分、图像优良率的影响比较差异无统计学意义，说明与常规100 kV管电压比较，超低剂量宽探测器CT扫描模式同样可获得达到临床诊断要求的图像。另外，通常认为，冠状动脉管腔内CT值为325～500 Hu，最利于冠状动脉疾病的诊断[18]。本研究以DSA检查为金标准，结果显示超低剂量宽探测器CT扫描模式与DSA诊断冠状动脉狭窄程度具有较高一致性。进一步绘制ROC曲线，显示超低剂量宽探测器CT扫描模式诊断冠状动脉狭窄程度≥50%(中度及以上)的AUC>0.9，且诊断准确率达98.16%，由此可见，超低剂量宽探测器CT扫描模式可为临床判断患者冠状动脉狭窄程度、开展对症处理提供良好影像学技术支持。

综上可知，超低剂量宽探测器CT扫描模式具有图像客观评价较高、对图像优良率影响小等优势，有助于减少冠状动脉CTA检查患者辐射剂量，指导临床评估冠状动脉狭窄程度，实施个性化治疗方案。但本研究未探讨管电压下降在BMI>24的患者中辐射剂量减少的情况，今后需进一步收集病例研究。