迭代重建技术联合双低剂量扫描在冠状动脉CT血管成像中的应用价值

黄伟兵，陆建常，李高忠，谭莉平

（广西壮族自治区民族医院<广西医科大学附属民族医院>放射科 广西 南宁 530001）

心脑血管疾病是危及人类身体健康和生命的疾病之一，冠状动脉CT血管成像作为一种非创伤性检查手段在临床上应用越来越广泛，采用前瞻性心电门控行冠状动脉CT血管成像是目前公认的可显著降低CT辐射剂量有效的检查方法，其要求心率整齐且不超过85次 / min，检查失败后不能重建。实际工作中很多患者严重心率不齐，尤其是老年患者，只能选择回顾性心电门控扫描，但其最大的缺点是辐射剂量高。本研究应用西门子128 层光子探测器CT使用双低剂量联合迭代重建技术进行回顾性心电门控冠状动脉成像检查，探讨于低剂量对比剂、低辐射剂量优化时，能否满足临床需要。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2017年12月—2021年9月来广西壮族自治区民族医院行冠状动脉CTA检查的患者80例。随机将患者分为常规组、低剂量组两组，各40例。常规组男18例，女22例，年龄35～84岁，平均（59.80±12.92）岁；低剂量组男21例，女19例，年龄32～83岁，平均年龄（58.85±12.96）岁；患者心率42～82次/min，平均（61.92±9.92）次/min。禁忌证：孕妇，碘对比剂过敏患者，心、肝、肾功能不全患者，有心脏支架或搭桥史的患者。

1.2 方法

设备及扫描方案：采用西门子64排128层螺旋光子探测器CT扫描仪，常规组、低剂量组两组采用管电压分别为120 kV、100 kV，自动管电流调节。两组均采用非离子型对比剂碘普罗胺，浓度为370 mgI/mL，常规组、低剂量组两组用对比剂用量分别为85 mL、65 mL。

扫描方法：采用足先进，团注对比剂跟踪技术、回顾性心电门控冠状动脉成像技术，感兴趣区（region of interest，ROI）设置在升主动脉根部，当感兴趣区内CT值达到阈值150 HU后延迟时间6 s启动自动触发扫描。扫描范围为气管隆突下1 cm至膈下2 cm使用双筒高压注射器于手背静脉或者肘静脉注入，注射速率4.0～5.5 mL/ s，再以相同的速率追加注射30 mL 0.9%氯化钠溶液进行水化。探测器128×0.6 mm，扫描层厚0.9 mm，层间距0.45 mm，球管旋转速度为0.28 s/r，螺距0.25，矩阵512×512。

图像后处理：CTA原始图像传送至西门子syngo工作站进行后处理，CT图像数据重建A组滤波反投影（filtered back projection，FBP）重建，B组采用iDose4西门子迭代重建技术SAFIRE（sinogram affirmed iterative reconstruction，SAFIRE）迭代算法重建图像（重建等级3）。测量右冠状动脉近段、左冠状动脉前降支、回旋支近段管腔及邻近脂肪组织的CT值，测量CT值时要避开血管壁、斑块及钙化，噪声（standard deviation，SD）是升主动脉根部CT值的标准差，对比度是冠状动脉CT值与邻近脂肪组织CT值之差，计算对比噪声比（contrast to noise ratio，CNR），CNR=（CT冠状动脉-CT脂肪）/SD冠状动脉。

1.3 图像评价

①图像质量主观评价：由2名经验丰富的放射科医师采用独立双盲法对所有患者的图像进行共同主观评价。根据图像血管边缘、主干和分支显示情况、线束硬化伪影用4分法进行评价[1]：4分：图像质量优秀，血管主干、分支及远端分支显示非常清晰，血管边缘光滑锐利；3分：图像质量优良，血管主干及分支显示较清晰，均可满足影像诊断要求；2分：图像质量稍差，血管主干显示清晰，主要分支显示较清晰，远端分支显示欠佳，能满足影像诊断要求；1分：图像差，血管边缘毛糙，主干、分支显示欠佳，不能用于诊断。

②CT辐射剂量指标：冠状动脉CT血管造影检查扫描结束后，CT机自动计算生成每个患者的CT容积剂量指数（CTDIvol）及剂量长度乘积（DLP）。根据公式有效剂量（ED）=DLP×k（k值为心脏转换系数）[1]，k=0.14 mSv/（mGy·cm）。碘的含量（mgI）=对比剂浓度（mgI/mL）×对比剂剂量（mL）。

1.4 统计学方法

采用SPSS 26.0统计软件对进行数据分析，计量资料使用（±s）表示，采用独立样本t检验，主观评分采用Kruskal-Wallis H检验，两名医师评分一致性采Kappa检验，当Kappa值＞0.75时表示检测结果的一致性良好；当Kappa值在0.4～＜0.75时表示检测结果的一致性一般；当Kappa值＜0.4时则表示检测结果的一致性较差。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料

两组患者性别、年龄、心率和体质量指数（body mass index，BMI）差异均无统计学意义（P＞0.05），低剂量组使用对比剂碘总量为24.05 g，相比于常规组的31.45 g，降低23.5%。低剂量组CTDIvol、DLP和ED均显著低于常规组（P＜0.05），其中低剂量组ED[（2.97±0.8）mSv]较常规组[（6.75±0.42）mSv降低56.0%，见表1。

表1 两组冠状动脉CTA患者BMI和辐射剂量比较（±s）

表1 两组冠状动脉CTA患者BMI和辐射剂量比较（±s）

组别 年龄/岁 BMI/（kg·m-2）常规组（n=40） 59.80±12.92 24.01±2.42低剂量组（n=40） 58.85±12.96 23.76±1.57 t 0.328 0.546 P 0.744 0.587组别 CTDIvol/mGy DLP/（mGy·cm-1） ED/mSv常规组（n=40） 26.05±0.61 481.22±29.55 6.75±0.42低剂量组（n=40） 14.47±4.34 211.86±58.97 2.97±0.83 t 16.703 25.757 25.761 P 0.000 0.000 0.000

2.2 图像质量主观和客观评价的比较

两名影像科医师对两组图像冠脉CTA血管主观评分具有很好的一致性（Kappa值为0.752，P＜0.05）。两组各重建图像的主观评分间差异无统计学意义（P＞0.05）；两组图像右冠、左前降支、左回旋支的对比噪声比差异无统计学意义（P＞0.05），见表2、表3、图1、图2。

图2 低剂量组优秀影像学图像表现

表2 两组冠状动脉CTA图像质量的主观评价比较单位：例

表3 两组图像对比噪声比的比较（±s）

表3 两组图像对比噪声比的比较（±s）

组别 CNR右冠 CNR左前降支 CNR左回旋支常规组（n=40） 11.38±9.64 8.08±4.93 8.69±5.35低剂量组（n=40） 7.79±6.84 8.35±6.94 9.01±8.09 t 1.918 0.202 0.208 P 0.056 0.841 0.835

图1 常规组优秀影像图像表现

3 讨论

冠心病作为老年群体常见心血管疾病，整体发病率偏高，近些年来临床呈上升趋势[2]。因此，选择合适的检查方式对明确诊断、确保诊断正确性及确定患者病情均具有重要意义。冠状动脉CTA临床应用广泛，检查操作方便、费用低、无创，成为临床冠心病首选筛查手段[3]。但常规CT扫描辐射剂量高，会影响患者肾脏、甲状腺功能，存在潜在致癌风险，为此，优化低剂量CTA诊断图像质量、辐射剂量，成为研究重点内容。

3.1 辐射剂量

根据公式X线强度：I=KiZU2（I为X线强度，K为比例系数，i为管电流，Z为阳极靶原子系数，U为管电压）。从公式中可知降低冠脉CT血管造影辐射剂量的策略包括自动智能化管电流调节、低管电压扫描、前瞻性扫描和大螺距扫描等技术。目前绝大多数厂家生产的螺旋CT均有自动管电流调节技术，它能根据被检者的BMI自动选择最佳扫描电流（mA）。其他如前瞻性扫描、大螺距扫描等检查技术，需要根据患者心率和心律、检查部位、机器配置进行选择。而扫描的管电压，就需要操作技师根据不同个体的BMI指数，在保证得到满意图像质量的前提下，选择最低扫描电压值，以达到最大限度地降低扫描辐射剂量的目的[4]。向春林等[5]研究认为，患者接受辐射剂量和管电压的平方成正比，降低管电压能减少患者辐射剂量，增加血管内碘离子的浊化效果，提高血管和周围组织的对比度，保证血管重建技术的成功进行，因而适当降低管电压也不会明显影响图像质量。随着CT技术的发展，应用新型整合探测器CT扫描和先进的SAFIRE迭代重建两种手段相结合，在降低放射剂量、降低图像噪声、提高信噪比和改善图像质量方面取得了很好的效果，使得单源螺旋CT超低kV冠状动脉CTA成为可能[6]。本研究运用iDose4迭代重建技术降低图像噪声，在图像质量满足诊断需要的前提下尽量降低辐射剂量，最终低剂量组管电压明显低于常规组，辐射剂量较常规组降低了56.0%。

3.2 对比剂量

CTA的原则是满足诊断要求原则下，尽可能降低管电压、对比剂浓度或优化对比剂用量。对比剂具有肾毒性，其使用剂量与对比剂肾病的严重程度成正相关，减少碘对比剂用量可以减轻肾脏代谢负荷[7]；郑小丹等[8]研究发现低对比剂用量联合低管电压在头颈CTA检查中可获得满意的图像；这与本研究结果相似，本研究实验组对比剂用量降低23.5%，在一定程度上可以降低对比剂肾病的发生率，尤其是短时间内多次行增强CT检查或肾功能不全的患者。

3.3 图像质量

新一代迭代算法之一是iDose4迭代算法，具有双空间、解剖模型和多噪声模型的特点，能精确刻画、处理噪声，应用解剖模型能加速重建过程，提升图像分辨力，维持图像真实性，消除蜡像状等伪影，确保同等辐射剂量下获得更好的图像质量，并明显降少辐射剂量。国内外专家研究认为iDose4迭代算法与常规剂量FBP法相比，采用iDose4迭代算法可降低冠脉CT造影图像噪声，提高CNR[9-10]。张楚珍等[11]认为MSCT联合多模型迭代重建算法以100 kVp管电压对高BMI患者行冠状动脉CTA可在显著降低患者ED及对比剂用量的同时获得满意图像质量，与本研究结果部分相似。

本研究表明，采用西门子128层光子探测器CT冠状动脉CTA，使用低对比剂65 mL、低管电压（100 kV）联合迭代重建技术既能保证图像质量，又能降低肾毒性损伤及辐射照射伤害。