对比呼气末屏气与吸气末屏气在冠状动脉CT血管成像中的应用

曹治婷 曾靖童 廖玉荣 王 甜 廖 立 霍 鑫

冠状动脉CT血管成像（coronary CT angiography，CCTA）具有较高灵敏度及阴性预测值，是无创检查冠状动脉疾病的主要方式之一［1-2］，但其辐射问题一直是近年来关注热点。CT辐射剂量与扫描长度呈正相关，降低扫描长度可降低CT辐射剂量且不影响图像质量［3］。根据心脏随呼吸运动的生理特点，在深吸气时，膈肌下降，心脏纵径将变长，深呼气时，膈肌上升，心脏纵径缩短。CCTA检查常规采用深吸气末屏气采集图像，扫描长度相较深呼气末屏气时变长，辐射剂量势必增加。本研究旨在以冠状动脉造影（coronary angiography，CAG）为参考标准，对比研究呼气末屏气与吸气末屏气在CCTA的应用，探讨呼气末屏气在CCTA检查中的应用价值。

方 法

1. 临床资料

选取本院2019年7月至2021年5月CCTA诊断为冠状动脉狭窄并行CAG的体重指数（BMI）正常（18.5～24.9 kg／m2）的患者100例，其中男性56例，女性44例，年龄41～68岁，平均（52.6±8.2）岁，扫描时心率均<75次/min，律齐，1个心动周期扫描，采集时相为70%～80%R‑R间期，CCTA与CAG检查间隔<3周（平均7.9 d）。患者检查前5 min舌下含服硝酸甘油0.25～0.5 mg，并常规签署各项知情同意书。但有以下情况之一者除外：①血流动力学不稳定；②心肝肾功能不全者；③碘过敏或既往过敏史患者；④临床症状危急无法制动者，无法配合呼吸者；⑤BMI≥25 kg／m2和BMI<18.5 kg／m2的患者。

2.CT检查方法

所有患者CCTA检查均在佳能320排谱黄金Aquilion ONE Vi SION CT机。仰卧位，脚先进，双臂上举抱头，连接心电门控，采用统一深吸气屏气呼吸指令双定位扫描，前瞻性门控容积序列扫描。A组采用深吸气末屏气口令行CCTA，扫描范围为隆突下1 cm至膈肌下1 cm，采用管电压100 kV，智能电流范围为50～850 mA（以SD=26智能调节），机架旋转一圈的时间0.275 s，AIDR 3D标准迭代重建算法；B组采用深呼气末屏气口令行CCTA，扫描参数同前。所有患者均经肘正中静脉注射碘普罗胺（370 mgI/mL）30～40 mL，注射速率3.5～5 mL/s，同等速率追加生理盐水30 mL。心脏冠状动脉增强扫描参照王子荣等［4］双触发阈值（屏气阈值和扫描阈值）扫描模式扫描：当左心房心脏中心层面检测点CT值达到屏气阈值（120 HU）时嘱患者屏气，当心脏的中心层面降主动脉检测点CT值达到扫描阈值（280 HU）时自动触发完成CCTA扫描。

3. 图像分析

记录容积扫描长度和扫描时生成的容积CT剂量指数（volume CT dose index，CTDIvol）及剂量长度积（dose length product，DLP），计算出有效剂量值（effective dose，ED）。ED（mSv）=DLP×k，k=0.014 mSv·mGy·cm-1［5］。 将 机 器 重 建 的 最 佳 时 相volume数据包，重建层厚0.5 mm，层间距0.25 mm的数据导入树坤冠脉AI辅助系统图像处理软件工作站。由2名心胸组副主任医师职称以上医生采用15分段法，对冠脉及其分支的近、中、远段进行评价。用5分法目测评价图像质量［6］：4分，图像对比度好，血管光滑锐利、连续无伪影和断层；3分，图像对比度较好，血管显示较好，有轻度运动伪影；2分，图像对比度差，运动伪影多，诊断困难；1分，血管运动伪影多、断层和不连续，无法满足诊断；0分，重建不出冠脉图像。3分以上者满足诊断要求。参考冠状动脉疾病报告与数据系统（Coronary Artery Disease Reporting and Data System，CAD‑RADS）分类标准，按狭窄程度分为轻度狭窄组（<50%）、中度狭窄组（50%～75%）、重度狭窄组（75%～99%）及闭塞组（100%）。两者意见不一致时，请高年资主任医师诊断决定。检查后观察的30 min时进行每位患者对不同屏气方式感觉的舒适度回访并记录在案。

4.CAG

采用Philips DSA机，采用Seldinger改良方法股动脉插管，以电影模式记录不同投照角度的图像，观察冠状动脉主干及各分支病变节段及其狭窄程度。

5. 统计学分析

采用SPSS 22.0软件，2组图像容积扫描长度，辐射剂量等采用独立样本t检验进行比较分析；采用Wilcoxon秩和检验比较图像质量主观评分和患者屏气舒适度结果；冠状动脉狭窄程度一致性分析采用Kappa检验：0.75

结 果

1. 2组图像质量评分、扫描长度及辐射剂量分析

100例患者共显示546个冠状动脉节段，所有节段均满足诊断需要，可诊断率100%，2组图像质量评分比较，差异无统计学意义（χ2=0.444，P=0.505），患者屏气舒适度比较，差异也无统计学意义（χ2=0.110，P=0.740），详见表1。100例患者A组平均扫描长度值为（148±8）mm（范围：128～160 mm），B组平均扫描长度值为（118±6）mm（范围：100～140 mm），B组平均扫描长度比A组减少约20.2%，有效辐射剂量降低约35%，差异有统计学意义（P<0.05），详见表2。

表1 2组患者的图像质量评分和患者舒适度比较

表2 2组患者容积扫描长度和辐射剂量比较

2. 图像诊断分析

针对左主干、左前降支、左回旋支及右冠状动脉共计分析636个节段。A组分析312个节段，CCTA诊断轻度狭窄56个节段、中度狭窄86个节段、重度狭窄64个节段、闭塞36个节段，共计242个节段，其诊断冠状动脉狭窄节段的灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值和准确度分别为95.73%、97.83%、96.26%、95.73%和98.61%，与CAG在患者层面诊断冠心病的一致性极好（Kappa=0.847，P<0.001）。B组分析324个节段，CCTA诊断轻度狭窄64个节段、中度狭窄96个节段、重度狭窄74个节段、闭塞44个节段，共计278个节段，其诊断冠状动脉狭窄节段的灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值和准确度分别为96.72%、97.89%、96.96%、97.71%和98.41%，与CAG在患者层面诊断冠心病的一致性极好（Kappa=0.892，P<0.001）。图1、图2为图像诊断分析示例。

图1 典型病例1影像

图2 典型病例2影像

讨 论

影响冠状动脉CT成像辐射剂量的直接因素主要有：管电流、管电压、曝光时间、曝光时相以及曝光Z轴覆盖范围［7］，目前，国内学者对降低CCTA辐射剂量的研究很多，如刘卓等［8］通过优化采集时间窗缩短曝光时间来降低辐射剂量；左雪石等［9］通过低kVp结合ASIR‑V技术在保证图像质量同时降低CCTA检查辐射剂量；付维东等［10］通过钙化积分扫描图像缩短CCTA扫描范围，从而有效降低辐射剂量。但是通过深呼气末屏气扫描以降低扫描长度的方法在CCTA检查及其辐射剂量相关性的研究相对较少。不同呼吸方式屏气，心脏的纵径会发生变化，相应的冠状动脉上下界的位置也会变化，扫描时容积扫描长度也随之变化。Khan等［11］研究发现，利用320排容积CT行CCTA扫描时，容积长度从160 mm降至140 mm，扫描长度降低了12.5%，容积长度从160 mm降至120 mm，扫描长度减少了25%，平均有效辐射剂量分别降低33%、47%，证实缩短CCTA容积扫描长度是降低辐射剂量的有效方法。本研究中，A组平均扫描长度值为（148±8）mm（范围：128~160 mm），B组平均扫描长度值为（118±6）mm（范围：100~140 mm），B组平均扫描长度比A组减少约20.2%，有效辐射剂量降低约35%，差异有统计学意义（P<0.05）。证明了深呼气末屏气较深吸气末屏气行CCTA检查减少容积扫描长度，从而有效降低辐射剂量。

佳能320排谱黄金Aquilion ONE ViSION CT机，具有16 cm的覆盖范围，在心率低于75次/min时，只需要1个心动周期，70%～80%R‑R间期轴扫即可完成检查。因此，为保证最大程度降低辐射剂量和保证诊断准确性，本研究选取心率<75次/min，律齐，1个心动周期扫描，采集时相为70%～80%R‑R间期，CCTA与CAG检查间隔<3周（平均7.9 d）的患者进行研究。以往研究［2，12］中320排容积CT扫描CCTA对冠状动脉节段水平诊断冠状动脉狭窄的灵敏度、特异度、阳性预测值和阴性预测值分别为66.9%～92.0%、93.0%～97.8%、75.0%～83.3%、89.9%～97.0%，本研究中的2组结果与之基本一致，提示深呼气末屏气方式行CCTA检查能在保证图像质量及冠状动脉管腔狭窄程度诊断准确度的同时，降低辐射剂量。

本研究不足之处：①样本量少，后期将加大样本量进一步研究；②研究集中于心率小于75次/min，律齐，1个心动周期扫描受检者，高心率受检者是否适用该结果将在未来进一步研究。

综上所述，深呼气末屏气可减少容积扫描长度，从而有效降低320排容积CCTA扫描的辐射剂量且图像质量及对冠状动脉管腔狭窄程度诊断的准确度不变，具有很高的应用价值。