多模态技术对降低肥胖患者冠脉CTA辐射剂量的应用＊

胡小露 黄培楷 张 萌 刘金丰 陈妍黠 何 涛 陈 俊 肖梦强

广东省中医院珠海医院影像科(广东 珠海 519015)

多层螺旋冠状动脉CT成像(multislice spiral computed tomography coronary angiography，MSCTCA)在过去的二十年中显示巨大的技术进步，MSCTCA诊断冠状动脉狭窄具有高敏感性、特异性，目前是冠心病首选的非侵袭性检查方法[1]。心血管不良事件的发生，与冠状动脉粥硬化高危斑块密切相关[2]，高危斑块分为四类：点状钙化(spotty calcification，SPC)、正性重构(positive remodeling，PR)、低密度斑块(low attenuation plaque，LAP)、“餐巾环征”(napkin-ring sign，NRS)[3]。MSCTCA在发现冠状动脉中-重度狭窄方面的高准确性，促进了MSCTCA在怀疑冠状动脉疾病患者检查中替代传统有创冠状动脉造影[4]。根据美国1991年至1996年收集的数据，CT辐射剂量造成的恶性肿瘤占所有恶性肿瘤的0.4%[5]。冠状动脉MSCTCA 辐射较高，已成为关注的焦点[6]。

随着计算机技术的发展，已有多种减低辐射剂量措施，如前瞻性心电门控技术、迭代重建技术、个性化扫描技术、智能毫安技术等[6-7]。随着高档CT机器的诞生，低管电压扫描已在MSCTCA中开始运用[1,8-9]，如何进一步降低MSCTCA的辐射剂量是当前亟待解决的问题。近年来少数学者利用西门子双源CT、GE宝石CT采用管电压80Kv、管电流采用自动毫安,明显可减低MSCTCA辐射剂量[10-12]。

等中心扫描原理：CT设计时，射线束的投射被定义在CT机架的中心位置，多层螺旋CT的射线束呈锥形，球管及探测器扫描运动中机架孔中心位置接受的射线多，图像质量好，当扫描部与机架空中心一致时称为等中心[13](图1)。

图1 图1A常规位置、图1B等中心位置。图2 图2A～图2E图，李克特评分分别1～5分。图3 57岁女性，管电压80KV，管电流220mA；图3A：心脏VR图；图3B：血管VR图；图3C：左冠状动脉前降支，评分近段5分，中段3分，远段4分；图3D：左冠状动脉回旋支，评分近段5分，中段4分，远段3分；图3E：图右冠状动脉，评分均5分。

本研究通过对超重、肥胖怀疑冠心病患者进行窄采集窗、低管电压、低管电流及等中心(多模特影像技术)或常规MSCTCA，扫描后采用迭代重建技术重建图像，比较两种扫描方法的图像质量、辐射剂量和诊断高危斑块的准确性，探讨多模态技术在降低MSCTCA中辐射剂量的可行性。

1 资料与方法

1.1 一般资料本研究为前瞻性研究，经广东省中医院伦理委员会批准(BF2020-229-01)，患者签署了书面知情同意书。收集2020年11月至2021年8月期间临床怀疑患有冠心病患者。

病例纳入标准：年龄≥18岁，心率＜70次/分，体重数BMI≥25kg/m2。排除标准:心脏起搏器患者，呼吸伪影较重患者，扫描范围内有金属内固定患者，造影剂、倍他乐克过敏患者，心脏肿瘤病史及心脏手术病史。

1.2 MSCTCA检查方法所有病例均采用佳能320排动态CT(Aquilion One;canon,Otawara,Japan)前瞻性心电门控技术。扫描范围以心脏下缘为起点，向上延伸140mm。A组管电压80kV,管电流智能毫80%(根据人体定位图自动计算患者的管电流，称为智能毫安，等中心扫描，仰卧位躺，身体向右侧移位，扫描前行超声检查在体表标出心脏最左、最右缘，沿心脏最左、最右缘做垂线，以两垂线的中心线作为垂直定位线，水平定位线为腋中心，扫描心动PR周期的60%～80%;B组电压100kV、电流智能毫安，常规方法扫描；自然仰卧位，定位(水平定位线为通过腋中心水平线，垂直定位线为正中线)，扫描心动PR周期的30%～80%，见表1。

1.3 扫描前准备检查前静息状态下测量心率和血压，患者心率＞70次/分，给予倍他乐克(25～100)mg。测量体重、身高，计算BMI，BMI≥25 kg/m2患者随机分到A、B组。

1.4 辐射剂量记录每例机器自动生成容积CT剂量指数(computed tomography dose index volume,CTDIvol，mGy)，容积CT剂量(dose length product，DLP，mGy ×cm)，有效剂量(effectivedose,ED,mSv)=DLP×k，k=0.014mSv·mGy-1.cm-1(欧盟委员会关于CT的质量最新标准指南)[12](表1)。

表1 两组患者基本特征和辐射剂量

1.5 图像处理及分析MSCTCA检查完成后，均采用第四代迭代重建CT图像，层厚、层距均为0.5mm，矩阵为256×256。将图像传至佳能CT工作站(Vitrea FX3.0)，采用多平面重组(multiplaner reformatting,MPR)、容积再现(volume rendering,VR)、最大强度投影(mamxium intensity projection,MIP)、曲面重组(curve planar reformatting,CPR)技术进行图像重组。

客观评价[14]：具13年(PK H)心血管工作经验的CT诊断医生测量增强后层厚、层距均为0.5mm横断面图像.测量主支气管CT值及标准差(standard deviation，SD)，感兴趣区(area of interest，ROI)，ROI=15mm2。测量升主动脉(ascending aorta，AA)根部、左冠状动脉主干(left main coronary artery，LM)和右冠状动脉(right coronary artery，RCA)近端的CT值[1,15],ROI尽可能扩大，同时排除血管壁钙化或非钙化斑块和伪影。测量冠状动脉邻近脂肪的CT值，ROI=15mm2。以上测量值取三个不同层面测量，取其平均值，以确保数据的一致性。

主观图像质量评分：根据美国心脏病协会制订的冠状动脉分15段[1,15]，由具有18年(MQ X)和13年(PK H)心血管工作经验的CT诊断医生对直径1.5mm以上的冠状动脉进行独立评价，两人意见不一致时，协商达成一致意见。使用Likert五分评分法[16-17]：5=优秀(血管壁轮廓清晰光滑，无条纹或放射状伪影)，4=良好(轮廓轻微不规则，条纹或放射状伪影较少)，3=一般(血管壁轮廓模糊不规则，有大量条纹或放射状伪影)，2=差(血管壁变形和许多伪影)，1=非常差(血管壁明显变形和大量伪影)；分数为3-5的图像满足诊断评估的要求(图2).

斑块判读：具13年(PK H)和18年(MQ X)心血管工作经验判读斑块并测量斑块，高危斑块(HRP) 特征如点状钙化(spotty calcification，SPC)、正性重构(positive remodeling，PR)、低密度斑块(low attenuation plaque，LAP)、“餐巾环征”(napkin-ring sign，NRS)，不一致商量觉得；测量斑块体积(佳能工作站ADW4.4)，各测量三次，取其6次平均值。

1.6 统计学分析应用SPSS 26.0进行数据分析。两组性别差异采用Kappa检验；计量资料采用均数±标准差表示，方差齐比较采用ANOVA检验，方差不齐采用Tamhane's T2检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。Likert 评分采用秩和检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。对检测高危斑块采用Kappa检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。2名医师对图像质量评分的一致性分析采用ICC检验，通过计算组内相关系数(ICC)来评估主观图像质量信度，ICC＞0.70表示有足够的重测信度。

表2 两组CT扫描参数

2 结 果

A组32人，59.35±9.84岁，男女分别19、13例；B组32人，54.15±11.46岁，男女分别23、9例。两组性别、年龄、BMI无统计学意义(P=0.08-0.29，见表1)。

A、B组的ED分别为(1.43±0.46)mSv、(5.44±1.33)mSv，差别有统计学意义(P＜0.01，见表1)。

A、B组噪声、SNR、CNR 后者优于前者(P＜0.01)。A、B组AA根部 CT值前者高于后者(P=0.01)，LM主干、RCA近端CT值前者高于后者，无统计学意义(P＞0.05)。

共886段潜在的可评估段，因为直径＜1.5mm或闭塞，A组45段和B组的29段被认不可评估。A、B组主图像质量评分平均分数分别为为4.37±0.69分(图3)、4.40±0.67分，A、B组分别优秀率47.13%、48.78%、良好45.06%、44.12%，两者总和92.18%、92.90%，可评估率98.39%、99.11%；两两评分间差异均无统计学(P=0.46)，各段评分见表4。主观图像的观察者间一致性四组的均被认为“非常好”(ICC=0.78，0.97)。

表3 两组患者主动脉、冠状动脉根部CT值及客观图像质量对比

表4 两组主观图像质量评分及各评分段数对比

斑块结果：两组均为测量到NRS斑块。A组SPC、PR、LAP分别为4、6、15；B组SPC、PR、LAP分别为4、5、20，A、B组间鉴别高危结节差异无统计学意义(P=0.67)。A、B组斑块体积分别为61.83±54.75mm3、39.22±29.53mm3，差异无统计学意义(P=0.08)。

3 讨 论

过去40年中，全球肥胖率几乎增加了两倍，迄今为止，全球超过三分之一的人口超重或肥胖，肥胖患者冠状动脉粥样硬化发生率明显高于非肥胖患者[18]。肥胖患者越来越多，肥胖患者患冠心病的比例较正常人更高，肥胖患者正常辐射剂量MSCTCA，图像质量明显下降，并可造成诊断准确率降低[18]。肥胖患者MSCTCA辐射剂量较高，许多学者采用各种方法降低MSCTCA辐射剂量[18，16-20]，降低比例在43%-68%之间，辐射剂量降至约为(1.61-3.28)mSv。本研究A、B组ED分别为(1.43±0.46)mSv、(5.44±1.33)mSv，降低比例为73.71%。与B组对比，A组主观质量评分无差别，A组优秀率、良好率总和高达92.18%，评估血管高达98.39%。与B组对比，A组制定高危结节的能力无差别，测量斑块体积无差别。采用多模态技术，明显降低了MSCTCA的ED，能够满足临床诊断需求。

本团队[13]前期利用同台CT机器研究显示，心率≤70次/分钟，BMI正常患者，不降低图像质量前提下，等中心MSCTCA辐射剂量降低约20%，平均辐射剂量为2.58mSv，但仍明显高于多模态技术肥胖患者MSCTCA辐射剂量1.42mSv。彭睿[21]等采用佳能320排(Aquilion ONE，佳能，Japan)MSCTCA检查，心率≤70次没分钟，扫描70%-80%心动周期与心动周期的整个RR间期相比，约降低43%辐射剂量，而本研究多模态技术可使剂量降低73.71%。张卓璐[22]等采用256MDCT(Revolution CT，GE，Heaithcare)MSCTCA检查，心率≤70次没分钟，扫描70%-80%心动周期与心动周期的整个RR间期相比，约降低56%辐射剂量。申太忠等[17]团队采用佳能 320排单纯利用低管电压(70kv)降低辐射剂量，心率≤80次/分钟，BMI正常，ED高达3.28mSv。有学者[10-11]研究采用管电压80kv MSCTCA 扫描,辐射剂量平均约为(1.76±0.43)mSv-(2.72±0.50)mSv，高于本研究的1.42mSv，同时伴随着图像质量下降。

低管电压MSCTCA扫描，虽然降低辐射剂了，但是图像质量也随着降低；等中心MSCTCA扫描在不改变CT参数情况下，可以提高图像质量，具有继续降辐射剂量低的空间；窄采集窗技术只是单纯减少扫描时间，CT参数相同情况下，图像质量无改变。上述单一技术在降低辐射剂量方面幅度有限，且对肥胖患者冠脉CTA图像质量有较明显的影响。模态技术结合缩短扫描时间，其中等中心和低管电压MSCTCA扫描优缺点互补，较单一技术，不影响诊断效果情况下，可以大幅度降低 MSCTCA 辐射剂量。

本研究存在的不足之处：(1)入选病例均为心率＜70次患者；(2)仅根据血管壁轮廓清晰光滑程度，主观评价冠状动脉图像质量，未与金标准DSA对比，明确其判读狭窄程度的准确性。

综上所述，多模态技术MSCTCA操作不复杂，超重、肥胖患者利用多模态技术行MSCTCA检查，图像质量满足临床诊断需求的前提下，能够显著降低辐射剂量。