不同扫描延迟技术在大螺距冠状动脉CT血管成像中的对比研究

丁 毅,宋 彬,朱时珍,徐晶晶

(复旦大学附属闵行医院,上海市闵行区中心医院 放射科,201199)

冠心病是缺血性心脏病的一种,其病理基础为冠状动脉粥样硬化[1]。冠状动脉CT血管成像(CCTA)是诊断冠心病的重要无创检查方法[2],对严重冠状动脉狭窄具有高度敏感性[3]。双源CT独有的大螺距扫描技术可在0.26 s内完成CCTA扫描[4],但如何在短时间内采集到冠状动脉的最佳时间窗是检查成功的关键。目前通常采用团注跟踪或测试团注技术来确定扫描触发时机[5]。团注跟踪技术为在降主动脉区域放置感兴趣区(ROI),当增强CT值高于设定阈值时触发CCTA扫描;而测试团注技术则是通过预先注射少量对比剂来获得ROI的时间密度曲线,计算出达到最大碘浓度所需的峰值时间(TTP),根据TTP确定CCTA检查扫描延迟时间[6]。这2种技术都易于使用,但如何取舍尚无共识[7]。本研究基于第三代双源CT平台,比较2种团注技术的图像质量、可诊断比率、辐射剂量和对比剂量,探讨2种技术在大螺距螺旋扫描CCTA中的优缺点。

1 资料与方法

1.1 一般资料

前瞻性收集2019年10月至2020年11月临床疑似冠心病拟行CCTA检查病人63例,均由同一名高年资CT技师完成检查。纳入标准:(1)年龄≥18岁;(2)体质量50～125 kg;(3)心率≤60次/分,心律平稳;(4)无碘对比剂过敏史;(5)无严重肝肾功能不全。排除标准:(1)心律失常;(2)既往冠状动脉搭桥术或经皮冠状动脉支架植入术。排除5例(冠状动脉支架植入术后2例,心律不齐3例),最终纳入58例病人,将病人随机分为团注跟踪组31例和测试团注组27例。其中团注跟踪组男17例,女14例,年龄40～81岁,体质量指数(BMI)15.06～29.41 kg/m2;测试团注组男16例,女11例,年龄26～80岁,BMI 17.46～29.40 kg/m2。2组病人性别、年龄、BMI、心率、心率变化率、扫描时间和延迟时间差异均无统计学意义(P>0.05)(见表1),具有可比性。本研究经上海市闵行区中心医院伦理委员会批准通过,病人均知情同意。

表1 2组病人一般资料比较

1.2 检查方法

使用西门子双源第三代CT(Siemens Somatom Definition Force),病人取仰卧位体位,气管隆突下1 cm至横膈下方2 cm为扫描范围,未使用降心率药物。团注跟踪组采用团注跟踪技术,ROI设定在降主动脉,触发扫描阈值60 Hu。测试团注组采用测试团注技术,在肺动脉水平对升主动脉进行动态监测扫描,每次监视扫描之间的延迟为1 s,注射速率与正式扫描相同,注射时间固定为4.0 s,随后以相同流速注射0.9%氯化钠溶液20 mL。绘制与主动脉根同样大小ROI以生成时间密度曲线,测量测试团注峰值时间(Ttest)、注射持续时间(TID)和测试团注注射持续时间(TtestID),并计算峰值时间(Tpeak),Tpeak=Ttest+(TID-TtestID)/2[8]。采用相同扫描参数,管电压自动调整(CARE kV),管电流实时调节(Care Dose 4D),准直器宽度115.2 mm,球管旋转速度250 ms/r,时间分辨率66 ms。

增强对比剂为碘普罗胺(370 mgI/mL),经肘前静脉注射,采用双筒高压注射器,注射对比剂后相同速率注射30 mL 0.9%氯化钠溶液。扫描电压由CARE kV智能选择,不同管电压决定相应对比剂注射速率(流速3.5 mL/s对应管电压为70 kV,流速4.0 mL/s对应管电压80 kV),每增加10 kV管电压,对应流速增加0.5 mL/s。对比剂剂量按照如下公式计算:对比剂总量=(7+扫描时间)×注射流速[4]。

图像重建采用高级迭代技术(Admire,Siemens),层厚0.75 mm,间隔0.5 mm,strength值4,卷积核Bv40。将重建后图像传输至Siemens工作站(Syngo.via)进行各项后处理,包括最大密度法投影(MIP)等。

1.3 图像质量评价

1.3.1 客观评价 血管CT值测量使用轴位图像,测量血管包括:左主干(LM)、右冠状动脉(RCA)近段、左回旋支(LCX)近段、左前降支(LAD)近段、肺动脉主干水平肺动脉(PA)、左冠状动脉开口处主动脉根部(AO)、二尖瓣开口水平左心房(LA)、左心室(LV)及邻近管壁的脂肪组织(AT),图像噪声定义为AO区CT值标准差。计算图像信噪比(SNR)、对比噪声比(CNR)[9]、左房室比(LA/LV)、左室肺动脉比(PA/LV)和主肺动脉比(PA/AO)。

1.3.2 主观评价 冠状动脉大血管及主要节段的图像质量评估由2名放射科医师(具有10年以上CCTA诊断经验)完成,评估医师不知道图像分组信息,闭塞血管、缺失血管及血管远末段不纳入分析。图像评估按照美国心脏协会(AHA)标准[10]:1分,图像质量优,血管管壁清楚,无伪影;2分,图像质量良,血管管壁略模糊,运动伪影轻度,没有阶梯状伪影;3分,图像质量一般,血管管壁模糊,运动伪影中度,有阶梯状伪影但错层范围≤25%;4分,图像质量差,血管管壁显示不清,明显阶梯状伪影,错层范围>25%。

1.4 辐射剂量计算

计算有效辐射剂量(ED)[11],计算公式为ED=K×DLP,其中K值为常数(0.014 mSv·mGy-1·cm-1)[12],DLP为剂量长度乘积。记录病人CCTA检查后的CT剂量指数(CTDI)和剂量长度乘积(DLP)。

1.5 统计学方法

采用χ2检验、t检验和Fisher′s确切概率法及一致性加权Kappa检验。

2 结果

2.1 2组图像质量客观评价比较

2组各目标血管强化CT值、SNR和CNR差异均无统计学意义(P>0.05),团注跟踪组肺动脉CT值、LA/LV、PA/LV和PA/AO均明显低于测试团注组(P<0.01)(见表2)。

表2 2组病人CCTA各血管客观评价指标

2.2 主观分析结果

按照AHA评分将各血管和分段分为不同层次进行比较,结果显示,2组各血管和分段层次1分和2分比例差异均无统计学意义(P>0.05)(见表3、4)。各血管和分段不同层次主观评分观察者间一致性较强,加权Kappa值血管层次为0.78±0.07(95%CI:0.65～0.91),分段层次为0.76±0.06(95%CI:0.64～0.89)。

表3 血管层次冠脉CTA图像质量AHA评分[n;百分率(%)]

表4 分段层次冠脉CTA图像质量主观评分[n;百分率(%)]

2.3 2组辐射剂量和对比剂剂量相关指标比较

团注跟踪组CTDI、DLP、ED、注射流率和对比剂量均低于测试团注组(P<0.05～P<0.01)(见表5),典型病例见图1～2。

表5 2组辐射剂量和对比剂量相关指标比较

3 讨论

有研究[13-14]报道,测试团注衍生的血流动力学参数与CCTA期间主动脉增强呈明显正相关关系,说明测试团注相较于团注跟踪能显示更好的血管强化。李真林等[15]认为,团注跟踪技术的缺点是无法预测CCTA增强、不能体现病人的个体差异,而测试团注技术可以精确测量不同病人被检血管碘浓度的峰值时间。有报道[16]显示,测试团注是估算CCTA增强时间窗的最佳方式,通过较短的注射持续时间同时可以确定准确的扫描时机,实现充分的血管增强。研究[17]显示,测试团注的增强效果较团注跟踪更好。

本研究中,2组各目标血管强化CT值、SNR和CNR差异均无统计学意义,团注跟踪组肺动脉CT值、LA/LV、PA/LV和PA/AO均明显低于测试团注组。此结果与以往的报道[18]不一致,可能的原因是,本研究根据Bae理论使用公式Tpeak=Ttest+(TID-TtestID)/2选择测试团注扫描峰值增强后的延迟,是从测试团注数据的主动脉峰值时间的延迟时间来确定的,当实际扫描中对比剂注射的持续时间短于在测试团注技术注射中达到主动脉增强峰值的时间(Ttest)时,平均通过时间等于循环平均时间加一半注射时间,根据上述理论,本研究的延迟时间设定为Ttest+2 s,这与相关文献[19]是相同的。但是,本研究结果表明,根据上述理论测算的延迟时间并不能准确确定第三代双源CT大螺距扫描CCTA中的最佳扫描时间,推测原因可能是第三代双源CT较64排CT扫描速度快,对比剂用量少,注射持续时间短(约8 s),因此,需要对原公式做进一步改良,以获得更合适的延迟时间。本研究结果显示,第三代双源CT大螺距扫描CCTA采用合理阈值的团注跟踪能采集到较好的冠状动脉时间窗。

本研究结果显示,使用第三代双源CT大螺距行CCTA,与测试团注术相比,团注跟踪术使用更少的对比剂用量和更低的有效辐射剂量,而可产生更好的主动脉和冠状动脉强化,这与测试团注技术在正式扫描之前进行小剂量测试有关。

综上,在第三代双源CT大螺距螺旋扫描CCTA中,团注跟踪术血管强化程度高,且使用更少的对比剂用量和更低的有效辐射剂量,具有一定的优势。本研究存在局限性,首先,本研究是根据管电压选择对应的对比剂注射流速,没有考虑心输出量的相关因素,需要进一步的研究和优化;其次,本研究是延用Bae理论公式测算的延迟时间,没有依据第三代双源CT的特点进行改良,需要进一步的研究;最后,这是一项小型的单中心研究,本研究的假设需要在大规模多中心的前瞻性研究中进行严格评估。