64排CT前瞻性心電門控冠狀動(dòng)脈成像降低輻射劑量的研究

云南省紅河州第一人民醫(yī)院放射科(云南 661199)

吳晶晶 普福順 羅家濱

梁遠(yuǎn)仲

64排CT前瞻性心電門控冠狀動(dòng)脈成像降低輻射劑量的研究

云南省紅河州第一人民醫(yī)院放射科(云南 661199)

吳晶晶 普福順 羅家濱

梁遠(yuǎn)仲

目的通過(guò)比較64排螺旋CT前瞻性心電門控與回顧性心電門控冠狀動(dòng)脈成像的圖像質(zhì)量和輻射劑量，探討前瞻性心電門控冠狀動(dòng)脈成像技術(shù)在降低輻射劑量中的作用。資料與方法157例疑似冠狀動(dòng)脈疾病的患者隨機(jī)分為兩組，前瞻性心電門控組85例和回顧性心電門控組72例，兩組心率均＜65次/min，記錄兩組的成像質(zhì)量和輻射劑量，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。結(jié)果前瞻性心電門控組有效輻射劑量(4.42±1.52)mSv明顯低于回顧性心電門控組(14.84±3.98) mSv(P＜0.01)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；前瞻性心電門控和回顧性心電門控兩組冠狀動(dòng)脈成像質(zhì)量評(píng)價(jià)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，且前瞻性心電門控組圖像優(yōu)秀率略高于回顧性心電門控組。結(jié)論在較低且平穩(wěn)的心率(≤65次/min)條件下，采用64排螺旋CT前瞻性心電門控技術(shù)即能有效降低輻射劑量，又能保證臨床診斷所需的冠狀動(dòng)脈圖像質(zhì)量。

體層攝影術(shù),X線計(jì)算機(jī)；心電門控；輻射劑量

無(wú)創(chuàng)性MSCT冠狀動(dòng)脈成像以其較高的圖像質(zhì)量和診斷準(zhǔn)確度受到臨床的廣泛認(rèn)可，而隨之帶來(lái)的CT輻射劑量也越來(lái)越受到人們的重視。目前臨床上多采用傳統(tǒng)的回顧性心電門控小螺距重疊掃描技術(shù)，其檢查成功率高，對(duì)受檢者心率要求相對(duì)低，但受檢者需接受較高輻射劑量。因此，尋求一種既能保證圖像質(zhì)量又能降低CT射線輻射劑量的方法，成為眾多學(xué)者們關(guān)注的課題。本研究通過(guò)比較64排螺旋CT前瞻性心電門控與回顧性心電門控冠狀動(dòng)脈成像的圖像質(zhì)量和輻射劑量，探討前瞻性心電門控冠狀動(dòng)脈成像技術(shù)在降低輻射劑量中的作用。

1 資料與方法

1.1 一般資料隨機(jī)選擇2011年4月至2012年5月接受64排螺旋CT冠狀動(dòng)脈成像檢查的157例疑似冠狀動(dòng)脈疾病的患者納入研究對(duì)象。其中前瞻性心電門控組85例，男48例，女37例，平均年齡55.2±10.53歲，體重41～90Kg，回顧性心電門控組72例，男38例，女34例，平均年齡58.15±11.09歲，體重30～86Kg。兩組心率均＜65次/min。排除標(biāo)準(zhǔn)為：①碘過(guò)敏史；②呼吸屏氣不超過(guò)10s；③心、肝、腎功能不全；④冠狀動(dòng)脈旁路搭橋術(shù)后；⑤非竇性心律；⑥妊娠期婦女。

1.2 檢查方法檢查前準(zhǔn)備：檢查前向患者說(shuō)明檢查過(guò)程及注射對(duì)比劑時(shí)可能出現(xiàn)的反應(yīng)，如注射過(guò)程中會(huì)有一過(guò)性的發(fā)熱、發(fā)脹等以使患者了解檢查過(guò)程、緩解緊張情緒。進(jìn)行呼吸訓(xùn)練，采用吸氣后屏氣掃描方法，囑患者吸氣后屏氣10s，使患者呼吸盡量趨向平穩(wěn)?？刂菩穆剩行穆矢哂?5次/min 的患者于檢查前30min口服倍他樂(lè)克。所有患者均簽署知情同意書(shū)。

掃描方法：設(shè)備采用GE Lightspeed XT機(jī)、AW4.4工作站和德國(guó)Uirich雙筒高壓注射器。掃描時(shí)患者取仰臥位，先行冠狀動(dòng)脈鈣化積分掃描，覆蓋全心和冠狀動(dòng)脈。然后測(cè)定肘靜脈－主動(dòng)脈的循環(huán)時(shí)間：經(jīng)肘前靜脈以5.0ml/s流速注射對(duì)比劑15ml，選取氣管分叉下1cm層面處的降主動(dòng)脈為感興趣區(qū)，連續(xù)掃描10次，每次間隔2秒，由軟件自動(dòng)測(cè)出降主動(dòng)脈的時(shí)間-密度曲線，確定冠狀動(dòng)脈掃描延遲時(shí)間。掃描參數(shù)：機(jī)架轉(zhuǎn)速0.35s/r，探測(cè)器寬度0.625mm×64，管電流600mA，電壓120kV，F(xiàn)OV250mm×250mm，矩陣512×512。右側(cè)肘靜脈注射碘海醇(350mgI/ml)對(duì)比劑40～70ml(0.8ml/kg)，流速5ml/s，注射完畢后以同等速率跟注30ml生理鹽水?；仡櫺孕碾婇T控組采用螺旋掃描，其余掃描參數(shù)與前瞻性心電門控基本相同。重建期相均為75%。

表1 兩組病例一般資料的比較

表2 兩組有效輻射劑量的比較

表3 兩組冠狀動(dòng)脈圖像質(zhì)量評(píng)分比較

圖1-4 不同受檢者RCA的CPR圖像。圖?1 血管走行連續(xù)、邊緣顯示清晰（4分，優(yōu)秀）；圖2 S1、S2段邊緣輕度模糊（箭頭），但無(wú)階梯偽影（3分，良好）；圖3 S1段血管邊緣清晰，但有階梯偽影（箭頭），錯(cuò)層小于直徑25%（2分，一般）；圖4 S2段血管走行不連續(xù)，邊緣模糊（箭頭），錯(cuò)層明顯大于直徑的25%（1分，差）。

圖像后處理：將所有數(shù)據(jù)傳輸至AW4.4工作站，用CardiacIQ 軟件包分別采用容積重現(xiàn)(volume rendering，VR)、最大密度投影(maximal intensity projection，MIP)、曲面重建(curved planar reconstruction，CPR)、多平面重建(multiple plane reconstruction，MPR)等完成心臟及冠狀動(dòng)脈的后處理。

1.3 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及方法根據(jù)美國(guó)心臟病學(xué)會(huì)15段冠狀動(dòng)脈分段法[1]，由2名有經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師采用雙盲法對(duì)重建圖像中各冠狀動(dòng)脈血管段圖像質(zhì)量評(píng)分。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)采用4級(jí)評(píng)分法[1-3]：4分：優(yōu)秀(血管走行連續(xù)，無(wú)階梯偽影，血管邊緣顯示清晰，血管亮度好，圖1)；3分：良好(血管走行連續(xù)，無(wú)階梯偽影，血管周圍有輕微模糊，血管亮度好，圖2)；2分：一般(血管周圍明顯模糊，有階梯偽影，但血管錯(cuò)層小于血管直徑的25%，血管亮度尚可，圖3)；1分：差(血管不連續(xù)，有階梯偽影，錯(cuò)層大于直徑的25%，血管周圍模糊較重，不能區(qū)別血管與周圍成分，血管亮度不佳，圖4)。以≥2分作為能滿足診斷要求的標(biāo)準(zhǔn)[1-2]。評(píng)價(jià)管腔直徑大于1.5mm的血管，閉塞血管的遠(yuǎn)端和嚴(yán)重鈣化血管以及支架段血管不做評(píng)價(jià)。

1.4 輻射劑量的評(píng)價(jià)通過(guò)CT自動(dòng)計(jì)算得到容積CT劑量指數(shù)(CT dose index,CTDI)和劑量長(zhǎng)度乘積(dose length product,DLP)，由DLP乘以特定的轉(zhuǎn)換系數(shù)k來(lái)評(píng)估有效劑量(effective dose,ED)，轉(zhuǎn)換系數(shù)k值參考?xì)W盟委員會(huì)關(guān)于CT的質(zhì)量最新標(biāo)準(zhǔn)指南[3]，k＝0.014mSv/ (mGy．Cm)。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析應(yīng)用SPSS 11.5軟件包對(duì)兩組不同掃描模式下的圖像質(zhì)量和輻射劑量進(jìn)行分析。應(yīng)用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較兩組患者的一般資料和輻射劑量；冠狀動(dòng)脈各節(jié)段圖像質(zhì)量評(píng)分比較采用Wilcoxon秩和檢驗(yàn)，不同圖像質(zhì)量評(píng)分在兩組間的差異應(yīng)用X2檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 一般資料比較(見(jiàn)表1) 兩組間患者年齡、體重、心率的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。

2.2 有效輻射劑量比較(見(jiàn)表2) 兩組間有效輻射劑量(ED)的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，前瞻性門控組有效輻射劑量明顯低于回顧性門控組，降低了約70%。

2.3 冠狀動(dòng)脈圖像質(zhì)量比較(見(jiàn)表3)

3 討 論

隨著MDCT冠狀動(dòng)脈成像的廣泛應(yīng)用，放射劑量對(duì)人體的損害也逐漸受到人們的重視。國(guó)際放射防護(hù)委員會(huì)(ICRP)的資料顯示，接受X線輻射劑量每增加1mSv將增加5/10萬(wàn)的惡性腫瘤的發(fā)病率[5]。最近，在美國(guó)食品與藥品管理委員會(huì)網(wǎng)站上發(fā)表了美國(guó)心臟病委員會(huì)的聲明，其認(rèn)為10mSv的CT輻射劑量就會(huì)使2000個(gè)CT檢查過(guò)的患者中有1個(gè)患上惡性腫瘤[6]。因此，在保證圖像質(zhì)量的前提下，合理優(yōu)化掃描方案降低輻射劑量具有重要意義。

目前MDCT冠狀動(dòng)脈成像多采用常規(guī)的回顧性心電門控技術(shù)，該技術(shù)為小螺距螺旋掃描，掃描重疊范圍多，且在整個(gè)心動(dòng)周期都曝光，受檢者需接受的輻射劑量大。為了降低CT檢查的輻射劑量，目前主要的技術(shù)手段包括自動(dòng)mA調(diào)制、自動(dòng)mA設(shè)置、可變速掃描和期相選擇曝光技術(shù)、智能濾過(guò)技術(shù)及前瞻性心電門控掃描技術(shù)等。本研究選用前瞻性心電門控掃描技術(shù)，并與回顧性心電門控技術(shù)比較，評(píng)估前瞻性心電門控掃描技術(shù)降低輻射劑量的效果。

前瞻性心電門控技術(shù)是采用軸位掃描方式，根據(jù)掃描前心臟搏動(dòng)的ECG波形選擇性觸發(fā)控制X線球管曝光，其X線發(fā)射僅在事先預(yù)設(shè)的最佳心臟時(shí)相曝光，而不是全心動(dòng)周期，以此達(dá)到降低X射線劑量的目的。本研究在兩組年齡、體重及心率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的前提下，計(jì)算出前瞻性心電門控掃描組的平均有效輻射劑量為(4.42±1.52)mSv，僅為回顧性心電門控掃描輻射劑量(14.84±3.98)mSv的30%，有效輻射劑量降低了約70%，且在降低有效輻射劑量的同時(shí)圖像質(zhì)量并未受到影響。與同類研究相比[7-9]，本研究利用前瞻性心電門控掃描技術(shù)降低有效輻射劑量的幅度與文獻(xiàn)報(bào)道基本一致，但兩組的有效輻射劑量值較文獻(xiàn)偏高，原因可能有以下2點(diǎn)：①文獻(xiàn)報(bào)道的冠狀動(dòng)脈成像，多采用bolus tracking法，而本研究用的是test bolus法，增加了確定掃描延遲時(shí)間(即測(cè)定肘靜脈-主動(dòng)脈的循環(huán)時(shí)間)的輻射劑量；②本研究未根據(jù)不同的體質(zhì)指數(shù)調(diào)整掃描參數(shù)，而采用了較高的固定參數(shù)掃描，選用的管電流均為600mA，故輻射劑量均值偏高。因此，本研究雖在保證圖像質(zhì)量的同時(shí)大幅度降低了輻射劑量，但并不意味著是最優(yōu)化的方案。如何綜合利用降低有效輻射劑量的各種方法，優(yōu)化掃描參數(shù)，做到個(gè)性化處理，更進(jìn)一步減少無(wú)謂的輻射劑量，今后應(yīng)進(jìn)一步研究。

與回顧性心電門控相比，前瞻性心電門控掃描雖有降低輻射劑量的優(yōu)點(diǎn)，但也存在不足。如：(1)前瞻性心電門控掃描對(duì)受檢者的心率有較高的要求，只有在心率較低且竇性心律較齊的情況下才有可能成功。以往的經(jīng)驗(yàn)顯示[9,10]，在目前64層MSCT設(shè)備性能條件下，前瞻性心電門控掃描的使用需將心率控制在65次/min以下，最佳的采集期相為75%。本組前瞻性心電門控掃描組平均心率為60.85±4.42次/min，采集期相中心為75%，符合診斷要求的圖像節(jié)段達(dá)98.1%(≥2分節(jié)段)，回顧性掃描符合診斷要求的圖像節(jié)段達(dá)99.2%，兩組圖像質(zhì)量總評(píng)分無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，進(jìn)一步驗(yàn)證了以往經(jīng)驗(yàn)的正確性，且本前瞻性門控組圖像優(yōu)秀節(jié)段率為59.1%(4分節(jié)段)還略多于回顧組(51.0%)，認(rèn)為這與前瞻性心電門控的Stepshot技術(shù)縮短了掃描時(shí)間及軸位掃描模式，兩方面同時(shí)降低了心臟搏動(dòng)與呼吸運(yùn)動(dòng)偽影有關(guān)[11]。(2)前瞻性心電門控技術(shù)只是在單一心動(dòng)時(shí)相掃描和采集,因此不能進(jìn)行心功能分析及多時(shí)相重組，這也是其缺陷之一。但在眾多心功能分析檢查中，利用CTCA進(jìn)行心功能分析并沒(méi)有太大優(yōu)勢(shì)，故臨床實(shí)際工作中較少用。

總之，在較低且平穩(wěn)的心率(≤65次/min)條件下，64排CT前瞻性心電門控技術(shù)能夠在保證圖像質(zhì)量的同時(shí)，有效降低輻射劑量，減少X線對(duì)患者的無(wú)謂照射，具有廣闊的臨床應(yīng)用前景。因此，建議臨床在心率符合掃描要求的前提下盡可能的大范圍應(yīng)用。

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(本文編輯: 劉龍平)

Study of Radiation Dosage Reduction with Prospective ECG-gated 64-row CT Coronary Angiography

WU Jing-jing, PU Fu-shun, LUO Jia-bin,et al．,Department of Radiology,The first people hospital of Hong He Sate, Mengzi 661199 China

ObjectiveTo explore the role of prospective ECG-gated coronary angiography in reducing radiation dose by comparing image quality and radiation dose of prospective and retrospective ECG-gated 64-row CT coronary angiography．Materials and Methods157 patients suspected coronary artery disease were divided in two groups． 85 patients were taken prospective ECG gating axial scan and 72 were taken retrospective ECG gating helical scan．The heart rate was ＜65bmp．Coronary artery segments were assessed for imaging quality and radiation dose values were calculated．ResultsEffective radiation dose of prospective ECG gating group (4．42±1．52mSv) was significantly lower than that of retrospective ECG gating group (14．84±3．98mSv)(P＜0． 01)． There was no significant difference in image quality between two groups(P＞0．05),and image excellent rates of prospective ECG gating group was higher than that of retrospective ECG gating group．ConclusionProspective ECG gating axial scan effectively reduces the radiation dose and receives similar image quality compared with retrospective ECG gating coronary angiography in patients with heart rates ＜65bpm．

Tomography,X-ray Computed; ECG-gating; Radiation Dose

R543.3; R445.3

A

10.3969/j.issn.1672-5131.2015.02.11

羅家濱

2015-01-05