第三代雙源CT個體化“雙低”技術(shù)在冠狀動脈成像中的應(yīng)用

崔明雨，張永高，劉 杰，董曉美，李培杰

(鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射科，河南 鄭州 450052)

冠狀動脈CTA快速、無創(chuàng)、準確，已成為臨床冠心病篩查及血運重建后評估的重要檢測手段，但輻射劑量以及碘對比劑不良反應(yīng)越來越受關(guān)注[1]。本研究采用第三代雙源CT個體化低對比劑劑量、低對比劑注射流率(“雙低”技術(shù))，探討其對冠狀動脈CTA圖像質(zhì)量及輻射劑量的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料 前瞻性收集2018年2月—5月本院因病情需要行冠狀動脈CTA檢查的120例患者，男66例，女54例，年齡31～84歲，平均(56.2±12.3)歲。排除標準：既往有支架植入術(shù)或冠狀動脈旁路移植術(shù)病史；碘對比劑過敏；嚴重肝腎功能不全、失代償性心功能不全；不能屏氣配合。采用隨機數(shù)字法將研究對象分為試驗組和對照組，各60例。本研究經(jīng)本院倫理委員會批準，患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Siemens Force CT掃描儀，應(yīng)用前瞻性心電門控及窄窗掃描技術(shù)。通過智能最佳kV掃描技術(shù)(CARE-kV技術(shù))，根據(jù)體質(zhì)量指數(shù)(body mass index， BMI)調(diào)整管電壓與管電流。掃描前囑患者舌下含服硝酸甘油(0.5 mg)。掃描范圍：氣管隆嵴下1 cm至心尖下約1 cm。采用對比劑智能自動追蹤技術(shù)，觸發(fā)點位于氣管分杈層面降主動脈，CT閾值達100 HU時自動觸發(fā)掃描。采用雙筒高壓注射器經(jīng)肘靜脈團注對比劑碘海醇(350 mgI/ml)。

試驗組：采用個體化對比劑注射方案，對比劑劑量=體質(zhì)量×0.6 ml/kg，根據(jù)對比劑用量計算流率(V)，V=對比劑劑量/(5+S)，S為掃描曝光時間[2]；再以相同流率注射50 ml生理鹽水。對照組：對比劑總量50 ml，注射流率5.0 ml/s，再以相同流率注射50 ml生理鹽水。

掃描時根據(jù)患者心率選擇采集時間窗，心率≤70次/分時，掃描曝光窗為70%～80%，70次/分<心率≤80次/分時，掃描曝光窗為40%～80%，心率>80次/分時，掃描曝光窗為40%～50%。

1.3 圖像評價 客觀評價：將圖像傳至GE Health Care AW 4.6工作站，以MPR、VR、MIP、CPR技術(shù)進行圖像后處理。測量心腔、大血管(升主動脈、降主動脈、肺動脈、上腔靜脈)及冠狀動脈各分支[右冠狀動脈(right coronary artery， RCA)、左前降支(left ascending artery， LAD)、左回旋支(left circumflex artery， LCX)]血管強化后的CT值，以其標準差(SD)作為圖像噪聲；測量下壁心肌CT值，以其SD值作為背景噪聲。計算SNR：SNR=強化CT值/SD。

主觀評價：按照美國心臟協(xié)會制定的冠狀動脈17節(jié)段分段標準，由2名具有5年以上工作經(jīng)驗的放射科醫(yī)師在不知曉患者信息的情況下對2組圖像評分。采用5分法進行冠狀動脈圖像質(zhì)量評分[3]：5分(優(yōu)異)，圖像解剖細節(jié)清晰，邊緣銳利，無明顯噪聲；4分(良好)，圖像解剖細節(jié)尚清晰，噪聲稍增加；3分(中等)，圖像大部分解剖結(jié)果顯示可滿足診斷，噪聲明顯但可接受；2分(較差)，圖像解剖細節(jié)模糊，辨識困難，噪聲明顯；1分(極差)，圖像噪聲極明顯，不能診斷。評分≥3分認為可以評價，可評價率為可評價血管節(jié)段占總血管節(jié)段百分比。

1.4 輻射劑量 記錄2組患者不同心率(心率≤70次/分、70次/分<心率≤80次/分及心率>80次/分)時的容積CT劑量指數(shù)(CT dose index， CTDIvol)及劑量長度乘積(dose length product， DLP)，計算有效劑量(effective dose， ED)，ED=DLP×k，k=0.014[4]。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 19.0統(tǒng)計分析軟件。計量資料以±s表示。對2組患者年齡、BMI、對比劑注射流率和劑量、輻射劑量、大血管和冠狀動脈主要分支血管CT值、SNR及主觀評分進行比較分析。對計量資料數(shù)據(jù)均采用Kolmogorov-Smirnov檢驗進行正態(tài)性分析，符合正態(tài)分布者采用兩獨立樣本t檢驗。等級資料比較采用Mann-WhitneyU檢驗。計數(shù)資料以頻率和百分比表示，采用χ2檢驗進行比較。采用Kappa檢驗評價2名醫(yī)師對圖像質(zhì)量主觀評價的一致性(Kappa≥0.8為一致性很好；0.4≤Kappa<0.8為一致性中等；Kappa<0.4為一致性較差)。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2組性別、年齡、體質(zhì)量、BMI差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)；試驗組對比劑注射流率和劑量均低于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)，見表1。2名醫(yī)師對圖像質(zhì)量的主觀評價結(jié)果一致性很好(Kappa=0.86)。

2.1 圖像質(zhì)量客觀評價 2組心腔、下壁心肌及大血管及冠狀動脈各分支血管CT值及SNR差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)，見表2、3。

2.2 圖像質(zhì)量主觀評價 2組各冠狀動脈評分中位數(shù)均為4分，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)。試驗組冠狀動脈可評價率為96.27%(980/1 018)，對照組冠狀動脈可評價率為95.18%(967/1 016)，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=0.224，P=0.230)。試驗組圖像質(zhì)量滿足診斷需要，可清晰顯示冠狀動脈粥樣硬化斑塊及狹窄(圖1)。

2.3 輻射劑量 試驗組患者ED較相同心率對照組減低，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05，表4)。

3 討論

3.1 輻射劑量 近年來冠狀動脈CTA帶來的輻射劑量備受重視，臨床需要在滿足診斷的前提下盡量降低輻射劑量[5-6]。前瞻性心電門控掃描冠狀動脈CTA根據(jù)BMI優(yōu)化掃描方案，可在獲得臨床滿意的冠狀動脈圖像的同時顯著降低輻射劑量[7]。輻射劑量與圖像質(zhì)量在一定范圍內(nèi)呈正相關(guān)，圖像質(zhì)量越好，噪聲越低，輻射劑量就越大。多種因素可影響圖像質(zhì)量，如管電壓、管電流、對比劑濃度等。針對不同個體，應(yīng)設(shè)定適當?shù)膾呙鑵?shù)、選擇合適的掃描方法，在輻射劑量和圖像質(zhì)量間找到平衡。本研究中患者兩組心腔、大血管、冠狀動脈CT值及圖像質(zhì)量主觀評分差異均無統(tǒng)計學(xué)意義，但試驗組輻射劑量降低，提示采用本研究的個性化注射方案，可在圖像質(zhì)量滿足臨床診斷需要的情況下明顯減低患者輻射劑量。

表1 2組患者的一般資料比較(n=60)

表2 2組患者心腔、下壁心肌及大血管CT值及SNR比較(±s，n=60)

表2 2組患者心腔、下壁心肌及大血管CT值及SNR比較(±s，n=60)

組別CT值(HU)升主動脈降主動脈肺動脈上腔靜脈左心房右心房右心室下壁心肌試驗組483.41±103.72432.82±93.36229.11±97.36212.77±166.81435.88±140.20137.49±63.61147.03±64.5290.73±14.15對照組517.73±110.46452.79±104.60235.92±132.85223.61±93.75464.13±127.22141.40±64.45148.86±59.51107.02±106.54t值1.7561.1040.3220.4391.1550.3380.1751.177P值0.0820.2720.7480.6610.2500.7360.8610.242組別SNR升主動脈降主動脈肺動脈上腔靜脈左心房右心房右心室下壁心肌試驗組21.33±5.6819.72±7.0310.01±4.569.73±9.3315.72±6.335.03±2.275.81±2.524.60±1.42對照組22.44±5.6219.13±6.6111.44±6.618.50±4.4216.70±6.025.86±3.216.46±3.014.43±4.08t值1.000-0.5201.3390.8760.9531.7471.5030.394P值0.3190.6040.1830.3830.3420.0830.1350.695

表3 2組患者冠狀動脈各分支血管CT值及SNR比較(±s，n=60)

表3 2組患者冠狀動脈各分支血管CT值及SNR比較(±s，n=60)

組別CT值(HU)LAD近段LAD中段LAD遠段RCA近段RCA中段RCA遠段LCX近段LCX中段LCX遠段試驗組484.81±120.22425.72±125.71335.08±120.41491.92±120.35477.50±128.44452.42±141.37472.13±121.49430.43±129.71346.63±111.04對照組493.43±101.78445.88±99.44353.51±97.06502.73±104.32 482.88±107.32429.11±127.04474.94±99.78410.32±117.13325.44±124.91t值0.4240.9740.9220.5230.249-0.9460.134-0.894-0.987P值0.6730.3320.3590.6020.8040.3460.8940.3730.326組別SNRLAD近段LAD中段LAD遠段RCA近段RCA中段RCA遠段LCX近段LCX中段LCX遠段試驗組26.92±10.6121.20±8.3218.18±10.6128.05±14.8122.03±9.8920.22±10.8022.37±9.6219.33±8.2116.12±7.53對照組24.33±10.1123.32±10.6118.37±9.1226.13±13.3225.44±11.8222.24±13.0325.04±12.4121.42±9.2716.72±8.81t值-1.3541.2280.118-0.7991.7310.9261.2521.2590.453P值0.1780.2220.9060.4260.0860.3560.2130.2100.651

表4 2組不同心率患者ED比較(mSv，±s，n=60)

表4 2組不同心率患者ED比較(mSv，±s，n=60)

組別心率≤70次/分70次/分<心率≤80次/分心率>80次/分試驗組1.59±0.622.14±0.511.44±0.54對照組2.58±0.713.23±0.941.95±0.69t值4.7024.5562.626P值<0.001<0.0010.012

圖1 患者男，67歲，體質(zhì)量60 kg，身高174 cm，BMI 19.82 kg/m2，對比劑劑量36 ml，注射流率3.6 ml/s A.升主動脈CT值667 HU; B、C.VR(B)和MIP(C)可清晰顯示冠狀動脈多處斑塊和狹窄; D.CPR示右冠狀動脈多發(fā)鈣化斑塊及非鈣化斑塊，中遠段局部閉塞

本研究采用前瞻性心電門控窄窗技術(shù)，可減少曝光時間，從而降低輻射劑量。研究[8-9]表明，心率≤70次/分時，冠狀動脈圖像最佳顯示期相位于心動周期的舒張末期70%～80%；心率≥85次/分時，最佳顯示期相位于心動周期的收縮末期40%～50%；心率71～84次/分時，右冠狀動脈最佳顯示期相位于收縮末期40%～50%，左冠狀動脈位于舒張末期70%～80%。根據(jù)患者心率設(shè)置相應(yīng)掃描期相，發(fā)現(xiàn)窄窗掃描技術(shù)可在滿足臨床診斷的同時有效減少輻射劑量；但掃描時受患者屏氣及情緒波動的影響，掃描前初始心率與曝光時測試心率可能存在差異，導(dǎo)致掃描時心率為70～80次/分者掃描曝光窗增寬，使輻射劑量較預(yù)期有所增高。

3.2 對比劑總量 高劑量對比劑可對患者腎臟造成不可逆性損害。國內(nèi)外關(guān)于冠狀動脈CTA對比劑注射方案的研究較多，但仍未統(tǒng)一[10-12]。按照統(tǒng)一劑量注射的方式可能影響高體質(zhì)量患者的圖像質(zhì)量，而對低體質(zhì)量患者而言對比劑劑量可能偏高。本研究中，試驗組對比劑用量較對照組明顯減少，但圖像質(zhì)量并無差異，提示按0.6 ml/kg體質(zhì)量注射對比劑可滿足診斷要求。根據(jù)本研究結(jié)果，患者體質(zhì)量為60 kg時，對比劑劑量只需36 ml，流率3.6 ml/s，圖像質(zhì)量較好，可達到診斷標準。

3.3 對比劑注射流率 冠狀動脈CTA圖像質(zhì)量與對比劑濃度、劑量和注射流率有關(guān)，在對比劑濃度、劑量一定時，減小注射流率，可減少對血管的沖擊，降低對比劑風(fēng)險。目前注射流率一般為4～5 ml/s，既可保證圖像質(zhì)量，也可減少對比劑滲漏[13-14]；但對于不同體質(zhì)量的患者采用固定流率，可能使體質(zhì)量較輕者注射流率高而增加血管負荷，體質(zhì)量較高者則因流率低而致冠狀動脈內(nèi)血液碘含量較低，不能清晰顯示血管。本研究配合低管電壓掃描，增加了X線的衰減率，增大了強化后血管內(nèi)的CT值，以彌補低管電壓引起的圖像質(zhì)量下降。本研究選擇對比劑劑量和體質(zhì)量的比值最小為0.6，并根據(jù)V=對比劑劑量/(5+S)計算對比劑流率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)2組冠狀動脈圖像質(zhì)量差異無統(tǒng)計學(xué)意義，而試驗組對比劑注射流率低于對照組。

本研究的不足：①樣本量較小，BMI過低或過高例數(shù)較少；②不同個體的心功能或血流動力學(xué)之間可能存在差異；③研究結(jié)果未與金標準DSA進行對照，無法評價診斷準確性。

綜上所述，采用第三代雙源CT前瞻性心電門控技術(shù)聯(lián)合個體化“雙低”技術(shù)方案行冠狀動脈CTA，可用較低對比劑劑量獲取較高質(zhì)量的圖像，并降低輻射劑量。