冠狀動(dòng)脈CTA雙低技術(shù)研究進(jìn)展

黃 濤，馬隆佰

（廣西壯族自治區(qū)人民醫(yī)院CT 室，廣西 南寧 530021）

冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟?。ê?jiǎn)稱冠心?。┦且环N常見的心血管系統(tǒng)疾病，嚴(yán)重威脅人類的健康，早期診斷和治療對(duì)患者至關(guān)重要。隨著MSCT 技術(shù)的快速發(fā)展，冠狀動(dòng)脈CTA 以其無創(chuàng)、準(zhǔn)確、快速等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于臨床，并被公認(rèn)為診斷冠心病首選的非侵襲性檢查方法［1］。冠狀動(dòng)脈CTA 能清楚顯示血管細(xì)節(jié)，對(duì)探查硬化斑塊、評(píng)估動(dòng)脈支架等具有較高的應(yīng)用價(jià)值，且在動(dòng)脈狹窄檢測(cè)方面也具有極高的敏感度和特異度［2-3］。但其檢查過程中電離輻射安全問題越來越受到重視，且需注射較大劑量的碘對(duì)比劑，可能會(huì)導(dǎo)致患者甲狀腺功能亢進(jìn)或減低［4］，甚至?xí)饘?duì)比劑腎病的發(fā)生［5］。因此，低輻射劑量及低對(duì)比劑劑量的冠狀動(dòng)脈CTA 雙低掃描技術(shù)成為臨床研究的熱點(diǎn)［1，6-7］。本文結(jié)合近幾年文獻(xiàn)，針對(duì)雙低掃描技術(shù)在冠狀動(dòng)脈CTA 的臨床研究及進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 降低輻射劑量的策略

影響冠狀動(dòng)脈CTA 檢查輻射劑量的因素包括設(shè)備和人為兩大因素。臨床研究中在設(shè)備硬件條件相對(duì)固定情況下，主要通過優(yōu)化掃描參數(shù)、改變掃描方式及采用新的重建技術(shù)等方法降低輻射劑量。

1.1 優(yōu)化掃描參數(shù)

1.1.1 管電壓 管電壓決定X 線的穿透力，CT 輻射劑量與管電壓的平方成正比，因此，采用低管電壓技術(shù)是減少輻射劑量的有效方法。YIN 等［8］采用100 kV 與120 kV 管電壓行冠狀動(dòng)脈CTA 檢查對(duì)比研究，結(jié)果顯示2 組圖像質(zhì)量評(píng)分、圖像噪聲及SNR 差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而有效輻射劑量100 kV組較120 kV 組下降34.9%。SCHUHBAECK 等［9］采用80 kV、50 mAs 結(jié)合前瞻性心電門控技術(shù)及迭代重建技術(shù)對(duì)21 例患者行冠狀動(dòng)脈CTA 研究，所獲得的冠狀動(dòng)脈圖像可滿足臨床診斷需求，而患者接受的有效輻射劑量＜0.1 mSv。目前，國內(nèi)外學(xué)者多采用100 或80 kV 的管電壓行冠狀動(dòng)脈CTA 低劑量掃描研究，而另有學(xué)者［10］嘗試將70 kV 管電壓應(yīng)用于體質(zhì)量＜100 kg 及心率＜60 次/min 的患者中，結(jié)果同樣可獲得滿足診斷要求的圖像質(zhì)量，而平均有效輻射劑量為（0.30±0.03）mSv。但降低管電壓會(huì)降低X線的穿透力，加重圖像的線束硬化偽影，引起血管壁模糊，因此，在臨床工作中設(shè)置掃描參數(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)患者的體型設(shè)置適當(dāng)?shù)墓茈妷?。目前，有些機(jī)型配置了智能最佳管電壓掃描技術(shù)，可根據(jù)患者體型，參照預(yù)設(shè)圖像質(zhì)量水平自動(dòng)選擇較低的管電壓進(jìn)行掃描，在其他條件不變的情況下，可有效降低輻射劑量。一項(xiàng)對(duì)體質(zhì)量指數(shù)（body mass index，BMI）為20～30 kg/m2患者的冠狀動(dòng)脈CTA 檢查研究［11］指出，智能最佳管電壓掃描技術(shù)有助于操作者更合理、準(zhǔn)確地選擇最佳管電壓。

1.1.2 管電流 管電流決定X 線的強(qiáng)度，采用較低的管電流可減少X 線的輸出量，進(jìn)而減少輻射劑量。自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)（automatic tube current modulation，ATCM）是系統(tǒng)根據(jù)人體在Z 軸方向的厚度和不同組織的X 線衰減系數(shù)自動(dòng)調(diào)整管電流，包括X-Y 軸調(diào)制、Z 軸調(diào)制及兩者相結(jié)合的調(diào)制方式，以獲得最佳的X 線強(qiáng)度分布，在保證圖像質(zhì)量的同時(shí)提高X 線的利用率，降低掃描輻射劑量。薛水培等［12］研究ATCM 技術(shù)應(yīng)用于冠狀動(dòng)脈CTA 檢查中，與對(duì)照組固定管電流相比，ATCM 組輻射劑量下降約50%，而圖像質(zhì)量無明顯下降。在冠狀動(dòng)脈CTA 檢查中，對(duì)心率較低且心律相對(duì)平穩(wěn)者，可采用心電門控管電流調(diào)制技術(shù)進(jìn)行掃描，其根據(jù)掃描時(shí)心動(dòng)周期的不同時(shí)相采用不同管電流，在選定時(shí)相內(nèi)根據(jù)預(yù)設(shè)管電流全劑量曝光，而在選定時(shí)相外采用較低的管電流掃描，從而降低輻射劑量。HAUSLEITER 等［13］采用低管電壓結(jié)合心電門控管電流調(diào)制技術(shù)行冠狀動(dòng)脈CTA 檢查研究，結(jié)果顯示心電門控管電流調(diào)制技術(shù)可減少37%～40%的輻射劑量，聯(lián)合使用低管電壓技術(shù)后可使輻射劑量進(jìn)一步下降53%～64%，而圖像質(zhì)量方面對(duì)冠狀動(dòng)脈的評(píng)估并未受到影響。

1.1.3 掃描范圍 CT 的輻射劑量與掃描范圍成正比，掃描范圍越大，輻射劑量則相應(yīng)增大，掃描范圍過小，則可能遺漏病灶，因此準(zhǔn)確設(shè)定掃描范圍可有效減少輻射劑量。MUENZEL 等［14］將53 例行冠狀動(dòng)脈CTA 檢查的患者按掃描范圍分為大視野組（>250 mm）和小視野組（≤250 mm），結(jié)果顯示在不影響診斷前提下，小視野組有效輻射劑量從大視野組的4.8 mSv 降至3.9 mSv。曹希明等［15］采用前瞻性心電門控技術(shù)行小視野的冠狀動(dòng)脈CTA 檢查研究，結(jié)果表明小視野掃描可在保證圖像質(zhì)量的同時(shí)明顯降低輻射劑量。

1.2 掃描方式的選擇

1.2.1 前瞻性心電門控掃描 該技術(shù)根據(jù)掃描前ECG 的波形預(yù)先設(shè)定曝光時(shí)相窗，采用“步進(jìn)-點(diǎn)射”軸位掃描方式，僅在預(yù)先選定的時(shí)相曝光，而非整個(gè)心動(dòng)周期掃描，從而降低輻射劑量［16］。HAUSLEITER等［17］將400 例心率較低且心律較穩(wěn)定的患者隨機(jī)分為前瞻性心電門控組和回顧性心電門控組，采用2種掃描方式行冠狀動(dòng)脈CTA 檢查，結(jié)果2 組圖像質(zhì)量無明顯差異，而前瞻性心電門控組掃描有效輻射劑量比回顧性心電門控組下降約69%。王良炯等［18］的研究也表明，前瞻性心電門控技術(shù)較回顧性心電門控技術(shù)輻射劑量顯著降低，在低心率組（≤70 次/min）2 種掃描方式獲得的圖像質(zhì)量均較好，而高心率組（70 次/min＜心率＜90 次/min）前瞻性心電門控掃描獲得的圖像質(zhì)量與回顧性心電門控掃描有差異。因此，采用前瞻性心電門控掃描模式要求患者心率＜70 次/min 且心律平穩(wěn)。EARLS 等［19］對(duì)2 124 例患者的回顧性研究認(rèn)為，若無需評(píng)價(jià)心功能、心率＜70 次/min 且心率變異程度＜10 次/min 的患者，推薦使用前瞻性心電門控掃描模式。隨著CT 技術(shù)的發(fā)展，CT 時(shí)間分辨力進(jìn)一步提高，雙源FLASH CT配置的自適應(yīng)前瞻性心電門控掃描模式可用于高心率或心律不齊患者，該技術(shù)通過ECG 心率變化智能選擇與之相適應(yīng)的時(shí)相重建圖像，并控制X 線管的曝光，心律不齊時(shí)暫停曝光，等下一個(gè)整齊的R 波到來時(shí)重新掃描，從而提高檢查的成功率。XU 等［20］采用自適應(yīng)前瞻性心電門控技術(shù)對(duì)心率在70～110次/min 的患者行冠狀動(dòng)脈CTA 研究，結(jié)果顯示99.7%的冠狀動(dòng)脈節(jié)段滿足診斷需求，而輻射劑量與回顧性心電門控掃描相比下降約57%。

1.2.2 前瞻性心電門控大螺距掃描 該技術(shù)是第2代以上雙源CT 特有的螺旋式圖像采集技術(shù)，由于采用大螺距（可達(dá)3.4）掃描模式，極大縮短了掃描時(shí)間，可在1 個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)完成全心無縫隙成像，大幅度降低輻射劑量。ALKADHI 等［21］通過對(duì)比雙源CT前瞻性心電門控大螺距掃描和前瞻性心電門控觸發(fā)掃描的研究顯示，2 組冠狀動(dòng)脈圖像質(zhì)量差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而前瞻性心電門控大螺距掃描的輻射劑量更低。丁毅等［22］采用第3 代雙源CT 對(duì)64 例心率≤60 次/min 患者隨機(jī)行前瞻性心電門控觸發(fā)掃描和前瞻性心電門控大螺距掃描，結(jié)果顯示采用前瞻性門控大螺距掃描能夠獲得足夠診斷信息的圖像，且輻射劑量下降約62.7%。目前，該技術(shù)的研究尚存在局限性，多用于低心率且心律相對(duì)平穩(wěn)的患者。

1.2.3 寬體探測(cè)器掃描 探測(cè)器的寬度影響Z 軸的覆蓋范圍，也決定掃描層厚，同時(shí)探測(cè)器的幾何效率與其寬度有關(guān)，寬體探測(cè)器可提高探測(cè)效率。目前，GE 公司推出的Revolution 256 寬體CT 機(jī)，探測(cè)器具有16 cm 的Z 軸覆蓋范圍，且球管轉(zhuǎn)速達(dá)0.28 s/r，結(jié)合冠狀動(dòng)脈追蹤凍結(jié)技術(shù)，即采用1 個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)鄰近時(shí)相的圖像信息來描繪血管的運(yùn)動(dòng)路徑和方向，確定靶時(shí)相中血管的確切位置［23］，減小冠狀動(dòng)脈的運(yùn)動(dòng)偽影，縮短重建時(shí)間窗，進(jìn)一步提高時(shí)間分辨力，使高心率或心律不齊患者的冠狀動(dòng)脈CTA 檢查成為可能。劉元芬等［24］運(yùn)用Revolution 256 CT 將79例患者按低、正常、高心率分為3 組，在自由呼吸狀態(tài)下完成冠狀動(dòng)脈CTA 檢查，結(jié)果3 組圖像均達(dá)到診斷標(biāo)準(zhǔn)，高心率組圖像質(zhì)量和輻射劑量與正常心率患者相同。管延芳等［25］對(duì)100 例6 個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)心率變化>20 次/min 患者的冠狀動(dòng)脈CTA 研究也證實(shí)，寬體探測(cè)器CT 絕對(duì)時(shí)相單心動(dòng)周期掃描在心律不齊患者的冠狀動(dòng)脈CTA 檢查中具有可行性。

1.3 迭代重建技術(shù)的應(yīng)用 既往CT 圖像重建算法為解析重建算法，以濾波反投影（filtered back projection，F(xiàn)BP）為代表，此算法簡(jiǎn)單且速度快，一直作為常規(guī)算法應(yīng)用于臨床。但FBP 不能消除因光子漲落引起的量子噪聲，還會(huì)將不同方向的散射線當(dāng)作正常穿透人體的射線進(jìn)行計(jì)算，導(dǎo)致層面內(nèi)像素噪聲增加，難以實(shí)現(xiàn)輻射劑量大幅下降。迭代重建技術(shù)是采用矩陣代數(shù)建立精準(zhǔn)的數(shù)學(xué)模型，可選擇性地識(shí)別并抑制線束硬化噪聲、散射噪聲、泊松噪聲及運(yùn)動(dòng)噪聲，并通過多次迭代重建，獲得較好的圖像質(zhì)量，成為降低輻射劑量的主要方法之一［26］。近年來，迭代重建技術(shù)在降低圖像噪聲、減少輻射劑量方面的應(yīng)用有了進(jìn)一步提高。WANG 等［27］將100 kV 管電壓結(jié)合迭代重建技術(shù)應(yīng)用于BMI>30 kg/m2肥胖患者的冠狀動(dòng)脈CTA 檢查中，相比于120 kV、FBP 算法，輻射劑量降低50%，而2 組冠狀動(dòng)脈圖像質(zhì)量評(píng)分、圖像噪聲、SNR 及CNR 差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。ODA等［28］采用80 kV 對(duì)18 例患者分別采用迭代算法和FBP 算法重建圖像，有效輻射劑量為（4.7±0.4）mSv，與FBP 相比，迭代算法重建圖像的噪聲明顯降低，而CNR 高于FBP 算法，且圖像質(zhì)量評(píng)分更高。

2 降低對(duì)比劑碘用量的策略

隨著冠狀動(dòng)脈CTA 檢查的廣泛應(yīng)用，碘對(duì)比劑引起的不良反應(yīng)和并發(fā)癥也越來越受到人們的重視。不良反應(yīng)包括特異質(zhì)反應(yīng)和物理/化學(xué)反應(yīng)［29］，其中特異質(zhì)反應(yīng)，如血管性水腫、蕁麻疹等與對(duì)比劑的劑量無關(guān)；而物理/化學(xué)反應(yīng)則與對(duì)比劑的劑量有關(guān)，包括一些輕微反應(yīng)，如發(fā)熱、惡心、嘔吐，重度不良反應(yīng)，如喉頭水腫、窒息、休克等［30］。另外，對(duì)比劑腎病是碘對(duì)比劑的并發(fā)癥之一，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致患者腎衰竭［31］。研究［31-32］表明，對(duì)比劑腎病的發(fā)生率與對(duì)比劑劑量存在相關(guān)性，減少對(duì)比劑劑量可降低其發(fā)生率。因此，在冠狀動(dòng)脈CTA 檢查中，應(yīng)盡可能減少碘對(duì)比劑用量，最大限度降低對(duì)患者造成損害的風(fēng)險(xiǎn)。

2.1 降低對(duì)比劑的用量 采用低管電壓掃描可減少患者的輻射劑量，同時(shí)由于管電壓的降低，X 線的平均光子能量更接近碘原子K 層的電子能級(jí)（33.2 keV），光電效應(yīng)增大，從而提高血管內(nèi)碘對(duì)比劑的CT 值，增強(qiáng)與周圍組織的對(duì)比［33］，使得減少對(duì)比劑用量成為可能。MEYER 等［34］對(duì)3 組患者行冠狀動(dòng)脈CTA 檢查研究，將30 例BMI＜26 kg/m2患者分為2 組，15 例采用第2 代雙源CT 檢查、80 kV，15 例采用第3 代雙源CT 檢查、70 kV；另選擇15 例BMI 26～30 kg/m2的患者，采用第2 代雙源CT 檢查、100 kV；80、100 kV 的2 組，對(duì)比劑總量80 mL，70 kV組，對(duì)比劑總量45 mL。結(jié)果顯示，70 kV 組圖像SNR顯著高于另外2 組，而輻射劑量更低，3 組圖像質(zhì)量 評(píng)分差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。WANG 等［35］將138 例BMI≤25 kg/m2且心率≤70 次/min 的患者分為A、B 2 組，采用前瞻性心電門控掃描，其中A 組70 kV，對(duì)比劑總量30 mL；B 組120 kV，對(duì)比劑總量60 mL；結(jié)果表明，在選定的非肥胖人群中，70 kV 及30 mL 的對(duì)比劑總量行前瞻性心電門控冠狀動(dòng)脈CTA 檢查可保證圖像質(zhì)量和較高的診斷準(zhǔn)確率。

2.2 降低對(duì)比劑的濃度 臨床工作中為使冠狀動(dòng)脈達(dá)到最佳強(qiáng)化效果，提高檢查成功率，常采用高濃度對(duì)比劑，但對(duì)患者會(huì)增加潛在危害。隨著低電壓技術(shù)和迭代重建技術(shù)的應(yīng)用，越來越多的研究采用低濃度對(duì)比劑完成冠狀動(dòng)脈CTA 檢查，以最大限度地保護(hù)患者。ZHENG 等［36］將100 例BMI≤25 kg/m2且心率≤65 次/min 的患者隨機(jī)分為A、B 2 組，行冠狀動(dòng)脈CTA 檢查，A 組采用100 kV、碘濃度370 mg/mL 對(duì)比劑、FBP 重建圖像；B 組采用80 kV、碘濃度270 mg/mL對(duì)比劑、迭代重建技術(shù)重建圖像，結(jié)果顯示2 組圖像噪聲、SNR 及CNR 差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明采用270 mg/mL 的低碘濃度對(duì)比劑可維持冠狀動(dòng)脈強(qiáng)化而不影響圖像質(zhì)量。另外一項(xiàng)采用低濃度對(duì)比劑的冠狀動(dòng)脈CTA 研究［37］，對(duì)照組、試驗(yàn)組分別采用碘濃度為370、270 mg/mL 的對(duì)比劑，結(jié)果表明在低管電壓條件下，試驗(yàn)組采用低濃度對(duì)比劑仍能保證圖像具有較高的對(duì)比度，得到較好的圖像質(zhì)量。

2.3 個(gè)體化應(yīng)用 血管的強(qiáng)化程度與患者的體質(zhì)量呈負(fù)相關(guān)［38］。冠狀動(dòng)脈CTA 檢查時(shí)，如患者體質(zhì)量較大，對(duì)比劑用量過少則不能保證血管內(nèi)碘濃度維持在一個(gè)平臺(tái)期，可能會(huì)導(dǎo)致冠狀動(dòng)脈顯影不充分或遠(yuǎn)端強(qiáng)化不足；如患者體質(zhì)量較小，對(duì)比劑用量過大則可能造成對(duì)比劑在上腔靜脈處高濃度聚集而產(chǎn)生線束硬化偽影，影響對(duì)冠狀動(dòng)脈的觀察，增加對(duì)患者的潛在危害。因此，臨床工作中應(yīng)根據(jù)患者體質(zhì)量個(gè)體化使用對(duì)比劑。李莉明等［39］對(duì)61 例患者行個(gè)體化低對(duì)比劑劑量研究，按患者體質(zhì)量計(jì)算對(duì)比劑總量，分為0.7、0.5 mL/kg 體質(zhì)量2 組，結(jié)果表明，采用128 層雙源CT 行冠狀動(dòng)脈CTA 檢查，對(duì)比劑劑量取0.5 mL/kg 體質(zhì)量時(shí)，既可獲得滿足診斷的圖像，又可最大限度地降低對(duì)比劑用量。

3 總結(jié)與展望

冠狀動(dòng)脈CTA 是診斷及篩查冠心病首選的非創(chuàng)傷性檢查方法，冠狀動(dòng)脈CTA 雙低掃描技術(shù)可在獲得滿足臨床診斷需求的圖像質(zhì)量的前提下，大幅度降低輻射劑量和對(duì)比劑劑量。在臨床工作中，應(yīng)根據(jù)患者自身情況，結(jié)合CT 設(shè)備的不同技術(shù)特點(diǎn)，優(yōu)化掃描參數(shù)，尋找最佳掃描方式，進(jìn)行個(gè)性化掃描，最大限度地降低對(duì)患者的潛在危害。