低輻射劑量在超重和肥胖人群冠狀動脈CTA中的應用研究

朱紅偉　王素娟　王曄　馬士華

低輻射劑量在超重和肥胖人群冠狀動脈CTA中的應用研究

朱紅偉王素娟王曄馬士華

【摘要】目的初步探討通過降低kV降低超重和肥胖人群冠狀動脈CTA輻射劑量的可行性。方法連續收集超重患者60例、肥胖患者72例，每組均分成低劑量組和常規劑量組，分別記作A1和A2、B1和B2組，A1組采用100 kV、A2和B1組120 kV、B2組采用140 kV，對比劑選用碘海醇(350mg/ml)進行增掃描。對冠狀動脈9個主要節段圖像進行主觀評分，對右冠狀動脈近段(RCA-p)、左主干LM(LMA)、左前降支近段(LAD-p)、左回旋支近段(LCX-p)4個主要節段管腔增強后CT值及SD和同水平前胸壁肌肉組織的CT值及SD進行記錄。對A1和A2、B1和B2以上增強水平、圖像評分、圖像噪聲、信噪比(SNR)、噪聲比(CNR)、有效輻射劑量(ED)等進行分析比較。結果所有納入病例均完成冠脈檢查，圖像質量滿足診斷要求。9個冠脈節段圖像評分、4個冠脈節段增強水平、圖像噪聲、SNR差異無明顯統計學意義，CNR、ED差異具有統計學意義。A1組和A2組ED分別為(8.47±0.76)mSv和(12.22±2.41)mSv，B1和B2組ED分別為(13.69±1.142)mSv和(20.31±1.36)mSv。結論對于超重和肥胖人群進行冠脈檢查，可通過降低kV減少檢查個體的有效輻射劑量，降低冠脈圖像CNR。

【關鍵詞】對比劑;超重;肥胖;體重指數;體層攝影術，X線計算機;輻射劑量

【中圖分類號】R 445.3

【文獻標識碼】A

【文章編號】1002－7386(2015)16－2418－04

doi:10.3969/j.issn.1002－7386.2015.16.005

【Abstract】Objective To investigate the feasibility of reducing coronary CTA radiation dose through decreasing kV in overweight and obesity patients.Methods Sixty overweight patients and 72 obesity patients were selected consecutively.These patients were divided into low-dose group and conventional-dose group，which were denoted as group A1，group A2，group B1 and group B2，respectively.100kV for group A1，120kV for group A2 and group B1，140kV for group B2.The contrast agent(iohexol，350mg/ml)was used for enhancement scanning.The image quality of the ninemajor segments of coronary artery were evaluated by subjective scoring.The enhanced CT values of the four segments including proximal right coronary artery(RCA-p)，leftmain artery(LMA)，proximal left anterior descending artery(LAD-p)，proximal left circumflex artery(LCX-p)andmuscle tissue of chest wall at the same levels were recorded.The enhancement levels above A1，A2，B1，B2，image quality score，image noise，signal to noise ratio(SNR)，contrast to noise ratio(CNR)，effective radiation dose(ED)were analyzed and compared bymeans of two independent samples t-test.Results All the patients completed coronary artery examination，and the image qualitymet the diagnostic requirement.There were no significant differences in image score of 9 coronary segments，enhancement levels，image noise and SNR of the four coronary segments，however，there were significant differences between CNR and ED.The ED in group A1 and A2 were(8.47±0.76)mSv and(12.22±2.41)mSv，respectively，which in group B1 and B2 were(13.69±1.142)mSv and(20.31±1.36)mSv，respectively.Conclusion The coronary artery examination for overweight and obesity patients can reduce kV to decrease effective radiation dosage and decrease coronary image CNR.

收稿日期:(2015－02－13)

作者單位: 071051河北省保定市第二醫院(朱紅偉、王素娟、王曄);河北省保定市第一醫院CT/MRI室(馬士華)

Application of low radiation dosage of coronary CTA in overweight and obese patients

ZHU Hongwei，WANG Sujuan，WANG Ye，et al.CT Department，The Second Hospital of Baoding City，Hebei，Baoding 071000，China

【Key words】contrastmedia; overweight，obesity; BMI; tomography，X-ray computed; radiation dosage

進行放射線檢查個體的輻射劑量是近幾年研究的熱點。自從1895年發現放射線以來，它給人類帶來的豐富影像信息的同時，也對我們的身體健康造成了損害［1，2］，所以影像工作者總是在求證各種減少輻射劑量［3－6］的方法，力求每種方法即能滿足診斷需要又符合輻射劑量合理化和最優化原則。通過查閱文獻，大多數研究是針對正常體重的人群，而對于BMI＞ 24.0 kg/m2的超重和肥胖人群文獻報道較少。本文將BMI＞24.0 kg/m2進行冠脈檢查的人群納入研究對象，探討通過BMI指導降低管電壓的方法減少輻射劑量并對比冠脈圖像質量。

1　資料與方法

1.1一般資料收集保定市第二醫院2014年9月至12月擬診冠心病的患者132例，分為超重組和肥胖組。排除標準:(1)BMI＜24.0 kg/m2［7］;(2)未成年人;(3)對碘劑過敏或最近一周做過血管造影;(4)嚴重心肝腎功能不全;(5)嚴重心率不齊。所有患者簽

署增強掃描知情同意書。所有患者心率控制在70次/min以下。

1.1.1將超重組分為低劑量超重組和常規劑量超重組，記作A1和A2，A1組患者30例，男16例，女14 例;年齡38～76歲，平均年齡55.03歲;身高150～186 cm，平均167.8 cm;體重60～90 kg，平均74.2 cm; BMI 24.1～27.9 kg/cm2;心率50～67次/min; A2組患者30例，男15例，女15例;年齡39～73歲，平均年齡57.3歲;身高155～186 cm，平均168.1 cm;體重60～90 kg，平均73.1 kg; BMI 24.03～27.66 kg/cm2;心率49～70次/min。

1.1.2肥胖組患者同樣分為低劑量組B1和常規劑量組B2，B1組患者36例，男19例，女17例;年齡35～68歲，平均年齡52.2歲;身高155～181 cm，平均166.7 cm;體重65～110 kg，平均84.4 kg; BMI 28.01～33.95 kg/cm2;心率48～66次/min; B2組患者36例，男16例，女20例;年齡33～74歲，平均年齡53.1歲;身高150～183 cm，平均168.6 cm;體重56～115 kg，平均90.01 kg; BMI 29.74～37.65 kg/cm2;心率46～69次/min。

1.2掃描方案及參數采用我院Phillips 64排128層螺旋CT，雙筒高壓注射器。Dual Shot alpha雙筒高壓注射器、M8105A心電監護儀。掃描參數: A1組選用100 kV，A2組和B1組選用120 kV，B2組選用140 kV管電壓，以上四組均為自動mAs，重建層厚0.67mm，重建間隔0.33mm，矩陣512×512。掃描范圍:自氣管隆突下約1 cm至心底部膈肌水平以下約1 cm。注射方案:雙期注射掃描，選用碘海醇(350mgI/100ml)，流速5.0ml/s，對比劑注射量根據Bolus Tracking技術自動計算，注射完畢后以同樣流速追加40ml 0.9%氯化鈉溶液，監測點為氣管分叉水平降主動脈血管中心，觸發閾值150 Hu。

1.3圖像重建及后處理技術掃描完畢所有數據資料傳輸至飛利浦后處理工作站，重建時相75% R-R間期。后處理技術采用多層面重組(MRI)、最大密度投影(MIP)、曲面成像(Curve)、容積再現成像(VR)及三維重建(3D)。

1.4圖像分析及評價記錄每位患者由CT機自動生成的CT劑量指數(CT dose index，CTDI)和劑量長度乘積(dose length product，DLP)。有效輻射劑量(ED)= k×DLP，其中k為常數，k = 0.014mSv·mGy－1·cm－1［8］。

冠脈分段現在常用的美國心臟協會改良分段法［9］，對包括右側冠脈(RCA)近段、中段、遠段、左主干(LM)、前降支(LAD)近段、中段、遠段、回旋支(LCX)近段、遠段在內的9個節段進行冠脈圖像評分。記錄包括RCA-p、LM、LAD-p、LCX-p近段在內的4個節段血管增強水平CT值及其SD，以其標準差作為圖像噪聲，并同時測量4個冠脈節段相應水平前胸壁肌肉組織的CT值，以標準差作為背景噪聲，以上測量血管管徑為避開鈣化、管壁的最大值，測量胸壁面積接近血管面積并避開脂肪、骨組織及病變。計算信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)和對比噪聲比(contrast-tonoise ratio，CNR): SNR =血管管腔平均CT值/管腔CT值的SD; CNR =(血管管腔平均CT值－相應水平前胸壁肌肉組織平均CT值)/管腔CT值的SD。

圖像質量評分標準: 5分:圖像質量非常好，無運動偽影，無明顯噪聲;4分:圖像質量好，有輕度運動偽影或噪聲; 3分:圖像質量一般，較多運動偽影或噪聲較大，但不影響管腔評價;2分:圖像質量較差，運動偽影嚴重或噪聲較大，影響管腔評價; 1分:檢查失敗，嚴重鈣化或明顯運動偽影，管腔無法評價。

1.5統計學分析應用SPSS 19.0統計軟件，計量資料以±s表示，計量資料采用兩獨立樣本t檢驗，計數資料采用χ2檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2　結果

2.1一般資料及掃描參數比較超重低劑量組和常規劑量組性別、年齡、心率、體重、體重指數、身高比較，其參數間差異無明顯統計學意義(P＞0.05)，肥胖低劑量組和常規劑量組各指標差異亦無統計學意義(P＞0.05)。見表1。

表1　超重組和肥胖組低劑量和常規劑量一般資料及掃描參數比較　±s

表1　超重組和肥胖組低劑量和常規劑量一般資料及掃描參數比較　±s

組別　　性別(例，男/女)　　年齡(歲)　　身高(cm)　　體重(kg)　 BMI(kg/m2)　心率(次/min)　掃描時間(s)　 FOV(cm2)　　掃描長度(cm)A1(n =30)　 16/14　 55.03±9.65　 167.86±7.77　 74.28±7.91　 26.07±0.94　 57.03±4.65　 9.82±0.61　 205.37±22.96　 129.51±22.47 A2(n =30)　 15/15　 57.30±9.11　 168.17±8.22　 73.12±7.87　 25.79±1.15　 59.23±5.67　 9.84±0.63　 211.27±14.86　 132.88±12.14 B1(n =36)　 19/17　 52.16±7.66　 166.94±6.41　 87.74±9.06　 32.16±1.97　 56.22±4.42　 9.66±0.65　 208.69±21.57　 128.45±12.37 B2(n =36)　 16/20　 53.08±10.49 168.69±8.19 89.89±13.41　 31.40±1.67　 56.86±5.83　 9.75±1.12　 217.52±20.69　 130.96±11.54t1(χ2)　0.044　　－0.936　　－0.145　0.573　1.051　　－1.618　　－0.032－1.181　　－0.722 P 1　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05t2(χ2)　0.026　0.424　1.129　2.131　4.076　0.524　　－0.399　　－1.773　　－0.399 P 2　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05

2.2低劑量組和常規劑量組9個冠脈節段圖像質量差異保定市第二醫院進行冠脈檢查的患者心率一般控制在50～70次/min，對于本次試驗心率大于70次的患者暫不納入研究范圍。超重A1和A2組、肥胖B1和B2組評分差異無統計學意義(P＞0.05)。見表2。

表2　4組9個不同冠脈節段評分±s

表2　4組9個不同冠脈節段評分±s

組別　RCA近　RCA中　RCA遠　LM　LAD近　LAD中　LAD遠　LCX近　LCX遠A1組(n =30)　 4.90±0.06　 4.57±0.10　 4.47±0.12　 4.93±0.07　 4.70±0.10　 4.60±0.10　 4.30±0.12　 4.53±0.12　 4.17±0.11 A2組(n =30)　 4.77±0.09　 4.30±0.19　 4.50±0.13　 4.77±0.09　 4.33±0.16　 4.20±0.14　 3.96±0.12　 4.33±0.12　 3.93±0.14 B1組(n =36)　 4.94±0.23　 4.63±0.83　 4.58±0.65　 4.86±0.42　 4.61±0.13　 4.28±0.12　 4.16±0.12　 4.39±0.12　 4.06±0.12 B2組(n =36)　 4.89±0.32　 4.33±0.79　 4.22±0.72　 4.75±0.50　 4.36±0.13　 4.33±0.12　 3.92±0.12　 4.31±0.11　 3.67±0.12t1值　1.240　1.249　-0.183　1.467　1.943　2.314　1.956　1.154　1.349 P 1值　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05t2值　　－0.845　　－1.594　　－2.232　　－1.016　　－1.355　　－0.323　　－1.444　　－0.492　　－2.371 P 2值　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05＞0.05

2.3超重組和肥胖組4個冠脈節段增強水平及噪聲評價除CNRA1和A2、B1和B2差異有統計學意義(P＜0.05)外，4個節段冠脈增強水平、背景噪聲、SNR差異無明顯統計學意義(P＞0.05)。見表3。

表3　超重和肥胖右冠近段和左主干增強水平及噪聲評價　±s

表3　超重和肥胖右冠近段和左主干增強水平及噪聲評價　±s

組別　RCA近CT值(Hu)　　噪聲(Hu)　　信噪比(SNR)　　噪聲比(CNR)　 LMCT值(Hu)　　噪聲(Hu)　　信噪比(SNR)　噪聲比(CNR)A1組(n =30)　 422.21±81.72　 77.62±33.12　 13.04±7.82　 18.38±15.34　 429.39±70.20　 65.87±23.35　 12.23±5.41　 17.63±8.95 A2組(n =30)　 458.21±129.90　 94.76±34.72　 17.41±9.38　 28.35±17.82　 466.13±99.05　 76.57±26.48　 15.67±6.78　 26.57±12.41 t值　　－1.285　　－1.957　　－1.965　　－2.322　　－1.658　　－1.660　　－1983　　－3.203 P值　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＜0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＜0.05 B1組(n =36)　 419.77±73.36　 73.10±32.29　 10.75±5.12　 17.26±16.31　 411.98±82.59　 70.56±28.32　 12.57±6.57　 18.07±13.46 B2組(n =36)　 462.05±111.73　 79.89±33.11　 13.79±7.56　 27.57±12.10　 454.23±82.77　 98.78±85.43　 13.95±7.65　 26.36±14.02 t值　　－1.733　　－0.804　　－1.822　　－2.782　　－1.979　　－1.717　　－0.756　　－2.334 P值　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＜0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＜0.05組別　LAD近CT值(Hu)　　噪聲(Hu)　　信噪比(SNR)噪聲比(CNR)　 LCX近CT值(Hu)　　噪聲(Hu)　　信噪比(SNR)　　噪聲比(CNR)A1組(n =30)　 419.77±73.65　 73.10±32.29　 10.75±5.12　 17.26±16.30　 411.98±82.59　 70.56±28.33　 12.57±6.57　 18.07±13.46 A2組(n =30)　 442.11±88.78　 79.89±33.11　 13.79±7.57　 27.57±12.10　 454.23±82.77　 98.77±85.44　 13.95±7.64　 26.36±14.02 t值　　－1.063　　－1.426　　－2.715　　－2.633　　－1.756　　－1.616　　－1.776　　－1.981 P值　　＞0.05　　＞0.05　　＜0.05　　＜0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＜0.05 B1組(n =36)　 402.25±75.42　 78.49±34.18　 11.81±6.20　 17.79±10.71　 388.62±83.59　 70.01±29.16　 12.57±5.42　 18.01±10.00 B2組(n =36)　 465.19±113.99　 103.90±101.27 17.05±9.75　 26.20±15.88　 427.59±94.01　 79.51±26.17　 15.17±6.90　 23.01±11.39 t值　0.069　　－1.305　　－0.948　　－2.178　　－1.859　　－1.457　　－0.024　　－2.959 P值　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＜0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＞0.05　　＜0.05

2.4 4組輻射劑量比較超重組患者60例，2組輻射劑量差異對比具有統計學意義(P＜0.05)，有效輻射劑量明顯減小，分別為(8.47±0.76)mSv和(12.22 ±2.41)mSv;肥胖組患者72例，2組輻射劑劑量差異對比具有統計學意義，分別為(13.69±1.142)mSv和(20.31±1.36)mSv。見表4。

表4　4組輻射劑量值　±s

表4　4組輻射劑量值　±s

組別　CTDI(mGy)　 DLP(mGy·cm)　 ED(mSv)A1組(n =30)31.88±1.76　 602.96±48.37　 8.47±0.76 A2組(n =30)　 47.38±9.08　 873.72±172.27　 12.22±2.41 B1組(n =36)　 52.73±2.43　 975.66±85.12　 13.69±1.14 B2組(n =36)　 76.54±3.41　 1453.54±96.28　 20.31±1.36t1/t2值　－6.748/34.09　　－6.868/22.31　　－7.527/22.26 P 1/ P 2值　＜0.05/＜0.05　　＜0.05/＜0.05　　＜0.05/＜0.05

3　討論

3.1超重組和肥胖組圖像質量比較超重2組和肥胖2組患者一般資料差異無統計學意義(P＞0.05)，具有可比較性。通過兩位高年資主治醫師對圖像質量進行主觀評分，超重和肥胖低劑量組和常規劑量組9個冠脈節段評分差異無明顯統計學意義(P＞0.05)。通過降低kV值，兩個低劑量組4個冠脈節段SNR低于常規劑量組，具有一致性，SCR、增強值、背景噪聲等差異無統計學意義(P＞0.05)。圖像噪聲的增加雖然會對軟組織的診斷造成影響，但是對血管的觀察影響較小，本組研究中背景噪聲未對冠脈觀察節段造成影響，而噪聲比的減低對圖像質量的提高有一定意義。由于人體放射線的吸收和人體厚度呈一定比例，而降低kV值會增加血管腔內碘劑的CT值［9，10］，這也可能是兩組增強水平CT值無明顯統計學差異的原因。本組研究采用碘海醇350mg/ml屬于高濃度碘劑，各組圖像對比，4個冠脈節段增強值均＞250 Hu，可滿足診斷需要［11］。

3.2 2組輻射劑量比較超重和肥胖的患者，由于其身體內脂肪占人體比例要比正常體重的人群高，脂肪組織在人體內屬于缺乏血管結構，當進行增強掃描時，其強化程度不會顯著變化，所以不會造成碘對比劑用量增多的情況。經過實踐證實，減低輻射劑量的方法［12，13］有多種，最為有效的是降低管電壓和管電流，

本組研究中超重低劑量組和常規劑量組分別采用100 kV和120 kV，有效輻射劑量較常規劑量組減低約33.7～47.3%;肥胖低劑量組和常規劑量組分別采用120 kV和140 kV，輻射劑量降低約。從我們工作實際發現對于肥胖的患者常規采用120 kV，對極個別的肥胖患者采用140 kV，已經在不知不覺中體現對“低劑量”的認識。通過對肥胖常規劑量組的數據可知，其輻射劑量約(20.31±1.36)mSv，排除其他因素，只和超重低劑量組比較兩組ED值，其差別顯而易見。我院64排CT機采用的是后心電門控技術，與前瞻性心電門控技術［14］相比其ED值要高。Kerl等［15］對不同機型掃描劑量的研究中發現，雙能量和雙源CT輻射劑量要低于16排CT。本組研究中，對心率控制和呼吸訓練較為嚴格，這也是保證檢查成功的重要一步。

3.3不足之處本組研究中只對超重組和肥胖組進行低劑量和常規劑量相關參數比較，未對超重常規劑量和肥胖常規劑量兩組進行比較，其間圖像質量及噪聲是否存在差異，有待進一步研究。2組4個冠脈節段CT值增強水平雖滿足診斷需要，但部分值較高，再者CNR低劑量組均較常規劑量組有所降低，但SNR差異無明顯統計學意義，與以往文獻報道有一定差異，還需進一步改善。

綜上，對于超重和肥胖患者進行冠脈檢查時需要考慮的影響因素要比正常體重人群多，而且部分因素比如脂肪含量的高低對圖像噪聲的影響、對比劑用量和碘劑的放射線吸收量等都有待進一步求證。通過本組對超重低劑量和常規劑量組、肥胖低劑量組和常規劑量組初步比較，可通過降低kV降低掃描個體的有效輻射劑量，滿足對冠脈圖像診斷的要求。

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