低濃度造影劑在雙能譜CT冠狀動脈造影的可行性研究

王子真吳新淮*韓 威陸軍良胡 剛陳 華

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低濃度造影劑在雙能譜CT冠狀動脈造影的可行性研究

王子真①吳新淮①*韓 威①陸軍良①胡 剛①陳 華①

［摘要］目的：調查有效應用低濃度造影劑在超重患者冠狀動脈CT血管造影（CTA）雙能量光譜成像模式。方法：選取40例心率＜70 bpm、身體質量指數（BMI）＞26擬行冠狀動脈CTA的患者，采用數表法將其隨機分為A組和B組。A組采用濾過反投影（FBP）算法重建120 kVp多能量圖像；B組采用70 keV單能量圖像重建與自適應統計迭代重建（ASIR）。兩組均采用前瞻性心電門控螺旋掃描模式進行常規冠狀動脈CT血管造影（CCTA），測量左冠狀動脈前降支（LAD），左冠狀動脈回旋支（LCX）和右冠狀動脈（RCA）的強化值（CT值）；分別測量和計算主動脈、心室肌肉、心室和皮下脂肪的噪聲值（SD值）；采用5級圖像質量判斷標準對冠狀動脈的圖像質量進行評價。記錄和計算有效劑量的劑量長度乘積（DLP）。采用t檢驗和秩和檢驗對結果進行比較。結果：A組LAD、LCX和RCA的平均CT值為（389.6±54.3）、（421±61.3）和（415.3±58.4），與B組的平均CT值（379.4±48.3）、（356.7±55.8）和（402.9±77.2）相比均無顯著差異。結論：雙能譜的CCTA提供更好的圖像質量，為老年患者、腎功能受損者提供更好的選擇。

［關鍵詞］能譜CT；低濃度造影劑；冠狀動脈造影

王子真，男，（1978- ），碩士，主治醫師。陸軍總醫院放射診斷科，從事X射線及CT影像診斷工作。

［First-author’s address］ Department of Radiodiagnosis， PLA Army General Hospital， Beijing， 100700 China.

多層螺旋CT冠狀動脈造影（computer tomography angiography，CTA）已經成為冠狀動脈病變的常規檢查方法，且相關研究較多，人們在關注放射線劑量對人體的潛在危害的同時，也在關注著對比劑腎病的風險［1-2］。以往CTA檢查多采用的是薄層、小螺距及大范圍的掃描，為了獲得清晰的圖像，其射線劑量必然要加大，導致CT冠狀動脈成像輻射劑量高達20～25 mSv，極大增加了患者輻射損傷隨機效應的危險性［3］。如何在滿足臨床診斷的前提下，根據輻射防護的最優化合理使用盡可能的低劑量（as low as reasonably achievable，ALARA）原則，最大程度控制CTA輻射劑量、盡可能地減少輻射危害已越來越受到重視［4-5］。在CT檢查中如何減少患者的輻射劑量正在成為國內外學者研究的熱點［6］。寶石CT具有的各種減少輻射劑量的技術，如寶石探測器的應用、使用心電圖（ECG）管電流自動調制技術、螺距-心率自動匹配技術以及自適應性迭代重建技術（adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR）等。本研究通過對比分析不同的掃描參數及不同造影劑濃度下進行冠狀動脈成像時圖像質量的差異，為低劑量技術在CT冠狀動脈成像中的應用提供參考依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取40例心率＜70 bpm、身體質量指數（BMI）＞26的患者，其中男性33例，女性17例；年齡36～68歲，平均（57.42±7.81）歲。患者中以胸悶胸痛就診22例，冠心病隨訪6例，體檢患者12例。采用數表法將其隨機分為A組和B組，每組20例。A組采用濾過反投影（FBP）算法重建120 kVp多能量圖像；B組采用70 keV單能量圖像重建與ASIR。兩組在年齡、性別等方面相比無差異，具有可比性。

1.2 納入與排除標準

（1）納入標準：①臨床確診及懷疑冠心病患者及體檢者；②無碘對比劑過敏，無腎病史，非妊娠者，無心律不齊，無呼吸衰竭（和）或心力衰竭；③BMI＞26；④患者靜息心率＜70 bpm，或經口服倍他樂克（哮喘、舒張壓＜60 mm Hg 患者禁用）25～150 mg，將心率控制在70次/min以下。

（2）排除標準：為避免掃描時間過長及金屬偽影對圖像質量造成影響，凡冠狀動脈搭橋術后及置有心臟起搏器的患者均不納入本研究。

1.3 掃描參數

采用GE Discovery CT750 HD機器（美國GE公司，寶石CT），掃描參數如下。

（1）A組掃描條件。根據ECG調整管電流，mA范圍最小120 mA，最大600 mA，準直器寬度40 mm（0.625×64），視野（field of view，FOV）250 mm×250 mm，矩陣512×512，層厚為0.625 mm，層間距為0.625 mm，螺距-心率（0.16～0.24）自動匹配技術，圖像重建采用濾過反投影（filteredback projection，FBP）重建算法。

（2）B組圖像采用ASIR技術。將ASIR權重值設定為40%，采用雙能譜70 keV的單能量圖像重建與固定融合。掃描范圍從氣管隆突下2 cm處開始向下掃描到膈下3 cm為止。

（3）冠狀動脈延遲掃描時間。使用雙筒高壓注射器經肘靜脈5 ml/s速率注入高濃度非離子型對比劑（碘的質量濃度為370 g/L）15 ml，在對比劑注射完畢后以相同速度繼續追加注射生理鹽水20 ml，延遲8 s后，在主動脈根部層面進行同層動態掃描15層，層厚為5 mm，掃描時間為1 s/層，間隔1 s/層，利用軟件自動計算出時間-密度曲線，精確計算出造影劑到達的濃度峰值時間，再加上2～4 s即為冠狀動脈的延遲掃描時間。

（4）兩組采用相同的注射速率，相同的濃度造影劑，經肘靜脈注入造影劑（碘的質量濃度為270 g/ L）60～80 ml，在對比劑注射完畢后以相同速度繼續追加注射生理鹽水20 ml，以減少因上腔靜脈及右心房內對比劑濃度過高造成的偽影。按上述計算出的冠狀動脈延遲掃描時間對冠狀動脈進行掃描，在65%～80%的R-R間期中選取影像質量最佳的時相進行圖像重建。原始圖像傳至AW4.5工作站，對原始的橫斷面圖像進行三維重建，應用容積顯示（volume rendering，VR）、曲面重組（curved planar reformation，CPR）、多平面重組（multiple planar reconstruction，MPR）、最大密度投影法（maximum intensity projection，MIP）以及血管分析軟件重建彎曲血管等技術重建。

1.4 相關觀察指標

（1）采用美國心臟學會制定的冠狀動脈改良分段方法，測量左冠狀動脈前降支（LAD），左冠狀動脈回旋支（LCX）和右冠狀動脈（RCA）的強化值（CT值），分別測量和計算主動脈、心室肌肉、心室和皮下脂肪的噪聲值（SD值）。

（2）圖像質量評定。采用Van Hoe等推薦的5級圖像質量判斷標準，將重建的冠脈圖像質量分為1～5分。①無偽影為5分；②有輕微偽影，僅主干一段輕微模糊，診斷不受限為4分；③中等偽影，某支主干＞50%模糊，但可以診斷為3分；④嚴重偽影，某支主干全長模糊或不清楚或不連續，診斷受限為2分；⑤主干不能區別，不能用于診斷為1分。

（3）輻射劑量。由CT機自動記錄每例患者的掃描長度（L）、單位（cm）和容積CT掃描劑量指數（computed tomography dose index，CTDIvol）、單位（mGy）；分別計算劑量-長度乘積（dose-length product，DLP）和有效劑量（公式1）：

1.5 統計學方法

采用統計學軟件SPSS 13.0對數據進行統計分析。各組數據均采用均數±標準差（±s）表示，應用t檢驗和方差分析，對各組信噪比（signal noise ratio，SNR）和有效劑量（effective dose，ED）進行比較分析，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 冠脈CTA掃描

兩組患者冠脈CTA掃描，A組LAD、LCX和RCA的平均CT值分別為389.6±54.3、421±61.3和415.3±58.4，與B組的平均CT值的379.4±48.3、356.7±55.8和402.9±77.2相比均無顯著性差異（t=1.42，t=1.42，t=1.42；P＞0.05），見表1。

表1 兩組血管增強平均CT值比較(±s)

表1 兩組血管增強平均CT值比較(±s)

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2.2 圖像質量比較

（1）兩組圖像中LAD，LCX和RCA的噪聲，A組21.43±7.69明顯低于B組27.28±7.14，差異有統計學意義（t=1.42，P＜0.05）。LAD，LCX和RCA的平均對比噪聲比（contrast noise ratio，CNR），B組的23.44±8.23顯著高于A組的17.69±7.95，差異有統計學意義（t=1.42，P＜0.05）。A組的ED與B組的ED相似，差異無統計學意義（t=1.42，P=0.17），見表2。

表2 兩組圖像質量比較(±s)

表2 兩組圖像質量比較(±s)

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（2）B組圖像采用ASIR技術。將ASIR權重值設定為40%，采用雙能譜70 keV的單能量圖像重建與固定融合，具有最佳的CNR，如圖1所示。

圖1 B組重建圖像對比噪聲比示圖

（3）B組采用雙能譜70 keV的單能量圖像重建與固定融合，重建為單能圖像的數據為60～120 keV（每一步10 keV），如圖2所示；對原始的橫斷面圖像進行三維重建如圖3所示。

圖2 重建后的一組單能量圖像選取相同層面及相同區域進行測量圖像

圖3 原始橫斷面圖像進行三維重建后的圖像

3 討論

冠狀動脈CTA作為一種無創性血管成像技術已廣泛應用于臨床，成為冠狀動脈血管及血管性疾病必不可少的檢查手段［4，7-8］。目前，CTA檢查所致電離輻射及對比劑的毒性反應已成為嚴重的醫療問題和社會問題［9-10］。CT掃描輻射劑量主要取決于CT設備的自身質量和固有的性能、CT的掃描參數設置和技術操作因素以及受檢者個體條件等三方面［11-12］。寶石CT具有的各種減少輻射劑量的技術，如寶石探測器的應用、ECG管電流自動調制技術及螺距-心率自動匹配技術，雙能量重建技術及ASIR等。

本研究通過對比分析不同的掃描參數、不同造影劑濃度進行冠狀動脈成像時產生的平均CT值、圖像噪聲、平均CNR、輻射劑量之間的差異及圖像質量的差異，為低劑量技術在CT冠狀動脈成像中應用提供參考依據。

目前，冠狀動脈CTA多采用回顧性心電門控掃描技術，采用薄層、小螺距（0.16～0.24）重疊掃描，X射線曝光時間覆蓋整個心動周期，掃描所得為整個心動周期的所有期相的圖像數據，在心臟重建時根據同步的心電圖（ECG）信號，以心臟相對靜止的期相提取一段數據進行圖像重建，雖然能夠重建任意相位的圖像，保證CTA檢查的成功率，進行心功能評估，但患者接受的無用劑量較多，輻射劑量常明顯高于其他部位的CT檢查，故輻射劑量問題較為明顯［13-15］。

本研究中雙能譜CCTA（70 keV的單色圖像）采用了能量瞬時切換技術，獲得相對純凈CT值的圖像，并極大降低了硬化偽影的影響，加之ASIR技術，使重建出高質量的圖像變為可能。本研究進行的不同濃度、不同劑量的2個組冠狀動脈CTA掃描均獲得良好的動脈成像效果，原始圖像及二維、三維后處理圖像上可清晰顯示冠狀動脈，血管邊緣光滑，與周圍組織對比良好；各組間比較差異無顯著性意義。即兩種不同劑量、不同濃度造影劑在冠狀動脈CTA結果相似，表明雙能譜CCTA冠狀動脈成像可獲得良好的圖像質量，不影響臨床診斷。

綜上所述，本研究從不同方面進行了雙能譜冠狀動脈CT血管造影（CCTA）與常規CCTA在冠狀動脈CTA成像可行性的評價，結果表明雙能譜CCTA在低濃度、低碘對比劑的冠狀動脈CTA可獲得更良好的動脈成像，可為臨床在老年患者及腎功能受損患者中提供更好的選擇［16］。

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①陸軍總醫院放射診斷科 北京 100700

［文章編號］1672-8270（2016）05-0041-04 ［中圖分類號］ R815

［文獻標識碼］A

DOI:10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.05.014

作者簡介

收稿日期：2016-02-26

*通訊作者：184293697@qq.com

The feasibility of low concentration contrast medium in dual energy spectral coronary CT angiography

WANG Zi-zhen， WU Xin-huai， HAN Wei， et al

China Medical Equipment，2016，13（5）:41-44.

［Abstract］ Objective: To investigate the application of low concentration contrast medium in coronary CT angiography with dual energy spectral imaging mode for overweight patient. Methods: This prospective study was approved by the institutional review board with patient informed consent， forty consecutive patients（heart rate＜70 bpm， BMI＞26） were randomly divided into two groups A and B. 120 kVp polychromatic images with FBP algorithm were reconstructed for group A， and 70 keV monochromatic images with a fixed blending level of ASiR were reconstructed for group B. The SD values of aorta， ventricular muscle， chamber of the heart and subcutaneous fat were measured respectively by the spiral scan mode of perspective electrocardiograph gating（ECG-gating）. The CT values and CNRs of left anterior descending artery（LAD）， left circumflex（LCX）， and right coronary artery（RCA）were measured and calculated. The image quality of coronary artery was evaluated by 5-point scale. The dose length produce（DLP） was recorded and effective dose was calculated. The results were compared with T-test and rank-sum test. Results: The mean CT values of LAD， LCX and RCA（379.4±48.3， 356.7±55.8， 402.9±77.2） in group B had no significant difference with those in group A （389.6±54.3， 421±61.3， 415.3±58.4）. Conclusion: Dual energy spectral CCTA provides better image quality， which is a better choice for elder patients and patients who have impaired renal function.

［Key words］Energy spectral CT； Low concentration contrast medium； Coronary angiography