多層螺旋CT“雙低”掃描在冠狀動脈成像中的臨床應用

肖太星

聊城市第三人民醫院 CT室，山東聊城 252000

多層螺旋CT“雙低”掃描在冠狀動脈成像中的臨床應用

肖太星

聊城市第三人民醫院 CT室，山東聊城 252000

目的探討多層螺旋CT低輻射劑量及低對比劑用量在冠狀動脈成像中的臨床應用。方法對疑診冠心病并且確定檢查的200例患者隨機分成A組（n=100，對比劑用量為1.2 mL/kg）、B組（n=100，對比劑用量為0.8 mL/kg），兩組患者再隨機分為A1，B1，A2和B2 4個亞組。其中A1，B1采用回顧性心電圖（Electroca rdiography，ECG）門控技術，A2、B2采用前瞻性ECG觸發技術，分別對其進行冠狀動脈檢查，計算不同組間對比劑用量、圖像噪聲、圖像質量分數及輻射劑量，并進行統計學比較分析。結果本課題成功的完成冠狀動脈血管成像（CT Angiography，CTA）檢查的病人數194例。① 對比劑用量比較，統計結果表明，A組平均用量為82.65 mL，B組平均用量為54.3 mL，B組對比劑平均用量比A組減少了約34.3%，B組圖像噪聲較A組略有提高，總體圖像質量評分無統計學意義，可以滿足臨床診斷的要求；② 對照組（A1、B1）和低劑量組（A2、B2組）所得的冠脈圖像比較，A2組有效劑量（Effective Dose，ED）值較A1組明顯降低，降低幅度約79.7%，B2 組ED值較B1組明顯降低，降低幅度約78.2%，差異有統計學意義，圖像質量評分組間均無統計學差異。結論①合理減少對比劑用量可以滿足冠狀動脈CTA的臨床診斷要求；② 合理選擇掃描方案及掃描參數，可以在不降低圖像質量的前提下，降低患者的有效輻射劑量。

冠狀動脈血管成像；螺旋CT；管電壓；有效輻射劑量；對比劑用量；圖像噪聲

引言

傳統的冠狀動脈造影（Conventional Coronary Angiography，CAG）是診斷本病的金標準，可同時進行腔內治療，但是有創，很難被早期發病患者接受，CT血管成像作為一種無創、快捷、有效的檢查手段，很快被患者接受并迅速發展。但隨之帶來的是輻射劑量的增加，如何降低輻射劑量，在一些冠狀動脈CT血管造影（Coronary CT Angiography，CCTA）研究報告中已有研究，結合身體質量指數（Body Mass Index，BMI）改變檢查參數同時調整對比劑注射方案的研究也有報道，但數據量和覆蓋的病人范圍還都有局限，本研究旨在通過大數據制定合理掃描方案，目的在于滿足診斷的前提下，降低輻射劑量及減少病人對比劑腎病（Contrast Induced Nephropathy，CIN）的發病風險。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2014年11月～2016年3月期間，在我院門診或心內科住院疑診為冠心病的病人，確認檢查的患者選取符合條件的人數200人，年齡平均（54±9）歲，隨機分成A組（n=100）、和B組（n=100），A組對比劑用量為1.2 mL/kg，B組對比劑用量為0.8 mL/kg。其次各均分為兩組（A1、A2）、（B1、B2），各組50例，選取兩組（A1、B1）采用回顧性心電圖（Electrocardiography，ECG）門控掃描技術進行檢查，另外兩組（A2、B2）作為低劑量組，采用前瞻性心電圖ECG觸發掃描技術（根據人體質量BMI指數 [BMI=體重（kg）/身高2（m2），采用心臟智能毫安進行掃描]。具體統計描述，見表1。條件排除標準為：高濃度含碘造影劑過敏、合并腎功能不全（血肌酐≥1.5 mg/dL）、早搏或房顫；給藥后心率仍大于70次/min者；BMI＞30 kg/m2；不能配合呼吸者；拒絕簽署知情同意書者；搭橋患者。

所有患者心率控制在≤65次/min，部分患者心率＞65 次/min，需要常規靜脈（檢查時靜脈倍他洛克5～10 mg）或口服（成像前30 min，口服倍他洛克50～100 mg）應用β受體阻滯劑。實驗分組患者的男女性別、年齡隨機分配，在體重及BMI上的差異經統計學分析（P＞0.05）無統計學意義。醫院倫理委員審核批準了本次研究，且書面通知了患者或親屬，均要求在檢查前均簽署增強知情同意書。

1.2 檢查前準備

1.2.1 對比劑選用及靜脈留置針

本課題檢查所有患者均選用高濃度對比劑，雙北碘海醇注射液[100 mL：35 g（I）]，對比劑的藥量分別按單位體重進行計算，對比劑注藥速率為5 mL/s。靜脈進針首選右側肘正中靜脈（與高壓注射器同側），為盡量避免或減少對比劑外漏的情況，采用18 G的靜脈留置針（套管針），掃描前通試驗性注入生理鹽水20 mL，確認靜脈通路通暢。本次研究均采用LY107-Ctact高壓注射器（美國，雙筒立式），分別注射造影劑和生理鹽水。

1.2.2 心電監護儀的放置及屏氣訓練

于兩側鎖骨中點下一指、心尖區域（左側鎖骨中線與第五肋弓交匯處）正確放置電極片，確認接觸良好，訓練病人吸氣憋氣，在保證心率平穩的前提下，達到吸氣時間短，吸氣動作幅度小，憋氣時無胸廓和腹部的自主運動，在得到能呼吸的指令才能正常呼吸，憋氣時間約為5～15 s。

表1 患者的一般資料統計

1.3 儀器設備及掃描參數

所有冠脈CTA均采用寶石螺旋CT（美國，Discover CT750 HD）進行檢查。掃描參數，見表2，根據人體體質指數（BMI，kg/m2），采取心臟智能毫安掃描方案，具體參數如下：BMI≤20，管電壓選擇80 kV，管電流270 mA；20＜BMI≤25，管電壓選擇100 kV，管電流320～420 mA；25＜BMI≤30，管電壓選擇120 kV，管電流450～600 mA。

表2 前門控及后門控兩者掃描方式具體參數

1.4 MDCT冠狀動脈檢查的步驟

（1）掃描胸部的正側位定位相，確定掃描野的大小和范圍。

（2）心臟平掃（鈣化積分）。冠脈的鈣化不作為本次研究的內容，平掃所得圖像用于定位左主干發出的位置，進行小劑量峰值時間測定。并且以左主干發出位置及心緣消失的位置定義心臟掃描范圍的上下位置。

（3）Test Bolus。選擇左冠狀竇主干發出的層面，在注射器操控臺上設定好進藥速率及對比劑、生理鹽水用量（均為20 mL），進行連續動態掃描10～20層，選擇主動脈中感興趣區（Region of Interest，ROI），計算機Dynamic軟件會自動重建出時間-密度曲線，找出到達最高峰的時間點，按照（15 s+點數×2）計算延遲時間，進行掃描。

（4）冠脈CTA掃描。自氣管隆突水平開始掃描，結束位置為心膈面下。視野不少于左右心緣的2 cm，高壓注射器以既定的速率先注對比劑，后再注40 mL NaCl溶液（0.9%）。

（5）檢查結束后，囑受檢者觀察20 min后離開CT室。

1.5 圖像的采集及后處理

選取（65%～80%）期相，各按間隔為5%進行重建，重建后的圖像傳輸至GE AW4.6工作站，挑選最佳期相，進行后處理和軟件分析。

用于執行后處理技術：① 曲面重組（Curved Planar Refor-mation，CPR）顯示的數據集在三維空間的任何成像平面；② 最大強度投影（Maximum Intensity Projection，MIP）顯示像素在某一方向的最大衰減提供一種血管造影圖像；③ 容積再現技術（Volume Rendering Technique，VRT）使用整個數據集，從而提供一個立體的解剖結構。

1.6 冠狀動脈圖像客觀及主觀質量評價

選取主動脈根部左冠狀竇的層面，選取特定的ROI，于原始軸位圖像量出管腔對比劑的CT值和計算圖像噪聲SD。然后選取幾大分支（LM，LAD-p、LCX-p、RCA-p），同樣選取特定的ROI，利用計算機測量出對比劑的增強程度CT值，根據圖像CT值得標準差計算圖像噪聲SD，匯總所測得的5個部位管腔的CT值及噪聲，計算出他們的統計學數據，以此作為評價該患者冠狀動脈管腔的CT值和噪聲，CT值和噪聲的比值即為信噪比。每個受檢者的測量數值分別由兩位資深心臟放射專業醫師獨立自行完成，最后取平均值獲得最終數據。

對重建的原始源圖像及后處理后的CPR、MIP圖像進行分級：A級優，血管連續性完整，邊界清，圖像沒有運動偽影及周圍容積效應；B級良，血管連續性尚可，可出現稍許錯位，但邊界清晰，圖像出現少許運動偽影但沒有周圍容積效應；C級中等，冠脈血管走行形態尚可，出現偽影，橫軸位圖像邊緣運動偽影（距離中心＜5 mm）；D級差，血管沒有連續走行，界線不清，管腔內病變無法正確觀察。選定C級以上的圖像可以用于本研究圖像評估，D級差的圖像不作選擇。

根據AHA制定的冠狀動脈15段分段法，由兩名有豐富診斷經驗的觀察員（放射科醫師，其中一名為副高級職稱），采取雙盲法對A1、A2、B1、B2 4組圖像從以下幾點進行分析：① 冠狀動脈節段的顯示數目（13段以上）；② C級以上各分支顯示率；③ 血管與周圍組織分界對比（邊緣光滑銳利）；④ 動脈管腔對比劑增強程度（對比劑顯示清晰），對圖像質量按照里克特評分法1～4分進行分析評分。4分：四項都符合；3分：4項中1項不符；2分：4項中2項不符；1分：4項中3項不符。兩人單獨評分，最后意見不一致時綜合討論協商取共同意見。

計算機自動生成容積CT 劑量指數CTDIvol（mGy）及劑量長度乘積DLP（mGy·cm）。

根據ED=DLP×K計算有效劑量（ED），K為器官或組織的權重因子，冠狀動脈按胸部取值，K=0.017。

1.7 統計學分析

對于以上實驗結果使用統計學教研室提供的SPSS 17.0軟件進行之間統計分析。P＜0.05認為差異有顯著統計學意義。A1、A2和B1、B2四組數據，采用非參數-Whitney Tests用來分析差異關于主觀圖像質量的組間評分、圖像噪聲，信噪比，和輻射劑量，對于組間數據可應用χ2檢驗等。

2 結果

在本研究選取的200例患者中，成功的完成冠狀動脈CTA檢查的病人數A1組為49例，A2組為48例，B1組為50例，B2組為47例，總人數為194例，成功率達97%，各組間人數比較P值為0.85（＞0.05），并且最終重建的圖像質量均符合臨床診斷要求。首先客觀比較A、B兩組因對比劑用量的不同，圖像質量即對比劑增強程度及圖像噪聲之間的差異。另外比較A1、A2和B1、B2組間掃描方式的不同，在圖像噪聲、圖像質量分數和計算得到的輻射劑量之間的差異有無統計學意義，見表3。

表3 A、B兩組各段冠狀動脈管腔內對比劑濃度（CT值）比較（HU）

對于200例隨機分配的A1、A2、B1、B2 4組患者一般資料進行比較，組間數據經統計學分析，P值均＞0.05，無顯著統計學意義，見表4。

表4 4組患者冠脈圖像及輻射劑量各項參數比較

客觀質量評價：對于A、B兩組，總體的的延遲時間A組為（15±3）s，B組為（16±2）s，統計學P值為0.053（＞0.05）。對選取的冠狀動脈5個主要部位（主動脈、LM、LAD-p、LCX-p及RCA-p）管腔的強化程度進行量測（即CT值），各部位間統計學分析P值分別為0.196、0.064、0.146、0.935、0.115（均＞0.05），對于整體CT平均增強程度，A組為（354.48±35）HU，B組圖像為（321.8±29）HU，兩組間P值為0.064。A組平均圖像噪聲為（28.9±11.9），信噪比為（16.4±2.2），B組平均圖像信噪比為（29.9±11.5），信噪比為（15.6±2.1），兩組間比較圖像噪聲（t=0.57，P=0.49，＞0.05）、信噪比（t=9.176，P=0.69，＞0.05）。A1與A2組間圖像噪聲比較P值為0.65（＞0.05），信噪比比較P值為0.77（＞0.05），B1與B2組間圖像噪聲比較P值為0.58（＞0.05），信噪比比較P值為0.85（＞0.05）。總體B組圖像噪聲較A組略有提高，并且結果可見患者進行MSCT冠狀動脈成像時各部位的強化程度略有不同。對兩組間各測量數值進行組間比較和統計學分析，P＞0.05，這些不具有統計學意義。組間冠脈圖像比較，見圖1。

主觀質量評價：對于收集的200例患者冠狀動脈分析共得到1965段，我們應用里克特4級評分法對1965段血管進行評分，其中得到4分的為1756段，3分的為135段，2分的為55段，被評為1分的為19段，其中≥2分是我們認為能滿足診斷要求的，這樣具有診斷價值的比例為99.03%。對A、B兩組圖像質量分數評估A組為（3.2±0.8），B組為（3.0±0.9），組間比較（t=0.24，P=0.83，＞0.05）。對于A1組的圖像質量評分為（3.2±0.8），A2組為（2.9±1.1），B1組為（3.1±0.8），B2組為（2.9±0.7），A1、A2組間比較P值為0.88，B1、B2組間比較為P值0.83，各組圖像質量平均評分結果，差異無統計學意義（P＞0.05）。

有效輻射劑量的評價：在掃描中CT機顯示CT容積劑量指數，比較A1、A2組（t=16.7，P=0.00，＜0.05）和B1、B2組（t=17.1，P=0.00，＜0.05），通過DLP×K計算各組患者所接受的有效輻射劑量，A1組為（15.6±2.2）mSv，A2組為（4.3±1.4）mSv，B1組為（14.8±2.5）mSv，B2組為（4.2±1.5）mSv，比較A1、A2組（t=24.6，P=0.005，＜0.05）和B1、B2組（t=22.8，P=0.005，＜0.05），結果表明A2組ED值較A1組明顯降低，降幅百分比約79.7%，統計學分析P＜0.05，差異有統計學意義，同樣B2組ED值較B1組也明顯降低，降幅百分比約78.2%，統計學分析P＜0.05，差異具有顯著統計學意義。

3 討論

在冠心病的無創性評估中，CCTA已成為一種非常有用的診斷工具，為提供更高的診斷準確性，冠脈CTA技術一直在積極改善，但由于CCTA檢查固有的高輻射劑量，對患者的劑量保護一直是人們所關心的問題[1-2]。針對這種情況，出現了一種新的心臟掃描模式：前瞻性心電觸發掃描（Prospective ECG Triggered Scan）[3-4]，這種技術充分利40 mm寬體探測器的優勢 ，一般只需要2～3次移床即可覆蓋整個心臟。該技術采用橫斷面數據采集方式，一次采集完成后迅速移到下一位置繼續心跳觸發掃描，2次掃描之間的重疊量非常窄，能顯著降低50%～80%的有效劑量。

圖1 組間冠脈圖像比較

并且雖然冠脈CTA技術一直在積極改善，但是造影劑的注射方案卻沒有多大變化。在臨床應用中，采用固定的劑量和注射速度仍被廣泛使用，這可能導致病人因為體重的變化，對比劑用量過多病人負擔過重，或對比劑用量不足冠脈顯示程度欠佳[5]。因此，如果需要一致的血管對比度增強，血管內的對比劑用量應根據體重進行調整。

針對這兩方面的問題，本研究通過大數據對兩種掃描方式和對比劑個性方案進行了比較，① 關于對比劑用量的減少是否在圖像質量評分方面有差異進行了比較；② 掃描方式的改進，采用低劑量掃描，降低患者的輻射劑量，在圖像質量評分方面有無差異，對于圖像質量的評價，在主觀及客觀兩方面同時進行了比較。課題研究的A組所有患者平均對比劑用量為71 mL，B組所有患者平均對比劑用量為52 mL，對比劑的進藥速率根據患者體重作出了個體化調整，在對比劑注入量方面，B組患者較A組減少了20%左右，從表4中可以看出圖像的信噪比，B組較A組略有提高，但總的圖像質量評分經統計學分析沒有差異意義，這說明兩者都可以滿足診斷要求。兩組分別采用的前瞻性ECG觸發掃描與回顧性ECG門控技術之間，在相同的低管電壓、低管電流的掃描條件下，計算圖像的有效輻射劑量，A2組ED值較A1組減少了79.7%，B2組ED值較B1組減少了78.2%，雖然患者的輻射劑量大幅降低，并且這是有統計學意義的，但從表4可以看出，幾組之間的冠狀動脈圖像質量評分沒有統計學差異意義，說明這可以保證臨床診斷的要求。

前瞻性的ECG門控的缺點是對心臟運動偽影非常敏感，容易產生圖像錯位，這在心律不齊的病人中表現會更明顯[6]，而回顧性ECG門控，采用是一種很小螺距螺旋掃描方式，同時記錄下心電圖信號，根據ECG信號，可以在心動周期的任何階段來重建得到所需的圖像，由于掃描時的螺距較低，數據存在過采樣，整個R-R間期的數據都可以使用[7-9]。這樣，就可以按5%～10%的間隔重建，此外，由于左右冠狀動脈的運動并不同步，選擇每支血管在R-R間期內動度最小的點來進行數據采集。在日常工作中我們用來重建的期相一般選擇65%～70%[10]。

用于CT血管成像的對比劑是有機碘溶液，這是一種主要由腎臟排泄的水溶性對比劑，這類對比劑很少與血漿蛋白結合，腎功能正常的受檢患者，98%以上的對比劑由腎小球濾過排出[11]，理想狀態的對比劑（吸收X線能力強、滲透壓低，完全溶于水、生物學上的“惰性”）[12]尚難實現，因此，臨床在使用對比劑的過程中會出現各種各樣的毒副作用和過敏反應，但對于大多數人來說這是可以耐受而不出現不良反應的，即使出現不良反應多數人也很輕微或是一過性的，但依然有少數人可發生嚴重的甚至危及生命的反應[13]，所以我們在臨床工作中，盡管發生率很低，也不能忽視它一旦發生的嚴重后果。

隨著螺旋CT技術的進步，CT的心血管中的應用項目也在增多，并且為臨床提供了諸多及時準確的診斷信息[14-15]，使用的越來越廣泛，雖然含碘對比劑也在不斷改進，其在使用過程中的不良反應越來越少，但是含碘對比劑在使用過程中應關注的問題和如何合理使用，對最大限度的發揮心血管CT成像的效用，以減少其不利因素，所以采取對比劑用量根據個人體重標準化[16-17]，能在一定程度上減少的對比劑用量，并且同意可以滿足冠狀動脈的檢查。

綜上所述前瞻性ECG觸發掃描冠狀動脈成像技術，聯合應用同時降低管電壓、管電流及低對比劑用量的方法切實可行，最終更大程度降低了患者所受的有效輻射劑量，減少了對比劑損害的發生幾率，同時所得到的冠狀動脈圖像足可滿足臨床診斷的要求。

本研究尚存在以下一些局限性：為消除年齡對圖像質量的影響，僅選擇45～65歲患者，而≤45歲中青年患者及≥65歲老年患者未納入研究，本研究方案在此人群中的可行性未知；本課題只針對了1.2 mL/kg和0.8 mL/kg兩種對比劑用量模式，更低對比劑量有待進一步研究；本次研究只關注圖像質量及輻射劑量，沒有與金標準DSA進行診斷效能的研究。

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Clinical Application of Coronary Imaging with “Double Low” Multi-Slice Spiral Computed Tomography Angiography

XIAO Tai-xing
Department of CT, Liaocheng Third People’s Hospital, Liaocheng Shandong 252000, China

ObjectiveTo investigate the clinical application value of multi-slice spiral Computed Tomography Angiography (CTA) with low radiation dose and low contrast-medium dose in coronary imaging.MethodsTo identify 200 patients with suspected coronary heart disease and after examination of patients were randomlLy divided into A group A (n=100, contrast-medium dose was agent for 1.2 mL/kg) and, B group B (n=100, contrast-medium dose was agent for 0.8 mL/kg), further two patients were randomLly divided into four subgroups, which were subgroup A1, A2, B1 and B2 separately., with Subgroup A1 and B1 (control group) underwentused by (A1, B1 with prospectively Electrocardiography (ECG) triggereding technique while subgroup (A2) and. B2, using conventional (low-dose group) byunderwent retrospectively ECG gateding technique) four subgroups of coronary angiography. All patients’ coronary arteries were examined to , computed between different groups of contrast-medium agent doseage, image noise, image quality fraction and radiation dose in the different groups fraction, and which were performed statistical comparative analysis to themlater.ResultIn this study, 194 of 200 patients (97%) were successfully performed CTA for coronary imaging. ① Average dose of contrast-medium for group A group and group B group was 82.65 mL, and 54.3 mL respectively. The statistical results showed that the average contrast-medium dose of group B reduced 34.3% approximately than that of compared with group A group, image noise of group B group was higher slightly than that of group A group, and the overall image quality fraction was of no statistical significance, which could meet the clinical diagnostic requirements; ② Comparing the coronary artery images of control group (subgroup A1, B1) and low-dose group (subgroup A2, B2), Effective Dose (ED) value of subgroup A2 group declined more apparently than that of subgroup A1 with a reduction of about 79.7%, and ED values of subgroup B2 was also decreased more significantly than that of subgroup B1 with a reduction of about 78.2%, therefore the difference was statistical significantly. However, image quality fraction was of no significant difference.Conclusion① A reasonable contract-medium dose reduction could meet the clinical diagnosis requirement for CTA on coronary artery; ② A reasonable choice of scanning andscanning parameters could reduce the effective radiation dose without degrading the image quality.

coronary angiography; spiral computed tomography; tube voltage; effective radiation dose; contrast-medium dose; image noise

R816.2；R54

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.03.014

1674-1633(2017)03-0052-06

2016-10-13

2017-01-17

作者郵箱：xtx0538@163.com