雙能量三低掃描在冠狀動(dòng)脈成像中的臨床應(yīng)用研究

王棟，常英娟，李劍，曹麗娜，石明國(guó)

1.第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院 放射科，陜西 西安 710032；2.陜西中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院 放射科，陜西 咸陽(yáng) 712000

雙能量三低掃描在冠狀動(dòng)脈成像中的臨床應(yīng)用研究

王棟1，常英娟1，李劍1，曹麗娜2，石明國(guó)1

1.第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院 放射科，陜西 西安 710032；2.陜西中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院 放射科，陜西 咸陽(yáng) 712000

目的探討FLASH雙源CT雙能量低對(duì)比劑量、低對(duì)比劑注射流速及低輻射劑量（三低）掃描在冠狀動(dòng)脈成像中的應(yīng)用。方法選取臨床疑似冠心病患者60例隨機(jī)分為兩組，每組30例，分別采用雙能量掃描（A組）和常規(guī)回顧性掃描（B組）。對(duì)比評(píng)價(jià)兩組的圖像質(zhì)量、輻射劑量和最終診斷結(jié)果。結(jié)果A組的容積CT劑量指數(shù)（CTDIvol）、劑量長(zhǎng)度乘積、有效輻射劑量明顯低于B組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。A、B兩組圖像所測(cè)右冠狀動(dòng)脈近端、左冠狀動(dòng)脈前降支近端、回旋支近端及升主動(dòng)脈根部強(qiáng)化值A(chǔ)＜B，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。所用對(duì)比劑量A組小于B組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。A、B兩組圖像各冠脈近端及升主動(dòng)脈根部信噪比SNR及對(duì)比噪聲比CNR無(wú)明顯差異，無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)論冠狀動(dòng)脈CTA成像中雙能量掃描可以在同時(shí)降低輻射劑量、對(duì)比劑劑量、降低注射對(duì)比劑的流速（三低）的情況下仍可獲得符合臨床診斷要求的優(yōu)質(zhì)圖像，減少對(duì)比劑量可降低患者對(duì)比劑腎病的發(fā)生幾率，降低注射流速可降低注射對(duì)比劑時(shí)皮下外滲的發(fā)生幾率，在老年患者、糖尿病患者及放化療患者等體質(zhì)差人群中可以推廣應(yīng)用。

雙源CT；雙能量；冠狀動(dòng)脈；圖像質(zhì)量；輻射劑量；體層攝影術(shù)

引言

冠狀動(dòng)脈CTA成像已成為臨床篩查冠心病的首選方法[1]。其雙能量成像技術(shù)可通過(guò)一次掃描完成冠狀動(dòng)脈解剖結(jié)構(gòu)的顯示及心肌灌注的評(píng)價(jià)，與金標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照有很高的一致性，實(shí)現(xiàn)了心臟“一站式”檢查[2]。CT能量成像技術(shù)是指CT球管在不同管電壓變化的情況下，照射出不同能量的X射線。利用不同能量的X射線分別對(duì)被照射物質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集CT成像，在不同管電壓條件下產(chǎn)生的X射線穿透被照射物質(zhì)后的衰減值不同，利用這一衰減特性通過(guò)計(jì)算機(jī)在二維能量空間內(nèi)對(duì)被照射物質(zhì)進(jìn)行定位和成像顯示，可實(shí)現(xiàn)對(duì)被照射物質(zhì)的識(shí)別、定性和定量分析，提高CT圖像質(zhì)量，降低輻射劑量等。但王瑞等[2]報(bào)道雙能量CT冠狀動(dòng)脈成像平均輻射劑量為10 mSv，王怡寧等[3]報(bào)道平均輻射劑量為（15.9±1.5）mSv，馮越等[4]報(bào)道的平均輻射劑量為（7.42±1.21）mSv，較高的輻射劑量阻礙了該技術(shù)的臨床應(yīng)用發(fā)展[2-5]。碘對(duì)比劑所帶來(lái)的不良事件，包括碘對(duì)比劑的不良反應(yīng)、碘對(duì)比劑外滲、碘對(duì)比劑腎病，都被人們所關(guān)注，這幾項(xiàng)碘對(duì)比劑所帶來(lái)的不良事件均與對(duì)比劑的量及注射流速有關(guān)，增大對(duì)比劑用量、增大對(duì)比劑注射流速，發(fā)生不良事件的幾率就越大。血管成像對(duì)比劑注射速率達(dá)到4～5 mL/s，對(duì)比劑外滲的概率增高[6]。本研究探討降低輻射劑量、降低對(duì)比劑量及其注射流速的可行性。

1 材料與方法

1.1 一般資料

前瞻性選擇2016年3～7月來(lái)本院就診的 60例疑似冠心病患者，隨機(jī)分為兩組，每組30例，分別采用雙能量技術(shù)掃描（A組）和常規(guī)回顧性掃描（B組），其中A組女17例，男13例，平均年齡56.8歲，平均體質(zhì)指數(shù) BMI（23.11±2.9）kg/m2， 平 均 心 率（55.7±4.8） 次 /分；B組女16例，男14例，平均年齡58.6歲，平均BMI（23.05±2.72）kg/m2， 平 均 心 率（56.67±5.69） 次 /分。

納入標(biāo)準(zhǔn)：心率＜70次/分，BMI＜30 kg/m2，無(wú)對(duì)比劑注射禁忌癥的患者，且患者及家屬簽訂知情同意書(shū)。

1.2 設(shè)備及掃描參數(shù)

兩組掃描均采用Siemens Somatom Definition Flash雙源CT機(jī)，并采用CAREDose 4D技術(shù)降低輻射劑量。掃描范圍均為冠狀動(dòng)脈開(kāi)口上1.5 cm至心尖下1.5 cm處。方向頭足向。對(duì)比劑均采用碘帕醇（370 mgI/mL），經(jīng)上肢靜脈高壓注射，均采用團(tuán)注示蹤技術(shù)，興趣區(qū)設(shè)在升主動(dòng)脈根部，CT值達(dá)到100 HU時(shí)，再延遲5 s后自動(dòng)開(kāi)始掃描。

A組掃描參數(shù)：管電壓100～Sn 140 kV（融合數(shù)據(jù)相當(dāng)于120 kV），對(duì)應(yīng)參考管電流（Quality ref.mAs/rot）為150～128 mA，時(shí)間分辨率采用mono 140 ms，對(duì)比劑量按患者體重0.8 mL/kg計(jì)算，流速3.5 mL/s。圖像采用線性融合系數(shù)為0.5的融合圖像，重建函數(shù)（kernel B26f medium smooth AsA）。B組采用管電壓120 kV，參考管電流（Quality ref.mAs/rot）為300 mA，時(shí)間分辨率采用mono 75 ms，對(duì)比劑量按患者體重1.0 mL/kg計(jì)算，注射流速5.0 mL/s。圖像采用常規(guī)算法圖像，重建函數(shù)（kernel B26f medium smooth AsA）。

1.3 圖像分析及評(píng)價(jià)

圖像均采用最佳舒張期圖像，應(yīng)用3D軟件中測(cè)量工具測(cè)其升主動(dòng)脈根部、右冠狀動(dòng)脈近端、左前降支近端、回旋支近端、心包下脂肪及左室側(cè)壁的強(qiáng)化值和噪聲值。心包下脂肪噪聲作為背景噪聲，計(jì)算各部位的信噪比SNR和對(duì)比噪聲比CNR。測(cè)量選用感興趣區(qū)（Region of Interest，ROI）盡可能避免血管壁和管腔內(nèi)斑塊的最大范圍（圖1）。主觀評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量在Circulation軟件中進(jìn)行。按照美國(guó)心臟病學(xué)會(huì)（American Heart Association，AHA）標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)冠狀動(dòng)脈采用改良的15段分法[7]，由兩位副主任醫(yī)師采用雙盲法判斷兩組冠狀動(dòng)脈圖像質(zhì)量。采用4分法[8]：圖像無(wú)法診斷為1分，圖像可以接受為2分，圖像質(zhì)量較好為3分，圖像質(zhì)量?jī)?yōu)良為4分。

1.4 輻射劑量

統(tǒng)計(jì)的輻射劑量不包含定位像、冠狀動(dòng)脈鈣化積分及示蹤技術(shù)的劑量。計(jì)算容積CT劑量指數(shù)（CTDIvol），劑量長(zhǎng)度乘積（DLP）及有效輻射劑量（Effective Radiation Dose，ED），ED ≈ k×DLP， 其 中 胸 部 k=0.014 mSv/(mGy·cm)[9]。

圖1 ROI測(cè)量的位置

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

所有統(tǒng)計(jì)學(xué)處理均利用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行。計(jì)量資料采用（均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差）表示，兩組間比較采用t檢驗(yàn)。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組基本臨床資料對(duì)比

A、B兩組患者BMI、心率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。A組的容積CT劑量指數(shù)（CTDIvol）、DLP、ED明顯低于B組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05） （表1）。

表1 兩組BMI、心率、CTDIvol、DLP和ED統(tǒng)計(jì)學(xué)比較

表1 兩組BMI、心率、CTDIvol、DLP和ED統(tǒng)計(jì)學(xué)比較

組別BMI(kg/m2)心率(次/分)CTDIvol(mGy)DLP(mGy·cm)ED(mSv)A組 23.11±2.9 55.7±4.822.75±5.29322.7±75.234.52±1.05 B組 23.05±2.7256.67±5.6943.89±8.54641.53±105.858.98±1.48 P值 0.936 0.494 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05

2.2 圖像分析

A、B兩組圖像所測(cè)右冠狀動(dòng)脈近段、左冠狀動(dòng)脈前降支近段、回旋支近段及升主動(dòng)脈根部強(qiáng)化值比較A組＜B組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。A、B兩組圖像各冠脈近段及升主動(dòng)脈根部SNR及CNR無(wú)明顯差異（P＞0.05）（表2）。

表2 兩組右冠近段、左前降近段、左回旋近段和升主動(dòng)脈根部CT強(qiáng)化值、SNR和CNR值

表2 兩組右冠近段、左前降近段、左回旋近段和升主動(dòng)脈根部CT強(qiáng)化值、SNR和CNR值

組別 右冠近段左前降近段左回旋近段升主動(dòng)脈根部CT強(qiáng)化值 (HU)A組 370.29±41.85355.99±36.99356.21±37.74338.33±30.33 B組P值456.47±71.08＜0.05 434.49±64.83＜0.05 435.01±70.46＜0.05 428.99±56.08＜0.05 SNR值A(chǔ)組 36.17±7.59 34.41±6.23 34.89±3.59 32.75±2.88 B組 35.94±6.79 35.53±6.85 33.75±5.47 33.28±3.45 P值 0.906 0.906 0.906 0.906 CNR值A(chǔ)組 26.89±3.57 25.67±3.13 26.39±3.19 23.95±2.38 B組 28.69±5.27 26.98±4.65 27.02±5.17 25.18±3.35 P值 0.436 0.906 0.906 0.436

2.3 對(duì)比劑用量比較

所用對(duì)比劑量A組＜B組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見(jiàn)表3。

表3 對(duì)比劑用量的比較（mL）

2.4 兩組圖像主觀評(píng)價(jià)

經(jīng)兩位副主任醫(yī)師對(duì)兩組圖像的主管評(píng)價(jià)均為優(yōu)良，無(wú)明顯差異（圖2、表4）。

表4 兩位醫(yī)師雙盲法對(duì)兩組圖像主觀評(píng)價(jià)（分）

3 討論

第1代雙源CT行DE-CCTA檢查的輻射劑量較高，大約10 mSv[2-4]。美國(guó)FDA[10]聲明，當(dāng)輻射劑量為10 mSv時(shí)，受照者患癌的機(jī)率大約是1/2000例患者，結(jié)果與BEIR VII（1/1000）的相似，所以限制了其臨床應(yīng)用。Layritz等[11]比較了自動(dòng)管電壓管電流調(diào)節(jié)技術(shù)與基于患者BMI人為設(shè)定管電壓管電流技術(shù)對(duì)前瞻性心電門(mén)控心臟CTA的圖像質(zhì)量和輻射劑量，結(jié)果顯示前者輻射劑量明顯降低，而兩者圖像質(zhì)量沒(méi)有顯著性差異。雙能量掃描因其只能采用后門(mén)控掃描且管電壓固定，降低其輻射劑量只能降低管電流，輻射劑量與管電流呈正比[12-16]。自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)不僅能夠在不同空間投射方向上調(diào)整管電流，也能夠在不同時(shí)間段上調(diào)整。May等[17]的研究顯示在心律規(guī)則且心率較低的患者中采用心電門(mén)控自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)技術(shù)能夠減少52%的輻射劑量。本次研究采取降低管電流和自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用的方法降低輻射劑量，使雙能量三低掃描（A組）和常規(guī)回顧性掃描（B組）比較管電流減少50%，輻射劑量相應(yīng)的減少大約50%。對(duì)比劑目前使用以非離子型為主，使用劑量根據(jù)掃描部位、檢查目的、掃描方式及患者的個(gè)體差異等有所不同。注射對(duì)比劑有不良事件發(fā)生的可能，如對(duì)比劑外滲和CIN的發(fā)生。

圖2 醫(yī)師主觀評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量的依據(jù)圖

對(duì)比劑外滲發(fā)生的有多重因素影響：患者自身血管問(wèn)題、護(hù)士技術(shù)能力問(wèn)題、穿刺針的問(wèn)題、以及對(duì)比劑的問(wèn)題（濃度高、粘度大）和檢查時(shí)操作技術(shù)人員的問(wèn)題（選擇注射流速高、用量大）。對(duì)比劑外滲的發(fā)生直接影響到患者的身心健康，并且有可能直接引發(fā)患者和醫(yī)生直接的矛盾沖突，間接的影響到醫(yī)患之間的關(guān)系。因此碘對(duì)比劑外滲是血管成像檢查或者增強(qiáng)檢查中不能忽視的問(wèn)題[18-20]。現(xiàn)有大量的研究指出碘對(duì)比劑發(fā)生外滲與對(duì)比劑注射的量和速率等因素有直接的相關(guān)性[21-23]。所以減少對(duì)比劑用量及注射流速可以降低對(duì)比劑外滲的發(fā)生機(jī)率。

對(duì)比劑腎病（Contrast-Induced Nephropathy，CIN）是指在沒(méi)有其他原因引起腎功能異常的情況下，患者經(jīng)血管途徑應(yīng)用碘對(duì)比劑后2～3 d內(nèi)血清肌酐升高至少44 μmol/L（0.5 mg/dL）或超過(guò)基礎(chǔ)值25%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，腎功能正常的患者，對(duì)比劑腎病的發(fā)病率僅不到2%，但合并慢性腎臟病的患者，對(duì)比劑腎病的發(fā)生率則提高到12%～27%，糖尿病腎病者的發(fā)病率可高達(dá)50%[24]。2010年Rahman等[25]研究發(fā)現(xiàn)注射對(duì)比劑后發(fā)生CIN的患者中糖尿病者所占比例高達(dá)96.6%。老年人應(yīng)用對(duì)比劑后發(fā)生腎功能受損的危險(xiǎn)性增高，老年人腎臟體積和血流量隨年齡增長(zhǎng)而減少，加上其他疾病和生理性各器官功能的衰退導(dǎo)致腎血流量減少、腎小球?yàn)V過(guò)率下降、腎臟代償能力下降等。有相關(guān)研究者統(tǒng)計(jì)，55歲以上患者使用對(duì)比劑發(fā)生腎損害的危險(xiǎn)性比55歲以下患者高19倍之多。因此減少對(duì)比劑用量對(duì)于老年人、患有糖尿病以及有慢性腎病的患者可以降低CIN發(fā)生的機(jī)率。

4 結(jié)論

本次研究采取降低管電流和自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用的方法降低輻射劑量，使雙能量三低掃描（A組）和常規(guī)回顧性掃描（B組）比較管電流減少50%，輻射劑量相應(yīng)的減少大約50%；通過(guò)線性融合的A組圖像右冠狀動(dòng)脈近段、左冠狀動(dòng)脈前降支近段、回旋支近段及升主動(dòng)脈根部強(qiáng)化值均達(dá)到血管成像臨床診斷要求，圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)無(wú)論是客觀評(píng)價(jià)還是主觀評(píng)價(jià)均達(dá)到臨床診斷要求，與常規(guī)回顧性B組掃描圖像質(zhì)量無(wú)差異。雙能量掃描冠狀動(dòng)脈血管成像在同時(shí)降低輻射劑量、降低對(duì)比劑用量及對(duì)比劑注射流速（三低）的情況下，仍可以得到符合臨床診斷要求的優(yōu)質(zhì)圖像；通過(guò)減少對(duì)比劑用量降低了患者發(fā)生CIN的機(jī)率，降低對(duì)比劑注射流速減少了發(fā)生對(duì)比劑外滲的風(fēng)險(xiǎn)。本研究科學(xué)合理的實(shí)現(xiàn)了大幅度降低輻射劑量、降低對(duì)比劑用量及注射流速也減少了更多不良事件的發(fā)生。在老年患者、糖尿病患者及放化療患者等體質(zhì)差和敏感人群中可以得到更廣泛的應(yīng)用，打破其被限制的枷鎖。雙能量三低掃描方式可以更好的服務(wù)于患者，在臨床上有著更廣泛的應(yīng)用前景。

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Clinical Application of Double Energy Tri-Low Scanning in Coronary Angiography

WANG Dong1, CHANG Yingjuan1, LI Jian1, CAO Lina2, SHI Mingguo1
1.Department of Radiology, Xijing Hospital, The Fourth Military Medical University, Xi’an Shaanxi 710032, China; 2.Department of Radiology, Affiliated Hospital of Shaanxi University of Traditional Chinese Medicine, Xianyang Shaanxi 712000, China

ObjectiveTo discuss the application of the dual-energy low contrast dose, low-contrast dose injection and low radiation dose (tri-low) scanning of FLASH dual-source in the application of coronary artery imaging.MethodsSixty patients with suspected coronary heart disease were randomly divided into two groups, with 30 patients in each group. Dual energy scanning (group A) and routine retrospective scanning (group B) were separately performed on these patients respectively. Image quality, radiation dose andfinal diagnosis of the two groups were compared.ResultsThe volume CT dose index (CTDIvol) of group A, the product of dose length, the effective radiation dose were significantly lower than group B (P＜0.05). The right coronary artery proximal, the anterior descending branch of the left coronary artery, and the proximal and ascending aortic root strengthening value in group A were much lower than that of group B (P＜0.05). There was no significant difference in the SNR and the contrast noise between the two groups of images.ConclusionDual energy scanning (low dose, low contrast medium, low injection rate) can obtain better image in coronary CTA imaging. Reduction of contrast dose can reduce the occurrence of contrast-induced nephropathy. Besides, the low injection velocity is also related to low subcutaneous leakage. Therefore, the dual-energy CT can be widely used in elderly and diabetic patients.

dual-source computed tomography; dual energy; coronary artery; image quality; radiation dose; tomography

編者按：雙能CT有效的識(shí)別和量化在病理過(guò)程中出現(xiàn)的異常物質(zhì)成分信息，區(qū)分結(jié)石、鐵、鈣、碘等不同成分。通過(guò)能量選擇成像，使合成圖像的顯示和質(zhì)量更便于臨床診斷信息的提取，極大的豐富和拓展了CT的臨床應(yīng)用。本專欄收集了雙能CT在臨床各部位的應(yīng)用，探討其臨床診斷應(yīng)用價(jià)值。

欄目主編：石明國(guó)

石明國(guó)，畢業(yè)于西安交通大學(xué)，碩士學(xué)位。現(xiàn)任第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像學(xué)教研室主任、教授。兼山東泰山醫(yī)學(xué)院教授、碩士生導(dǎo)師。榮立三等功2次，2012年1月獲國(guó)防服役金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)隆６啻伪辉u(píng)為陜西省醫(yī)學(xué)會(huì)先進(jìn)個(gè)人。中華醫(yī)學(xué)會(huì)影像技術(shù)分會(huì)第六屆委員會(huì)主任委員、中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備協(xié)會(huì)常務(wù)理事、中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備協(xié)會(huì)CT工程技術(shù)專業(yè)委員會(huì)主任委員、中國(guó)人民解放軍醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)委員會(huì)主任委員、陜西省醫(yī)學(xué)會(huì)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)學(xué)會(huì)名譽(yù)主任委員，中華醫(yī)學(xué)科技獎(jiǎng)評(píng)審委員會(huì)委員。先后受聘為中華放射學(xué)雜志副總編輯、實(shí)用放射學(xué)、中華現(xiàn)代影像學(xué)、醫(yī)療衛(wèi)生裝備、生物醫(yī)學(xué)工程與臨床、現(xiàn)代醫(yī)用影像學(xué)等10多部雜志編委、常務(wù)編委、副主編。承擔(dān)國(guó)家九五攻關(guān)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金等課題研究，獲陜西省科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)兩項(xiàng)，全軍科技進(jìn)步獎(jiǎng)5項(xiàng)，國(guó)家發(fā)明專利3項(xiàng)。主編教材及專著10部，參編多部。其中1995年主編全國(guó)首部《實(shí)用CT影像技術(shù)學(xué)》，獲優(yōu)秀科技圖書(shū)一等獎(jiǎng)，被選為全國(guó)大型設(shè)備CT上崗培訓(xùn)教材。主編十一五國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材《醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)》，高等教育出版社出版；主編《醫(yī)學(xué)影像設(shè)備質(zhì)量控制管理學(xué)》《放射師臨床工作指南》《全國(guó)大型醫(yī)用設(shè)備使用人員業(yè)務(wù)考評(píng)教材》、國(guó)家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)及全國(guó)高等醫(yī)藥教材建設(shè)研究會(huì)“十三五”規(guī)劃教材《醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)》等多部教材和專著，由人民衛(wèi)生出版社出版；在各類專業(yè)雜志發(fā)表論文150余篇。

R816.2

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.11.001

1674-1633(2017)11-0001-04

2017-02-11

2017-09-15

國(guó)家自然科學(xué)基金（81000648）。

石明國(guó)，教授，主要研究方向?yàn)獒t(yī)學(xué)影像技術(shù)。

通訊作者郵箱：smg2002@163.com

本文編輯 王靜