冠狀動脈和頭頸CTA“一站式”聯合掃描的可行性研究：圖像質量及輻射劑量

蔡顯圣，魏里，賈慧娟，蔣永紅，李釗，劉大亮，付玉存

1. 聊城市人民醫院 影像科，山東 聊城 252000；2. 聊城市東昌府人民醫院 門診部，山東 聊城 252000

引言

隨著多層螺旋CT 技術的快速發展，CT 血管成像（CT Angiography，CTA）對于冠狀動脈、頭頸血管及全身血管的評價已廣泛應用臨床。心臟與頭頸血管聯合掃描受限于設備的掃描速度及探測器寬度在臨床開展較少，掃描流程復雜、輻射劑量高[1]。本文應用軸掃與螺旋快速切換的特點，進行冠狀動脈、頭頸血管“一站式”聯合檢查,探討聯合掃描臨床應用的可行性并比較單獨掃描圖像質量、輻射劑量與對比劑用量。

1 材料與方法

1.1 一般資料

收集2016 年12 月至2017 年3 月擬診心腦血管疾病準備行CTA 檢查的連續患者78 例，經醫院倫理委員會批準后，均簽署知情同意書。納入標準：臨床可疑或確診心腦血管疾病，能夠配合完成CTA 檢查的患者。排除標準：有嚴重的碘對比劑過敏史，急性心功能不全，嚴重肝腎功能損害影響對比劑代謝者[2]。隨機分為三組，聯合掃描組（A 組）：患者26 例，男14 例，女12 例，年齡36～82 歲，平均（55.2±9.1）歲，中位數53.0，BMI：（24.56±4.53）kg/m2。頭頸CTA 組（B組）：患者26 例，男13 例，女13 例，年齡31～84 歲，平均（58.3±11.4）歲，中位數56.5，BMI：（24.79±4.68）kg/m2。冠狀動脈CTA 組（C 組）：患者26 例，男15 例，女11例，年齡34～85 歲，平均（56.5±13.4）歲，中位數55.0，BMI：（23.46±3.51）kg/m2。記錄“一站式”聯合掃描與單獨掃描的冠狀動脈及頭頸CTA 的輻射劑量及對比劑使用量，兩者進行對比。

1.2 檢查方法

掃描均在Revolution CT（GE 公司）上完成。應用非離子型對比劑碘帕醇370（370 mgI/mL，博萊科信誼），對比劑用量0.8 mL/kg，對比劑流速5 mL/s。聯合掃描組（A 組）的掃描范圍顱頂至心膈面，先行頭頸螺旋掃描，掃描完畢1.1 s 后行心臟冠狀動脈CTA 掃描，一次造影劑注射后完成全部冠狀動脈、頭頸部動脈掃描。掃描條件：管電壓保持一致100 kV，管電流為自動毫安（范圍50～500 mAs），掃描層厚0.625 mm×256，球管旋轉時間0.28 s/圈，螺距0.992:1，頭頸部噪聲指數（NI）設為3，心臟噪聲指數（NI）設為24，ASIR-V 50%。在胸主動脈氣管分叉水平設感興趣區，閾值達150 HU 后延遲5.5 s 自動觸發。對比劑注射之前注射生理鹽水26 mL，對比劑注射完成追加生理鹽水20 mL，流速均為5 mL/s[3]。

頭頸CTA 組（B 組）的掃描范圍顱頂至主動脈弓。管電壓100 kV，管電流為自動毫安（范圍50～500 mAs），掃描層厚0.625 mm，球管旋轉時間0.28 s/圈，螺距0.992:1，噪聲指數（NI）設為3，ASIR-V 50%。胸主動脈氣管分叉水平設感興趣區閾值，自動觸發：150 HU，延遲5.5 s，對比劑注射之前注射生理鹽水26 mL，流速5 mL/s，對比劑流速5 mL/s，對比劑注射完成后，注射生理鹽水20 mL，流速5 mL/s[4]。

冠狀動脈CTA 組（C 組）：前瞻性心電門控，依據Auto-gating 推薦期相，管電壓100 kV，管電流：自動毫安秒（50～500 mAs），掃描層厚0.625 mm，球管旋轉時間0.28 s/ 圈，螺距0.992:1，噪聲指數（NI）設為24，Asi-V50%，胸主動脈氣管分叉水平設感興趣區閾值，自動觸發：150 HU，延遲5.5 s，對比劑注射完成后，注射生理鹽水20 mL，流速5 mL/s[5]。

1.3 圖像質量、輻射劑量評價

圖像質量主觀評價：冠脈依據美國心臟病協會（AHA）推薦的分段法對冠狀動脈進行分段分析[6]。冠狀動脈、頭頸血管圖像評分分為：5 分，血管顯示良好密度均勻，邊界清晰，無偽影或血管中斷，CT 值400～600 HU；4 分，血管顯示良好密度均勻，邊緣稍模糊，輕度偽影，CT 值400～600 HU（含400 HU）；3 分，血管顯示密度均勻，邊緣稍模糊，輕度偽影，CT 值200～400 HU；2 分，血管顯示密度欠均勻，邊緣模糊，中度偽影，CT 值明顯低于200 HU；1 分，管顯示密度不均，邊緣模糊，明顯偽影，CT 值低于200 HU。

圖像質量客觀評價：選擇軸面圖像進行CT 值測量。頭頸部分：測量雙側頸動脈分叉、海綿竇水平CT 值（ROI 5 mm2）；冠狀動脈：測量主動脈根部左主干起始處CT 值。圖像噪聲值為所取圖像CT 值的標準差。

有效輻射劑量：掃描完成后自動計算得到容積CT 劑量指數CTDIvol，劑量長度乘積（Dose Length Product，DLP），單位有效劑量（Effective Dose，ED）＝k×DLP（胸部k ＝0.014 mSv·mGy-1·cm-1，頭頸部k ＝0.0031 mSv ·mGy-1·cm-1）[7-8]。

1.4 統計學分析

應用SPSS 13.0 統計軟件進行數據分析。計量資料符合正態分布時應用均數±標準差表示。由兩位高年資醫師雙盲評價三組圖像質量。評價者的評價一致性采用Kappa檢驗，Kappa＞0.80 認為一致性好，0.61～0.80 認為一致性較好，小于0.60 認為一致性一般。圖像主觀評分要用非參數檢驗Mann-whitney U 檢驗，兩組患者間對比劑用量、輻射劑量比較采用t 檢驗。P＜0.05 認為差異有統計學意義。

2 結果

78 例患者均配合順利完成圖像掃描。3 組患者的年齡、性別、體重指數之間比較差異無統計學意義（表1）。三組圖像整體質量均能滿足臨床診斷要求，聯合掃描組頭頸部分有少許上肢偽影，不影響圖像診斷（圖1）。雙盲讀片具有較好的一致性（Kappa=0.86）。

表1 患者臨床資料

圖像質量評分中，兩組冠脈圖像共評價747 個節段。冠狀動脈圖像質量評分聯合組，5、4、3 分者分別為260（69.4%）、101（26.9%）、15（3.7%）段；單獨冠狀動脈組分別為285（76.8%）、85（22.9%）、1（0.3%）段，兩組均無3 分以下者，比較差異無統計學意義（U=-0.091，P＜0.01）；單獨頭頸CTA 圖像質量評分與聯合組比較差異無統計學意義（U=-0.909，P＜0.01）（表2）。

圖1 快速轉換模式下的心臟頭頸CTA聯合掃描圖

表2 圖像主觀評分（例）

A 組在主動脈根部左主干水平測得CT 值為（514.4±17.6）HU，相較于B 組的（517.2±16.7）HU，差異無統計學意義（t=0.79，P＜0.01）。A 組在頸動脈分叉測得CT 值（478.7±15.9）HU，頸內動脈海綿竇段CT 值為（456.6±16.4） HU，相較于C組的 （479.7±16.3） HU（t=0.37，P＜0.01）和（458.1±16.8） HU，差異均無統計學意義（t=0.38，P＜0.01）（表3）。

表3 圖像客觀評分（，HU）

表3 圖像客觀評分（，HU）

組別例數主動脈根部 頸動脈分叉 頸動脈海綿竇CT值 噪聲 CT值 噪聲 CT值 噪聲A 26 514.4±17.6 22.2±5.4 478.7±15.9 15.5±5.3 456.0±16.4 19.8±4.6 B 26 — — 479.7±16.3 12.6±3.1 — —C 26 517.2±16.7 23.5±5.2 — — 458.1±16.8 17.9±5.1 t 0.79 0.56 0.37 4.21 0.38 3.85 P ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01

A 組 的 平 均CTDIvol 值 為（13.9±3.1）mGy，DLP 值為（364.8±25.7）mGy·cm，平均ED 值為（2.1±0.4）mSv。B 組的CTDIvol 值為（7.2±1.4）mGy，DLP 值為（268.4±29.6）mGy·cm，平均ED值為（0.8±0.1）mSv。C組的CTDIvol值為（6.8±2.8）mGy，DLP值為（80.9±10.7）mGy·cm，平均ED值為（1.4±0.5）mSv。A 組的輻射劑量與B、C 兩組之和比較無統計學差異（t=0.09，P＜0.01）（表4）。

表4 圖像輻射劑量與對比劑用量

表4 圖像輻射劑量與對比劑用量

分組CTDIvol (mGy) DLP (mGy.cm) ED (mSv) 對比劑 (mL)A 13.9±3.1 364.8±25.7 2.1±0.4 53.1±3.9 B 7.2±1.4 268.4±29.6 0.8±0.1 57.9±6.4 C 6.8±2.8 80.9±10.7 1.4±0.5 57.2±7.9

3 討論

CT 血管造影可以早期發現冠心病、心腦血管病患者動脈斑塊及是否伴有動脈的狹窄；以往多部位聯合掃描受限于設備的掃描速度、輻射劑量及探測器寬度在臨床開展較少[9-10]。本文通過應用一站式聯合掃描技術，探討了冠狀動脈與頭頸CTA 聯合掃描的圖像質量與患者所受輻射劑量、對比劑用量：顯示冠狀動脈與頭頸CTA“一站式”聯合掃描對比劑使用量較單獨掃描組減少50%，“一站式”聯合掃描輻射劑量較單獨頭頸血管CTA 與冠狀動脈CTA 組相加的輻射劑量兩組無明顯差異，較以往研究輻射劑量減少70%。軸掃與螺旋聯合一站式掃描冠狀動脈與頭頸CTA 轉換時間快、無創、簡便快捷是心腦血管患者評價冠狀動脈與頭頸血管的首選檢查方法。

動脈粥樣硬化（Atherosclerosis，AS）是血管系統最常見疾病，常累及身體多部位、多器官的血管，又以心臟及頸、腦部血管較為常見，具有慢性發病，進行性發展的特點[11-12]。冠狀動脈狹窄與心絞痛、心肌梗死有明顯的相關性，頸動脈及腦動脈的狹窄與腦卒中有明確的相關性。一旦患病，將嚴重影響患者生存質量，因此早期發現動脈斑塊及管腔狹窄并干預治療對患者的生存質量有很大提高。以往多層螺旋CT受限于探測器的寬度、設備時間分辨率及掃描方式，往往只能單獨檢查冠狀動脈或頭頸CTA，并且要求患者在檢查時心律是規則的，心率最好控制在較低水平，才能得到滿意的圖像，同時掃描冠脈與頭頸CTA 只能采用同一掃描模式，成功率低難以同時獲得較高質量的心臟與頭頸CTA 圖像質量?；颊呶雌翚饣蚱翚馀浜喜患褧r會使冠狀動脈出現呼吸偽影；頸部受上肢影響對于血管的觀察也受到限制，使的整體圖像質量進一步下降[13-15]。國內有學者單獨應用前瞻性心電門或大螺距螺旋方式進行了冠狀動脈與頭頸血管的聯合檢查，認為聯合掃描的成功與心臟掃描失敗病例主要與心率變異有較大關系，當其掃描時相落入PR 間期時，會造成冠狀動脈的運動偽影，由于掃描時間長，聯合掃描時將會使用較多的對比劑（60～90 mL）[16]。本組所有患者應用了軸掃與螺旋快速切換下的心臟與頭頸螺旋聯合掃描均配合順利完成檢查，不同掃描方式切換時間可以控制到最低1.1 s，基本不影響冠狀動脈及頸、腦動脈血管的峰值獲取，總有效掃描時間也控制在2.0～2.4 s，較以往研究掃描時間減少20%。聯合掃描配以合理ASiR-V圖像后處理，明顯降低了雙上肢上舉造成的頸部圖像偽影，圖像質量評分均能滿足臨床診斷。寬體探測器前瞻式心臟Auto-gating 下的One-beat 掃描使得冠脈CTA 基本不在受心率影響，也避免了錯層偽影的出現，提高了聯合一站式掃描的成功率[17]。

在日常工作中，圖像質量及設備掃描速度是臨床上關注較多的，往往忽略了患者所受輻射劑量對機體產生的潛在風險。如何在保證獲取優質圖像質量的前提下以最小的輻射射劑量進行，是目前研究的重點[18]。本組研究聯合掃描組輻射劑量（2.1±0.4）mSv，較國內作者研究輻射劑量（7.0±0.8）mSv 減少70%，對比劑用量（53.1±3.9）mL，較單獨掃描減少約50%，較國內其他研究減少20%～40%。輻射劑量的減小及對比劑應用的減少，可以明顯改善患者的主觀體驗，對比劑的不適感明顯減少，適合于常規體檢的患者[19]。本研究中3 例心率明顯不齊且心率大于80 次/min 時患者所受輻射劑量明顯高于心率整齊者（43%），分析由于機器二次采集圖像有關，重建是全部患者并未采用二次采集的圖像，通過SSF 凍結都獲取了滿足診斷的圖像，因此我們建議在掃描協議設置中可以關掉二次采集選項。存在的不足與展望：本文初步研究了軸掃與螺旋快速切換下的冠狀動脈、頭頸血管聯合一站式檢查對心腦血管病患者的臨床價值，但掃描方案還有待進一步完善，在保證圖像質量的前提下，盡量降低患者所受輻射劑量，實現掃描協議的個體化及圖像質量的最優化，是下一步的研究目標。

總之，具有動脈粥樣硬化背景的患者進行頭頸CTA、冠狀動脈一站式聯合掃描是有必要、可行的，它可以早期的發現并判斷心臟、頸部、腦內動脈血管的狹窄程度及斑塊的位置及穩定性，有利于臨床的早期干預治療，預防腦卒中、心梗等疾病的發生，降低心腦血管病患者的死亡率。聯合掃描具有患者適應性好、簡便快捷、對比劑使用少的優勢，是心腦血管患者評價冠狀動脈與頭頸血管的有效的檢查方法，值得臨床推廣應用。