縮窄320排CT冠狀動脈成像采集時間窗的可行性

彭 睿，方 正，陳金華，倪衛國，石永貴，萬 千，黃 飛

(重慶醫科大學附屬第二醫院放射科，重慶 400010)

隨著多層螺旋CT成像技術快速發展，冠狀動脈CT血管成像(coronary CT angiography, CCTA)已成為臨床診斷冠心病及無創評估冠狀動脈斑塊的首選檢查方法[1-2]，如何在滿足診斷的同時有效降低其輻射劑量是近年研究熱點。前瞻性心電門控技術為CCTA常規技術，只采集R-R間期心臟運動相對較慢時間段的圖像，采集時間較全心動周期圖像縮短，輻射劑量及致癌風險降低[3]。對心率較高且穩定的患者，傳統前瞻性采集圖像的時間窗較寬，輻射劑量較大。對心率低且心律齊的患者，縮窄采集時間窗不會降低圖像診斷效能[4]，并能有效降低輻射劑量。本研究通過比較預估縮窄時間窗后與縮窄時間窗前CCTA的圖像質量及輻射劑量,探討縮窄CCTA采集時間窗的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2018年5—2018年12月90例于重慶醫科大學附屬第二醫院接受CCTA的患者，男37例，女53例，年齡35～85歲，中位年齡60歲；心率65～95次/分，平均(71.51±6.05)次/分。納入標準：①疑診冠心病；②心律齊(心率波動≤5次/分)且心率≥65次/分。排除標準：①屏氣配合差，圖像偽影明顯；②采集圖像時心律不齊或心率波動>5次/分；③心功能異常或其他原因導致冠狀動脈灌注差而影響評分；④冠狀動脈支架植入史或搭橋術史。

1.2 儀器與方法 采用Toshiba Aquilion One 320排動態容積CT儀。檢查前行屏氣訓練，記錄屏氣后心率，予心率≥80次/分患者口服倍他樂克；以流率4.5～6.0 ml/s注射Omnipaque(350 mgI/ml，GE)55～75 ml，跟注30 ml生理鹽水，之后囑患者屏氣，行CCTA掃描。參數：管電壓120 kV，管電流400～550 mA，容積掃描層厚320×0.5 mm，轉速0.35 s/rot，掃描范圍自氣管隆突下方至膈下，包括冠狀動脈所有分支，掃描時間窗為R-R間期30%～80%。

1.3 圖像處理及圖像質量評價 掃描結束后，CT設備根據預設條件自動重建出圖像相對較好的一個時相圖像(預設組)。之后采用Toshiba Cardio ImageXact軟件，以2%為間隔重建R-R間期30%～80%的冠狀動脈各時相圖像，并導入Toshiba VITREA CORE后處理工作站進行重建，獲得冠狀動脈多平面重組(multiple planar reformation, MPR)、曲面重組(curved planar reformation, CPR)、最大密度投影(maximum intensity projection, MIP)及容積再現(volume rendering, VR)圖像。由2名具有8年以上心血管影像診斷經驗的主治醫師參照美國心臟病學會的冠狀動脈分段法[5]以雙盲法評價冠狀動脈3個血管節段左前降支(left anterior descending branch, LAD)、左回旋支(left circumflex branch, LCX)和右冠狀動脈(right coronary artery, RCA)的圖像質量，意見不一致時共同討論決定。圖像質量評價標準[6]：0級(1分)，圖像偽影嚴重，無法觀察冠狀動脈及其主支，不能診斷；1級(2分)，各心腔及冠狀動脈顯示模糊，有明顯的呼吸運動偽影，心臟周圍及圖像背景干擾嚴重，達不到診斷要求；2級(3分)，各心腔及冠狀動脈顯示欠清晰，或略有呼吸運動偽影，心臟周圍及圖像背景略有干擾，基本不影響診斷；3級(4分)，各心腔及冠狀動脈顯示清晰，無呼吸運動偽影，心臟周圍及圖像背景無干擾，完全符合診斷要求。

1.4 縮窄采集時間窗范圍確定 根據圖像質量評價結果，以每支血管節段得分最高的R-R間期為血管最佳時相，以3支血管節段得分之和最高且每支血管節段得分均≥3分的R-R間期為患者最佳時相，據此確定不同心率患者由舒張期轉移至收縮期的臨界心率，從而預估采集時間窗可縮窄范圍(以預估縮窄時間窗后圖像為縮窄時間窗組)，并以此預估縮窄時間窗組的輻射劑量，記錄縮窄采集時間窗前的有效輻射劑量(effective dose, ED)。

1.5 統計學分析 采用SPSS 22.0統計分析軟件。符合正態分布的計量資料以±s表示，不符合正態分布者以中位數(上下四分位數)表示，以Kolmogorov-Smirnov檢驗冠狀動脈最佳時相是否符合正態，繪制不同心率患者CCTA最佳時相箱線圖。采用Mann-WhitneyU檢驗比較預設時相組與縮窄時間窗組之間血管最佳時相圖像及患者最佳圖像的質量差異，以配對t檢驗比較縮窄采集時間窗前后ED差異。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 最佳時相由舒張期轉移至收縮期的臨界心率 因8例LCX、1例RCA存在變異而剔除，最終共90例患者、261支冠狀動脈血管節段納入研究。本組患者最佳時相數據不符合正態分布(Z=0.28，P<0.05)，心率65～70次/分患者冠狀動脈最佳時相集中于舒張末期[R-R間期70%～80%，R-R間期76%(74%,76%)]；而心率70～95次/分患者集中于收縮末期[R-R間期40%～50%，R-R間期44%(42%，48%)](圖1)，故以心率70次/分為患者最佳時相由舒張期轉移至收縮期的臨界心率。

表1 2組最佳血管時相及最佳患者時相圖像質量比較[分，中位數(上下四分位數)]

圖1 不同心率患者CCTA最佳時相箱線圖

圖2 患者男，53歲，疑診冠心病，RCA部分重建CPR圖 心率72次/分，R-R間期30%、46%和80%為掃描與重建起點、最佳時相和終點

圖3 患者男，67歲，疑似冠心病，RCA部分重建CPR圖 心率66次/分，R-R間期30%、76%、80%為掃描與重建起點、最佳時相和終點

2.2 縮窄時間窗 患者心率為65～70次/分時，LAD、LCX及RCA圖像滿足診斷(評分≥3分)的時相分別為R-R間期72%～78%、72%～80%及74%～78%，相應血管最佳時相均為R-R間期76%，3支血管節段圖像均滿足診斷時相為R-R間期72%～80%，最佳時相為R-R間期76%。患者心率為70～95次/分時，LAD、LCX及RCA圖像滿足診斷的時相分別為R-R間期40%～46%、42%～50%及44%～48%，相應血管最佳時相均為R-R間期44%，3支血管節段圖像均滿足診斷的時相為R-R間期40%～50%，患者最佳時相為R-R間期44%。根據以上結果，預估心率65～70次/分患者CCTA采集時間窗可縮窄為R-R間期的72%～80%，而心率65～95次/分患者可縮窄為R-R間期的40%～50%，可得到滿足診斷要求的圖像(圖2、3)。

2.3 預設時相組與縮窄時間窗組最佳時相的圖像質量 預設時相組與縮窄時間窗組之間最佳血管時相和最佳患者時相圖像質量差異均有統計學意義(表1)。

2.4 預估縮窄時間窗前后ED 縮窄時間窗后ED為[(8.81±1.66) mSv)，較之前的[(15.50±3.04) mSv)減少約43%(t=44.14，P<0.01)。

3 討論

CCTA是目前無創診斷冠心病的最佳檢查方法，已廣泛用于臨床，但其所帶來的高輻射仍是臨床難題[7]。將管電流及管電壓降至最低后，根據心率縮窄采集時間窗，是減少輻射最有效的手段[8]。研究[9]表明，采用前瞻性心電門控技術采集圖像，輻射劑量可較回顧性心電門控技術降低80%。本研究采用前瞻性心電門控技術，根據患者CCTA最佳時相確定不同心率患者由舒張期轉移至收縮期的臨界心率，從而預估采集時間窗的可縮窄范圍，以在保證圖像質量的同時降低輻射劑量。

CT設備出廠時已將心率<65次/分患者的采集時間窗預設優化為R-R間期70%～80%，而臨床中大多數患者心率≥65次/分，且320排CT單扇區時間分辨力有限，無法選擇性地采集同一心動周期中收縮期或舒張期圖像，只常規采集R-R間期的30%～80%，其中包含收縮期到舒張期，且至少需采集2個心動周期[10],使輻射劑量明顯增高。本組針對心率≥65次/分患者展開研究。

研究[11]發現，隨心率增加，CCTA最佳時相逐漸從心臟舒張期轉移至收縮期，理論上只需采集收縮期或舒張期某一時段的數，據即可獲得最佳冠狀動脈圖像。翟繼良等[12]發現對于心率>65次/分患者采集時間窗可縮窄為30%～50%或70%～80%，但系采用超聲檢查測量舒張期指導CCTA采集時間窗，臨床實用性較弱。本研究根據患者CCTA的最佳時相確定不同心率患者由舒張期轉移至收縮期的臨界心率，從而預估采集時間窗可縮窄范圍，縮窄采集時間窗后最佳時相圖像質量高于預設時相，而ED降低約43%，與之翟繼良等[12]研究結果相符，而臨床實用性更佳。

本研究根據患者屏氣后心率預估其最佳時相，并選擇最低劑量掃描方案，可有效縮短圖像采集及后處理時間，在改善圖像質量的減少輻射劑量，并提高工作效率。本研究的主要局限性：①高心率患者檢查前予口服倍他樂克[13]使檢查時心率明顯降低，可能影響結果的準確性；②預估縮窄時間窗后ED可能與實際掃描中存在差異；③臨床工作中，患者心率存在不同程度波動，尤其心率處于臨界心率時，如何選擇最佳采集時間窗有待進一步研究。

綜上所述，對預計屏氣后心率穩定(心率波動≤5次/分)患者行CCTA時，可根據屏氣心率適當縮窄采集時間窗，在提高圖像質量的同時降低輻射劑量。