超低劑量寬探測器CT掃描模式在冠狀動脈CTA檢查患者中的應用價值

申太忠，李 寶，謝靈爭，王淑荔

(北京航空總醫院影像科，北京 100012)

近年來，隨多排螺旋CT技術的不斷更新與進步，冠狀動脈CT血管成像(CT angiography，CTA)檢查憑借無創、操作簡便、準確率高等優勢在冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(coronary heart disease，CHD)診斷過程中得到臨床廣泛應用[1-3]。但冠狀動脈CTA檢查具有較高輻射劑量，據報道，冠狀動脈CTA檢查患者由發射線輻射所致惡性腫瘤的風險為1/114，同時，對比劑使用會增大腎臟負擔[4-5]。研究顯示，與常規管電壓100 kV或120 kV掃描比較，70 kV掃描輻射劑量較低，有助于滿足對比劑濃度低的要求，避免損傷腎功能[6]。然而低千伏掃描可能會對圖像(signal to noise ratio，SNR)造成一定影響[7]。基于此，本研究嘗試探究超低劑量寬探測器CT掃描模式對冠狀動脈CTA檢查患者輻射劑量、圖像優良率的影響及對冠狀動脈狹窄的診斷價值。報告如下。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取我院2018年1月—2020年5月疑似CHD患者85例作為研究對象，無檢查禁忌證；心率50～80次/min；自主行為能力良好，能配合完成本研究相關檢查；排除需行急診手術治療者；惡性腫瘤者；合并肝腎功能器質性損害者；存在碘對比劑過敏或伴有過敏體質者；血液系統疾病者；屏氣不良或不全者；精神失常者。其中男性47例，女性38例，年齡52～75歲，平均(61.89±2.33)歲；體重指數(body mass index,BMI)19～24，平均22.18±0.63。所有患者均行東芝320排螺旋CT常規檢查和超低劑量檢查，常規組采取100 kV管電壓檢查，超低劑量組采取70 kV管電壓檢查。

本研究經醫院倫理委員會經審核評議通過，所有研究對象均知情，并簽訂同意書。

1.2方法 ①檢測方法：85例疑似CHD患者均應用Aquilion One320排螺旋CT(購自日本東芝公司)，16 cm寬探測器，0.35 s轉速。掃描前囑咐受檢者禁食4～8 h，掃描前5 min應用硝酸甘油擴張冠狀動脈，教會患者呼吸配合方式。采用前瞻性心電門控模式，啟動冠狀動脈CTA檢查。按照心臟大小(12～16 cm)檢查Z軸范圍。結合受檢者年齡、BMI、定位圖體形與密度及預先定義圖像噪聲指數通過自動曝光控制技術對輻射劑量進行調控。噪聲指數為25。掃描參數設置如下：常規組采取100 kV管電壓檢查，超低劑量組采取70 kV管電壓檢查，設備自動調節管電流，探測器準直為320 mm×0.5 mm，轉速為0.35 s，掃描視野為FOV-M。利用基于模型迭代重建進行掃描重建，迭代重建因子控制在50%。當升主動脈近端感興趣區CT值達160 Hu閾值時，延遲8 s后開啟實時跟蹤觸發掃描。根據體型，經肘靜脈以高壓注射器注射碘帕醇對比劑(40～50 mL)，注射速率為4.0～5.0 mL/s，并以相等速率注射生理鹽水(30 mL)。②輻射劑量評估方法：記錄所有患者檢查時機器自動生成的容積CT劑量指數(CT dose index，CTDIvol)及劑量長度乘積(dose-length product，DLP)，并計算輻射劑量(effective dose，ED)，ED=DLP×k[k=0.014mSv/(mGy·cm)]。③圖像客觀評價：于左冠狀動脈發出層面對主動脈根部CT值(CT主動脈)與噪聲(Standard deviation，SD)(SD主動脈)、心包脂肪間隙CT值(CT脂肪)與SD值(SD脂肪)進行測量，SNR=CT主動脈/SD主動脈；噪聲對比度(contrast to-noise ratio，CNR)=(CT主動脈-CT脂肪)/SD主動脈。④圖像質量判斷方法[8]：經2名資深影像診斷醫師以雙盲法對圖像質量的評估，評分標準：分值范圍1～4分，4分(優)：均滿足下述4項條件，即冠狀動脈顯示>13節段、>3級分支，血管邊緣光平滑銳利，管腔內對比劑顯示清晰；3分(良)：上述4項中任意一項不符；2分(一般)：上述4項中任一兩項不符；1分(差)：上述4項標準均不符。取2名影像診斷醫師評分的平均值為最終評分。⑤冠狀動脈狹窄程度判斷方法：根據美國心臟學會冠狀動脈分段法選取左主干、左前降支近、中及遠段、左旋支近、遠段，右冠狀動脈近、中及遠段共9個節段評估狹窄程度，其中血管最狹窄處與相鄰兩端正常血管橫徑均值比值為0%為無；0%<血管最狹窄處與相鄰兩端正常血管橫徑均值比值≤49%為輕度；49%<血管最狹窄處與相鄰兩端正常血管橫徑均值比值≤69%為中度；69%<血管最狹窄處與相鄰兩端正常血管橫徑均值比值<100%為重度；血管最狹窄處與相鄰兩端正常血管橫徑均值比值100%為閉塞。

1.3觀察指標 ①比較兩組輻射劑量、檢查過程中平均心率，其中輻射劑量包括CTDIvol、DLP、ED。②比較兩組圖像客觀評價參數，包括SNR、CNR。③比較兩組圖像質量評分、圖像優良率。④分析超低劑量檢查冠狀動脈狹窄程度與數字減影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)的一致性。⑤分析超低劑量檢查對冠狀動脈狹窄程度≥50%(中度及以上)的診斷價值。

1.4統計學方法 應用SPSS22.0統計軟件分析數據。計量資料比較采用t檢驗；一致性采用Kappa分析；計數資料采用χ2檢驗；繪制受試者工作特征(receiver operating characteristic curve，ROC)判斷診斷效能，采用Hanley-McNeil方法比較ROC曲線下面積(areas under the curve，AUC)。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1兩組輻射劑量以及檢查過程中平均心率比較 超低劑量組CTDIvol、DLP、ED低于常規組，差異有統計學意義(P<0.05)，兩組檢查過程中平均心率比較差異無統計學意義(P>0.05)，見表1。

表1 兩組輻射劑量以及檢查過程中平均心率比較Table 1 Comparison of radiation dose and mean heart rate between two groups

2.2兩組圖像客觀評價參數比較 超低劑量組SNR、CNR高于常規組，差異有統計學意義(P<0.05)，見表2。

表2 兩組圖像客觀評價參數比較Table 2 Comparison of objective evaluation parameters of images between two groups

2.3兩組圖像質量比較 超低劑量組圖像質量評分為(3.26±0.31)分，與常規組(3.30±0.34)分比較，差異無統計學意義(t=0.802，P=0.424)；兩組圖像優良率差異無統計學意義(P>0.05)，見表3。

表3 兩組圖像質量比較Table 3 Comparison of image quality between two groups (n=85，例數，%)

2.4超低劑量檢查冠狀動脈狹窄程度與DSA一致性 在冠狀動脈CT血管成像檢查2周之內進行DSA檢查，DSA于85例疑似CHD患者中共采集760支冠狀動脈，超低劑量檢查時均可獲取。DSA檢查證實，760支冠狀動脈中，無狹窄616支，輕度狹窄90支，中度狹窄36支，重度狹窄12支，閉塞6支。超低劑量檢查顯示，760支冠狀動脈中，無狹窄619支，輕度狹窄89支，中度狹窄34支，重度狹窄12支，閉塞6支。超低劑量組、常規組檢查冠狀動脈狹窄程度與DSA一致性較高(P<0.05)，見表4。

表4 超低劑量檢查冠狀動脈狹窄程度與DSA一致性Table 4 The consistency of ultra-low-dose examination of coronary stenosis and DSA

2.5超低劑量檢查對冠狀動脈狹窄程度≥50%(中度及以上)的診斷價值 以DSA為金標準，超低劑量檢查診斷冠狀動脈狹窄程度≥50%(中度及以上)的AUC為0.939，95%CI：0.919～0.955，Z=20.243，P<0.001，診斷敏感度為88.89%(48/54)，特異度為98.87%(698/706)，準確度為98.16%(746/760)。

3 討 論

近年來，我國CHD發生率呈逐漸升高趨勢，嚴重威脅人類尤其是老年患者的生命健康[9-10]。因此，及早檢出并予以早期針對性治療，對預防CHD發生、促進預后改善具有積極效應。

目前，臨床診斷CHD多采用DSA檢查，但其存在有創性，易出現栓塞、靜脈痙攣等并發癥，且對輕度冠狀動脈狹窄診斷敏感度較低，故在臨床應用普及中存在一定限制[11]。冠狀動脈CTA檢查在CHD診斷中已趨于成熟，不僅可通過血管分析軟件包進行曲面重建、容積再現技術及最大密度投影重建，為評估冠狀動脈狹窄提供循證解剖結果信息，還能提供血管壁上非阻塞性斑塊的相關信息[12-13]。葉紅等[14]研究認為，冠狀動脈CTA檢查是目前冠狀動脈硬化篩查的常用方法。但冠狀動脈CTA檢查掃描時要求層厚薄、小螺距，易增加冠狀動脈射線輻射劑量。CT輻射劑量是由多種因素綜合作用所致，減少管電壓、探測器等CT硬件工藝提高、前瞻性心電門控模式等均是目前臨床減少射線輻射劑量的常用方法。既往研究證實，管電壓平方與輻射劑量存在正相關性，且將管電壓從120 kV降至80 kV，可減少60.0%輻射劑量[15]。本研究結果顯示，超低劑量組CTDIvol、DLP、ED低于常規組?？梢娕c常規100 kV管電壓檢查比較，采取70 kV管電壓更能減少輻射劑量，考慮這可能歸因于管電壓下降可降低X線能量，減弱X線穿透碘對比劑能力，增加碘對比劑吸收X線量，改善光電效應，提高碘對比劑CT值，從而減少超低劑量寬探測器CT掃描模式輻射劑量[16]。

相關研究認為，良好的圖像質量是準確診斷CHD的重要前提。然而有學者指出，管電壓下降可降低X線穿透組織能力，加大圖像噪聲，進而降低圖像質量[17]。本研究結果顯示，超低劑量組SNR、CNR高于常規組。這可能是由于管電壓下降可增強光電效應，調節X線光子呈現平均能量，提高高原子序數物質對X線的衰減值，強化血管與周圍組織對比度，利于清除噪聲，獲取校正后圖像。由此推測，超低劑量寬探測器CT掃描模式具有更高降噪能力，可在更低輻射劑量下獲取更優圖像質量。本研究通過2名資深影像診斷醫師以雙盲法對圖像質量進行評估，結果顯示管電壓100 kV或70 kV圖像質量評分、圖像優良率的影響比較差異無統計學意義，說明與常規100 kV管電壓比較，超低劑量寬探測器CT掃描模式同樣可獲得達到臨床診斷要求的圖像。另外，通常認為，冠狀動脈管腔內CT值為325～500 Hu，最利于冠狀動脈疾病的診斷[18]。本研究以DSA檢查為金標準，結果顯示超低劑量寬探測器CT掃描模式與DSA診斷冠狀動脈狹窄程度具有較高一致性。進一步繪制ROC曲線，顯示超低劑量寬探測器CT掃描模式診斷冠狀動脈狹窄程度≥50%(中度及以上)的AUC>0.9，且診斷準確率達98.16%，由此可見，超低劑量寬探測器CT掃描模式可為臨床判斷患者冠狀動脈狹窄程度、開展對癥處理提供良好影像學技術支持。

綜上可知，超低劑量寬探測器CT掃描模式具有圖像客觀評價較高、對圖像優良率影響小等優勢，有助于減少冠狀動脈CTA檢查患者輻射劑量，指導臨床評估冠狀動脈狹窄程度，實施個性化治療方案。但本研究未探討管電壓下降在BMI>24的患者中輻射劑量減少的情況，今后需進一步收集病例研究。