寬體探測器CT冠狀動脈成像優化對比劑注射時間與不同管電壓相關性研究

趙芳芳,李 安

(1.陜西省人民醫院,陜西 西安 710068;2.長安醫院醫學影像科,陜西 西安 710016)

冠心病是嚴重危害人們生命健康的臨床常見心血管疾病,早期明確診斷對指導臨床選擇合理的治療方法及改善患者預后具有積極重要意義[1]。其中,已廣泛應用在臨床并得到推廣的CT冠狀動脈成像(Coronary computed tomography angiography,CCTA)技術,相較于數字血管造影具有低風險、無創性等優勢;而且,CCTA能夠在較準確地評估冠狀動脈狹窄程度的同時,還可以判斷冠狀動脈斑塊病變的性質、范圍等[2]。但因CCTA成像需在射線導引下進行,因此不可避免地存在受檢者的電離輻射風險。所以本研究旨在探討寬體探測器CT在優化對比劑注射時間及保障圖像質量的基礎上降低電離輻射劑量的可行性。

1 對象與方法

1.1 研究對象 收集本院60例擬診冠心病并行Revolution CT冠狀動脈成像受檢者作為研究對象,其中男33例,女27例。病例納入標準:心電圖或臨床癥狀懷疑有冠狀動脈病變患者;體重指數(BMI)<30.0 kg/m2。排除標準:重度急慢性感染;精神類疾病;造影劑過敏;甲狀腺功能亢進;嚴重肝腎功能異常;有冠狀動脈手術史;因各種原因不能配合者等。60例患者隨機分成兩組:A組為對照組30例,管電壓為120 kV;B組為試驗組30例,管電壓為100 kV。

1.2 掃描設備及方法 采用GE Revolution CT 進行掃描。方法:患者仰臥,頭先進,掃描層厚0.625 mm,層距0.625 mm,掃描范圍從氣管隆突下方1 cm到心臟底部,所有患者檢查前均簽署知情同意書,檢查前去除患者體表異物,連接心電電極,利用雙筒高壓注射器給予患者碘帕醇對比劑(國藥準字H20053388),全部掃描均為自由呼吸[3],對比劑注入時間均為8 s,按照25 mgI/(kg·s)流率計算打藥藥量。采用對比劑示蹤觸發自動掃描模式,轉速0.28 s。

1.3 圖像重建和后處理 圖像均采用標準算法自動篩選最佳期相進行重建,迭代重組(ASIR-V)權重為80%,對因運動偽影較重不能滿足診斷要求的聯合冠狀動脈凍結技術(SSF)。重建圖像后將數據上傳至后處理工作站(GE ADW4.6),分別用多平面重組、曲面重組、容積再現和最大密度投影等多種后處理技術對圖像進行評價。

1.4 圖像客觀評價 圖像質量的客觀指標主要是分別測量主動脈根部、右冠狀動脈(RCA)、左前降支(LAD ),以及左回旋支(LCX)近段管腔和其周圍脂肪組織CT值,計算血管信噪比(SNR)和對比噪聲比(CNR),SNR=血管CT值/血管噪聲,CNR=(血管CT值-脂肪CT值)/脂肪噪聲。記錄CT容積劑量指數(CTDI)、長度乘積(DLP),并計算有效輻射劑量(ED),公式為ED=DLP×k,k=0.014 mSv/(mGy·cm)[4-5]。

1.5 圖像主觀評價 根據橫斷位及重建圖像,參考美國心臟協會的分段標準改良法將冠狀動脈分為16段[6]。針對血管邊緣清晰度和運動偽影的存在情況,采用5分法[7]評估每支血管的圖像質量(1分:不能滿足診斷,圖像質量差,嚴重的運動偽影;2分:圖像質量差,難以進行血管分析,有較嚴重的運動偽影;3分:圖像質量欠佳但可用于診斷,可能影響診斷的準確性,有較多的運動偽影;4分:圖像質量良好,大多血管邊緣清晰,只有少量的運動偽影,不影響診斷;5分:圖像質量優異,血管顯示清楚,邊緣清晰、光滑,與周圍組織對比良好,無運動偽影)。由兩名經驗豐富的評價者(心血管影像高年資醫師)按雙盲原則對RCA、LAD、LCX圖像進行逐段分析,評價直徑>1.5 mm的血管,對直徑<1.5 mm的血管不予評價,以得分大于等于3分為滿足診斷要求。當兩名醫師評價不一致時需共同研究協商得出結論。

2 結 果

2.1 兩組患者一般資料比較 60例患者均順利完成CCTA檢查,不同管電壓CT掃描的A組和B組患者在性別、年齡、體重指數(BMI)、掃描心率、伴發相關疾病、吸煙史等方面比較均無統計學差異(均P>0.05),見表1。

表1 兩組患者一般資料比較

2.2 兩組CTDI、DLP、ED、造影劑用量及各節段動脈分支CT值、噪聲、SNR、CNR等客觀指標比較 兩組間CTDI、DLP、ED比較差異有統計學意義(均P<0.05);ED B組(1.60±0.60)mSv較A組(2.26±1.28 )mSv有效輻射劑量下降約30%。兩組間各節段血管內CT值B組較A組提升,差異具有統計學意義(均P<0.05);兩組間SNR、CNR比較差異無統計學意義(均P>0.05)。見表2。

表2 兩組CTDI、DLP、ED、造影劑用量及各節段動脈分支CT值、噪聲、SNR、CNR等客觀指標比較

2.3 兩組圖像主觀最終評分分布比較 60例患者圖像質量主觀評價均達到臨床診斷要求,且兩名評價者表現一致性良好(k>0.80);兩組間各節段血管的主觀最終評分比較差異無統計學意義(均P>0.05)。見表3。

表3 兩組圖像主觀最終評分分布比較(例)

3 討 論

冠心病是由多因素導致冠狀動脈粥樣硬化斑塊形成進而引起心肌供血不足的一種疾病[2]。目前,臨床上最常用的診斷冠心病的兩種客觀檢查方法是CCTA和冠狀動脈造影檢查(DSA)。其中DSA作為一項有創性操作檢查,存在技術要求高、花費高、醫患接受輻射劑量大、風險高等缺點,且僅能提供二維圖像,既無法顯示冠脈與周圍心肌的關系,亦不能評估血管壁受損程度及斑塊的穩定性[8-10];另外,研究亦發現DSA檢查時由于作為參考的正常血管可能本身已經受影響,因此將其作為衡量管腔狹窄程度的標尺不一定可靠[11]。近些年來,醫學影像技術發展迅速,常規影像技術在心血管病診療中的應用不斷拓寬,隨之興起的一些先進的影像新技術愈來愈發揮著重要的作用,CCTA的適應證也越來越廣[1,12]。新一代低輻射寬體探測器Revolution CT是具有16 cm Z軸覆蓋范圍、0.28 s/r的旋轉速度,具有高時效性、高空間分辨率等特點,適合在任何心率或心律下于一個心動周期內完成全心掃描,可有效減少心臟、呼吸運動偽影[13-14]。

由于高電離輻射暴露和高負荷對比劑會引起潛在的健康風險[12],因此在不影響CCTA 圖像質量的前提下,盡可能減少患者所接受的電離輻射以及對比劑是當前研究的熱點和必然趨勢。其中,降低管電壓是減少CT輻射劑量的主要有效方法之一,且同時可以減少對比劑的使用[4,5,8,15-16 ]。研究表明,低管電壓掃描輸出的X射線能量更接近對比劑碘的k邊緣值,具有提高對比劑增強效果,實現降低管電壓時提高血管腔內CT值、降低輻射劑量和對比劑用量[16-17]。雖然降低管電壓同時會使X射線減少,圖像噪聲將隨之增加,圖像質量會因此不受保障,特別是較肥胖的患者,但相比圖像噪聲對圖像質量的影響,血管強化是決定圖像質量的關鍵因素;因此,在圖像后處理ASIR-V技術參與下,可有效降低噪聲影響,增加CNR,改善圖像質量[18];而高的血管CT值亦可使血管邊緣和分支顯示更好,對比度增加[19]。通常情況下為保證圖像質量,CCTA管電壓常用120 kV,最低管電壓限制在80 kV。近年來,隨著新型設備CT的出現,成像能力得到了進一步提升,一些研究探索了更低的管電壓在臨床中的應用。李艷等[20]研究報道,BMI在18～25 kg/m2患者中,且心率均在正常范圍內時,在管電壓為80 kV條件下采用Revolution CT行CCTA,能夠保證圖像質量,且可降低輻射劑量;陳依林等[21]和陳玉環等[22]采用Revolution CT在70 kV的CCTA相關研究中,亦均將BMI正常的患者作為研究人群。盡管較低管電壓可以提高增強效果,保證圖像質量,但依然存在眾多限制,尤其是低劑量效率可能導致較肥胖者圖像噪聲的顯著增加。總之,采用較低管電壓時雖然可以實現降低輻射劑量和保證圖像質量的診斷,但對受檢者的體重指數、心率等均有一定要求。

本研究目的為驗證寬體探測器Revolution CT行CCTA在優化對比劑注射時間的基礎上進行不同管電壓的相關性,為了保證圖像質量,故本組研究只進行了100 kV管電壓試驗,而未嘗試更低管電壓的研究。本研究顯示:B組較A組各節段血管腔內CT值均得到了顯著提升,雖然B組較A組SNR、CNR都有所提高,但差異無統計學意義;兩組CCTA圖像質量主觀評價比較差異亦無統計學意義,但低管電壓100 kV組的圖像質量明顯優于高管電壓120 kV組,B組較A組圖像血管邊緣和冠脈分支顯示更清晰、更銳利,與周圍組織對比度更佳;表明100 kV寬體探測器CT的CCTA圖像質量可以更好的達到診斷要求,同時ED B組(1.60±0.60)mSv較A組(2.26±1.28)mSv有效輻射劑量下降約30%;且在同等注射條件下,對比劑注射時間由以往的10 s縮短至8 s,減少了對比劑負荷劑量,下降至平均約34 ml,這與同類相關性研究結論保持了一致性[23]。以往在使用100 kV和120 kV的管電壓研究中,其他型號CT的CCTA雖然可以獲得診斷性的圖像,但輻射劑量被報道為1.7～10.4 mSv,對比劑劑量為60～90 ml[22]。因此,本研究中使用寬體探測器CT在優化對比劑注射時間的基礎上進行100 kV管電壓的CCTA相關性研究,與120 kV相比優勢顯著。雖然本研究驗證了該技術方案的可行性,但也存在一定的局限性:①樣本量少,未納入BMI≥30.0 kg/m2肥胖患者;②研究對象為臨床上懷疑有冠心病者,未與冠狀動脈造影進行對比,雖然圖像質量優良,但準確性和精確度尚需證實。因此,今后有待進一步研究完善。

綜上所述,寬體探測器CT冠狀動脈成像中,縮短對比劑注射時間為8 s,不但能夠減少對比劑注射劑量,同時降低管電壓為100 kV,還可以有效減少患者輻射劑量,且圖像質量優于管電壓120 kV,能夠更好地滿足影像診斷要求。