個性化冠狀動脈CTA對比劑注射方案的可行性研究

Feasibility study of personalized coronary CTA contrast agent injection protocol

DING Xiaoqing，SONGJingjing，TAN Wenli，ZHU Jing，WANG Li，XUHuihui，LYUYining，XIEYao，ZHAOXi，ZHANSonghua， WANG Danhong，GONG Zhigang

DepartmentofdiologguangspitalftedtgiUersityofditioalneseedicinega， China.

[Abstract]Objective：Toinvestigatetheclinicalfeasibilityofpersonalizedcontrastagentinjectionprotocolsforcoronary CTA（CCTA）.Methods：Atotalof10OpatientsundergoingCCTAwereenrolledanddividedintoanexperimentalgroup（48cases） andacontrolgroup（52cases）acording totheexaminationtimeline.Theexperimental groupreceivedpersonalizedinjection protocols，whilethecontrolgroupusedkV-basedprotocols.Contrastagentdosageandinjectionratewererecordedforboth groups.CTvalueandnoiselevelweremeasuredattheaorticrot，leftmaincoronaryartery，proximalleftanteriordescending artery，md-leftanteriordescendingartery，proximalcireumflexartery，proximalrightcoronaryartery，andmid-ightcoroay artery.Subjectiveandobjectiveimagequalitywereevaluated，anddiferencesbetween thetwogroupswerecompared.Results： There werestatistcaldiffrences inthetubecurrent，dose length product（DLP），andefeciveradiationdose（ED）between the two groups（all Plt;0.05 ）.The experimental group had contrast agent dosage of（ 30.85±7.03）mL and injection rate of（ 2.44±0.55 ） mL/s ，while the control group had（ 50.38±1.35 ）mLand（ 4.04±0.13 ）mL/s，respectively.Theexperimental group showed a 63.31% reduction in dosage and a 65.57% decrease in injection rate compared to the control group，with statistically significant differences（both Plt;0.01 ）.The subjective image quality score was （3.80±0.40 ）points in the experimental group and （3.90±0.30 ）points in the control group，with no statistically significant difference（ Pgt;0.05 ）. CT valuesandnoise levelsinallmeasuredbloodvesselsintheexperimental groupwerelower thanthoseinthecontrol group， with statistically significant differences（all Plt;0.05 ）.There wasno statistical difference in SNR of measured blood vessels between the two groups （all Pgt;0.05 ）.The noise score at the aortic root，CT value and objective image quality score of coronary had statistical differences between the two groups （all Plt;0.001 ），while SNR at the aortic root had no statistical diference （ P= 0.209）.Conclusion：Thepersonalizedcontrastagent injectionprotocolforCCTAcansignificantlyreducecontrastagentdosage and injection rate without compromising the image quality of CCTA.

[Key words] Coronary artery;Personalized;Contrast agent;Tomography，X-ray computed;Angiography

缺血性心臟病是引起人類死亡的首要原因，每年死亡人數超過900萬[1]。CT已經成為心血管疾病的一線檢查手段[2-3]。隨著CT技術的進步，越來越多的個性化技術用于臨床工作，如自動管電壓設置、雙能量掃描、迭代重建、光子計數CT等[4-5]。這對冠狀 動脈 CTA（coronary artery computed tomographyangiography，CCTA）對比劑注射方案的設計提出了挑戰。本研究通過微信小程序設置CCTA個性化對比劑注射方案，探討其臨床可行性。

1資料與方法

1.1一般資料

收集2024年2—4月在我院行CCTA檢查的100例患者。按就診時間順序使用隨機數字表法分為試驗組48例和對照組52例。排除標準： ① 使用前瞻性心電觸發大螺距掃描或回顧性心電門控掃描模式； ② 年齡 lt;18 歲； ③ 既往有嚴重碘對比劑不良反應； ④BMIgt;30kg/m² 。本研究經醫院倫理委員會批準（批號：2024-1429-012-01）。

1.2儀器與方法

采用第3代雙源CT（SiemensSomatom Force），完成定位圖及鈣化積分采集后行CCTA檢查。檢查前無需控制心率，患者取仰臥位，足先進，右側上肢留置20G套管針。對比劑使用碘美普爾注射液（碘濃度400mg/mL ）。使用監測觸發方法，監測主動脈根部，閾值為 ^80HU ，觸發后延遲6s開始掃描。使用前瞻性心電觸發序列掃描模式，根據患者體型進行自動管電壓和自動管電流調制，掃描參數：參考管電壓為100kV ，參考管電流為 320mAs/r ；自適應準直，準直范圍 96×0.6mm～192×0.6mm ；自適應全劑量曝光范圍，根據患者心率和心律確定；掃描范圍從氣管隆突下 1cm 至心臟膈面，使用自動范圍設置，根據患者心臟情況進行微調。重建參數：層厚 0.75mm ，層距0.5mm ，行ADMIRE迭代重建，Strength值為4，根據患者心臟大小自適應視野，重建矩陣 512×512 。

試驗組對比劑注射方案使用微信小程序“個性化CM計算器”進行計算（軟件著作權登記號2022SR0269169），該方法參考相關研究[6結合實踐經驗確定。首先計算或估計患者去脂體質量， 120kV 時注射流率 去脂體質量 ×37/ 對比劑濃度， 120kV 時流率為 100% ，每降低 10kV ，流率減少 10% 。注射持續時間 掃描持續時間 +t ，其中掃描持續時間 s且心率 gt;90 次 /min 時， t=6 ;掃描持續時間 gt;1 s且心率≤70次 /min 或掃描持續時間 ?1 s、心率在 70～90 次 /min 時， 1=7 ；掃描持續時間 gt;1 s且心率 gt;70 次 /min 或掃描持續時間≤1s、心率 ≤70 次 /min 時， t=8 ；獲得注射流率和對比劑持續時間后，可計算對比劑總量。對照組對比劑注射方案根據自動管電壓調制的管電壓結果設定， 70kV 流率為 4mL/s ，總量為 50mL ，每增加10kV ，流率增加 0.5mL/s ，總量增加 6mL 。

記錄容積CT劑量指數（volumeCTdosimetry index，CTDIvol）、劑量長度乘積（doselength product，DLP）等參數，參考胸部轉換系數（0.014）計算有效輻射劑量（effectivedose，ED）。將所有數據傳輸至Siemenssyngo.via工作站，進行數據測量和主觀圖像質量評價。

1.3 圖像評價

測量并記錄所有患者主動脈根部、左主干（LM）前降支（LAD）近段、LAD中段、回旋支（CX）近段、右冠狀動脈（RCA）近段、RCA中段的CT值和標準差，如測量部位存在支架、彌漫鈣化或血管直徑 lt;1.5mm 則不進行。

由2位分別有19、23年CCTA診斷經驗的醫師雙盲下評價主觀圖像質量，參考國際心血管CT學會（SCCT）對冠狀動脈血管的18段分法差，僅對直徑 的節段進行評價[7]。圖像質量評價分為4級[8-9]：優秀（4分），血管邊界清晰，無偽影， gt;90% 的節段能夠評估；良好（3分）：血管邊界清晰，部分偽影， 80%lt;-90% 的節段能夠評估；中等（2分）：血管邊界局部模糊，部分偽影， 70%lt;-80% 的節段能夠評估；差（1分）：血管顯示不清，明顯偽影， lt;70% 的血管節段能夠評估。

采用《冠狀動脈CT血管成像的適用標準及診斷報告書寫規范》10]要求，對CCTA的圖像質量進行客觀評價：優秀（4分），左主干和3支冠狀動脈近中段管腔內CT值 351～450HU ；良好（3分）， 300～350HU ：中等（2分）， 200～299HU ；差（1分）， lt;200HU 。主動脈根部管腔內的CT值標準差（SD值）可作為圖像噪聲， lt;20HU 為優秀（4分） ，20～30HU 為良好（3分），31-40HU 為一般（2分）， gt;40HU 為差（1分，圖像不能評估）。

1.4統計學分析

使用SPSS26.0軟件。定量資料以 表示。使用單因素方差分析2組年齡、心率差異，使用獨立樣本t檢驗分析2組性別差異。2組數據主觀和客觀圖像質量的差異行t檢驗。以 Plt;0.05 為差異有統計學意義。

2結果

2.12組一般資料及輻射劑量比較（表1）

100例中，試驗組48例，男21例，女27例；對照組52例，男19例，女33例。2組性別、年齡、BMI、心率比較，差異均無統計學意義（均 Pgt;0.05 ）。試驗組44例 （91.7% ）使用 70kV 掃描，4例（ 8.3% ）使用80kV 掃描。對照組46例（ 88.5% ）使用 70kV 掃描，6例 （11.5% 使用 80kV 掃描。2組管電流、DLP、ED差異均有統計學意義（均 Plt;0.05 ）。

表12組一般資料及輻射劑量比較

注：CTDIvol為容積CT劑量指數，DLP為劑量長度乘積，ED為有效輻射劑量。

2.2 2組對比劑方案比較（表2）

2.32組圖像質量評價（表3；圖1，2）

試驗組對比劑劑量較對照組減少 63.31% ，流率降低 65.57% ，差異均有統計學意義（均 Plt;0.01 ）。

試驗組主觀圖像評分為 （3.80±0.40） 分，對照組為 （3.90±0.30） 分，2組差異無統計學意義 （Pgt;0.05） ）。

表22組對比劑方案比較

表32組圖像測量數據及客觀評分比較

注：LM為左主干，LAD為前降支，CX為回旋支，RCA為右冠狀動脈。

試驗組各測量血管的CT值均低于對照組，試驗組各測量血管的噪聲水平均高于對照組（均 Plt; 0.05）。試驗組和對照組各測量血管的SNR差異無統計學意義（均 Pgt;0.05 ）。2組主動脈根部噪聲評分、冠狀動脈血管平均CT值及其客觀評分差異均有統計學意義（均 Plt;0.001 ）。2組主動脈根部SNR客觀評分差異無統計學意義（ P=0.209 ）。相關性檢驗發現，圖像質量與對比劑方案無關。

3討論

管電壓選擇增多和低管電壓成像普及，為個性化CCTA對比劑注射方案設置提供更多可能[11-12]。Martin等[13]根據管電壓設置不同的碘流率，對比劑總量（碘濃度 370mgI/mL 從 70kV 時的 33mL （碘流率 0.7gl/s 到 130kV 時的 65mL （碘流率 1.7gI/s ）；管電壓定制注射方案可對行CCTA的患者行個體化掃描，在保持圖像質量的同時顯著降低對比劑和輻射劑量。Onoda等[14]研究發現，使用 70kV 行經導管主動脈瓣置入術（transcatheteraorticvalve implantation，TAVI）術前評估既能保證圖像質量，又能減少對比劑劑量。本研究發現，使用個性化對比劑注射方案后，整體血管強化水平有所降低，噪聲水平也相應降低，圖像整體SNR未受到明顯影響。Jin等[15使用體表面積優化對比劑注射方案，并在雙源CT上使用前瞻性心電觸發序列掃描模式，發現按體表面積計算對比劑劑量所得圖像較根據BMI獲得圖像的質量更好。此外，本研究利用自動管電流調制技術， 90% 的患者采用 70kV 行CCTA檢查，平均ED為 1.41mSv 較以往研究[16-17]結果顯著減少。

2022年因碘對比劑短缺，很多放射科被迫選擇其他檢查模式[18]。本研究結果可在保證診斷結果的前提下盡可能減少對比劑用量。

目前尚無借助社交媒體工具進行個性化對比劑注射方案設置的相關研究。使用社交媒體設置可更輕松、快捷地獲得個性化的對比劑注射方案，且可用性更好。本研究發現，CCTA對比劑個性化方案設置較單純通過管電壓設置的對比劑劑量減少 63.31% ，流率降低 65.57% 。可減少對比劑引起的不良反應，這對老年人或腎功能不全患者更有價值。另外，低注射流率可降低患者的不適，減輕護理工作，對留置針的要求也更低。

本研究存在的不足： ① 未進行嚴格的隨機對照試驗，可能存在選擇偏倚，導致統計結果不準確； ② 樣本量偏小，未對納入患者進行篩選，可能存在統計偏差。 ③ 為單中心研究。今后將進行多中心大樣本研究，以期獲得更準確的結果。

綜上所述，個性化CCTA對比劑注射方案設置可顯著減少對比劑總量降低流率，且不影響圖像質量，值得臨床推廣應用。

[參考文獻]

[1]ROTH G A，MENSAH G A，JOHNSON C O，et al. Global burden of cardiovasculardiseases and risk factors，1990- 2019：update from the gbd 2019 study[J].J Am Coll Cardiol，2020，76（25）：2982-3021.

[2]NARULA J，CHANDRASHEKHAR Y，AHMADI A，etal. SCCT 2021 expert consensus document on coronary computed tomographic angiography：a report of the society of cardiovascular computed tomography[J].J Cardiovasc Comput Tomogr，2021，15（3）：192-217.

[3]GULATI M，LEVY PD，MUKHERJEE D，et al.2021 AHA/ACC/ASE/CHEST/SAEM/SCCT/SCMR guidelinefor the evaluation and diagnosis of chest pain：a report of theamerican college of cardiology/american heart association joint committee on clinical practice guidelines [J].Circulation，2021，144（22）：e368-e454.

[4]GHEKIERE O，SALGADO R，BULS N，et al. Image quality in coronary CT angiography：challenges and technical solutions［J].Br J Radiol，2017，90（1072）： 20160567.

[5]ALKADHI H，RUNGE V. The future arrived：photoncounting detector CT[J]. Invest Radiol，2023，58（7）： 439-440.

[6]ODA S，UTSUNOMIYA D，NAKAURA T，et al.Basic conceptsof contrast injectionprotocolsforcoronary computed tomography angiography[J]. Curr Cardiol Rev， 2019，15（1）：24-29.

[7]LEIPSIC J，ABBARA S，ACHENBACH S，et al. SCCT guidelines for the interpretation and reporting of coronary CT angiography：a report of the society of cardiovascular computed tomography guidelines committe [J]. J Cardiovasc Comput Tomogr，2014，8（5）：342-358.

[8]LIANG J，SUN Y，YE Z，et al. Second-generation motion correction algorithm improves diagnostic accuracy of single-beat coronary CT angiography in patients with increased heart rate[J]. Eur Radiol，2019，29：4215- 4227.

[9]CHEN M Y，SHANBHAG S M，ARAI A E. Submillisievert median radiation dose for coronary angiography with a second-generation 32O-detector row CT scanner in 107 consecutive patients[J]. Radiology，2013，267：76- 85.

［10］國家心血管病專業質控中心心血管影像質控專家工作 組，中華醫學會放射學分會心胸學組，《中華放射學雜 志》心臟冠狀動脈多排CT臨床應用指南寫作專家組. 冠狀動脈CT血管成像的適用標準及診斷報告書寫規 范[J].中華放射學雜志，2020，54（11）：1044-1055.

[11]MIHL C，KOK M，ALTINTAS S，et al. Evaluation of individually body weight adapted contrast media injectionin coronary CT-angiography[J]. Eur JRadiol， 2016，85（4）：830-836.

[12]HIGASHIGAITO K，HUSARIK D B，BARTHELMES J， et al.Computed tomography angiography of coronary artery bypass grafts：low contrast media volume protocolsadapted to tube voltage[J]. Invest Radiol，2016，51 （4） ：241-248.

[13]MARTINS S，GIOVAGNOLI D A，ABADIA A F， etal.Evaluation of a tube voltage-tailored contrast medium injection protocol for coronary CT angiography： results from the prospective VOLCANIC study[J]. AJR Am J Roentgenol，2020，215（5）：1049-1056.

[14]ONODA H，UENO H，HASHIMOTO M，et al. Clinical advantagesofusinglowtubevoltageinthirdgeneration 192-slice dual-source computed tomographic angiography before transcatheter aortic valve implantation[J]. Int Heart J，2019，60（5）：1091-1097.

[15]JIN L，GAO Y，SUN Y，et al. Contrast medium administration with a body surface area protocol in step-andshoot coronary computed tomography angiography with dual-source scanners[J]. Sci Rep，2020，10（1） ：16690.

[16]MENKE J，UNTERBERG-BUCHWALD C，STAABW， et al.Head-to-head comparison of prospectively triggered vs retrospectively gated coronary computed tomography angiography：meta-analysis of diagnostic accuracy，image quality，and radiation dose[J].Am Heart J， 2013，165（2）：154-163.

[17]CHIONG J，RAMKUMAR P G，WEIR N W，et al. Evaluating radiation exposure in patients with stable chest pain in the scot-heart trial[J].Radiology，2023， 308（2）：e221963.

[18］EIBSCHUTZ L S，GHOLAMREZANEZHAD A. How low can we go？ Strategies and recommendations to combat the iodinated contrast shortage[J]. Emerg Radiol，2022， 29（5）：925-928.

（收稿日期 2024-07-18）