余　美，馬　躍，王玉科，向紀(jì)卉，楊奕婧，侯　陽

（中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院放射科，遼寧 沈陽　110004）

?綜述?

冠狀動(dòng)脈CTA中對(duì)比劑優(yōu)化策略及應(yīng)用進(jìn)展

余美，馬躍，王玉科，向紀(jì)卉，楊奕婧，侯陽

（中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院放射科，遼寧 沈陽110004）

冠狀血管；體層攝影術(shù)，X線計(jì)算機(jī)；輻射劑量

冠狀動(dòng)脈CT血管成像 （Coronary CT angiography，CCTA）作為一種無創(chuàng)、快速且準(zhǔn)確的冠狀動(dòng)脈病變檢查方法，已被業(yè)界廣泛認(rèn)可。然而，隨著對(duì)比劑在臨床上的廣泛應(yīng)用，對(duì)比劑腎?。–ontrast induced nephropathy，CIN）已成為醫(yī)院獲得性腎功能衰竭的第三大主要原因，占醫(yī)院腎損傷發(fā)病率的12%和醫(yī)院總死亡率的6%［1］，其對(duì)患者健康的損害及醫(yī)療成本的顯著增加不容忽視。因此，在保證CCTA增強(qiáng)效果的前提下，優(yōu)化對(duì)比劑的使用方案尤為重要。因而，本文對(duì)影響CCTA對(duì)比劑增強(qiáng)的主要因素及新技術(shù)下對(duì)比劑應(yīng)用的進(jìn)展作一綜述。

1　影響CCTA對(duì)比劑增強(qiáng)效果的因素

影響CCTA增強(qiáng)效果的主要因素包括：對(duì)比劑因素，受檢者因素及掃描因素3個(gè)層面。

1.1對(duì)比劑因素

1.1.1碘流率

碘流率為碘濃度與注射速率的乘積［2］，是決定血管強(qiáng)化峰值最重要的因素。血管內(nèi)CT值的大小直接影響成像效果，此CT值的大小與血管中碘流率呈正相關(guān)。碘流率可以通過增加含碘對(duì)比劑濃度或者注射速率來增加。Becker等［3］認(rèn)為冠狀動(dòng)脈CT增強(qiáng)后冠狀動(dòng)脈最佳CT值應(yīng)在250～300 HU之間，不會(huì)掩蓋冠狀動(dòng)脈壁鈣化灶（＞350 HU）。Bea等［4］認(rèn)為CT值300～350 HU足夠用于CCTA診斷。CT值過低，管腔對(duì)比劑濃度相對(duì)不高，縮小了與軟斑塊的密度差，不利于斑塊的觀察和測(cè)量。過高的CT值則導(dǎo)致部分容積效應(yīng)以及線束硬化效應(yīng)，影響對(duì)鈣化的觀察。Mihl等［5］對(duì)使用不同濃度對(duì)比劑240～400 mgI/mL以相同的碘流率注射得到的血管強(qiáng)化程度進(jìn)行比較，證實(shí)對(duì)比劑增強(qiáng)效果無顯著差異。使用較高濃度對(duì)比劑，注射速度相對(duì)較低，降低了血管破裂的發(fā)生率，并且對(duì)心臟的瞬時(shí)容量負(fù)荷也相應(yīng)減小。但高濃度對(duì)比劑其滲透壓及黏滯度增高，對(duì)比劑的腎毒性增大，可能會(huì)增加對(duì)比劑腎病的發(fā)生概率［6］。使用低濃度對(duì)比劑，趨于等滲，腎毒性降低，但注射速度需相應(yīng)提高，但由于血管所能承受的壓力有限，對(duì)比劑注入速度不能無限增大，特別是對(duì)于血管彈性較差的病人如老年人等，易發(fā)生血管破裂，引起對(duì)比劑的外滲。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究表明CCTA的注射速率一般為4～5 mL/s，這樣既能保證掃描圖像清晰，也可減少對(duì)比劑滲漏的發(fā)生［7-8］。

1.1.2對(duì)比劑劑量

對(duì)比劑劑量會(huì)影響對(duì)比劑強(qiáng)化峰值。增加對(duì)比劑劑量會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)化峰值的升高［9］。對(duì)比劑劑量需根據(jù)受檢者體質(zhì)量來調(diào)節(jié)，體質(zhì)量較大的受檢者需要注射較多的對(duì)比劑劑量以達(dá)到合適的強(qiáng)化效果［10］。然而，當(dāng)對(duì)比劑劑量足夠時(shí)，繼續(xù)增加對(duì)比劑劑量不會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)化峰值的增加。Cademartiri等［11］在應(yīng)用16排CT行CCTA時(shí)發(fā)現(xiàn)注射100 mL與注射140 mL對(duì)比劑的強(qiáng)化效果沒有顯著差異。

1.1.3注射時(shí)間

注射時(shí)間是強(qiáng)化峰值及達(dá)峰時(shí)間的重要決定因素。當(dāng)注射速度一定，注射時(shí)間延長(zhǎng)，由于對(duì)比劑的累積效應(yīng)，會(huì)增加血管強(qiáng)化的效果。另外，注射時(shí)間延長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致達(dá)峰時(shí)間延遲［12-13］。而注射時(shí)間的長(zhǎng)短主要取決于受檢者體型、血管的感興趣區(qū)及期望增強(qiáng)水平［14］。一般來說，為了保證掃描時(shí)間內(nèi)圖像強(qiáng)化足夠且均勻，注射時(shí)間應(yīng)≥15 s［2］。

1.1.4團(tuán)注形式和鹽水沖洗

團(tuán)注形式有單相注射和雙相注射。雙相注射對(duì)于掃描時(shí)間長(zhǎng)的患者較好，因其無需增加對(duì)比劑劑量，但其動(dòng)脈強(qiáng)化程度不及單相注射［15-17］。鹽水沖洗的主要目的是為了提高對(duì)比劑的使用效率、增加對(duì)比劑的增強(qiáng)效果及消除頭臂靜脈及上腔靜脈的偽影。

1.2受檢者因素

影響CCTA成像效果的受檢者因素主要包括：體型、心輸出量、心率、性別、年齡和靜脈入路。

1.2.1體型

人的體型是由體質(zhì)量、身高、體質(zhì)量指數(shù)（Body mass index，BMI）及體表面積等共同決定的。通常來說，體型大的人血容量更大。給予同等劑量的對(duì)比劑，體型大者血池內(nèi)碘濃度偏低，血管強(qiáng)化程度減低。為了保證血管強(qiáng)化程度，可通過提高注射速率、對(duì)比劑濃度及增加對(duì)比劑總量來改善。有研究建議體質(zhì)量每增加一倍，對(duì)比劑總量應(yīng)增加2/3［4］。

1.2.2心輸出量

心輸出量是影響對(duì)比增強(qiáng)時(shí)間最重要的患者因素，心輸出量與動(dòng)脈增強(qiáng)呈負(fù)相關(guān)。心輸出量減小時(shí)，基于碘對(duì)比劑的稀釋效應(yīng)及廓清作用減弱，Becker等［13］在冠脈研究中證實(shí)血管強(qiáng)化峰值增高，達(dá)峰時(shí)間延遲。Bae等［3］在豬的模型上研究表明，減少心輸出量會(huì)增加主動(dòng)脈增強(qiáng)效果。

1.2.3心率

心率是影響對(duì)比劑增強(qiáng)效果的另一因素。心率過快會(huì)導(dǎo)致心動(dòng)周期縮短，且舒張期縮短時(shí)間較收縮期更加明顯，舒張期縮短會(huì)減少冠狀動(dòng)脈的血流，使得血管內(nèi)對(duì)比劑充盈減少，降低CT冠狀動(dòng)脈強(qiáng)化程度。

1.2.4性別和年齡

在同等注射條件及身體條件時(shí)，由于女性的血容量較男性小，達(dá)峰時(shí)間略縮短且峰值略高于男性［18］。另外，在相同碘負(fù)荷時(shí)，老年人強(qiáng)化程度高于年輕人，建議將碘負(fù)荷及流率降低10%［19］。

1.2.5靜脈入路

考慮到可行性，并盡量縮短與中央靜脈的距離減少碘對(duì)比劑的稀釋效應(yīng)，認(rèn)為以右肘前靜脈最佳。

1.3掃描因素

掃描延遲時(shí)間的確定是CT冠脈造影是否成功的重要因素，因受檢者的具體情況（年齡、身高、體質(zhì)量、心率、血液動(dòng)力學(xué)和心功能等）不同，對(duì)比劑在主動(dòng)脈根部達(dá)峰的時(shí)間也不同，因此需要根據(jù)每位受檢者的具體情況來確定。確定掃描延遲時(shí)間主要有小劑量團(tuán)注試驗(yàn)法（Test bolus）和團(tuán)注追蹤技術(shù)（Bolus-tracking）兩種。Test bolus技術(shù)通過注射小劑量對(duì)比劑，在升主動(dòng)脈根部層面行同層動(dòng)態(tài)掃描，根據(jù)軟件自動(dòng)生成的時(shí)間密度曲線，確定掃描延遲時(shí)間，其優(yōu)點(diǎn)是能準(zhǔn)確把握主動(dòng)脈達(dá)峰時(shí)間，但是需額外應(yīng)用對(duì)比劑，掃描總體時(shí)間延長(zhǎng)。Bolus-tracking技術(shù)是指冠脈血管腔內(nèi)對(duì)比劑濃度達(dá)到設(shè)定閾值（在升主動(dòng)脈內(nèi)某一層面）后，自動(dòng)智能觸發(fā)掃描，其優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，無需額外應(yīng)用對(duì)比劑，但是掃描時(shí)機(jī)的把握不及前者準(zhǔn)確［20］。此外，掃描方向和掃描時(shí)機(jī)也會(huì)影響對(duì)比劑增強(qiáng)效果［9］。

2　CCTA新技術(shù)條件下對(duì)比劑應(yīng)用的進(jìn)展

近年來，低電壓技術(shù)，迭代重建算法，大螺距掃描，能量成像等新技術(shù)在CCTA上的應(yīng)用層出不窮。掃描方式的變革極大的促進(jìn)了對(duì)比劑注射方式的優(yōu)化。

2.1降低管電壓對(duì)CCTA對(duì)比劑應(yīng)用的影響

在低管電壓條件下X線的平均能量更接近于碘離子的吸收能譜，可以增加光電效應(yīng)，提高血管的對(duì)比度，進(jìn)而減少對(duì)比劑的使用。Komatsu等［21］研究證實(shí)了低電壓對(duì)對(duì)比劑劑量、輻射劑量及圖像質(zhì)量影響：在設(shè)定冠脈內(nèi)CT值為350 HU時(shí)，管電壓80 kV的對(duì)比劑使用量15 mL，僅為常規(guī)管電壓120kV（30mL）的1/2，輻射劑量降低73%（0.7mSv vs 2.6mSv），然而80 kV組圖像噪聲高于120 kV組。Cao等［22］對(duì)120名患者行回顧門控CCTA研究表明，在維持血管CT值不變的情況下，管電壓80 kV的對(duì)比劑使用量（57.1 mL）較常規(guī)管電壓120 kV（82.1 mL）減少30.5%，有效輻射劑量降低了57.8%，但其對(duì)比噪聲比（Contrast-to-noise ratio，CNR）較管電壓120 kV有所下降。故降低管電壓可以在維持血管強(qiáng)化程度的同時(shí)，減少對(duì)比劑的用量，但其會(huì)導(dǎo)致圖像噪聲的增高和CNR降低。

2.2迭代重建技術(shù)在低對(duì)比劑CCTA中的應(yīng)用

迭代重建算法是近年來興起的低劑量CT技術(shù)，其基本原理是：首先對(duì)X線光子分布進(jìn)行原始估計(jì)，在此基礎(chǔ)上估算每個(gè)投影方向上探測(cè)器獲得的可能計(jì)數(shù)（即正投影），再將正投影數(shù)據(jù)與探測(cè)器實(shí)際采集的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，用于更新原始估計(jì)數(shù)據(jù)；不斷重復(fù)此過程，直至下一次迭代結(jié)果無限接近［23］。

目前已有一些文獻(xiàn)［24-26］通過比較迭代重建（Iterative reconstruction，IR）和濾過反投影（Filtered back projection，F(xiàn)BP）兩種重建算法，證實(shí)IR較FBP可降低圖像噪聲，提高CNR。Nakaura等［27］對(duì)68名偏瘦患者研究表明，與常規(guī)管電壓結(jié)合FBP相比，低管電壓（80 kV）結(jié)合IR能在保持診斷圖像質(zhì)量、降低輻射劑量74%（1.4 mSv vs 5.4 mSv）的同時(shí)，使對(duì)比劑劑量（29.4 mL vs 64.2 mL）降低54%。Wu等［28］和Zheng等［29］認(rèn)為，當(dāng)聯(lián)合應(yīng)用低電壓和正弦圖確定迭代重建（Sinogram affirmed iterative reconstruction，SAFIRE）時(shí)，使用低濃度對(duì)比劑（270 mgI/mL），可獲得與常規(guī)電壓結(jié)合FBP、使用對(duì)比劑（370 mgI/mL）相當(dāng)?shù)墓跔顒?dòng)脈圖像質(zhì)量，同時(shí)能降低碘負(fù)荷和輻射劑量。因此，適當(dāng)減低管電壓并結(jié)合迭代重建算法，即可以增加強(qiáng)化后血管的CT值，又能補(bǔ)償?shù)碗妷阂鸬脑肼曉龈?，為降低?duì)比劑劑量提供了前提條件。

2.3低對(duì)比劑技術(shù)在雙源大螺距CCTA中的應(yīng)用

當(dāng)掃描范圍一定時(shí)，增大螺距，掃描時(shí)間縮短，輻射劑量及對(duì)比劑劑量相應(yīng)降低。大螺距掃描方式僅能在二代雙源CT使用，目前CCTA的采集螺距已增加到3.4。Lembcke等［30］研究顯示，雙源CT大螺距掃描可使CCTA的對(duì)比劑用量減少至30～40 mL，而不影響圖像診斷。Liu等［31］應(yīng)用前瞻性心電門控、大螺距掃描技術(shù)使得對(duì)比劑用量降至0.5 mL/kg，輻射劑量降至1 mSv以下。近來一些研究表明［32-33］使用雙源CT大螺距模式、80kV、SAFIRE算法、低濃度對(duì)比劑，可獲得與100kV結(jié)合FBP、使用對(duì)比劑（370 mgI/mL）相當(dāng)?shù)膱D像質(zhì)量，碘負(fù)荷減少13.5%～27.0%，輻射劑量減少50%～54.4%，證實(shí)了聯(lián)合應(yīng)用低電壓、迭代及大螺距掃描技術(shù)，可以減輕患者的輻射劑量和碘負(fù)荷，同時(shí)圖像質(zhì)量不受影響。

2.4低對(duì)比劑技術(shù)在CCTA能量掃描中的應(yīng)用

CT能量成像技術(shù)是指CT在兩種能量的X射線條件下（最主要是管電壓的變化）分別對(duì)被照射物質(zhì)進(jìn)行成像，利用被照射物質(zhì)在不同管電壓條件下產(chǎn)生的X射線衰減值的差異性，在二維能量空間內(nèi)對(duì)被照射物質(zhì)進(jìn)行定位和成像顯示，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)被照射物質(zhì)的識(shí)別、定性和定量分析，提高CT圖像質(zhì)量，減少X射線輻射劑量及對(duì)比劑劑量等應(yīng)用。Raju等［34］對(duì)102名患者行雙源能量CCTA掃描和常規(guī)CCTA掃描，結(jié)果表明兩者圖像質(zhì)量無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但能量掃描對(duì)比劑使用量?jī)H為 35 mL，相比常規(guī)掃描的 80 mL降低了56.3%。

綜上所述，降低管電壓、結(jié)合迭代重建、雙源大螺距及能量掃描等新技術(shù)的應(yīng)用，為降低對(duì)比劑劑量提供了前提條件。隨著CCTA的廣泛開展，對(duì)比劑腎病問題日益凸顯［35］，如何更好地聯(lián)合應(yīng)用各種不同技術(shù)，在保證診療需要的基礎(chǔ)上，優(yōu)化對(duì)比劑方案，降低對(duì)比劑劑量值得更深入的研究。

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Progresses and strategies of optimizing contrast medium in coronary CT angiography

YU Mei，MA Yue，WANG Yu-ke，XIANG Ji-hui，YANG Yi-jing，HOU Yang
（Department of Radiology，Shengjing Hospital of China Medical University，Shenyang 110004，China）

R543.3；R814.42

B

1008-1062（2015）10-0745-03

2015-05-18；

2015-06-22

余美（1989-），女，陜西榆林人，碩士研究生?，F(xiàn)工作單位為第四軍醫(yī)大學(xué)唐都醫(yī)院放射科。

侯陽，中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院放射科，110004。

遼寧省自然科學(xué)基金（項(xiàng)目編號(hào)：2013021076）。