袁訓(xùn)偉，遲淑萍，李磊，李遠(yuǎn)慶，徐紅衛(wèi)，王錫明

（1.山東省東營市勝利石油管理局勝利醫(yī)院影像中心，山東 東營 257055；2.山東省醫(yī)學(xué)影像學(xué)研究所山東省心腦血管疾病診治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250021）

100 kV條件下前瞻性與回顧性心電門控冠狀動(dòng)脈CTA的圖像質(zhì)量與輻射劑量對比分析

袁訓(xùn)偉1，遲淑萍1，李磊1，李遠(yuǎn)慶1，徐紅衛(wèi)1，王錫明2

（1.山東省東營市勝利石油管理局勝利醫(yī)院影像中心，山東 東營 257055；2.山東省醫(yī)學(xué)影像學(xué)研究所山東省心腦血管疾病診治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250021）

目的：對比分析100 kV條件下前瞻性與回顧性心電門控冠狀動(dòng)脈CTA圖像質(zhì)量與輻射劑量的差異，為低劑量個(gè)性化冠脈CTA掃描方案的制訂提供參考依據(jù)。方法：將臨床疑診冠心病而行冠狀動(dòng)脈CTA檢查的104例患者隨機(jī)分為2組，分別行100 kV前瞻性（A組）與回顧性心電門控（B組）掃描；所有患者心律平穩(wěn)，心率≤65次/min，體質(zhì)量指數(shù)＜25 kg/m2。記錄2組的輻射劑量，計(jì)算噪聲、SNR及對比噪聲比（CNR），并對圖像進(jìn)行主觀評分。結(jié)果：A組和B組有效輻射劑量分別為（1.63±0.26）mSv和（4.90±0.93）mSv。A組的輻射劑量較B組降低66.7%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。A組與B組的噪聲差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。A組的SNR及CNR低于B組（P＜0.05）。2組冠脈圖像質(zhì)量的主觀評分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。結(jié)論：與回顧性心電門控相比，100 kV前瞻性冠狀動(dòng)脈CTA在有效降低輻射劑量的同時(shí)，可以獲得滿意的圖像質(zhì)量。

冠狀動(dòng)脈；體層攝影術(shù)，X線計(jì)算機(jī)；輻射劑量

冠狀動(dòng)脈CTA以其能無創(chuàng)地顯示冠狀動(dòng)脈結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，已成為目前冠心病的常用檢查手段［1-2］。然而其輻射劑量較高，文獻(xiàn)報(bào)道CTCA中位平均輻射劑量為12 mSv［3-6］，高于冠狀動(dòng)脈血管造影（coronary angiography，CAG）。如何在保證圖像質(zhì)量的前提下最大限度地減少受檢者的輻射劑量，已越來越多的成為臨床關(guān)注的焦點(diǎn)。本研究通過對比分析100 kV條件下前瞻性和回顧性心電門控冠狀動(dòng)脈CTA的圖像質(zhì)量和輻射劑量，旨在為低劑量個(gè)性化掃描的臨床應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料收集2014年10月至2015年10月因疑診冠心病且在東營市勝利石油管理局勝利醫(yī)院行冠狀動(dòng)脈CTA檢查的104例患者，隨機(jī)分為A、B 2組。A組48例，男32例，女16例；年齡40～75歲，平均（60.86±10.91）歲，采用前瞻性心電門控100 kV掃描。B組56例，男32例，女24例；年齡42～74歲，平均（59.97±9.87）歲，采用回顧性心電門控100 kV掃描。納入標(biāo)準(zhǔn)：心率≤65次/min、心率波動(dòng)≤5次/min［心率不符合者，檢查前30 min口服β受體阻滯劑（倍他樂克）12.5～25.0 mg，待心率符合掃描要求再做］、體質(zhì)量指數(shù)（BMI）＜25 kg/m2。排除標(biāo)準(zhǔn)：心腎功能不全、碘對比劑過敏、屏氣不佳、心律不齊、冠狀動(dòng)脈嚴(yán)重鈣化以及冠狀動(dòng)脈搭橋、支架患者。所有患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法采用Siemens Definition AS+128層CT機(jī)。掃描范圍自氣管隆突下1 cm至左側(cè)心膈角下1 cm。使用美國Medrad雙筒高壓注射器，20 G留置針，經(jīng)右肘靜脈注射非離子碘對比劑碘帕醇（370 mgI/mL）55～70 mL，流率5 mL/s。準(zhǔn)直器寬度128×0.6 mm，球管旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.3 s/r。重建卷積函數(shù)采用B26f。用Siemens MMWP工作站對圖像進(jìn)行后處理，包括MIP、CPR和VR及血管軸位重建。

A組：使用前瞻性心電門控100 kV掃描，以65% R-R間期為中心（60%～70%），手動(dòng)調(diào)整管電流，有效管電流為150～214 mAs。

B組：使用回顧性心電門控100 kV掃描，手動(dòng)調(diào)整管電流，有效管電流為140～190 mAs。全劑量曝光時(shí)間窗30%～70%，其余時(shí)間窗曝光管電流為全劑量的20%。采用螺距-心率自動(dòng)匹配技術(shù)，螺距隨患者的心率自動(dòng)選擇，范圍0.2～0.45。

1.3 圖像質(zhì)量評價(jià)圖像質(zhì)量采用主觀評價(jià)和客觀評價(jià)2種方法。①主觀評價(jià)：采用美國心臟協(xié)會冠狀動(dòng)脈15段分段進(jìn)行評價(jià)。冠狀動(dòng)脈圖像質(zhì)量的評分標(biāo)準(zhǔn)采用改良Likert四分法［7］，分別為1分（優(yōu)，管壁連續(xù)完整，管壁銳利，無偽影）；2分（良，管壁連續(xù)完整，管壁輕度運(yùn)動(dòng)偽影）；3分（中，管壁連續(xù)，管壁中度運(yùn)動(dòng)偽影，不影響管腔評價(jià)）；4分（差，管腔出現(xiàn)錯(cuò)層、中斷，偽影嚴(yán)重，嚴(yán)重影響管腔評價(jià)）。由2名從事CTCA診斷3年以上的放射科醫(yī)師對全部受檢者冠狀動(dòng)脈節(jié)段進(jìn)行主觀評分，評價(jià)不一致時(shí)通過協(xié)商取得一致。②客觀評價(jià)：測量左冠狀動(dòng)脈起始部水平的升主動(dòng)脈根部強(qiáng)化后的平均CT值為信號值，以其標(biāo)準(zhǔn)差（standard deviation，SD）作為圖像噪聲值，ROI設(shè)定為1 cm2。測量左主干起始部鄰近脂肪組織的CT值作為對比信號值。根據(jù)公式：SNR=信號值/圖像噪聲（SD）；對比噪聲比（contrast noise ratio，CNR）=（信號值-對比信號值）/圖像噪聲（SD），計(jì)算SNR和CNR。

1.4 輻射劑量評價(jià)由計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成劑量長度乘積（dose-length product，DLP），記錄CTCA劑量。有效輻射劑量（effective dose，ED）根據(jù)ED（mSv）=DLP× K計(jì)算得出，其中K為換算因子，本研究取值0.017 mSv/（mGy·cm）［8］。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件包。使用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較2組臨床資料、輻射劑量以及升主動(dòng)脈根部CT值、噪聲、SNR、CNR，對2組圖像質(zhì)量主觀評分的節(jié)段數(shù)之間的差異采用χ2檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料比較（表1）2組患者年齡、心率、身高、體質(zhì)量及BMI的差異均無計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05）。

表1 患者一般資料對比（±s）

表1 患者一般資料對比（±s）

注：A組，行前瞻性心電門控掃描；B組，行回顧性心電門控掃描；BMI，體質(zhì)量指數(shù)。

組別例數(shù)年齡（歲）心率（次/min）身高（cm）體質(zhì)量（kg）BMI（kg/cm2）A組4860.86±10.9155.23±5.01165.33±8.0864.14±5.9323.43±0.93 B組5659.97±9.8760.25±7.13164.81±7.0161.88±6.2222.75±1.48 t值--0.3071.976-0.249-1.322-1.884 P值-0.5090.0540.8040.1920.065

2.2 圖像質(zhì)量比較A組檢測動(dòng)脈552段，B組672段（表2）：2組間能滿足診斷要求（≤3分）的節(jié)段差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），評價(jià)為優(yōu)（1分）的節(jié)段組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）（圖1，2）。

表2 圖像質(zhì)量主觀評分對比

客觀評價(jià)指標(biāo)（表3）：A組的噪聲與B組比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；A組的主動(dòng)脈CT值、SNR和 CNR均低于B組，兩者差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）。

表3 圖像質(zhì)量客觀評價(jià)對比（±s）

表3 圖像質(zhì)量客觀評價(jià)對比（±s）

組別主動(dòng)脈CT值（HU）噪聲SNR對比噪聲比A組412.53±71.08 22.85±4.99 18.63±3.9222.18±4.73 B組488.71±90.44 22.11±4.96 22.87±5.1925.58±5.62 t值-3.3870.559-3.309-2.382 P值0.0010.5790.0020.021

2.3 輻射劑量比較（表4）2組掃描長度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。A組的CTDIvol、DLP、ED均顯著低于B組，兩者差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）。A組的ED值較B組降低了66.7%。

表42 組輻射劑量比較（±s）

表42 組輻射劑量比較（±s）

注：CTDIvol，容積CT劑量指數(shù)；DLP，劑量長度乘積；ED，有效輻射劑量。

組別掃描長度（l/mm）ED（mSv）A組138.9±10.716.80±1.0995.90±15.41 1.63±0.26 B組143.5±18.15 18.14±2.91289.83±53.33 4.90±0.93 t值1.04317.10216.17715.728 P值0.3020.0000.0000.000 CTDIvol（mGy）DLP（mGy·cm）

3 討論

冠狀動(dòng)脈CTA近年來得到迅速發(fā)展，成為診斷冠狀動(dòng)脈疾病較為可靠的檢查手段之一［9］。然而，其較高的輻射劑量也日益受到關(guān)注。

冠狀動(dòng)脈CTA輻射劑量與多種因素有關(guān)，心電門控采集模式、管電壓、管電流、曝光時(shí)間、掃描間隔和準(zhǔn)直器寬度、掃描范圍等均對輻射劑量產(chǎn)生影響。首先，輻射劑量與管電壓的平方成正比，因此降低管電壓是一種有效降低輻射劑量的方法。文獻(xiàn)報(bào)道［10］回顧性100 kV掃描較120 kV掃描能明顯的降低輻射劑量。Pflederer等［11］使用雙源CT行100 kV冠狀動(dòng)脈CTA檢查，并與120 kV掃描比較發(fā)現(xiàn)降低了約39.0%的輻射劑量。其次，不同的心電門控采集模式對輻射劑量也有重要影響。Hsieh等［12］開發(fā)的前瞻性心電門控技術(shù)是目前被證實(shí)的最有效的減劑量掃描方式。該技術(shù)采用傳統(tǒng)的軸位掃描，在預(yù)先選定R-R間期中的某段時(shí)間窗進(jìn)行曝光掃描采集數(shù)據(jù)。與回顧性心電門控相比，其掃描時(shí)間短，輻射劑量更低。本研究通過對比研究證實(shí)，聯(lián)合采用100 kV低電壓與前瞻性門控掃描技術(shù)，在獲得滿意的診斷圖像的同時(shí)，可顯著降低輻射劑量，僅為（1.63±0.26）mSv，較回顧性掃描組劑量降低約66.7%。

Shuman等［13］對同一受檢者分別行2種方式掃描，發(fā)現(xiàn)前瞻性掃描對冠狀動(dòng)脈的顯示甚至優(yōu)于回顧性掃描。本研究中，由于入組人群心率≤65次/min且心律平穩(wěn)，剔除了心跳因素對圖像質(zhì)量造成的影響，因此2組所得圖像質(zhì)量的主觀評分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。雖前瞻掃描組圖像SNR、CNR低于后門控組，但診斷效果是相同的。

本研究存在以下不足：入組人群有一定局限性，雖前瞻性100 kV可顯著降低劑量并能保證圖像質(zhì)量，但在心率較高和心律不齊的患者中并不適用；另外，對BMI＜25 kg/m2的患者，本研究統(tǒng)一采用100 kV掃描，未再嘗試對BMI較小的患者采用更低的管電壓。

圖1 男，56歲，前瞻性心電門控組患者，管電壓100 kV，有效管電流160 mAs，輻射劑量1.54 mSv圖1a～1c分別為VR圖像、右冠狀動(dòng)脈CPR圖像和左冠狀動(dòng)脈前降支CPR圖像，清晰顯示冠狀動(dòng)脈各段（箭頭）圖2女，65歲，回顧性心電門控組患者，管電壓100 kV，有效管電流160mAs，輻射劑量4.34mSv圖2a～2c分別為VR圖像、右冠狀動(dòng)脈CPR圖像和左冠狀動(dòng)脈前降支CPR圖像，冠脈各節(jié)段顯示清晰（箭頭）（RCA：右冠狀動(dòng)脈，LAD：左前降支）

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Comparison of the differences of radiation doses and image quality between prospective ECG-triggering and retrospec-tive ECG-gating acquisition with 100 kV in coronary CT angiography

YUAN Xunwei，CHI Shuping，LI Lei，LI Yuanqing，XU Hongwei，WANG Ximing.Department of Radiology，Shengli Hospital of Shengli Oil Field，Dongying，257055,China.

Objectives：To analyze the differences of radiation doses and image quality between prospective ECG-triggering and retrospective ECG-gating acquisition with 100 kV in coronary CT angiography，in order to provide a desirable scanning procedure for the clinical application of personal low dose scanning.Methods：104 patients with clinically suspected coronary heart disease were scanned by prospective and retrospective ECG-gating with 100 kV respectively.All of them had a stable heart rate which was less than 65 bpm and BMI were less than 25 kg/m2.Radiation doses were quantified，and noise signal-to-noise（SNR），contrast-to-noise ratio（CNR）were calculated.Subjective image quality was assessed by two radiologists in consensus.Results：ED of prospective and retrospective ECG-gating were（1.63±0.26）mSv and（4.90±0.93）mSv，respectively.ED of prospective ECG-gating group was reduced by 66.7%compared to the other group.There was a significant statistically difference between the two groups（P＜0.05）.There was no statistical difference in the noise of the two groups（P＞0.05）.The SNR and CNR of the prospective ECG-triggering group were lower than the other group（P＜0.05）.There was no difference of subjective image quality between the two groups（P＞0.05）.Conclusion：Coronary CT angiography performed by prospective ECG-triggering acquisition with 100 kV may obtain the diagnostic image quality with a lower radiation doses in comparison with retrospective ECG-gating acquisition.

Coronary artery；Tomography，X-ray computed；Radiation dosage

2015-11-17）

10.3969/j.issn.1672-0512.2016.02.015

國家自然科學(xué)基金（81371548，81571672）；山東省自然科學(xué)基金（ZR2012HM006）；山東省“泰山學(xué)者”計(jì)劃。

王錫明，E-mail：wxming369@163.com。