梁蓉， 張璋， 李鋒坦， 姜英健， 華明輝， 張澤偉， 于鐵鏈， 李東

·心血管影像學(xué)·

第三代雙源CT冠狀動(dòng)脈成像三低掃描方案的初步經(jīng)驗(yàn)

梁蓉， 張璋， 李鋒坦， 姜英健， 華明輝， 張澤偉， 于鐵鏈， 李東

目的：探究第三代雙源CT(DSCT)前瞻性心電門(mén)控大螺距CT冠狀動(dòng)脈成像(CTCA)掃描模式下，應(yīng)用70kv低管電壓聯(lián)合20 mL低對(duì)比劑用量和3.0 mL/s低注射流率的三低方案的可行性。方法：應(yīng)用第三代雙源CT對(duì)100例體質(zhì)量指數(shù)(BMI)≤30 kg/m2、 心率(HR)≤75次/分的患者行前瞻性心電門(mén)控大螺距CTCA檢查。所有患者隨機(jī)分為兩組，采用2種掃描方案：A組48例，管電壓80 kVp，對(duì)比劑總量及流率分別為40 mL和4.0 mL/s；B組52例，管電壓70 kVp，對(duì)比劑總量及流率分別為20 mL和3.0 mL/s。測(cè)量動(dòng)脈腔內(nèi)CT值、圖像噪聲、信噪比(SNR)和對(duì)比噪聲比(CNR)等客觀指標(biāo)以及Likert 4級(jí)主觀評(píng)分法比較兩組的圖像質(zhì)量，記錄并比較兩組的輻射劑量。結(jié)果：B組的圖像噪聲顯著高于A組，但動(dòng)脈(主動(dòng)脈、左冠脈主干和前降支、右冠狀動(dòng)脈)腔內(nèi)CT值均顯著高于A組(P<0.05)。兩組間SNR和CNR的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，兩組間圖像質(zhì)量評(píng)分的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。與A組相比，B組的有效輻射劑量減少了40%。結(jié)論：使用第三代DSCT結(jié)合三低掃描方案行前瞻性心電門(mén)控大螺距冠狀動(dòng)脈成像，可獲得較為滿意的圖像質(zhì)量，且輻射劑量、對(duì)比劑用量和流率均較常規(guī)掃描方案顯著降低。

體層攝影術(shù)，X線計(jì)算機(jī)； 血管成像； 冠狀動(dòng)脈疾病； 低劑量掃描； 輻射劑量； 圖像質(zhì)量

CT冠狀動(dòng)脈成像(computed tomography coronary angiography，CTCA)已經(jīng)成為篩查冠狀動(dòng)脈疾病的首選無(wú)創(chuàng)性影像學(xué)檢查方法[1]。然而，CTCA檢查所造成的電離輻射損傷以及對(duì)比劑引起的腎功能損傷仍不容忽視，如何降低輻射劑量及檢查所需對(duì)比劑用量已成為目前研究的熱點(diǎn)。本研究旨在探討第三代雙源CT(dual source CT，DSCT)前瞻性心電門(mén)控大螺距(high-pitch)掃描模式下，應(yīng)用70 kV管電壓聯(lián)合超低對(duì)比劑注射方案(20 mL，3.0 mL/s)進(jìn)行CTCA檢查的可行性及臨床價(jià)值。

材料與方法

1.一般資料

搜集2016年4月-2016年9月臨床提示存在冠心病輕至中度危險(xiǎn)因素且在本院行CTCA檢查的連續(xù)患者的病例資料。入組標(biāo)準(zhǔn)：年齡>18歲、身體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)≤30 kg/m2、心率(heart rate，HR)≤75次/分。排除標(biāo)準(zhǔn)：BMI>30 kg/m2、HR>75次/分或心律不齊、冠狀動(dòng)脈支架或搭橋術(shù)后、碘對(duì)比劑過(guò)敏、甲亢、孕婦、房顫和腎功能不全者。最終入組100例患者，隨機(jī)分為兩組，A組48例：管電壓80 kV，對(duì)比劑總量和注射流率分別為40 mL和4.0 mL/s；B組52例，管電壓70 kV，對(duì)比劑總量和流率分別為20 mL和3.0 mL/s。本研究經(jīng)本院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，患者均簽署知情同意書(shū)。

2.儀器和檢查方法

使用Siemens Somatom第三代DSCT機(jī)。所有受檢者均未服用降心率藥物，于檢查前5 min舌下含服硝酸甘油0.5 mg。取仰臥位，頭足方向，掃描過(guò)程中患者無(wú)需屏氣，前瞻性心電門(mén)控大螺距掃描，掃描范圍自隆突下方1 cm至膈下2 cm水平。掃描時(shí)相設(shè)在65% R-R間期。掃描參數(shù)：采用飛焦點(diǎn)技術(shù)，探測(cè)器準(zhǔn)直寬度2×96×0.6 mm， 250 ms/r，時(shí)間分辨率66 ms，螺距3.2；自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)采用CARE Dose 4D模式，參考管電流為130 mAs；采用CARE kV模式調(diào)節(jié)管電壓，參考管電壓為120 kV，實(shí)際掃描中將CARE kV設(shè)定為“semi“模式，手動(dòng)設(shè)定管電壓為80 kV(A組)或70 kV(B組)。

使用雙筒高壓注射器經(jīng)肘前靜脈分別以4.0 mL/s(A組)和3.0 mL/s(B組)的流率注射對(duì)比劑碘帕醇(370 mg I/mL)40 mL(A組)和20 mL(B組)，然后立即分別以各組對(duì)應(yīng)的流率注射生理鹽水50 mL。采用團(tuán)注追蹤技術(shù)，感興趣區(qū)(region of interest，ROI)設(shè)定在升主動(dòng)脈，觸發(fā)掃描閾值100 HU。記錄掃描過(guò)程中患者的心率和心律情況。

采用高級(jí)迭代技術(shù)(ADMIRE,Siemens)進(jìn)行橫軸面圖像重建，層厚0.75 mm，間隔0.5 mm，卷積核Bv36。將重建后圖像傳輸至Siemens工作站(Syngo.via)進(jìn)行容積再現(xiàn)(volume rendering，VR)和曲面重組(curved planar reformation，CPR)等后處理。

3.圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

客觀評(píng)價(jià)：測(cè)量主動(dòng)脈根部、冠狀動(dòng)脈主要分支近段管腔和鄰近心包脂肪的CT值。冠狀動(dòng)脈主要分支包括左冠脈主干(left main coronary artery，LM)、左前降支(left anterior descending，LAD)、左旋支(left circumflex，LCx)和右冠狀動(dòng)脈(right coronary artery，RCA)。ROI置于目標(biāo)血管管腔中心，約占管腔橫截面積的75%，需避開(kāi)斑塊(圖1)。圖像噪聲(noise，N)為主動(dòng)脈根部CT值的標(biāo)準(zhǔn)差。信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)和對(duì)比噪聲比(contrast-to-noise ratio，CNR)的計(jì)算公式如下：

(1)

(2)

主觀評(píng)價(jià)：采用2014年國(guó)際心血管CT協(xié)會(huì)指南推薦的冠狀動(dòng)脈18段分段法[2]。直徑<1.5 mm的冠狀動(dòng)脈節(jié)段不計(jì)入評(píng)分。由2位分別具3年和5年以上CTCA工作經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師在不知患者信息和掃描條件的情況下，采取雙盲法對(duì)圖像進(jìn)行評(píng)分，意見(jiàn)不統(tǒng)一時(shí)，共同協(xié)商取得一致評(píng)分。圖像評(píng)分采用Likert 4級(jí)評(píng)分法[3]。1分：圖像質(zhì)量?jī)?yōu)秀，冠狀動(dòng)脈全程顯示清晰，無(wú)運(yùn)動(dòng)偽影；2分：圖像質(zhì)量良好，存在輕度運(yùn)動(dòng)偽影，但不影響對(duì)血管的診斷；3分：圖像質(zhì)量尚可，存在中度運(yùn)動(dòng)偽影，但結(jié)合原始軸位圖像尚能對(duì)血管做出診斷；4分：圖像質(zhì)量差，存在嚴(yán)重運(yùn)動(dòng)偽影，無(wú)法評(píng)估。將每根血管所包含的節(jié)段的最高評(píng)分作為整條血管的評(píng)分。同樣的，將每例患者的所有血管段中的最高評(píng)分作為該患者的最終評(píng)分。

4.輻射劑量評(píng)估

記錄由CT掃描儀自動(dòng)生成的患者劑量報(bào)告中的容積劑量指數(shù)(CTDIvol)和劑量長(zhǎng)度乘積(DLP)。計(jì)算并記錄有效輻射劑量(effective dose，ED)，轉(zhuǎn)換系數(shù)k=0.014 mSv/(mGy·cm)[4]。此外，根據(jù)患者的不同體型計(jì)算并記錄每位患者的體型特異性劑量評(píng)估(size specific dose estimates，SSDE)，計(jì)算公式：

SSDE=轉(zhuǎn)換因子fsize×CTDIvol

(3)

其中轉(zhuǎn)換因子fsize是測(cè)量患者胸廓大小(前后徑+左右徑)后經(jīng)查表得到[5]。

5.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件。連續(xù)變量用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，分類變量用頻率和百分比表示。對(duì)兩組患者的年齡、HR、BMI、體重、輻射劑量各參數(shù)值、冠狀動(dòng)脈的各項(xiàng)客觀參數(shù)值及主觀評(píng)分進(jìn)行比較分析，所有數(shù)據(jù)均采用Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)、不符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)采用Mann-Whitney U檢驗(yàn)。采用χ2檢驗(yàn)對(duì)兩組患者臨床資料中的頻數(shù)參數(shù)進(jìn)行比較。利用Kappa檢驗(yàn)評(píng)價(jià)兩個(gè)閱片者對(duì)圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)之間的一致性(k<0.2為一致性很差；0.2≤k<0.4為一致性一般；0.4≤k<0.6為一致性適中；0.6≤k<0.8為一致性較好；0.8≤k<1為一致性很好)。P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1.一般情況

兩組患者的年齡、HR、BMI、體重以及臨床資料方面的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，結(jié)果見(jiàn)表1。

2.圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

①客觀評(píng)價(jià)：兩組之間各客觀指標(biāo)的比較見(jiàn)表2。兩組間主動(dòng)脈根部及LM、LAD和RCA近段管腔內(nèi)CT值的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)，B組高于A組；而 LCx近段CT值的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.116)。兩組間圖像噪聲的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)，B組高于A組。兩組圖像的SNR和CNR的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。②主觀評(píng)價(jià)(圖2)：兩組患者共計(jì)1272個(gè)冠狀動(dòng)脈節(jié)段納入評(píng)分，血管共計(jì)535支。以血管和患者為單位進(jìn)行比較(表3)，兩組評(píng)分的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

3.輻射劑量

B組的DLP、CTDIvol、ED和SSDE均顯著低于A組(P<0.001)，其中ED和SSDE降低幅度分別為40%和30%(表4)。

表1 兩組患者臨床資料的比較

表2 兩組CCTA圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)結(jié)果的比較

表3 兩組CCTA圖像質(zhì)量的主觀評(píng)分的比較

表4 兩組掃描方案輻射劑量評(píng)估比較

討 論

隨著CT技術(shù)的不斷完善，各種新型高端CT機(jī)投入臨床，如DSCT和寬體探測(cè)器的引進(jìn)，CTCA檢查方案也隨之推陳出新，如低管電壓、大螺距掃描、前瞻性心電門(mén)控、迭代重建、自動(dòng)管電壓及管電流調(diào)節(jié)技術(shù)等[6-7]，均為有效降低輻射劑量的重要方法。輻射劑量與管電壓的平方呈正比，因此，降低管電壓是降低輻射劑量最有效的手段。隨著管電壓的減低，其X線束的有效光能更接近碘的衰減k緣[8]，從而使動(dòng)脈管腔內(nèi)碘的CT值更高，因此，低管電壓技術(shù)在降低輻射劑量的同時(shí)，還可減少對(duì)比劑用量。80 kV的CTCA掃描方案在第二代DSCT上應(yīng)用已十分廣泛，其輻射劑量較100/120 kV掃描方案大幅度降低[8-10]。第三代DSCT具備更高的轉(zhuǎn)速(0.25 s)和更快的進(jìn)床速度(737 mm/s)，且在低管電壓下實(shí)現(xiàn)更高的管電流值(1300 mA)，使得80 kV管電壓掃描方案的應(yīng)用更加成熟、普遍。近年來(lái)，采用70 kV管電壓的可行性成為研究的熱點(diǎn)。Zhang等[9]在第二代DSCT機(jī)上嘗試采用70 kV管電壓行CTCA檢查，獲得較滿意的圖像質(zhì)量，與100 kV掃描方案相比，其輻射劑量降低了75%，但是其入組患者篩選條件嚴(yán)格(BMI<26 kg/m2)。Michaela等[11]在第三代DSCT機(jī)上探討70 kV管電壓CTCA掃描方案的可行性，這項(xiàng)研究中放寬了對(duì)BMI的限制，也獲得較滿意的圖像質(zhì)量和較低的輻射劑量[(0.3±0.03) mSv]，但其對(duì)比劑用量較多(60 mL)。Meyer等[8]的研究證實(shí)，在非肥胖患者(BMI<26 kg/m2)中應(yīng)用第三代DSCT的70 kV掃描方案，與第二代DSCT的80/100 kV掃描方案相比，其輻射劑量(0.44 mSv)和對(duì)比劑用量(45 mL)得到優(yōu)化。Mangold等[12]的70 kVp和50 mL對(duì)比劑的CTCA掃描方案應(yīng)用于BMI為22.5～24.5 kg/m2的患者，也得到類似的結(jié)果。

圖1 患者，女，53歲，BMI=23.14 kg/m2，管電壓80 kV，ED=0.44 mSv。a) 橫軸面圖像，顯示主動(dòng)脈根部和鄰近心包脂肪(箭)的ROI測(cè)量； b) 冠狀動(dòng)脈近段的ROI測(cè)量(箭)； c) VR圖像，顯示LAD(箭)輪廓清晰，管壁光滑，無(wú)運(yùn)動(dòng)偽影，圖像質(zhì)量主觀評(píng)分為1分； d) CPR圖像，顯示LAD輪廓清晰，管壁光滑，無(wú)運(yùn)動(dòng)偽影，圖像質(zhì)量主觀評(píng)分為1分。 圖2 患者，男，69歲，BMI=24.22 kg/m2，HR=72 bpm，ED=0.25 mSv。管電壓70 kV。a) VR圖像，顯示LAD輪廓清晰，管壁光滑，無(wú)運(yùn)動(dòng)偽影，圖像質(zhì)量主觀評(píng)分為1分； b) CPR圖像，顯示LAD(箭)輪廓清晰，管壁光滑，無(wú)運(yùn)動(dòng)偽影，圖像質(zhì)量主觀評(píng)分為1分。

血管內(nèi)強(qiáng)化程度受對(duì)比劑用量(mL)、碘總量(total iodine load，TIL)和碘流率(iodine delivery rate，IDR)的影響，當(dāng)控制IDR和/或TIL恒定，改變其它條件(如對(duì)比劑濃度)時(shí)，冠狀動(dòng)脈管腔內(nèi)的衰減程度將保持不變[13-18]。Madeleine等[14]應(yīng)用體模實(shí)驗(yàn)探究了低管電壓下最佳對(duì)比劑注射方案，當(dāng)管電壓降低至70 kV時(shí)，IDR和TIL分別降低至1.0 gI/s和7.5 gI，此時(shí)靶血管中的強(qiáng)化程度仍能滿足診斷要求(>325 HU)，但由于其所使用設(shè)備(第二代DSCT)和技術(shù)的限制，上述70 kV管電壓下的對(duì)比劑注射方案未進(jìn)行臨床試驗(yàn)。本研究在第三代DSCT及和低管電壓(70 kV)的基礎(chǔ)上，將上述結(jié)論應(yīng)用于臨床實(shí)踐，以3.0 mL/s的流率注射20 mL高濃度對(duì)比劑(370 mg I/mL)進(jìn)行CTCA檢查，是目前對(duì)比劑用量最少的研究。本研究使用的第三代DSCT前瞻性心電門(mén)控大螺距掃描模式，可在0.25 s內(nèi)完成全心臟容積采集，結(jié)合對(duì)比劑在動(dòng)脈內(nèi)的近似高斯分布的時(shí)間-密度曲線[19]，7 s的對(duì)比劑注射時(shí)間足以保證冠狀動(dòng)脈管腔內(nèi)的對(duì)比劑濃度達(dá)峰之前完成整個(gè)心臟的采集。

本研究結(jié)果中，B組(70 kVp)的圖像噪聲因管電壓的降低而增加，且與A組(80 kVp)的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。B組的SNR和CNR有降低的趨勢(shì)，但與A組的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說(shuō)明B組的圖像質(zhì)量并未因噪聲的增加而出現(xiàn)明顯下降。主觀評(píng)價(jià)結(jié)果也說(shuō)明70 kVp組的圖像質(zhì)量無(wú)明顯下降。其原因主要是管電壓降低使得B組的主動(dòng)脈和冠狀動(dòng)脈各主要分支(LM、LAD、RCA)的管腔內(nèi)CT值增高，且與A組的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。也就是說(shuō)，B組的對(duì)比劑用量雖然降低了50%，但并未因此造成冠脈管腔內(nèi)CT值的降低。相反，管電壓的降低使得管腔內(nèi)CT值明顯升高。冠狀動(dòng)脈管腔內(nèi)CT值是影響CTCA圖像質(zhì)量的重要因素之一。通常認(rèn)為冠狀動(dòng)脈管腔內(nèi)CT值為325～500 HU，最有利于冠狀動(dòng)脈疾病的診斷[13-14,20]。本研究中B組的冠狀動(dòng)脈管腔內(nèi)CT值處于該范圍內(nèi)，保證了臨床對(duì)冠狀動(dòng)脈疾病的診斷要求。

對(duì)中國(guó)成人體質(zhì)指數(shù)分布狀況的研究顯示，BMI<30 kg/m2的成人約占98.5%[21]，本研究中納入患者的BMI≤30 kg/m2，這意味著絕大多數(shù)國(guó)人可受益于本研究中的CTCA掃描方案。同時(shí)，本方案在保證IDR的前提下，將對(duì)比劑的注射流率降低為3.0 mL/s，與CTCA檢查的常規(guī)注射流率4～6 mL/s相比，能顯著降低高注射流率導(dǎo)致的對(duì)比劑外滲的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于血管條件不好的患者更為受益。

本研究應(yīng)用70 kV管電壓行前瞻性心電門(mén)控大螺距CTCA檢查時(shí)的平均ED和SSDE分別為0.3 mSv和2.8 mGy，分別較80 kVp掃描方案降低了約40%和30%。

本研究的不足在于樣本量較小，且缺少與X線冠狀動(dòng)脈造影檢查的對(duì)照。但是CTCA診斷的準(zhǔn)確性和價(jià)值已經(jīng)得到證實(shí)，良好的圖像質(zhì)量是保證其準(zhǔn)確性的前提，本研究所采用的“三低”掃描方案的圖像質(zhì)量并未明顯下降，輻射劑量進(jìn)一步明顯降低。未來(lái)需要擴(kuò)大樣本量，并與X線冠狀動(dòng)脈造影檢查進(jìn)行對(duì)照，進(jìn)一步證實(shí)本研究結(jié)果的準(zhǔn)確性。本研究中的掃描方案和對(duì)比劑注射方案只適用于前瞻性心電門(mén)控大螺距掃描模式，雖然第三代DSCT將該掃描模式對(duì)心率的限制放寬了，但仍然要求心率<75次/分[22]。

綜上所述，第三代DSCT對(duì)BMI≤30 kg/m2患者應(yīng)用70 kV管電壓聯(lián)合20 mL對(duì)比劑用量和3.0 mL/s流率的方案行CTCA檢查，可獲得滿足臨床診斷要求的圖像質(zhì)量，且輻射劑量、對(duì)比劑用量和流率均顯著降低，值得在臨床工作中推廣應(yīng)用。

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A protocol of low tube voltage,less contrast medium dosage and low flow rate for coronary angiography using 3rd-generation dual-source CT:initial experience

LIANG Rong,ZHANG Zhang,LI Feng-tan,et al.

Department of Radiology，Tianjin Medical University General Hospital，Tianjin 300052，China

Objective：The aim of the present study was to explore the feasibility of a "triple-low" protocol [i.e.,low tube voltage (TV) of 70kVp,less contrast medium (CM) of 20mL and injection rate (IR) of 3.0mL/s] for prospectively ECG-triggered high-pitch CT coronary angiography (CTCA) on a 3rdgeneration dual-source CT (DSCT) scanner.Methods：One-hundred patients with body mass index (BMI) ≤30.0kg/m2and heart rate (HR)≤75 beats per minute (bpm) underwent prospectively ECG-triggered high-pitch CTCA using a 3rd-generation DSCT.All patients were randomly divided into 2 groups:group A,48 patients,of conventional scan protocol with 80kVp,40mL CM,and 4.0mL/s IR;group B,52 patients,of a "triple-low" scan protocol with 70kVp,20mL CM and 3.0mL/s IR.Image quality was evaluated and compared by four objective parameters of intraluminal CT value [including aorta,left main coronary (LM),left anterior descending branch (LAD) and RCA],image noise,signal-to-noise ratio (SNR) and contrast-to-noise ratio (CNR) as well as a subjective score (four-point Likert scale).Radiation dose was also recorded and compared.Results：In group B,image noise was significantly higher than that of group A (P<0.05);However，the intraluminal CT values of arota、LM、LAD and RCA in group B were significantly higher than those in group A (P<0.05).There was no significant difference in SNRs and CNRs between the two groups (P>0.05).Subjective image quality evaluation showed that no significant difference existed between the two groups (P>0.05).Compared with group A,the effective dose (ED) of group B was reduced by 40%.Conclusion：With 3rd-generation DSCT,prospectively ECG-triggered high-pitch CTCA with "triple-low" protocol can obtain satisfactory image quality.Meanwhile,the radiation dose,CM dosage and injection rate were significant decreased compared to the conventional protocol.

Tomography,X-ray computed； Angiography； Coronary artery disease； Low dose scan； Radiation dose； Image quality

300052 天津，天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院放射科

梁蓉(1991-)，女，天津人，碩士研究生，主要從事胸部CT及MRI診斷工作。

李東，E-mail：dr_lidong@163.com

天津市應(yīng)用基礎(chǔ)與前沿技術(shù)研究計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(14JCZDJC57000)；國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81301217)

R814.42； R543.3

A

1000-0313(2017)04-0378-05

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.04.018

2017-01-05)