胡永勝 朱有志 何新華 王自勇 胡勤衍付 璇 王 慧 費長軍 王勁武

隨著CT設備的日益普及和臨床檢查的廣泛開展，CT的輻射劑量問題也成為人們關注的焦點，近幾年來關于雙源X線計算機橫斷體層攝影系統（dual source computed tomography，DSCT）的在冠狀動脈成像中的低劑量研究也見有報道[1-2]，有學者[3]針對體重質量指數（body mass index，BMI）≤25的患者，進行了DSCT低管電壓掃描的研究，表明該技術可在保證圖像質量的同時顯著降低輻射劑量。本文在較大BMI范圍中使用低劑量進行DSCT冠狀動脈成像研究，探討它的臨床應用價值。

方 法

1．臨床資料

2010年6月至2010年12月間，臨床懷疑冠心病患者進行了DSCT冠狀動脈成像檢查，其中男105例，女59例，年齡32～85歲，平均年齡61.26歲。BMI 17.5～30。將所有患者隨機分為兩組：A組為低輻射劑量組，共95例，其中男性68例，女性27例，年齡32～84歲，平均年齡61.65歲，BMI 24.75±2.84，根據有關文獻[4]將該組患者分為三組：體重過低組（BMI＜18.5），體重正常組（18.5≤BMI＜24）和體重超重組（24≤BMI）；B組為常規(guī)輻射劑量組，共69例，其中男性37例，女性32例，年齡33～85歲，平均年齡60.71歲BMI 25.23±2.96。排除對碘對比劑過敏、嚴重肝腎功能不全、失代償性心功能不全以及不能很好屏氣的患者。掃描前不使用藥物控制心率。所有患者在檢查前簽署碘對比劑給藥知情同意書。

2．設備與掃描方法

設備采用西門子公司D S C T（S o m a t o m Definition, Siemens）和Medrad雙筒高壓注射器。掃描前以18G安全留置針進行肘正中靜脈穿刺，部分患者穿刺前臂較大靜脈?；颊哳^先進仰臥于掃描床上，雙手上舉過頭，身體稍偏向右側，將心臟部位置于掃描野中心，按要求安放好設備心電監(jiān)控電極，耐心訓練患者呼吸及屏氣。先掃描胸部前后位定位像，規(guī)劃掃描范圍為自氣管隆突下方1 cm向下包括心臟膈面。應用對比劑跟蹤技術（bolus-tracking），在主動脈根部冠狀動脈開口上方層面選擇感興趣區(qū)進行監(jiān)測，設置感興趣區(qū)內CT值超過100HU時延遲5 s自動觸發(fā)掃描。高壓注射器以5～5.5 ml/s流速先試注射20 ml生理鹽水，觀察確認患者血管無外滲后，以4.8～5 ml/s流速注射碘海醇（濃度為350 mg/ml），隨后再以相同速度注射50 ml生理鹽水，于注射對比劑同時啟動掃描監(jiān)測程序。掃描參數為：準直32×0.6 mm（采用飛焦點技術實際數據采集64層），層厚0.6 mm，重建矩陣512×512，卷積核B26f，視野（FOV）142～222 mm，螺旋掃描方式，每圈旋轉時間330ms，螺距0.20～0.44（根據心率設備自動調整）。A組管電壓100 kVp， 管電流Quality ref.mAs/rot：320，B組管電壓120 kVp，管電流Quality ref. mAs/rot：360。應用CareDose 4D和心電脈沖（ECG-pulsing）管電流調控技術，自動劑量窗調整。掃描所得圖像數據傳至圖像后處理工作站。記錄相關實際掃描參數。

3．圖像后處理方法

采用單扇區(qū)圖像重建和自動選取最佳重建時相，并結合手動改變重建時相進行圖像后處理，在獨立圖像后處理工作站上采用心血管圖像處理程序(Syngo Circulation, Siemens)，觀察最佳重建時相圖像，進行容積再現（volume rendering，VR）、曲面重建（contour-planar reconstruction，CPR）、多平面重建（multi-planar reconstruction，MPR）等圖像后處理，觀察評價冠狀動脈各分支的狹窄情況。

4．圖像評價標準及方法

采用美國心臟協會（AHA）推薦的冠狀動脈改良15分段法[5]分析冠狀動脈各級分支，右冠狀動脈（right coronary artery，RCA）分為段1～4，分別為近段、中段、遠段和后降支；左主干（left main，LM）為段5，左前降支（left anterior descending，LAD）分為段 6～10，分別為近段、中段、遠段、第1對角支、第2對角支；左回旋支（left circumflex，LCX）分為段11～15，分別為回旋支近段、中段、遠段，第1、第2鈍緣支；如果有中間支、左室后支則為段16～17。

圖像質量評價分為5級。5分：圖像質量優(yōu)，冠狀動脈顯示清晰，管腔連續(xù)完整，無階梯狀偽影；4分：圖像質量良好，冠狀動脈顯示清晰，管腔基本連續(xù)完整，無階梯狀偽影；3分：圖像質量良好，管壁輕度偽影或CPR上見輕度階梯狀偽影，不影響診斷；2分：圖像質量尚好，管壁中度偽影或CPR圖像中度階梯狀偽影，尚可以做出診斷；1分：圖像質量為差，重組圖像上冠狀動脈錯位、管壁嚴重偽影，不能做出診斷。評價管腔直徑大于2mm的血管，閉塞血管的遠端和嚴重鈣化血管段不做評價。3分以上視為優(yōu)良圖像，2分以上視為可診斷圖像。

由2名副主任醫(yī)師以上職稱者對圖像質量進行評價，對意見不一致的評價進行共同閱片，達成一致意見。

5．輻射劑量評價

記錄CT冠狀動脈增強時的輻射劑量，不包括定位像（topogram）和對比劑跟蹤監(jiān)測掃描時的輻射劑量。記錄CT設備自動計算得到的容積劑量指數（CT dose index volume，CTDIvol）和劑量長度乘積（dose length product，DLP），由DLP乘以轉換系數k來估算有效劑量（effective dose，ED），參考歐盟關于CT質量標準指南，k=0.017 mSv/(mGy·cm)[6]。

6．統計學方法

應用單因素方差分析比較A組的3組圖像質量是否存在差別，應用χ2檢驗比較冠狀動脈分級顯示段數，應用獨立樣本的t檢驗分析兩組的圖像質量評分、CTDIvol、DLP和ED等，應用Kappa檢驗判斷兩位評價者評分的一致性。利用SPSS 13.0統計分析軟件進行分析，P＜0.05表示差異有統計學意義。

結 果

1. A組根據BMI分組圖像質量評價情況

A組（低輻射劑量組）根據體重指數分為3組圖像評分比較結果見表1（圖1）。A組中3組BMI范圍的圖像質量評分無統計學差異（F=1.39，P=0.25）。兩位評價者評分的一致性較好（Kappa值=0.66,P＜0.05）。

2．冠狀動脈圖像分級顯示情況

A、B 兩組患者的冠狀動脈圖像的分級顯示情況見表2（圖2）?？梢?分的圖像節(jié)段A組占77.20%，B組占82.98%，B組百分比大于A組，兩組間差異有統計學意義（χ2=11.63，P=0.001）；4分的圖像節(jié)段A組占17.87%，B組占15.10%，組間無統計學差異（χ2=2.96，P=0.09）；3分的圖像節(jié)段A組占4.39%，B組占1.72%，兩組間差異有統計學意義（χ2=12.27，P=0.000）；優(yōu)良圖像節(jié)段數A組占99.31%，B組占99.79%，A、B兩組顯示差異無統計學意義（χ2=2.54，P=0.11）；可診斷圖像節(jié)段數A組占99.69%，B組占99.89%，A、B兩組顯示差異無統計學意義（χ2=0.98，P= 0.32）。

3．冠狀動脈成像質量和輻射劑量

A、B兩組患者冠狀動脈圖像質量評分和輻射劑量的比較情況見表3。兩組圖像質量差異無統計學意義（t=－1.70，P=0.09）；A組CTDIvol小于B組，差異有統計學意義（t=－14.93，P=0.00）；A組DLP和ED小于B組，差異有統計學意義（t=－13.71，P=0.00）。

表1 A組BMI分組圖像評分情況

圖1 女，63歲，體重51.00kg，身高1.65cm，BMI 18.73， 管電壓100kVp，管電流130mA，CTDIvol 15.97，ED3.89。冠狀動脈顯示清晰，管腔連續(xù)完整，無階梯狀偽影，評為5分。A.為容積再現（ VR）圖像；B.為VR圖像，清晰顯示血管分支；C.為右冠狀動脈（RCA）的曲面重組（CPR）圖像；D.為左冠狀動脈（LCA）的CPR圖像，提示左前降支（LAD）近端軟斑塊（箭）；E.為左回旋支（LCX）的CPR圖像。

圖2 女， 7 0 歲， 體重56.00kg，身高1.51cm，B M I 2 4 . 5 6 ， 管電壓120kVp，管電流171mA，CTDIvol 28.80，ED6.41。冠狀動脈顯示清晰，管腔連續(xù)完整， 無階梯狀偽影，評為5分。A. VR圖像；B.為VR圖像，清晰顯示血管分支；C.為RCA的CPR圖像；D.為LCA的CPR圖像；E.為LCX的CPR圖像。

表2 2組患者的冠狀動脈圖像分級顯示情況

表3 2組患者圖像質量評分和輻射劑量

討 論

1．研究背景

隨著多層螺旋CT（multi-slice computed tomography，MSCT）技術的迅速發(fā)展，特別是隨著雙源CT(dual一source CT，DSCT)的誕生，掃描的時間分辨率達83ms，可以在不控制心率的情況下完成心臟掃描，獲得高質量的冠狀動脈影像，提高了對冠狀動脈病變診斷的準確性，擴大了DSCT冠狀動脈成像的適應范圍。Meng等［7］對109例懷疑冠狀動脈狹窄的患者分別行雙源CT冠狀動脈檢查和DSA（digital subtraction angiography）檢查，并作對比研究后發(fā)現，DSCT與DSA的敏感性和準確性基本相同。馮越等[8]也報道DSCT在新生兒及嬰兒復雜先天性心臟病的診斷中有重要價值，其與心臟超聲檢查聯合可避免創(chuàng)傷性的心血管造影。

由于CT檢查技術的日益普及，X線輻射導致的致癌風險和遺傳效應也隨之增加。據路鶴晴等[9]研究報道，2007年上海市CT醫(yī)療照射所致上海市公眾集體劑量是1996年的5.5倍，同時也超出1996年全市19種X射線診斷所致公眾劑量的8.3倍。1997年全市X射線CT檢查所致人均年有效劑量較1996年增加4.3倍，而年頻率增加了2.9倍。

CT檢查中的劑量問題已成為臨床放射人員和公眾關注的焦點，由于心血管疾病是人類健康的主要殺手之一，CT冠狀動脈成像已經成為冠心病的無創(chuàng)性檢查手段[10]，隨著該技術的廣泛應用，其輻射劑量問題不容忽視，因此，合理優(yōu)化掃描方案以有效降低輻射劑量具有重要意義。本研究著重關注低管電壓掃描在DSCT冠狀動脈成像中的運用，根據合理使用低劑量(as low as reasonably achievable，ALARA)原則，在滿足診斷要求的前提下盡可能地降低輻射劑量。

2．輻射劑量相關因素及對圖像質量影響

2.1 管電壓：CT輻射劑量與X線束能量密切相關，而X線束能量取決于X線管電壓和線束過濾條件。管電壓與X射線劑量呈指數關系，因此降低管電壓可以顯著降低輻射劑量；低管電壓時X射線束能量較低，穿透高原子序數的含碘對比劑時衰減增加，碘對比劑的強化程度加大（碘的K吸收界），其CT值增加，加大了血管與周圍組織結構的對比，因此可以減少含碘對比劑的用量和注射對比劑的流率[11]。但是降低管電壓使X線強度減小，直接導致了圖像噪聲的增加，噪聲增加后對于軟組織的影響較大，但對于增強的血管影響不大，因為這種效應可以由CT值的增加來補償[12]。目前有研究者[4]認為低管電壓冠狀動脈成像只適合于BMI正常范圍者（18.5～24.9），本研究在此基礎上將BMI擴大至30，利用低管電壓（100kVp）掃描，所得優(yōu)良和可診斷圖像質量評分與120kVp組相比差異無統計學意義。

2.2 毫安秒：毫安秒（mAs）即X線管電流和曝光時間的乘積，其大小說明了球管輸出X線量的多少，直接影響對受檢者的輻射劑量。白玫等[13]對多層螺旋CT在頭部和腹部掃描的加權CT劑量指數CTDIW的研究中發(fā)現，CTDIW與mAs幾乎呈線性增加關系。降低管電流是常用的降低輻射劑量的方法，直接問題是增加了圖像噪聲，影響圖像的低對比分辨率[14]。DSCT應用Care Dose 4D技術，掃描時根據受檢組織的密度大小，在設定的ref.mAs（參考mAs）基礎上自動、適時調控mAs，可以降低受檢者的輻射劑量。本研究在降低管電壓基礎上聯合應用Care Dose 4D技術，適當地將ref.mAs從360降到320，從而進一步降低了輻射劑量。

2.3 螺距：DSCT在心臟冠狀動脈回顧性心電門控掃描時，根據患者心率大小自動選擇螺距，心率快時螺距大，心率慢時則螺距小，可見心率與X線輻射劑量有關。本研究中因高心率受檢者較少，未能達到有效統計意義，故未對此進一步研究分析。

就X線輻射劑量對圖像質量影響來說，輻射劑量越大，穿透被檢體到達探測器的X線光子數越多，則CT圖像噪聲越小，圖像質量越高，因此，B組使用常規(guī)劑量，整體圖像質量要優(yōu)于A組，表1結果顯示B組5分的節(jié)段數多于A組；兩組4分節(jié)段差異無統計學意義；B組3分節(jié)段數少于A組；兩組2分和1分階段數差異無統計學意義。可見低輻射劑量組雖然得高分圖像少，但中間分數段并不少，所以兩組優(yōu)良和可診斷圖像節(jié)段數差異無統計學意義，與晏子旭等[3]研究結果一致。

2.4 心電門控技術：DSCT進行心臟冠狀動脈掃描時，采用心電門控觸發(fā)技術，包括前瞻性門控和回顧性門控技術。前瞻性心電門控掃描采用非螺旋的步進式采集方式，可以有效降低輻射劑量[2]，但在心律不齊或早搏患者中易出現階梯狀偽影，無法重新進行數據編輯，故檢查失敗率較高?；仡櫺孕碾婇T控技術可以獲得螺旋掃描同步標記心電圖的原始資料，在掃描完成后根據同步記錄的心電圖選擇各心動周期中相對穩(wěn)定的時相重建。本研究采用回顧性心電門控技術，對所有病例的冠狀動脈圖像均能進行有效的評估。

3. 輻射劑量評價

為了評價CT應用中的輻射劑量問題，提出了CT劑量指數(CT dose Index，CTDI)的概念，即測量X線在標準的CTDI模體中產生的電離量，以mGy為單位。隨著螺旋CT的投入使用，劑量指數的概念又進一步擴展到容積劑量指數CTDIvol，是指在特定的模體中進行特定掃描的范圍內Z軸某一位點的平均劑量。目前CT常用的有效劑量(effective dose，ED)的計算是沿用歐洲的劑量長度乘積(dose-length product，DLP)乘以系數k的方法，ED以mSV為單位。當確定掃描程序以后，就能夠得出和這種掃描程序相關的CTDIvol，這個數值乘以掃描長度，就得到了DLP。ED計算需要體內敏感器官的劑量信息，器官劑量一般采用蒙特卡羅方法模擬估算數學人體模型中器官的有效劑量[15]。k代表國際上規(guī)定的相應器官有效劑量權重系數，心臟掃描時為0.017。本研究對兩組的CTDIvol、DLP、ED均進行了比較，結果表明三種輻射劑量表達方式下，低輻射劑量組明顯低于常規(guī)輻射劑量組。

4. 研究意義與不足

本研究通過降低管電壓和適當降低毫安秒, 采用回顧性心電門控和Care Dose 4D技術，擴大了受檢者的BMI范圍，明顯而有效地降低受檢者的輻射劑量。但CT的輻射劑量與諸多因素有關，本研究未能考慮到所有影響因素，以進一步降低輻射劑量。