周文珍，殷信道，吳前芝，許權(quán)，徐輝，王同興，張婭梅，謝光輝，張娣

南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京醫(yī)院（南京市第一醫(yī)院）醫(yī)學(xué)影像科，江蘇 南京210006

0 前言

冠狀動脈CTA（coronary CT angiography，CTA）檢查可以無創(chuàng)性觀察冠狀動脈并發(fā)現(xiàn)冠狀動脈狹窄，具有較高的診斷準(zhǔn)確性。然而CTA檢查的輻射劑量可能較高，并受到爭議。因此，目前低劑量CTA成像的研究受到較多關(guān)注。寬探測器及快速旋轉(zhuǎn)速度實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集新發(fā)展，尤其是前瞻性心電門控大螺距掃描（Flash spiral）模式的應(yīng)用，可大幅度降低輻射劑量。該掃描技術(shù)的缺點(diǎn)在于沒有心動周期中其余部分的可重建數(shù)據(jù)。同時(shí)，降低管電壓及管電流同樣可以降低輻射劑量[1,2]。然而，兩種技術(shù)均會導(dǎo)致圖像噪聲增加，進(jìn)而可能影響圖像質(zhì)量[3-6]。目前圖像噪聲增加可以通過迭代重建（iterative reconstruction，IR)彌補(bǔ)。IR重建是基于原始數(shù)據(jù)的一種重建技術(shù)，在保證相同圖像質(zhì)量的前提下，IR技術(shù)可降低輻射劑量，研究已經(jīng)證實(shí)迭代重建在胸部[7]，腹部[8]及冠狀動脈CTA[9-14]成像中均具有降低輻射劑量的優(yōu)勢。

本研究采用以上幾種技術(shù)聯(lián)合進(jìn)行CTA成像，并評價(jià)該低輻射劑量獲得具有診斷價(jià)值圖像質(zhì)量的可行性。

1 材料與方法

50例患者，體質(zhì)量指數(shù)（body mass index BMI）指數(shù)＜30 kg/m2，體重（66.5±12.2）kg，心率（50±6）次 /min，藥物控制后達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)也包括在內(nèi)，所有患者均行CTA檢查排除冠狀動脈狹窄。

1.1 CT掃描技術(shù)

采用第二代雙源CT（Definition Flash, Siemens Healthcare,Forchheim, Germany）進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。掃描范圍：氣管分叉下方10 mm至心臟膈面。球管旋轉(zhuǎn)時(shí)間：280 ms；準(zhǔn)直：2 mm×64 mm×0.6 mm；管電壓100 kV ，采用實(shí)時(shí)動態(tài)曝光劑量調(diào)節(jié)（CARE Dose4D），在管電壓調(diào)節(jié)基礎(chǔ)上根據(jù)BMI進(jìn)一步調(diào)節(jié)管電流，電流范圍為350~410 mA；螺距為3.4。在主動脈根部層面選擇興趣區(qū)（ROI）檢測CT值，＞100 HU時(shí)，延遲5 s自動觸發(fā)掃描，采用前瞻性心電門控大螺距（Flash spiral）掃描模式，R-R間期55% 掃描成像（默認(rèn)模式），肘前靜脈注入60 mL非離子對比劑優(yōu)維顯( Ultravist，Iopromide，370 mg /mL)及50 mL生理鹽水，應(yīng)用對比劑示蹤法（bolus-tracking），速率均為6 mL/s。

1.2 圖像重建

CCTA圖像重建采用兩種方法，分別為傳統(tǒng)的反投影濾過重建（filtered back projection ，F(xiàn)BP)和IR重建，兩種重建均采用層厚0.6 mm，重建間隔0.3 mm，卷積核分別為B26f、I26f，應(yīng)用Circulation 和3D軟件進(jìn)行圖像后處理，主要采用MPR，CPR及VR進(jìn)行圖像重建。

1.3 圖像質(zhì)量分析

由兩位有經(jīng)驗(yàn)的閱片醫(yī)師獨(dú)立評價(jià)圖像質(zhì)量。

1.3.1 主觀圖像質(zhì)量評價(jià)

采用4分法評價(jià)[15]。1分：優(yōu)秀，血管顯示清晰，邊界清晰，無偽影；2分：良好，對應(yīng)血管有輕度管腔模糊，輕度偽影；3分：中等，血管中度管腔模糊，中度偽影，但仍可評價(jià)；4分：差，對應(yīng)血管顯示不全，無法評價(jià)。采用美國心臟學(xué)會（AHA）15段冠狀動脈分段法，共有728段可以分析。

1.3.2 客觀圖像質(zhì)量評價(jià)

測量噪聲（image noise IN）、信噪比（signal-to-noise ratio ，SNR)及對比噪聲比（contrast-to-noise ratio ，CNR)。

冠狀動脈左主干水平升主動脈CT值的標(biāo)準(zhǔn)差定義為圖像噪聲，感興趣區(qū)（ROI）平均面積為（ 4.5±1.3）cm2（圖1）。于冠狀動脈近端獲得SNR和CNR3,16，冠狀動脈CT值（CT1）通過將ROI置于冠狀動脈近端管腔內(nèi)測量獲得，ROI足夠大，但不包括管壁。周圍組織的CT值（CT2）即血管周圍組織約3~4 mm2處ROI（置于左主干開口水平的冠狀動脈周圍脂肪組織內(nèi)）的平均CT值，SNR=CT1/ IN。CNR=（CT1-CT2）/ IN。

圖1 圖像噪聲測量位于左主干水平的主動脈。A：IR重建；B：FBP重建。

記錄機(jī)器自動測量劑量長度乘積（dose length product，DLP），根據(jù)DLP 計(jì)算有效劑量（Effective Dose，ED），ED= k×DLP，k 值采用歐盟委員會推薦的胸部值0. 014 mSv/(mGy·cm)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

所有統(tǒng)計(jì)學(xué)分析使用SPSS 16.0軟件，計(jì)量資料以均值±標(biāo)準(zhǔn)差（x-±s）描述，分類變量采用百分比描述，采用配對t檢驗(yàn)對兩種不同重建算法所得圖像質(zhì)量定量測量結(jié)果進(jìn)行比較。對計(jì)數(shù)資料的比較采用χ2檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。計(jì)算Cohen’s kappa值( k)評價(jià)兩位閱片者評價(jià)圖像質(zhì)量間的差異：k = 0代表一致性差；k =0.01~0.20代表少量一致性；k = 0.21~0.40代表輕度一致性；k =0.41~0.60代表中度一致性；k =0.61~0.80代表一致性好；k = 081~1.00代表一致性極佳。

2 結(jié)果

患者一般資料見表1。

表1 患者一般資料

2.1 圖像質(zhì)量

冠狀動脈段平均質(zhì)量評分FBP重建為2.2±1.0，IR重建為1.9±1.1，IR重建的圖像質(zhì)量較FBP重建好，見圖2。

圖2 72歲女性患者冠狀動脈CTA。右冠狀動脈起始部局限性非鈣化斑塊（箭頭）。A，B，C分別為右冠狀動脈，前降支及回旋支；1：為FBP重建，2：為IR重建；D為VR圖像。

728段血管，F(xiàn)BP重建組有61（8.4%）段無法評價(jià)，IR重建為38（5.1%）段，兩者無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P=0.07）。

FBP重建，BMI<24 kg/m2（ 28例）的患者及BMI為24~30 kg/m2（ n=22）的患者其可評價(jià)的血管段數(shù)分別為403/409（ 98.5%）及253/319（79.3%），兩者差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.03）（見表 2）。

IR重建，BMI<24 kg/m2(n=28)的患者及BMI為24~30 kg/m2(n=22)的患者，可評價(jià)的血管段分別為404/409(98.8 %)及291/319 (91.2%)；兩組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.07）（見表2）。

表2 主觀圖像質(zhì)量參數(shù)（可以評價(jià)的冠狀動脈段數(shù)）

2.2 CT值，噪聲，SNR，CNR

兩種重建所有的CT值均沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（表3）。

FBP重建及IR重建的平均噪聲分別為（26.4±5.2）HU和（20.6±4.1）HU，兩組間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.02）。IR重建的SNR及CNR與FBP重建之間的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表3）。

表3 兩種重建客觀圖像質(zhì)量評價(jià)數(shù)值

BMI<24 kg/m2的患者圖像噪聲IR組較FBP組低，有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，CT值兩組之間無差異。然而IR組的圖像噪聲低，SNR和CNR高，且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。BMI為24~30 kg/m2的患者兩組之間除各血管CT值外，各血管的SNR及CNR兩種重建之間均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（表4）。

兩位閱片者對FBP重建（k =0.723）及IR重建（k = 0.719）冠狀動脈圖像質(zhì)量評分的結(jié)果一致性良好（表5）。

表5 兩種重建方式的評分表

3 討論

隨著對CTA檢查所致輻射的不斷關(guān)注，已經(jīng)有措施被采用來降低CTA成像的輻射劑量，其中降低管電壓及管電流是之前研究較多的技術(shù)，輻射劑量與管電壓的平方呈正比，降低管電壓可顯著降低輻射劑量。降低管電壓后，X線與被檢體作用的光電效應(yīng)增加，能夠提高冠狀動脈血管腔內(nèi)的CT值，增加血管與周圍組織結(jié)構(gòu)的對比。第二代雙源CT大螺距掃描的優(yōu)勢在于配備了2套球管及相應(yīng)的128層探測器。雙球管設(shè)置，使得它具備了使用更大螺距掃描的可能，可以明顯降低輻射劑量及造影劑用量[17-18]，除了計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展和采集技術(shù)的改進(jìn)，目前計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的后處理也可以降低圖像噪聲，提高圖像質(zhì)量，關(guān)于采用IR重建降低輻射劑量的研究比較多，其在胸部[7]、腹部[8]及心臟[9,11-12]等部位的運(yùn)用均有報(bào)道。

表4 不同BMI值患者客觀圖像質(zhì)量評價(jià)結(jié)果

本研究IR重建能夠顯著降低圖像噪聲，提高主觀圖像質(zhì)量（FBP重建：2.2±1.0，IR重建：1.9±1.1，P<0.0001）。這與之前的研究結(jié)果相符[9-12,14]。然而，本研究的優(yōu)勢在于采用了低千伏，低電流大螺距掃描模式聯(lián)合IR重建的進(jìn)行研究。Utsunomiya 等報(bào)道了關(guān)于256層CT前瞻性心電門控采用IR重建提高圖像質(zhì)量的研究[12]。Bittencourt 等采用前瞻性心電門控大螺距掃描模式聯(lián)合迭代重建降低圖像噪聲[9]，其結(jié)果與本研究結(jié)果相似。本研究結(jié)果提示兩種重建方式，主動脈及冠狀動脈近端的血管強(qiáng)化沒有差異，這與其他研究結(jié)果一致[9-12]。BMI<24 kg/m2的患者SNR及CNR兩種重建方式之間沒有差異，BMI為24~30kg/m2的患者SNR及CNR值IR重建高，噪聲則是IR重建低。

盡管本研究證實(shí)了低劑量CCTA在特定人群（心率≤60 次/min，BMI<30）中的可行性，但本研究仍存在以下局限性。首先，樣本量較小，BMI≥30 kg/m2的患者沒有包括在研究范圍內(nèi)。第二，關(guān)于低劑量掃描診斷準(zhǔn)確性還需要進(jìn)一步研究，比如與冠狀動脈造影進(jìn)行比較。第三，本研究沒有將Flash掃描模式與其他掃描模式提示進(jìn)行比較。為了達(dá)到低劑量掃描，本研究采用了前瞻性心電門控大螺距掃描模式，該序列對運(yùn)動比較敏感，容易產(chǎn)生偽影，尤其是心率不低或者不穩(wěn)定的狀態(tài)下[19]。另外，IR重建方式需要的時(shí)間較長。

總而言之，本研究提示心率≤60 次/min的患者，不僅BMI<24 kg/m2的人群可以選擇低千伏掃描，對于BMI為24~30 kg/m2之間輕度肥胖的患者也可以采用前瞻性心電門控大螺距模式，100 kV低千伏，CARE Dose4D聯(lián)合IR重建技術(shù)進(jìn)行CTA成像，可以使患者受到低劑量輻射的條件下完成冠狀動脈CTA成像。

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