陳惠娟，祁 麗，趙艷娥，周長圣，張龍江，盧光明

0 引 言

CT 冠狀動脈成像(CT coronary angiography，CTCA)作為冠狀動脈疾病無創(chuàng)性檢查手段已經(jīng)廣泛應用于臨床，然而CTCA 的高輻射劑量近些年一直受到較大的關注。Einstein 等［1］的研究顯示CTCA存在致癌風險，且在女性、年輕患者中更高。降低CTCA 檢查的輻射劑量有重要的社會意義。降低輻射劑量的方法大體上分為兩大類，即基于人群降低輻射劑量的策略和個體化降低輻射劑量的策略。針對個體降低輻射劑量的策略研究較多，主要有前瞻性心電門控技術、低管電壓技術、大螺距掃描技術以及迭代重建算法等。例如，Huang 等［2］的研究表明與回顧性心電門控CTCA 相比，前瞻性心電門控CTCA 能夠有效降低輻射劑量，降低了致癌風險。雖然基于人群降低輻射劑量的研究開展的并不多，但基于BMI 調(diào)整管電壓是行之有效的方法［3］。隨著CT 技術的迅速發(fā)展，綜合應用多種降低輻射劑量的技術能最大程度地降低患者接受的輻射劑量［4］。保證足夠診斷的圖像質量已是大勢所趨，因此需要更新基于群體的CTCA 降低輻射劑量的策略。本研究探討聯(lián)合應用基于BMI 調(diào)整管電壓的前瞻性大螺距以及迭代重建算法的CTCA 在人群基礎上降低輻射劑量的可行性。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 收集2013 年4 月至2014 年7 月102 例因可疑或已知患冠狀動脈疾病在我院行CTCA檢查的患者納入本研究。其中實驗組72 例患者，對照組30 例患者。檢查前心率＞70 次/min 的患者，檢查1 h 內(nèi)給予25 ～50 mg 倍他樂克口服，心率降至70 次/min 以下后行CTCA 檢查。納入標準:年齡＞18 歲、竇性心律、CT 掃描時心率＜70 次/min;排除標準:碘對比劑過敏者、心腎功能不全者、口服倍他樂克心率不能降至70 次/min以下者、心律失常者、孕婦、冠狀動脈支架植入或冠狀動脈旁路移植術后患者。本研究通過醫(yī)院倫理委員會批準，患者同意該研究，并簽署知情同意書。

1.2 掃描方法 掃描設備為第2 代雙源CT(Definition Flash)。檢查前5 min，硝酸甘油舌下噴霧以擴張冠狀動脈。實驗組采用基于BMI 調(diào)整的管電壓，對于BMI ＜23 kg/m2的患者，選擇70 kV;BMI 在23 ～25 kg/m2之間者選擇80 kV;BMI ＞25 kg/m2的患者選擇自動化管電壓選擇技術(自動化管電壓可調(diào)節(jié)電壓有80、100 和120 kV)。實驗組所有患者行前瞻性心電門控大螺距掃描。所有患者均使用動態(tài)曝光劑量調(diào)節(jié)管電流。前瞻性心電門控期相選擇在R-R間期的60%，螺距為3.4，球管旋轉時間為0.28 s，準直器寬度為128×0.6 mm。對照組管電壓選擇120 kV，采用前瞻性心電門控序列掃描方式，前瞻性心電門控的期相選擇在R-R 間期的60%～80%，開啟動態(tài)曝光劑量調(diào)節(jié)，球管旋轉時間和準直器寬度同實驗組。

采用對比劑為優(yōu)維顯30 ～60 mL(碘普羅胺，濃度為370 mg I/mL)，以4 ～5 mL/s 的速率經(jīng)肘前靜脈注射，注射完畢后以相同速率注射40 mL 等滲鹽水?；谇捌诘难芯拷?jīng)驗［4］，對實驗組70 kV 組采用了注射速率為4 mL/s 對比劑用量為30 mL 的對比劑注射方案以達到降低同時對比劑用量和輻射劑量的雙重目的。延遲時間確定方法同前［4］。

1.3 圖像重建 所有數(shù)據(jù)均重建為0.75 mm 層厚及0.6 mm 重建間隔的圖像。實驗組數(shù)據(jù)采用基于原始數(shù)據(jù)域迭代重建算法(sinogram affirmed iterative reconstruction，SAFIRE)進行圖像重建，重建卷積核為126。SAFIRE 能夠減少圖像噪聲，在管電流或管電壓明顯降低時可重建出與標準管電流或管電壓條件下相同質量的圖像，從而降低輻射劑量［5］。本研究采用默認的第3 種。對照組采用常規(guī)濾過反投影重建圖像。所有CT 數(shù)據(jù)重新放大視野后重建在肺動脈主干層面測量胸部前后徑和橫徑以計算體型特異性劑量估計(size-specific dose estimates，SSDE)。

1.4 圖像評價 所有圖像數(shù)據(jù)均傳到工作站MMWP及Singovia 進行圖像客觀和主觀評價。一名放射科醫(yī)師在0.75 mm 的重建圖像上測量每例患者升主動脈根部、右冠狀動脈起始處、左冠狀動脈主干起始處、左冠狀動脈前降支起始處、左冠狀動脈回旋支起始處及縱隔脂肪的CT 值及標準差，將主動脈根部的標準差作為圖像噪聲。畫取興趣區(qū)時應避免鈣化及軟斑塊，畫取興趣區(qū)的大小應盡可能包括該血管斷面。按照文獻中描述的方法計算每支血管的信噪比(signalto-noise ratio，SNR)和對比噪聲比(contrast-to-noise ratio，CNR)［5］。

按照美國心臟病學會制定的冠狀動脈分段標準將冠狀動脈分為15 段，右冠狀動脈包括1 ～4 段，左冠狀動脈主干為第5 段，左冠狀動脈前降支包括6 ～10 段，左冠狀動脈回旋支包括11 ～15 段，當有左冠狀動脈中間支時，記為16 段［6］。由2 名有經(jīng)驗的放射科醫(yī)師獨立觀察橫斷面圖像及曲面重組圖像并對每段血管進行評分，圖像評分采用4 分法:1 分代表血管壁顯示不清，血管不連續(xù)，圖像噪聲大，血管強化不佳，不能用于診斷;2 分代表有中度運動偽影、噪聲，血管強化一般;3 分代表輕度的運動偽影、噪聲，血管強化好，無血管不連續(xù);4 分代表無運動偽影，噪聲小，無血管不連續(xù)，血管強化很好。意見不一致時，共同商議最后評分。將每支冠狀動脈所含段中的最低分定義為該支冠狀動脈的評分，將每例患者所有冠狀動脈段中的最低分定義為該患者的評分。

1.5 輻射劑量 記錄每例患者的劑量長度乘積(dose length product，DLP)和CT 容積劑量指數(shù)(volume computed tomography dose index，CTDIvol)，計算有效劑量(effective dose，ED)。ED 為DLP 與轉換系數(shù)的乘積，轉換系數(shù)為0.014 mSv/(mGy·cm)［7］。SSDE 為CTDIvol 與轉換系數(shù)的乘積，此轉換系數(shù)根據(jù)患者的有效直徑(通過擴大重建冠狀動脈掃描的視野測得)查表而得［8－9］。

1.6 統(tǒng)計學分析 采用SPSS 17.0 統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析。計量資料數(shù)據(jù)以均數(shù)±標準差()表示，計數(shù)資料以頻數(shù)或百分率表示。2 組患者的年齡、BMI、CT 值、SNR、CNR、噪聲比較采用兩獨立樣本t 檢驗，性別采用χ2檢驗。2 組患者的心率、主觀圖像質量、輻射劑量的比較采用非參數(shù)檢驗(Mann-Whitney 檢驗)。對圖像質量的觀察者間一致性采用Kappa 分析(K 值0.80 ～1.00 為一致性有效;K值0.60 ～0.80 為一致性好;K 值0.40 ～0.60 為一致性中等;K 值＜0.40 為一致性差)。以P≤0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結 果

2.1 患者一般資料比較 實驗組中，BMI ＜23 kg/m2的患者28 例，BMI 在23 ～25 kg/m2之間的患者23例，BMI ＞25 kg/m2的患者21 例，對照組患者30 例。2 組基礎資料差異均無統(tǒng)計學意義(P ＞0.05)，具有可比性。見表1。

表1 行CT 冠狀動脈成像患者一般資料比較Table 1 General data about the two groups of patients

2.2 客觀圖像質量 實驗組各部位的平均CT 值均高于對照組(P ＜0.001)，右冠狀動脈和左冠狀動脈主干的SNR 低于對照組(P ＜0.001)，實驗組所有部位的CNR 均高于對照組，但是2 組之間CNR的差異無統(tǒng)計學意義(P ＞0.05)。見表2。

表2 行CT 冠狀動脈成像患者客觀圖像質量比較Table 2 Comparison of objective image quality between the two CTCA protocols

表2 行CT 冠狀動脈成像患者客觀圖像質量比較Table 2 Comparison of objective image quality between the two CTCA protocols

指標 對照組(n=30) 實驗組(n=72) t 值 P值右冠狀動脈CT(HU) 399.6±61.3 562.2±152.3 －7.684 ＜0.001 SNR 22.6±3.4 18.9±6.2 3.872 ＜0.001 CNR 26.6±13.9 27.2±12.6 －0.213 0.832左冠狀動脈主干CT(HU) 380.3±46.2 571.1±159.5 －9.258 ＜0.001 SNR 21.6±3.1 19.1±6.0 2.744 0.007 CNR 24.7±11.6 27.5±12.4 －1.032 0.305左冠狀動脈前降支CT(HU) 356.0±39.7 559.4±140.9 －11.227 ＜0.001 SNR 20.3±3.3 19.0±6.3 1.395 0.166 CNR 22.8±10.9 27.2±12.5 －1.672 0.098左冠狀動脈回旋支CT(HU) 348.9±52.3 553.0±168.6 －9.259 ＜0.001 SNR 19.9±3.7 18.7±6.5 1.129 0.262 CNR 22.1±10.8 26.8±12.5 －1.919 0.06噪聲(HU)17.9±3.1 32.6±12.1 －9.547 ＜0.001

2.3 主觀圖像質量 102 例患者共408 支血管1335 個血管節(jié)段納入最終的圖像分析中。2 組患者的主觀圖像質量評分差異亦無統(tǒng)計學意義(P=0.604)。各組圖像觀察者間的一致性好，實驗組Kappa=0.71，對照組Kappa=0.66。對于實驗組，70 kV 組的Kappa=0.61，80 kV 組的Kappa=0.66，自動管電壓組的Kappa=0.74。具有代表性的CTCA圖像見圖1。所有圖像質量優(yōu)良，均達到診斷要求。

2.4 輻射劑量 實驗組的DLP、CTDIvol、ED 和SSDE均明顯低于對照組，較對照組分別降低了88.6%、92.5%、88.9%、92.5%。見表3。

圖1 代表性的CTCA 圖像Figure 1 Representative CTCA images in the two CTCA protocols

表3 行CT 冠狀動脈成像患者接受輻射劑量比較Table 3 Comparison of radiation dose between the two CTCA protocols

表3 行CT 冠狀動脈成像患者接受輻射劑量比較Table 3 Comparison of radiation dose between the two CTCA protocols

指標 對照組(n=30) 實驗組(n=72) Z 值 P值DLP(mGy*cm)324.9±95.1 37.0±34.7 －7.913 ＜0.001 CTDIvol(mGy) 27.9±8.0 2.1±2.0 －7.932 ＜0.001 ED(mSv) 4.5±1.3 0.5±0.5 －7.913 ＜0.001 SSDE(mSv)38.9±9.9 2.9±2.7 －7.932 ＜0.001

3 討 論

本研究表明，竇性心率≤70 bpm 的患者，根據(jù)BMI 個體化選擇管電壓的前瞻性大螺距CTCA，相比于120 kV 前瞻性心電門控序列掃描CTCA 而言，能夠在滿足診斷圖像質量的前提下大幅度降低輻射劑量。

根據(jù)BMI 個體化調(diào)整管電壓能有效地降低CT檢查輻射劑量。LaBounty 等［10］研究結果表明，對BMI ＜25 kg/m2的患者采用80 kV 掃描，輻射劑量較100 kV 掃描方式降低了47%。盡管SNR 和CNR有所下降，但是圖像質量未見明顯降低，說明在BMI正常的患者行80 kV 的CTCA 檢查是可行的。Khan等［11］的研究結果表明在BMI ＜27 kg/m2的患者可行100 kV 檢查，與120 kV 組相比輻射劑量降低了30%，且圖像質量無統(tǒng)計學差別［11］。本研究基于前期70 kV CTCA 的研究結果［4］，嚴格控制了BMI 對CTCA 圖像質量的影響，對23 kg/m2的患者行70 kV掃描以更大程度地降低輻射劑量。對BMI 在23 ～25 kg/m2間的患者選擇80 kV，對BMI ＞25 kg/m2的患者選擇自動管電壓選擇技術自動化調(diào)整管電壓。本研究顯示使用該技術在BMI ＜25 kg/m2的患者常難以取得最低管電壓條件，這也是本研究實驗組未全部采用自動化管電壓技術的原因。本研究提出的以BMI 為基礎調(diào)整管電壓前瞻性大螺距CTCA 與前瞻性序列掃描120 kV CTCA 相比輻射劑量降低了89%，而圖像質量未見明顯降低。

在采用低管電壓掃描時，低管電壓所產(chǎn)生的X線能量更加接近碘對比劑的K 邊緣值(33.2 keV)，增加碘對比劑的CT 值，因此在理論上可減少CTCA檢查時對比劑的使用量。Nakaura 等［12］研究表明當CTCA 檢查時管電壓從120 kV 降至80 kV 時，對比劑用量可以減少一半而獲得相同的圖像質量。盡管本研究未對對比劑注射方案進行個性化調(diào)整，但基于前期研究經(jīng)驗［4］，將70 kV CTCA 組的對比劑用量調(diào)整為30 mL，從總體上來講，降低了患者注射的對比劑用量。進一步嚴格按照BMI 設計對比劑注射方案進行研究是需要的，以達到同時最大程度降低輻射劑量和對比劑用量的雙重目的。

聯(lián)合大螺距和低管電壓技術能夠有效降低對比劑的使用量，但增加了圖像噪聲，這可能會影響診斷準確性。迭代重建算法能降低圖像噪聲，提高圖像質量，已廣泛用于臨床［13］。本研究實驗組采用SAFIRE后，雖然CNR 略高于對照組，但2 組之間的差別無統(tǒng)計學意義。目前尚無文獻提出SNR 和CNR 可滿足診斷的最低閾值，但本研究中無論是客觀圖像質量還是主觀圖像質量評估均顯示2 組CTCA 參數(shù)的圖像質量無統(tǒng)計學差異。

當前，采用本研究提出的CTCA 掃描方案對受檢者有較高要求，可能在一定程度上限制了本方案的推廣。本研究采用的是前瞻性心電門控大螺距CTCA 技術，要求將受檢者心率控制在70 次/min 以下。但也有學者通過調(diào)整預設的R-R 間期期相在心率＞70 次/min 的患者也取得了滿意的結果［14］。本研究提出的基于BMI 調(diào)整管電壓的前瞻性大螺距CTCA 方案是基于第2 代雙源CT 提出的。在第3 代雙源CT，由于球管輸出的管電流可達1300 mA，70 kV 的CTCA 可能在BMI ＜25 kg/m2的患者成為常規(guī)［15］。因此本研究提出的掃描方案可能會隨著CT 技術的進步進一步調(diào)整［16－17］。

總之，本研究提出的基于BMI 個體化調(diào)整管電壓進行大螺距前瞻性心電門控CTCA 是可行的，其能在獲得滿足診斷要求的圖像質量的同時大幅度降低患者接受的輻射劑量。

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