陳傳智, 王軼彬, 梁松濤, 代 順, 何 苗, 張 蕾

(同濟(jì)大學(xué)附屬東方醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，上海 200120)

隨著計(jì)算機(jī)斷層掃描(computed tomography, CT)設(shè)備性能的提升，無創(chuàng)性的冠狀動(dòng)脈CT血管造影(coronary computed tomography angiography， CCTA)對(duì)于冠狀動(dòng)脈狹窄的診斷準(zhǔn)確性幾乎與X線冠狀動(dòng)脈造影一致，CCTA具有很高的陰性預(yù)測值[1-2]。CCTA的應(yīng)用越來越廣泛，CCTA的不良反應(yīng)包括CT的輻射危害及對(duì)比劑(contrast medium, CM)可能引起的不良反應(yīng)，受到越來越多的關(guān)注。

輻射劑量和管電壓的平方呈正比，降低管電壓可明顯降低輻射劑量，低管電壓產(chǎn)生的X線的平均光子能量更接近33keV的碘K吸收邊緣[3-4]，可產(chǎn)生更高的對(duì)比度，因此降低對(duì)比劑的用量可達(dá)到相同對(duì)比強(qiáng)化效果。在低劑量掃描和受檢者存在個(gè)體差異的情況下，個(gè)性化對(duì)比劑注射方案的研究對(duì)于對(duì)比劑的合理應(yīng)用有重要意義。

在掃描條件和造影劑注射方案相同的情況下，影響受檢者CCTA動(dòng)脈強(qiáng)化程度的主要個(gè)體因素包括體質(zhì)量(body weight, BW)、心輸出量(cardiac output, CO)和心率(heart rate, HR)。研究[6-7]表明冠狀動(dòng)脈的強(qiáng)化效果與BW、HR均呈負(fù)相關(guān)，根據(jù)體質(zhì)量進(jìn)行簡單的調(diào)整對(duì)比劑量是當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的注射方案。本研究根據(jù)心率進(jìn)行分組，分析體質(zhì)量對(duì)于射血功能正常的CCTA受檢者的冠狀動(dòng)脈強(qiáng)化效果的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本前瞻性研究已通過同濟(jì)大學(xué)附屬東方醫(yī)院臨床研究倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，參加研究患者均已簽署書面知情同意書。2016年3月至2016年10月，共納入136例患者。男女比例58∶78；年齡24～89歲，平均(58.6±11.2)歲；體質(zhì)量40～100kg，平均(68.9kg±10.6)kg；心率50～89次/min，平均(68.8±9.2)次/min。136例患者按心率分為4組，根據(jù)心率分為4組，A組： 50～59次/min；B組： 60～69次/min；C組： 70～79次/min；D組： 80～89次/min。

排除標(biāo)準(zhǔn)如下： (1) 孕婦或哺乳期婦女；(2) 嚴(yán)重器官衰竭；(3) EF異常： <50%或>70%；(4) 中度至重度腎功能損害(5) 起搏器，心臟瓣膜和冠狀動(dòng)脈搭橋患者；(6) 有對(duì)比劑或碘過敏禁忌證；(7) 嚴(yán)重的心律不齊。

1.2 CT掃描參數(shù)

在CCTA之前進(jìn)行平掃鈣化積分掃描。感興趣區(qū)(region of interest, ROI)放置在升主動(dòng)脈，使用Bolus tracking技術(shù)，在達(dá)到閾值120HU(hounsfield unit)5s后自動(dòng)開始圖像采集。使用前瞻性心電門控，在收縮末期或舒張中期采集CT圖像，可將管電流減少到回顧性心電門控全心動(dòng)周期采集的20%。所有CCTA均采用單扇區(qū)重建，時(shí)間分辨率為75ms，層厚為0.625mm，層間隔為0.5mm，重建算法B26f。

1.3 造影劑注射方案

碘克沙醇(Visipaque 270, 270mg/mL，英國GE公司)是一種非離子等滲對(duì)比劑。使用自動(dòng)壓力監(jiān)測的雙筒高壓注射器(美國Meorao公司)，根據(jù)體質(zhì)量以230mgI/kg調(diào)整對(duì)比劑的劑量，隨后以相同速率追加30mL生理鹽水，CM和生理鹽水的注射速率均為5mL/s。

1.4 CTA數(shù)據(jù)分析

為了更好地分析CT冠狀動(dòng)脈造影數(shù)據(jù)，根據(jù)美國心臟協(xié)會(huì)的指南對(duì)冠狀動(dòng)脈進(jìn)行分割。右冠狀動(dòng)脈(right coronary artery, RCA)包括1～3節(jié)，后降支(posterior descending artery, PDA)為節(jié)段4，左主干(left main, LM)和左前降支(left anterior descending, LAD)包括5～10節(jié)，左回旋支(left circumflex artery, LCX)包括11～15節(jié)。如果存在中間支動(dòng)脈定義為節(jié)段16。用電子卡尺工具進(jìn)行直徑測量，所有分析的冠狀動(dòng)脈節(jié)段直徑至少為1.5mm，排除遠(yuǎn)端閉塞血管段。

1.5 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

所有的圖像由兩位資深的診斷醫(yī)師，使用軸位原始圖像，多平面重建(multiplanar reconstruction，MPR)和薄層最大密度投影(maximum intensity projection, MIP)在每個(gè)冠狀動(dòng)脈節(jié)段對(duì)圖像質(zhì)量獨(dú)立進(jìn)行評(píng)估。兩位醫(yī)師根據(jù)公布的四分法評(píng)估每個(gè)冠狀動(dòng)脈節(jié)段的圖像質(zhì)量。1分： 優(yōu)(無偽影)；2分： 好(偽影小，診斷質(zhì)量好)；3分： 足夠的(中等偽影，仍然可以接受和診斷)；4分： 不可評(píng)估(嚴(yán)重的偽影，無法準(zhǔn)確的評(píng)估)。觀察者是通過動(dòng)脈壁鈣化，運(yùn)動(dòng)偽影或其他因素來判斷圖像質(zhì)量。運(yùn)動(dòng)偽影被定義為由于血管運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的圖像質(zhì)量的降低，導(dǎo)致血管輪廓模糊。其他原因包括血管的CT值低，信噪比低以及相鄰結(jié)構(gòu)干擾(如被強(qiáng)化的心臟靜脈)。

1.6 感興趣區(qū)ROI

所有病例的均由兩名具有5年以上的CCTA診斷經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師在工作站上，對(duì)主動(dòng)脈根部(aorta root, Ao)、LM、LCX、RCA、PDA血管進(jìn)行CT值的測量。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 20.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。先采用Pearson相關(guān)分析，整體評(píng)估HR和BW與LM的CT值的相關(guān)性。然后在4組組內(nèi)評(píng)估BW和LM的CT值的相關(guān)性。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

所有的檢查均未存在任何技術(shù)問題，圖像質(zhì)量足以用于所有情況下的數(shù)據(jù)分析。

2.1 動(dòng)脈強(qiáng)化效果

在四組所有血管中發(fā)現(xiàn)冠狀動(dòng)脈充分強(qiáng)化，沒有任何血管CT值<200HU，約50%血管CT值>500HU，見表1。

表1 受檢者分組及各組冠狀動(dòng)脈CT值及體質(zhì)量均值情況表

2.2 整體分析心率和體質(zhì)量與LM強(qiáng)化效果的相關(guān)性

對(duì)比劑劑量根據(jù)體質(zhì)量線性調(diào)整，固定碘流率，LM的強(qiáng)化效果與心率呈負(fù)相關(guān)(r=-0.211，P<0.05)，說明隨著心率的增加，冠狀動(dòng)脈的CT值降低。LM的強(qiáng)化效果與體質(zhì)量呈負(fù)相關(guān)(r=-0.250，P<0.05)。

2.3 組內(nèi)分析體質(zhì)量與LM的強(qiáng)化效果的相關(guān)性

為降低在分析體質(zhì)量的影響時(shí)心率的影響，根據(jù)心率進(jìn)行分組，分析每組在心率相近的前提下，體質(zhì)量與LM的CT值的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)列于表2。在A組和B組之中，BW和LM的強(qiáng)化效果呈明顯的負(fù)相關(guān)(A組：r=-0.561，P=0.007;B組：r=-0.380，P=0.004)；在C組和D組中，BW與LM的強(qiáng)化效果無明顯相關(guān)性(C組：r=0.075;P=0.650;D組：r=-0.073;P=0.766)，見圖1。

表2 每組LM的CT值與體質(zhì)量的相關(guān)系數(shù)

圖1 各組LM的CT值與體質(zhì)量的散點(diǎn)圖及擬合曲線Fig.1 Scatter diagram and fitting curve between the attenuation of LM and BW in each group

3 討 論

隨著CT技術(shù)的發(fā)展，尤其是CT的單扇區(qū)時(shí)間分辨率的提高和低輻射劑量技術(shù)的使用，對(duì)比劑注射方案的優(yōu)化面臨著新的挑戰(zhàn)。放射科技師在進(jìn)行CCTA操作時(shí)，有必要根據(jù)研究進(jìn)展對(duì)對(duì)比劑注射方案進(jìn)行優(yōu)化。影響受檢者CCTA動(dòng)脈的CT值的主要因素包括BW、CO、HR。在本研究中，所有受檢者的心功能均正常(EF為50%～70%)，為了降低輻射劑量，所有受檢者的CCTA均采用前瞻性心電門控，非全心動(dòng)周期采集的圖像無法分析得到患者檢查實(shí)時(shí)的CO，而體質(zhì)量和心率可以分別通過測量和心電門控精確獲得。本研究表明LM的強(qiáng)化效果與心率呈負(fù)相關(guān)。本研究結(jié)果亦印證了以往研究的結(jié)論，即雙源CT冠狀動(dòng)脈造影的冠狀動(dòng)脈強(qiáng)化效果隨著心率的增加而下降[5,10]。亦有研究[11-12]顯示，冠狀動(dòng)脈動(dòng)脈強(qiáng)化與心輸出量存在顯著的負(fù)相關(guān)。所有受試者的射血功能均正常，正常情況下心率的增加引起心輸出量增加。BAE等[13]認(rèn)為心輸出量與動(dòng)脈強(qiáng)化的程度呈負(fù)相關(guān)，特別是在首過強(qiáng)化時(shí)。對(duì)比劑注射速率不變，心輸出量增加時(shí)，相當(dāng)于對(duì)比劑以相同速率注入更大的血流量，從而使動(dòng)脈的CT值降低[12]。因此，心輸出量高的患者LM的強(qiáng)化較低，反之亦然。當(dāng)心輸出量降低時(shí)，循環(huán)減慢，對(duì)比劑到達(dá)延遲，動(dòng)脈強(qiáng)化峰延遲[14]。在本研究中，對(duì)比劑的劑量根據(jù)體質(zhì)量線性調(diào)整，對(duì)比劑注射速率固定為5mL/s，但是LM的強(qiáng)化效果和體質(zhì)量仍存在負(fù)相關(guān)關(guān)系。原因?yàn)椋?當(dāng)以一定的速率注射對(duì)比劑時(shí)，碘對(duì)比劑流入血流量的相對(duì)量決定了實(shí)時(shí)碘濃度，從而決定其CT值。血容量大小與體質(zhì)量呈正比，對(duì)比劑以相同的速率注射不同大小的血容量，被稀釋程度不同，體質(zhì)量輕者稀釋程度低，CT值高，反之亦然。

本研究根據(jù)心率將受試者分為4組(間隔為10次/min)，分析了體質(zhì)量與冠狀動(dòng)脈強(qiáng)化效果的相關(guān)性，結(jié)果表明： A組和B組中LM的強(qiáng)化效果與體質(zhì)量呈明顯負(fù)相關(guān)，而C組和D組中LM的強(qiáng)化效果與體質(zhì)量無明顯相關(guān)性。對(duì)比劑在注入人體后，與血液混合后被稀釋，主要被血流量和血容量稀釋。血流量稀釋，對(duì)比劑由上腔靜脈的屬支注入，進(jìn)入心肺循環(huán)后，會(huì)同時(shí)受到上、下腔靜脈回心血量的混合稀釋，直至經(jīng)左心室搏出。對(duì)比劑被血容量的稀釋主要發(fā)生在注入靜脈至上腔靜脈段、右心、肺循環(huán)、左心。作為最重要的環(huán)節(jié)，在動(dòng)脈首過強(qiáng)化時(shí)，左心室的舒張末期容積和射血分?jǐn)?shù)是重要影響因素。Cao等[12]發(fā)現(xiàn)EDV和體質(zhì)量存在顯著的線性相關(guān)(r=0.450，P=0.001)，在每一組患者中，心率相對(duì)穩(wěn)定，射血功能正常，舒張末期體積(EDV)是心輸出量的主要影響因素。Tomizawa等[15]證實(shí)更大的EDV的動(dòng)脈強(qiáng)化效果會(huì)更低。在本研究中，與A組和B組相比，C組和D組心率更快，而舒張期隨著心率的增加而縮短，因此心率更快的患者的EDV會(huì)更小，血容量對(duì)于對(duì)比劑的稀釋作用減弱。心率增加EDV減小，左心的每搏輸出量下降，每個(gè)心動(dòng)周期的回心血量下降，可能會(huì)引起血流量的稀釋作用減弱。因此，體質(zhì)量對(duì)于冠狀動(dòng)脈強(qiáng)化的影響，在心率增加時(shí)變?nèi)酢?/p>

所有血管均未見任何CT值<200HU，50%以上有過度強(qiáng)化(CT值>500HU)。然而，CCTA診斷冠狀動(dòng)脈狹窄和斑塊分析的最佳CT值大約為350HU，冠狀動(dòng)脈CT值<200HU或>500HU的CT值不適合用于分析冠狀動(dòng)脈狹窄和斑塊[6,16-17]。在這項(xiàng)研究中，對(duì)比劑劑量根據(jù)體質(zhì)量線性調(diào)整(230mgI/kg)，速率5mL/s。碘流率決定動(dòng)脈強(qiáng)化效果，特別是首過強(qiáng)化。因此，固定對(duì)比劑注射流速(如本研究中5mL/s)，對(duì)體型小的患者來說，是過度強(qiáng)化的，所以固定的對(duì)比劑注射流速有很強(qiáng)局限性的。不同體型的患者進(jìn)行CCTA時(shí)，幾乎具有相同的掃描時(shí)間，需要相同的強(qiáng)化峰值持續(xù)時(shí)間，因此CM注射方案中恒定注射持續(xù)時(shí)間更有意義。

對(duì)比劑量根據(jù)體質(zhì)量進(jìn)行線性調(diào)整和固定碘流率的注射方案中，心率較低的患者組中(本研究中為50～69次/min)，冠狀動(dòng)脈的強(qiáng)化效果與體質(zhì)量呈明顯負(fù)相關(guān)，表明體質(zhì)量不同的患者未能達(dá)到冠狀動(dòng)脈強(qiáng)化均一的效果；心率較高的患者組(本研究中為70～89次/min)，冠狀動(dòng)脈的強(qiáng)化效果與體質(zhì)量無明顯相關(guān)性，表明體質(zhì)量不同的患者冠狀動(dòng)脈強(qiáng)化的均一性較好。