張婷婷 葛 尚 史昭菲 彭光明 魏 野

(南京醫(yī)科大學(xué)附屬淮安第一醫(yī)院放射科，江蘇省淮安市 223300，電子郵箱：13912079391@163.com)

CT血管造影(CT angiography，CTA)具有無創(chuàng)性優(yōu)勢(shì)，已廣泛應(yīng)用于冠狀動(dòng)脈疾病的診斷和篩查[1-5]，但檢查過程中較高的輻射劑量是其局限?；趧┝孔顑?yōu)化原則[6]以及國(guó)際放射防護(hù)委員會(huì)提出的約束輻射劑量原則[7]，在滿足影像診斷的情況下，要盡可能地降低輻射劑量及對(duì)比劑用量，以最大限度地保護(hù)受檢者。肥胖患者是這類檢查的常見人群，然而肥胖患者對(duì)于X線的吸收率較高，接受的輻射劑量也較高，并且在同等掃描參數(shù)條件下，體質(zhì)指數(shù)越高圖像噪聲越大，可導(dǎo)致圖像質(zhì)量及其診斷效能降低。如何降低肥胖患者在檢查過程中接受的輻射劑量，是臨床面臨的難題之一。

“雙低”掃描方案是指在冠狀動(dòng)脈CTA檢查中同時(shí)應(yīng)用“低管電壓”及“低用量對(duì)比劑”，并聯(lián)合迭代重建技術(shù)，在獲得能夠滿足臨床診斷需求的圖像質(zhì)量的同時(shí)，可以大幅度降低患者在檢查過程中接受的輻射劑量及碘對(duì)比劑用量的檢查方案。既往相關(guān)的“雙低”研究顯示，對(duì)于高體質(zhì)指數(shù)(26 kg/m2<體質(zhì)指數(shù)<30 kg/m2)肥胖患者，可將管電壓從120 kV降低至80 kV，獲得的圖像仍然能夠滿足主觀診斷需要，并且大大降低了碘對(duì)比劑的用量[8]。腹型肥胖患者的大量脂肪聚集在腹部，而胸部的形態(tài)和正常體質(zhì)指數(shù)患者的形態(tài)接近，對(duì)此類人群進(jìn)行冠狀動(dòng)脈CTA檢查時(shí)，能否將管電壓進(jìn)一步降低到70 kV并且獲得可供診斷圖像，目前鮮有研究報(bào)道。且在既往的研究中，所納入的大部分研究對(duì)象的體質(zhì)指數(shù)集中在26～28 kg/m2之間[8]。為了更進(jìn)一步優(yōu)化掃描方案及擴(kuò)大適用范圍，本研究按照體質(zhì)指數(shù)的不同細(xì)化了分組，利用等滲低濃度對(duì)比劑(270 mg L/mL)與低管電壓(70 kV)聯(lián)合基于原始數(shù)據(jù)迭代重建(sinogram affirmed iterative reconstruction,SAFIRE)技術(shù)，分別對(duì)高體質(zhì)指數(shù)及超高體質(zhì)指數(shù)腹型肥胖患者行70 kV管電壓的“雙低”冠狀動(dòng)脈CTA檢查，以觀察該檢查方案應(yīng)用于此類患者的可行性。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 本研究為前瞻性研究。連續(xù)收集2016年7月至2018年9月期間，我院收治的臨床疑似冠狀動(dòng)脈相關(guān)疾病的腹型肥胖患者120例。納入標(biāo)準(zhǔn)：腰圍男性>85 cm，女性>80 cm[9]。排除標(biāo)準(zhǔn)：冠狀動(dòng)脈術(shù)后者；對(duì)碘對(duì)比劑過敏者；嚴(yán)重心律不齊者、心功能不全者；肝腎功能不全者(血肌酐>12 μmol/L)；孕婦；體質(zhì)量指數(shù)≤26 kg/m2者；不能配合呼吸者。其中高體質(zhì)指數(shù)(26 kg/m2<體質(zhì)指數(shù)≤28 kg/m2)及超高體質(zhì)指數(shù)(體質(zhì)指數(shù)>28 kg/m2)腹型肥胖患者各60例。按照隨機(jī)數(shù)字表法將高體質(zhì)指數(shù)患者分為雙低A組、常規(guī)a組各30例，將超高體質(zhì)指數(shù)分為雙低B組、常規(guī)b組各30例，亞組間患者一般資料差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05)，見表1～2。所有接受檢查的患者或家屬在檢查前均簽署了知情同意書。本研究開始前已通過本院倫理委員會(huì)審核。

表1 雙低A組及常規(guī)a組患者一般資料比較

表2 雙低B組、常規(guī)b組患者一般資料比較

1.2 冠狀動(dòng)脈CTA檢查方法

1.2.1 掃描前準(zhǔn)備：冠狀動(dòng)脈CTA掃描前舌下含服硝酸甘油0.5 mg。于右肘正中靜脈埋置18 G留置針，患者取仰臥位，訓(xùn)練患者屏氣。

1.2.2 掃描設(shè)備及參數(shù)：采用德國(guó)西門子SOMATOM Definition Flash雙源CT進(jìn)行CTA檢查。首先掃描定位像，掃描范圍自氣管分叉處下1 cm至膈面。根據(jù)屏氣后的心率變化自動(dòng)選擇掃描心電時(shí)相。雙低A組、雙低B組均采用對(duì)比劑碘克沙醇(碘濃度270 mg/mL)，對(duì)比劑用量1 mL/kg，注射速率為5 mL/s,管電壓為70 kV，采用SAFIRE算法；常規(guī)a組、常規(guī)b組均采用對(duì)比劑碘普羅胺(碘濃度370 mg/mL)，對(duì)比劑用量1 mL/kg，注射速率為5 mL/s，管電壓為120 kV，采用濾波反投影重建(filtered back projection，F(xiàn)BP)算法。各組均采用追蹤觸發(fā)技術(shù)，感興趣區(qū)設(shè)置在升主動(dòng)脈根部，觸發(fā)的閾值為100 HU，延遲掃描時(shí)間為6 s；管電流由四維智能實(shí)時(shí)劑量調(diào)控技術(shù)(CARE Dose 4D，西門子醫(yī)療系統(tǒng))根據(jù)患者個(gè)體情況自動(dòng)調(diào)制；探測(cè)器準(zhǔn)直2 mm×64 mm，圖像層厚0.75 mm，卷積核b26f，啟動(dòng)自適應(yīng)前瞻性心電門控掃描，在心率<75次/min時(shí)采集期相為65%～75% R-R間期，心率≥75次/分時(shí)采集期相為40%～50% R-R間期。

1.2.3 圖像后處理：所有圖像均應(yīng)用Circulation軟件進(jìn)行處理，包括容積再現(xiàn)、最大密度投影、多平面重建、曲面重建。測(cè)量?jī)山M的主動(dòng)脈根部、左主干、左前降支、左旋回支、右冠狀動(dòng)脈近端的CT值。

1.3 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

1.3.1 客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)：將感興趣區(qū)放在上述各大血管的近端，且要盡可能大，但要小心避開鈣化、斑塊及管壁。(1)信噪比=血管CT值/血管噪聲，其中血管噪聲即升主動(dòng)脈感興趣區(qū)CT值的標(biāo)準(zhǔn)差。(2)對(duì)比信噪比(contrast noise ratio,CNR)=(血管CT值-前胸壁肌肉CT值)/血管噪聲。(3)圖像優(yōu)良指數(shù)[1](figure of merit，F(xiàn)OM)=CNR2/有效輻射劑量(effective dose,ED)。

1.3.2 主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)：根據(jù)美國(guó)心臟病學(xué)會(huì)冠狀動(dòng)脈樹的15段分段法[10]命名，選取所有直徑≥1.5 mm的冠狀動(dòng)脈節(jié)段進(jìn)行圖像質(zhì)量評(píng)分。圖像邊緣清晰，無運(yùn)動(dòng)偽影為5分；圖像邊緣略模糊，有輕度運(yùn)動(dòng)偽影為4分；圖像邊緣中度模糊，有中度運(yùn)動(dòng)偽影、但沒有明顯錯(cuò)層，不影響診斷為3分；邊緣模糊、運(yùn)動(dòng)偽影明顯者為2分；冠狀動(dòng)脈管腔不能辨認(rèn)、無法診斷者為1分。3分及以上為可診斷圖像。由兩名高年資主任醫(yī)師同時(shí)進(jìn)行獨(dú)立評(píng)價(jià)，當(dāng)兩者評(píng)價(jià)不一致時(shí)商議后確定評(píng)分。

1.4 輻射劑量的評(píng)估 (1)容積CT劑量指數(shù)(volume CT dose index，CTDIvol)及劑量長(zhǎng)度乘積(dose-length product，DLP)，由掃描儀劑量報(bào)告提供。(2)計(jì)算ED,ED(mSv)=DLP×K，其中K為換算因子[11]，參照歐洲指南提出的胸部平均值0.014 mSv/(mGy·cm)；并使用體型特異性劑量評(píng)估(size specific dose estimates，SSDE)[12]評(píng)估受檢者所受的ED，即EDssde。(3)管電流。

1.5 碘攝入量的計(jì)算 碘攝入量包括總碘量及碘注入率，計(jì)算公式[2]：總碘量(g)=對(duì)比劑濃度(mg/mL)×對(duì)比劑使用量(mL)/1 000；碘注入率(g/s)=對(duì)比劑濃度(mg/mL)×對(duì)比劑注射速率(mL/s)/1 000。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料采用(x±s)表示，比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料采用例數(shù)(率)表示，比較采用χ2檢驗(yàn)，等級(jí)資料的比較采用秩和檢驗(yàn)；一致性分析采用Kappa檢驗(yàn)。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 各組的輻射劑量及碘攝入量 雙低組的管電流均高于常規(guī)組(均P<0.05)，而CTDIvol、DLP、ED、EDssde值及總碘量均低于常規(guī)組(均P<0.05)，見表3、表4。雙低A組、雙低B組的碘注入率均為1.35 g/s，低于常規(guī)a組及常規(guī)b組的1.85 g/s。

表3 雙低A組及常規(guī)a組患者輻射劑量及碘攝入量比較(x±s)

表4 雙低B組及常規(guī)b組患者輻射劑量及碘攝入量比較(x±s)

2.2 各組圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)指標(biāo) 雙低A組、常規(guī)a組、常規(guī)b組所有患者的圖像CT值均>300 HU。雙低A組各冠狀動(dòng)脈分支的FOM均高于常規(guī)a組(均P<0.05)，但兩組間的CT值、信噪比、CNR差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05)。見表5。雙低B組的CT值、信噪比、CNR及FOM均低于常規(guī)b組(均P<0.05)。見表6。

表5 雙低A組及常規(guī)a組圖像客觀質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)比較(x±s)

組別n左冠前降支CT值(HU)信噪比CNRFOM左冠回旋支CT值(HU)信噪比CNRFOM雙低A組30380.9±42.713.3±6.112.9±3.9213.0±18.0372.3±32.114.7±5.114.1±1.9238.0±11.1常規(guī)a組30385.2±47.113.4±5.412.1±4.686.3±13.6384.1±41.815.0±4.414.7±2.188.9±13.7 t值0.3700.0670.72711.6631.2260.2760.27612.798P值0.7150.9470.470<0.0010.2250.7830.627<0.001

表6 雙低B組及常規(guī)b組圖像客觀質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)比較(x±s)

組別n左冠前降支CT值(HU)信噪比CNRFOM左冠回旋支CT值(HU)信噪比CNRFOM雙低B組30241.9±109.78.1±4.77.8±5.969.4±17.9199.3±82.19.0±4.37.2±2.068.0±14.1常規(guī)b組30403.2±49.112.3±5.712.0±4.679.2±13.1399.1±39.812.5±4.915.0±2.381.9±12.9 t值-7.258-8.369-6.314-0.367-8.912-7.147-8.921-3.984P值<0.001<0.001<0.001 0.043<0.001<0.001<0.001<0.001

2.3 各組圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)指標(biāo) 兩位觀察者的一致性良好(Kappa值=0.931，P=0.031)。雙低A組、常規(guī)a組圖像主觀質(zhì)量評(píng)分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=0.315，P=0.130)；雙低B組、常規(guī)b組圖像主觀質(zhì)量評(píng)分差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=11.368，P=0.033)，見表7。4組的冠狀動(dòng)脈圖像如圖1所示。

表7 4組圖像質(zhì)量主觀評(píng)分指標(biāo)(n)

圖1 4組冠狀動(dòng)脈CTA圖像

注：(1)圖A1～2為雙低A組中的同一女性患者，56歲。圖A1為容積再現(xiàn)圖像，冠狀動(dòng)脈段顯示清晰，無偽影；圖A2為曲面重建圖像，左前降支管壁略模糊，無偽影，評(píng)分4分。(2)圖a1～2為常規(guī)a組中同一女性患者，59歲。圖a1為容積再現(xiàn)圖像，冠狀動(dòng)脈段顯示清晰，無偽影；圖a2為曲面重建圖像，左前降支管壁光滑，無偽影，評(píng)分5分。(3)圖B1～2為雙低B組中同一男性患者，62歲。圖B1為容積再現(xiàn)圖像，冠狀動(dòng)脈段近段顯示尚可，中遠(yuǎn)段顯示不清，無運(yùn)動(dòng)偽影；圖B2為曲面重建圖像，左前降支管腔密度較低，與周圍組織對(duì)比度較差，雖無運(yùn)動(dòng)偽影，但診斷斑塊困難，評(píng)分2分。(4)圖b1～2為常規(guī)b組中同一男性患者，58歲。圖b1為容積再現(xiàn)圖像，冠狀動(dòng)脈段顯示清晰，無偽影；圖b2為曲面重建圖像，右冠狀動(dòng)脈管壁光滑，無偽影，評(píng)分5分。

3 討 論

肥胖患者是冠狀動(dòng)脈CTA檢查的常見人群，然而這類患者在行冠狀動(dòng)脈CTA檢查時(shí)圖像噪聲較高，信噪比較低[13]，得到的圖像質(zhì)量常無法滿足日常的診斷需求。為了提高圖像質(zhì)量常常增加管電壓及對(duì)比劑用量，這無疑增加了患者接受的輻射劑量及隨之而來的患癌風(fēng)險(xiǎn)；另一方面，較高的對(duì)比劑用量也增加了患者腎功能損害的風(fēng)險(xiǎn)[5，14-15]，不符合劑量最優(yōu)化原則的指導(dǎo)思想。管電壓的降低將導(dǎo)致輻射劑量呈指數(shù)性減少[1，4-5，16]，但管電壓的降低勢(shì)必會(huì)增加圖像噪聲，且在肥胖患者的檢查中，此矛盾尤為明顯。因此如何在保證圖像可供診斷的同時(shí)進(jìn)一步降低管電壓成為近年來研究的熱點(diǎn)。近來，各大公司陸續(xù)研發(fā)出了迭代重建算法，如飛利浦公司最新研發(fā)的全模型迭代重建算法，西門子公司的SAFIRE算法等，這類算法的出現(xiàn)為降低圖像噪聲提供了良好的技術(shù)支持。本研究在圖像處理時(shí)應(yīng)用了德國(guó)西門子公司研發(fā)的SAFIRE技術(shù)[17-18]，它將基于原始數(shù)據(jù)及圖像數(shù)據(jù)的迭代算法結(jié)合，再將獲得的圖像數(shù)據(jù)與理想的噪聲模型比較，反復(fù)去噪校正，明顯降低了圖像的噪聲，提高了信噪比和對(duì)比信噪比。SAFIRE技術(shù)共有4種迭代強(qiáng)度可供選擇，強(qiáng)度越高，圖像噪聲越低，但所得的圖像“模糊”效應(yīng)較重，因此，一般推薦使用中等強(qiáng)度迭代值(SAFIRE-4)[19-20]。

研究表明，管電壓的降低可有效增強(qiáng)含碘對(duì)比劑的光電效應(yīng)和康普頓散射效應(yīng)，因而降低管電壓將增加含碘對(duì)比劑的CT值，從而增加血管管腔的CT值，以及血管和周圍組織的對(duì)比度[1-2]。然而血管的CT值并非越高越好，一般認(rèn)為血管CT值>300 HU即能滿足日常診斷[20]，這為降低碘對(duì)比的用量提供了思路。目前，同時(shí)降低對(duì)比劑濃度和降低管電壓的“雙低”掃描方案是目前研究的熱點(diǎn)，在李文進(jìn)等[8]的“雙低”研究中，對(duì)于高體質(zhì)指數(shù)肥胖患者，可將管電壓從120 kV降低至80 kV，獲得的圖像仍然能夠滿足主觀診斷需要，并且大大降低了碘對(duì)比劑的用量，從而降低了對(duì)比劑腎病的發(fā)生率。然而，針對(duì)高體質(zhì)指數(shù)肥胖患者，將“雙低”掃描方案中管電壓降低到70 kV是否可行，鮮有研究報(bào)道。本研究結(jié)果顯示，兩位醫(yī)師對(duì)圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)結(jié)果的一致性良好(Kappa值=0.931，P<0.05)，說明主觀評(píng)價(jià)結(jié)果較為可信；雙低A組、B組的管電流分別高于常規(guī)a組、常規(guī)b組(P<0.05)，但CTDIvol、DLP、ED、EDssde值及總碘量分別低于常規(guī)a組、常規(guī)b組(均P<0.05)，說明無論對(duì)于高體質(zhì)指數(shù)還是超高體質(zhì)指數(shù)的腹型肥胖患者，70 kV管電壓的“雙低”檢查方案可進(jìn)一步降低患者所接受的輻射劑量；雙低A組與常規(guī)a組患者的冠狀動(dòng)脈圖像質(zhì)量主觀評(píng)分以及冠狀動(dòng)脈分支的CT值、信噪比、CNR比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05)，提示雙低A組可獲得較好的圖像質(zhì)量。目前，為了標(biāo)準(zhǔn)化比較不同輻射劑量對(duì)圖像質(zhì)量的影響，學(xué)界提出了FOM概念[1]，該指標(biāo)綜合考慮了圖像對(duì)比度、噪聲和輻射劑量，其數(shù)值越高，表示CT圖像的優(yōu)良指數(shù)越高。本研究中，雙低A組各冠狀動(dòng)脈分支的FOM均高于常規(guī)a組(均P<0.05)。這進(jìn)一步說明，70 kV管電壓的“雙低”檢查方案可以提高高體質(zhì)指數(shù)腹型肥胖患者的冠狀動(dòng)脈CTA的圖像質(zhì)量。但是，雙低B組的CT值、信噪比、CNR、FOM以及主觀圖像質(zhì)量評(píng)分均低于常規(guī)b組(均P<0.05)，B組中有14例患者圖像噪聲較大，血管腔CT值較周圍組織對(duì)比度較小，管壁顆粒感及鋸齒感較強(qiáng)，無法診斷是否存在細(xì)小軟斑塊，無法滿足診斷需求。這提示對(duì)于超高體質(zhì)指數(shù)的腹型肥胖患者，行冠狀動(dòng)脈CTA檢查時(shí)采用70 kV管電壓不可行，這可能是這類患者胸部脂肪層比較厚，對(duì)X線衰減較大，雖然低管電壓可以增強(qiáng)含碘對(duì)比劑的CT值，但較大的衰減率得到的圖像噪聲較大、CT值較低，血管腔內(nèi)外對(duì)比度較低，即使有迭代重建技術(shù)的加持，得到的圖像失真度依然較高，以至于無法滿足診斷需求。

綜上所述，對(duì)于高體質(zhì)指數(shù)腹型肥胖患者，行“雙低”冠狀動(dòng)脈CTA檢查時(shí)將管電壓進(jìn)一步減少到70 kV是可行的，不僅能獲得滿足臨床診斷需要的圖像質(zhì)量，還可進(jìn)一步降低患者檢查過程中的輻射劑量、碘攝入量。而對(duì)于超高體質(zhì)指數(shù)腹型肥胖患者，將管電壓進(jìn)一步減少到70 kV會(huì)明顯降低圖像的質(zhì)量，無法滿足日常診斷需求。