Feasibility study of personalized coronary CTA contrast agent injection protocol

DING Xiaoqing，SONGJingjing，TAN Wenli，ZHU Jing，WANG Li，XUHuihui，LYUYining，XIEYao，ZHAOXi，ZHANSonghua， WANG Danhong，GONG Zhigang

DepartmentofdiologguangspitalftedtgiUersityofditioalneseedicinega， China.

[Abstract]Objective：Toinvestigatetheclinicalfeasibilityofpersonalizedcontrastagentinjectionprotocolsforcoronary CTA（CCTA）.Methods：Atotalof10OpatientsundergoingCCTAwereenrolledanddividedintoanexperimentalgroup（48cases） andacontrolgroup（52cases）acording totheexaminationtimeline.Theexperimental groupreceivedpersonalizedinjection protocols，whilethecontrolgroupusedkV-basedprotocols.Contrastagentdosageandinjectionratewererecordedforboth groups.CTvalueandnoiselevelweremeasuredattheaorticrot，leftmaincoronaryartery，proximalleftanteriordescending artery，md-leftanteriordescendingartery，proximalcireumflexartery，proximalrightcoronaryartery，andmid-ightcoroay artery.Subjectiveandobjectiveimagequalitywereevaluated，anddiferencesbetween thetwogroupswerecompared.Results： There werestatistcaldiffrences inthetubecurrent，dose length product（DLP），andefeciveradiationdose（ED）between the two groups（all Plt;0.05 ）.The experimental group had contrast agent dosage of（ 30.85±7.03）mL and injection rate of（ 2.44±0.55 ） mL/s ，while the control group had（ 50.38±1.35 ）mLand（ 4.04±0.13 ）mL/s，respectively.Theexperimental group showed a 63.31% reduction in dosage and a 65.57% decrease in injection rate compared to the control group，with statistically significant differences（both Plt;0.01 ）.The subjective image quality score was （3.80±0.40 ）points in the experimental group and （3.90±0.30 ）points in the control group，with no statistically significant difference（ Pgt;0.05 ）. CT valuesandnoise levelsinallmeasuredbloodvesselsintheexperimental groupwerelower thanthoseinthecontrol group， with statistically significant differences（all Plt;0.05 ）.There wasno statistical difference in SNR of measured blood vessels between the two groups （all Pgt;0.05 ）.The noise score at the aortic root，CT value and objective image quality score of coronary had statistical differences between the two groups （all Plt;0.001 ），while SNR at the aortic root had no statistical diference （ P= 0.209）.Conclusion：Thepersonalizedcontrastagent injectionprotocolforCCTAcansignificantlyreducecontrastagentdosage and injection rate without compromising the image quality of CCTA.

[Key words] Coronary artery;Personalized;Contrast agent;Tomography，X-ray computed;Angiography

缺血性心臟病是引起人類死亡的首要原因，每年死亡人數(shù)超過(guò)900萬(wàn)[1]。CT已經(jīng)成為心血管疾病的一線檢查手段[2-3]。隨著CT技術(shù)的進(jìn)步，越來(lái)越多的個(gè)性化技術(shù)用于臨床工作，如自動(dòng)管電壓設(shè)置、雙能量掃描、迭代重建、光子計(jì)數(shù)CT等[4-5]。這對(duì)冠狀 動(dòng)脈 CTA（coronary artery computed tomographyangiography，CCTA）對(duì)比劑注射方案的設(shè)計(jì)提出了挑戰(zhàn)。本研究通過(guò)微信小程序設(shè)置CCTA個(gè)性化對(duì)比劑注射方案，探討其臨床可行性。

1資料與方法

1.1一般資料

收集2024年2—4月在我院行CCTA檢查的100例患者。按就診時(shí)間順序使用隨機(jī)數(shù)字表法分為試驗(yàn)組48例和對(duì)照組52例。排除標(biāo)準(zhǔn)： ① 使用前瞻性心電觸發(fā)大螺距掃描或回顧性心電門控掃描模式； ② 年齡 lt;18 歲； ③ 既往有嚴(yán)重碘對(duì)比劑不良反應(yīng)； ④BMIgt;30kg/m² 。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（批號(hào)：2024-1429-012-01）。

1.2儀器與方法

采用第3代雙源CT（SiemensSomatom Force），完成定位圖及鈣化積分采集后行CCTA檢查。檢查前無(wú)需控制心率，患者取仰臥位，足先進(jìn)，右側(cè)上肢留置20G套管針。對(duì)比劑使用碘美普爾注射液（碘濃度400mg/mL ）。使用監(jiān)測(cè)觸發(fā)方法，監(jiān)測(cè)主動(dòng)脈根部，閾值為 ^80HU ，觸發(fā)后延遲6s開始掃描。使用前瞻性心電觸發(fā)序列掃描模式，根據(jù)患者體型進(jìn)行自動(dòng)管電壓和自動(dòng)管電流調(diào)制，掃描參數(shù)：參考管電壓為100kV ，參考管電流為 320mAs/r ；自適應(yīng)準(zhǔn)直，準(zhǔn)直范圍 96×0.6mm～192×0.6mm ；自適應(yīng)全劑量曝光范圍，根據(jù)患者心率和心律確定；掃描范圍從氣管隆突下 1cm 至心臟膈面，使用自動(dòng)范圍設(shè)置，根據(jù)患者心臟情況進(jìn)行微調(diào)。重建參數(shù)：層厚 0.75mm ，層距0.5mm ，行ADMIRE迭代重建，Strength值為4，根據(jù)患者心臟大小自適應(yīng)視野，重建矩陣 512×512 。

試驗(yàn)組對(duì)比劑注射方案使用微信小程序“個(gè)性化CM計(jì)算器”進(jìn)行計(jì)算（軟件著作權(quán)登記號(hào)2022SR0269169），該方法參考相關(guān)研究[6結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定。首先計(jì)算或估計(jì)患者去脂體質(zhì)量， 120kV 時(shí)注射流率 去脂體質(zhì)量 ×37/ 對(duì)比劑濃度， 120kV 時(shí)流率為 100% ，每降低 10kV ，流率減少 10% 。注射持續(xù)時(shí)間 掃描持續(xù)時(shí)間 +t ，其中掃描持續(xù)時(shí)間 s且心率 gt;90 次 /min 時(shí)， t=6 ;掃描持續(xù)時(shí)間 gt;1 s且心率≤70次 /min 或掃描持續(xù)時(shí)間 ?1 s、心率在 70～90 次 /min 時(shí)， 1=7 ；掃描持續(xù)時(shí)間 gt;1 s且心率 gt;70 次 /min 或掃描持續(xù)時(shí)間≤1s、心率 ≤70 次 /min 時(shí)， t=8 ；獲得注射流率和對(duì)比劑持續(xù)時(shí)間后，可計(jì)算對(duì)比劑總量。對(duì)照組對(duì)比劑注射方案根據(jù)自動(dòng)管電壓調(diào)制的管電壓結(jié)果設(shè)定， 70kV 流率為 4mL/s ，總量為 50mL ，每增加10kV ，流率增加 0.5mL/s ，總量增加 6mL 。

記錄容積CT劑量指數(shù)（volumeCTdosimetry index，CTDIvol）、劑量長(zhǎng)度乘積（doselength product，DLP）等參數(shù)，參考胸部轉(zhuǎn)換系數(shù)（0.014）計(jì)算有效輻射劑量（effectivedose，ED）。將所有數(shù)據(jù)傳輸至Siemenssyngo.via工作站，進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量和主觀圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)。

1.3 圖像評(píng)價(jià)

測(cè)量并記錄所有患者主動(dòng)脈根部、左主干（LM）前降支（LAD）近段、LAD中段、回旋支（CX）近段、右冠狀動(dòng)脈（RCA）近段、RCA中段的CT值和標(biāo)準(zhǔn)差，如測(cè)量部位存在支架、彌漫鈣化或血管直徑 lt;1.5mm 則不進(jìn)行。

由2位分別有19、23年CCTA診斷經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師雙盲下評(píng)價(jià)主觀圖像質(zhì)量，參考國(guó)際心血管CT學(xué)會(huì)（SCCT）對(duì)冠狀動(dòng)脈血管的18段分法差，僅對(duì)直徑 的節(jié)段進(jìn)行評(píng)價(jià)[7]。圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)分為4級(jí)[8-9]：優(yōu)秀（4分），血管邊界清晰，無(wú)偽影， gt;90% 的節(jié)段能夠評(píng)估；良好（3分）：血管邊界清晰，部分偽影， 80%lt;-90% 的節(jié)段能夠評(píng)估；中等（2分）：血管邊界局部模糊，部分偽影， 70%lt;-80% 的節(jié)段能夠評(píng)估；差（1分）：血管顯示不清，明顯偽影， lt;70% 的血管節(jié)段能夠評(píng)估。

采用《冠狀動(dòng)脈CT血管成像的適用標(biāo)準(zhǔn)及診斷報(bào)告書寫規(guī)范》10]要求，對(duì)CCTA的圖像質(zhì)量進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)：優(yōu)秀（4分），左主干和3支冠狀動(dòng)脈近中段管腔內(nèi)CT值 351～450HU ；良好（3分）， 300～350HU ：中等（2分）， 200～299HU ；差（1分）， lt;200HU 。主動(dòng)脈根部管腔內(nèi)的CT值標(biāo)準(zhǔn)差（SD值）可作為圖像噪聲， lt;20HU 為優(yōu)秀（4分） ，20～30HU 為良好（3分），31-40HU 為一般（2分）， gt;40HU 為差（1分，圖像不能評(píng)估）。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用SPSS26.0軟件。定量資料以 表示。使用單因素方差分析2組年齡、心率差異，使用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析2組性別差異。2組數(shù)據(jù)主觀和客觀圖像質(zhì)量的差異行t檢驗(yàn)。以 Plt;0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

2.12組一般資料及輻射劑量比較（表1）

100例中，試驗(yàn)組48例，男21例，女27例；對(duì)照組52例，男19例，女33例。2組性別、年齡、BMI、心率比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均 Pgt;0.05 ）。試驗(yàn)組44例 （91.7% ）使用 70kV 掃描，4例（ 8.3% ）使用80kV 掃描。對(duì)照組46例（ 88.5% ）使用 70kV 掃描，6例 （11.5% 使用 80kV 掃描。2組管電流、DLP、ED差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均 Plt;0.05 ）。

表12組一般資料及輻射劑量比較

注：CTDIvol為容積CT劑量指數(shù)，DLP為劑量長(zhǎng)度乘積，ED為有效輻射劑量。

2.2 2組對(duì)比劑方案比較（表2）

2.32組圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)（表3；圖1，2）

試驗(yàn)組對(duì)比劑劑量較對(duì)照組減少 63.31% ，流率降低 65.57% ，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均 Plt;0.01 ）。

試驗(yàn)組主觀圖像評(píng)分為 （3.80±0.40） 分，對(duì)照組為 （3.90±0.30） 分，2組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 （Pgt;0.05） ）。

表22組對(duì)比劑方案比較

表32組圖像測(cè)量數(shù)據(jù)及客觀評(píng)分比較

注：LM為左主干，LAD為前降支，CX為回旋支，RCA為右冠狀動(dòng)脈。

試驗(yàn)組各測(cè)量血管的CT值均低于對(duì)照組，試驗(yàn)組各測(cè)量血管的噪聲水平均高于對(duì)照組（均 Plt; 0.05）。試驗(yàn)組和對(duì)照組各測(cè)量血管的SNR差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均 Pgt;0.05 ）。2組主動(dòng)脈根部噪聲評(píng)分、冠狀動(dòng)脈血管平均CT值及其客觀評(píng)分差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均 Plt;0.001 ）。2組主動(dòng)脈根部SNR客觀評(píng)分差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（ P=0.209 ）。相關(guān)性檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，圖像質(zhì)量與對(duì)比劑方案無(wú)關(guān)。

3討論

管電壓選擇增多和低管電壓成像普及，為個(gè)性化CCTA對(duì)比劑注射方案設(shè)置提供更多可能[11-12]。Martin等[13]根據(jù)管電壓設(shè)置不同的碘流率，對(duì)比劑總量（碘濃度 370mgI/mL 從 70kV 時(shí)的 33mL （碘流率 0.7gl/s 到 130kV 時(shí)的 65mL （碘流率 1.7gI/s ）；管電壓定制注射方案可對(duì)行CCTA的患者行個(gè)體化掃描，在保持圖像質(zhì)量的同時(shí)顯著降低對(duì)比劑和輻射劑量。Onoda等[14]研究發(fā)現(xiàn)，使用 70kV 行經(jīng)導(dǎo)管主動(dòng)脈瓣置入術(shù)（transcatheteraorticvalve implantation，TAVI）術(shù)前評(píng)估既能保證圖像質(zhì)量，又能減少對(duì)比劑劑量。本研究發(fā)現(xiàn)，使用個(gè)性化對(duì)比劑注射方案后，整體血管強(qiáng)化水平有所降低，噪聲水平也相應(yīng)降低，圖像整體SNR未受到明顯影響。Jin等[15使用體表面積優(yōu)化對(duì)比劑注射方案，并在雙源CT上使用前瞻性心電觸發(fā)序列掃描模式，發(fā)現(xiàn)按體表面積計(jì)算對(duì)比劑劑量所得圖像較根據(jù)BMI獲得圖像的質(zhì)量更好。此外，本研究利用自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)， 90% 的患者采用 70kV 行CCTA檢查，平均ED為 1.41mSv 較以往研究[16-17]結(jié)果顯著減少。

2022年因碘對(duì)比劑短缺，很多放射科被迫選擇其他檢查模式[18]。本研究結(jié)果可在保證診斷結(jié)果的前提下盡可能減少對(duì)比劑用量。

目前尚無(wú)借助社交媒體工具進(jìn)行個(gè)性化對(duì)比劑注射方案設(shè)置的相關(guān)研究。使用社交媒體設(shè)置可更輕松、快捷地獲得個(gè)性化的對(duì)比劑注射方案，且可用性更好。本研究發(fā)現(xiàn)，CCTA對(duì)比劑個(gè)性化方案設(shè)置較單純通過(guò)管電壓設(shè)置的對(duì)比劑劑量減少 63.31% ，流率降低 65.57% 。可減少對(duì)比劑引起的不良反應(yīng)，這對(duì)老年人或腎功能不全患者更有價(jià)值。另外，低注射流率可降低患者的不適，減輕護(hù)理工作，對(duì)留置針的要求也更低。

本研究存在的不足： ① 未進(jìn)行嚴(yán)格的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)，可能存在選擇偏倚，導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)結(jié)果不準(zhǔn)確； ② 樣本量偏小，未對(duì)納入患者進(jìn)行篩選，可能存在統(tǒng)計(jì)偏差。 ③ 為單中心研究。今后將進(jìn)行多中心大樣本研究，以期獲得更準(zhǔn)確的結(jié)果。

綜上所述，個(gè)性化CCTA對(duì)比劑注射方案設(shè)置可顯著減少對(duì)比劑總量降低流率，且不影響圖像質(zhì)量，值得臨床推廣應(yīng)用。

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（收稿日期 2024-07-18）