100kVp冠狀動(dòng)脈CTA 檢查的可行性研究

趙凱，姜原，郭小超，胡娟，邱建星，王霄英

近年來，MSCT 各項(xiàng)技術(shù)發(fā)展迅猛，冠狀動(dòng)脈CTA 以其良好的空間和時(shí)間分辨力、無創(chuàng)性、可快速準(zhǔn)確評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈狹窄程度等優(yōu)勢(shì)得到了廣泛應(yīng)用，為冠心病的診斷提供了可靠依據(jù)。但是，輻射劑量問題也隨之而來，由于冠狀動(dòng)脈CT 血管成像（coronary computed tomography angiography，CCTA）產(chǎn)生了相對(duì)較高的輻射劑量，大大增加了患者發(fā)生輻射損傷的危險(xiǎn)性。有報(bào)道指出，如果患者每增加10mSv輻射劑量，致死率將增加0.04%［1］。本研究旨在探討在臨床應(yīng)用低輻射劑量CCTA 的可行性，在保證圖像質(zhì)量、滿足診斷要求的前提下降低輻射劑量。

材料與方法

1.病例資料

搜集2011年9月-12月于我院就診的臨床疑診為冠狀動(dòng)脈病變的患者，所有患者均無常規(guī)冠脈CT檢查禁忌癥且全部簽署知情同意書，體重均＜80kg。符合入組標(biāo)準(zhǔn)的病例依次納入兩組（100kVp 組和120kVp），100kVp 入 組65 例，120kVp 組 入 組36例。如患者心率＞70次／分，于檢查前0.5～1.0h口服倍他樂克25～50mg，所有患者于檢查前5min舌下含服0.25mg硝酸甘油。

2.檢查方法

CT 掃 描 采 用GE Discovery CT750 HD （Ge Healthcare，Milwaukee，USA）掃描儀，采用回顧性心電門控技術(shù)，患者檢查前均接受屏氣訓(xùn)練。掃描范圍自隆突下1cm 自左側(cè)心膈角下1cm。100kVp組管電壓為100kVp，管電流采用心電圖自動(dòng)管電流調(diào)制（峰值400mA），120kVp組管電壓為120kVp，心電圖自動(dòng)管電流調(diào)制（峰值500mA），兩組均采用bolus tracking技術(shù)，興趣區(qū)設(shè)置于升主動(dòng)脈根部，觸發(fā)閾值100HU，延遲時(shí)間5s。兩組均采用30%適應(yīng)性統(tǒng)計(jì)迭代重建（adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR）技術(shù)，75% R-R 間期重建。如圖像質(zhì)量不好，則重建多個(gè)不同R-R 間期的圖像，在遇到心律不齊時(shí)還可借助心電圖編輯技術(shù)［2］。

增強(qiáng)掃描采用雙筒高壓注射器注入對(duì)比劑碘帕醇注射液（碘比樂，370mg I／mL）。所有入組患者均先注射對(duì)比劑，后以相同的流率注射生理鹽水。對(duì)比劑、生理鹽水用量及注射流率均采用我院個(gè)性化給藥方案，公式如下：注射流率（mL／s）＝患者體重（kg）×0.07；對(duì)比劑劑量（mL）＝注射流率×（曝光時(shí)間＋3s）；生理鹽水劑量（mL）＝注射流率×5。

3.圖像后處理及數(shù)據(jù)測(cè)量

所有圖像分析均在GE AW 4.4 后處理工作站上進(jìn)行。對(duì)每支血管進(jìn)行容積再現(xiàn)（volume rendering，VR）、最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）、多平面重組（multiplanar reformation，MPR）、曲面重組（curve planar reformation，CPR）等重建。測(cè)量?jī)山M的主動(dòng)脈根部、左主干（left main，LM）、左前降 支（left anterior descending，LAD）、左旋回支（left circumflex，LCX）、右冠狀動(dòng)脈（right coronary artery，RCA）等大血管的CT 值，其中LAD、LCX、RCA 測(cè)量各血管的近端，避開鈣化斑塊和軟斑塊。

圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)：①客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)：測(cè)量圖像的噪聲、信噪比（signal noise ratio，SNR）和對(duì)比噪聲比（contrase noise ratio，CNR）。在冠狀動(dòng)脈CTA軸面圖像上升主動(dòng)脈起始部選取面積100mm2的興趣區(qū)，以CT 值的平均值作為信號(hào)值，CT 值標(biāo)準(zhǔn)差作為圖像噪聲值，后者與前者的比值即為SNR。以LM周圍脂肪CT 值作為對(duì)比信號(hào)值，主動(dòng)脈CT 值減去脂肪CT 值再除以噪聲即得出CNR（圖1）。②主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)：圖像質(zhì)量的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)采用改良Likert 四分法［3］，忽略冠脈運(yùn)動(dòng)偽影、斷層偽影等因素，僅考慮血管強(qiáng)化程度及診斷價(jià)值，并將其分為四個(gè)等級(jí)。圖像質(zhì)量主觀評(píng)分的標(biāo)準(zhǔn)為：1 分，冠脈血管強(qiáng)化程度良好；2分，冠脈血管強(qiáng)化程度較好；3分，冠脈血管強(qiáng)化程度可；4分，冠脈強(qiáng)化程度差，無法進(jìn)行血管評(píng)估。圖像主觀評(píng)分為1～3分的，認(rèn)為符合診斷要求；圖像主觀評(píng)分為4分的，認(rèn)為不符合診斷要求。由一名有15年工作經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師對(duì)最佳的R-R間期的CT 圖像質(zhì)量進(jìn)行主觀評(píng)分，觀察橫軸面、MPR、CPR 及MIP圖像。

所有病例僅計(jì)算注入對(duì)比劑掃描時(shí)的輻射劑量。容積劑量指數(shù)（CT dose index，CTDI）及劑量長(zhǎng)度乘積（dose-length product，DLP）由掃描儀劑量報(bào)告提供，有效輻射劑量（effective dose，ED）根據(jù)公式ED（mSv）＝DLP×K 計(jì)算，其中K 為換算因子，本研究取值0.017mSv／（mGy·cm）［4］。由于患者個(gè)體接收劑量與掃描機(jī)輸出劑量及患者體型相關(guān)，現(xiàn)在國際上提倡使用體型特異性劑量評(píng)估（size specific dose estimates，SSDE），可以較準(zhǔn)確地評(píng)估受檢者所受的輻射劑量，具體換算參數(shù)參照J(rèn)M Boone等［5］的報(bào)告。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用SPSS 13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料如年齡、體重、CT 值、噪聲、SNR、CNR 及輻射劑量組間比較均采用獨(dú)立樣本T 檢驗(yàn)，主觀圖像質(zhì)量評(píng)分采用Mann-Whitney U 檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，100kVp組和120kVp組的患者在身高、體重、身體質(zhì)量指數(shù)（body mass index，BMI）及對(duì)比劑用量上差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05，表1），但兩組之間Z 軸掃描范圍差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），100kVp組明顯高于120kVp組。

表1 兩組患者一般資料比較

100kVp組和120kVp組的ED 值分別為（5.65±0.60）mSv、（12.66±1.54）mSv，低輻射劑量組的ED值大幅減低，降低幅度約55.4%，兩組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。100kVp組的SSDE較120kVp組降低約57.8%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，表2）。

表2 兩組輻射劑量比較

100kVp組的CT 值明顯高于120kVp組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，表3）。100kVp組的冠脈血管與心包內(nèi)脂肪之間的對(duì)比較120kVp 組更明顯（圖2）。

表3 各大血管的CT值比較

兩組的噪聲、SNR、CNR 差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），100kVp組的圖像噪聲明顯高于120kVp組，SNR 和CNR 明 顯 低 于120kVp 組（表4）。經(jīng)Mann-Whitney U 檢驗(yàn)，兩組主觀圖像質(zhì)量評(píng)分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05，表5）。

表4 客觀圖像質(zhì)量評(píng)分比較

表5 主觀圖像質(zhì)量評(píng)分比較 （例）

討 論

冠狀動(dòng)脈CTA 在診斷冠狀動(dòng)脈粥樣硬化及評(píng)價(jià)支架術(shù)后再狹窄等方面發(fā)揮著重要作用，現(xiàn)已成為冠心病檢查的一項(xiàng)重要的無創(chuàng)性成像方法。但為獲得高質(zhì)量的圖像，射線劑量就必然要加大，對(duì)回顧性心電門控掃描的患者尤為明顯，使得圖像質(zhì)量和射線劑量的矛盾越來越突出。文獻(xiàn)報(bào)道的CCTA 的輻射劑量相差較多，最高者甚至達(dá)到30mSv［6］，較低者可低于1mSv［7］。同時(shí)，CT 輻射潛在的風(fēng)險(xiǎn)受到越來越多的關(guān)注，據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國1.5%～2.0%的癌癥由CT 輻射所致［8］。因此，如何在滿足臨床診斷要求的前提下，根據(jù)輻射防護(hù)的ALARA 原則［9］，合理運(yùn)用掃描參數(shù)以最大程度地降低輻射劑量顯得尤為重要。

降低CCTA 輻射劑量的主要途徑包括前瞻性心電門控掃描、降低管電壓、降低管電流、使用心電圖自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)、體型適應(yīng)性電流調(diào)制、降低Z 軸長(zhǎng)度、增大螺距、使用迭代算法技術(shù)等［10］。本研究主要針對(duì)回顧性心電門控掃描，聯(lián)合使用了多項(xiàng)降低輻射劑量的技術(shù)，包括降低管電壓、降低管電流、使用心電圖自動(dòng)管電流調(diào)制、使用迭代算法等，最終使得輻射劑量較常規(guī)組降低了50%以上，而圖像質(zhì)量可滿足臨床診斷要求。

輻射劑量與管電壓的平方成正比，降低管電壓可以顯著降低患者接受的輻射劑量。由于降低管電壓可有效增強(qiáng)光電效應(yīng)和康普頓散射，增加脈管系統(tǒng)的濁化效應(yīng)［11］，增加含碘對(duì)比劑的CT 值，從而增加了血管與周圍組織結(jié)構(gòu)的對(duì)比［12］。本組研究中低劑量組各大血管的CT 值較常規(guī)組明顯升高（約20%～30%）。因此，雖然心肌等軟組織的噪聲會(huì)有所增加，但對(duì)于增強(qiáng)的冠脈血管影響并不大。

雖然兩組圖像的主觀質(zhì)量評(píng)分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，都可以達(dá)到臨床的診斷要求，但本研究客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)結(jié)論是低劑量組的噪聲較對(duì)照組明顯升高，SNR、CNR 較對(duì)照組明顯降低，國外相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道100kVp組的SNR、CNR 與對(duì)照組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義［13］，可能與其100kVp組將管電流提高有關(guān)。使用迭代算法可以顯著降低圖像噪聲而不會(huì)丟失圖像信息［14］，可以有效降低CCTA 輻射劑量。本研究中兩組均使用了30% ASIR 重建圖像，同時(shí)降低了兩組的圖像噪聲，未能顯著突出迭代重建的作用，這也是本研究的不足之一，如果使用更高比例的ASIR 重建低輻射劑量組的圖像，可能會(huì)進(jìn)一步降低圖像的噪聲。

本研究中兩組的掃描長(zhǎng)度差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），可能與多種因素有關(guān)，如入組人數(shù)偏少、技師技術(shù)參差不齊等，但本研究中100kVp組的掃描Z軸長(zhǎng)度高于120kVp組，這對(duì)本研究的結(jié)果沒有影響，反而更進(jìn)一步驗(yàn)證了研究結(jié)論。

本研究也存在以下局限：首先本研究入組的患者體重均＜80kg，但是有文獻(xiàn)報(bào)道將BMI作為入組標(biāo)準(zhǔn)可能更合理［15］；其次，兩組之間的掃描長(zhǎng)度有差異，雖然沒有對(duì)研究結(jié)果產(chǎn)生影響，但是可能減小了低劑量組劑量降低的幅度。

總之，對(duì)于體重小于80kg的患者，使用低輻射劑量掃描方案，即管電流100kVp、自動(dòng)管電流調(diào)制（峰值400mA）技術(shù)，會(huì)顯著提高管腔內(nèi)對(duì)比劑的CT 值，降低輻射劑量（50%以上），而圖像質(zhì)量同時(shí)符合臨床診斷需求。

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