雙源CT低碘濃度對(duì)比劑聯(lián)合低kV和非迭代重建技術(shù)在冠狀動(dòng)脈CTA檢查中的臨床價(jià)值

陳凱， 劉忱， 趙漢青， 李皖隴， 孫晨曦， 周德興， 朱虹靜

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·低kV低濃度對(duì)比劑專題·

雙源CT低碘濃度對(duì)比劑聯(lián)合低kV和非迭代重建技術(shù)在冠狀動(dòng)脈CTA檢查中的臨床價(jià)值

陳凱， 劉忱， 趙漢青， 李皖隴， 孫晨曦， 周德興， 朱虹靜

目的：評(píng)價(jià)在不同碘濃度對(duì)比劑和不同管電壓的條件下采用非迭代重建技術(shù)后冠狀動(dòng)脈CTA的圖像質(zhì)量，并探討其臨床價(jià)值。方法：選取解放軍第九七醫(yī)院2014年5-10月50例臨床懷疑冠心病的患者，隨機(jī)分為A、B兩組，每組25例，A組檢查條件為管電壓120 kVp、對(duì)比劑碘濃度370 mg I/mL；B組為管電壓100 kVp、對(duì)比劑碘濃度270 mg I/mL。對(duì)2組患者行冠狀動(dòng)脈CTA檢查后，圖像采用濾過(guò)反投影(FBP)法進(jìn)行重建，分別測(cè)量及計(jì)算右冠狀動(dòng)脈(RCA)近段及左冠狀動(dòng)脈主干(LMA)的CT值、信噪比(SNR)、對(duì)比信噪比(CNR)、圖像質(zhì)量主觀評(píng)分、CT容積劑量指數(shù)(CTDIvol)、劑量長(zhǎng)度乘積(DLP)及有效輻射劑量(ED)。結(jié)果：2組間RCA近段、LMA管腔內(nèi)CT值、SNR、CNR及圖像質(zhì)量主觀評(píng)分的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，而2組間CTDIvol、DLP及ED比較B組均低于A組，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。結(jié)論：低碘濃度對(duì)比劑(270 mg I/mL)聯(lián)合低kV(100 kVp)通過(guò)非迭代重建技術(shù)仍可獲得管電壓120 kVp及對(duì)比劑碘濃度370 mg I/mL掃描條件下相同質(zhì)量的圖像，不僅可以滿足診斷需要，還可以減低輻射劑量。

冠狀動(dòng)脈疾?。?血管造影術(shù)； 輻射劑量

隨著CT血管成像(computed tomography angiography,CTA)技術(shù)的發(fā)展，冠狀動(dòng)脈CTA已經(jīng)成為在心血管影像檢查中無(wú)創(chuàng)檢查的首選[1]。因此冠狀動(dòng)脈CTA檢查中產(chǎn)生的持續(xù)的電離輻射及因?yàn)榈鈱?duì)比劑的使用而導(dǎo)致的對(duì)比劑腎病越來(lái)越受關(guān)注，尤其是對(duì)于那些需要隨訪和觀察療效的患者，往往需要反復(fù)的進(jìn)行檢查，所以，在保證圖像質(zhì)量及信息滿足臨床診斷的情況下，要盡可能減低患者所接受的CT輻射劑量及發(fā)生對(duì)比劑腎病的風(fēng)險(xiǎn)[2]。本研究旨在探討低碘濃度對(duì)比劑聯(lián)合低kV和非迭代重建技術(shù)的掃描方案在冠狀動(dòng)脈CTA檢查中的臨床價(jià)值。

材料與方法

1.臨床資料

連續(xù)選取2014年5-10月臨床擬診為冠狀動(dòng)脈疾病而行冠狀動(dòng)脈CTA檢查的患者50例。隨機(jī)分為A、B組，每組25例，A組掃描方案為管電壓120 kVp，對(duì)比劑采用碘普羅胺(370 mg I/mL，德國(guó)先靈拜耳藥業(yè))；B組掃描方案為管電壓100 kVp，對(duì)比劑采用碘克沙醇(威視派克270 mg I/mL，美國(guó)通用電氣藥業(yè))。所有患者檢查前簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：①不能配合掃描；②碘對(duì)比劑過(guò)敏者；③腎功能不全、心律不齊及心功能不全；④有冠狀動(dòng)脈搭橋術(shù)及支架植入術(shù)史；⑤體重肥胖者(體重指數(shù)BMI>25 kg/m2)。

2.方法

掃描設(shè)備及參數(shù)：掃描采用德國(guó)Siemens雙源CT(Somatom Definition)，掃描前舌下含服硝酸甘油0.5 mg。患者取仰臥位，使用自動(dòng)心電門控技術(shù)，掃描定位像后行冠狀動(dòng)脈鈣化積分掃描，采用對(duì)比劑自動(dòng)跟蹤觸發(fā)技術(shù)(bolus tracking)，跟蹤平面設(shè)定在升主動(dòng)脈(主肺動(dòng)脈窗水平)，觸發(fā)閾值為100 HU，達(dá)到閾值后延遲6s后自動(dòng)掃描。使用高壓注射器，通過(guò)套管針經(jīng)肘靜脈注射對(duì)比劑，流速5 mL/s，總量80 mL，隨后以相同流速追加注入生理鹽水40 mL。掃描螺距為0.20～0.43，根據(jù)掃描時(shí)的心率變化自動(dòng)調(diào)整，兩套X線球管的管電壓均為120或100 kVp，電流調(diào)節(jié)使用四維智能在線劑量調(diào)控技術(shù)(CARE Dose 4D，西門子醫(yī)療系統(tǒng))，參考管電流分別為320和440 mAs/周，探測(cè)器準(zhǔn)直為32層×0.6 mm，層面采集厚度為64層×0.6 mL。以頭足方向自氣管分叉掃描至膈肌水平，掃描長(zhǎng)度13 cm，掃描時(shí)間約為7～11 s，視野為149～193 mm2。

圖像分析：將最佳重建時(shí)相的薄層橫斷面圖像傳送至Siemens后處理工作站(Syngo MMWP VE32B)，采用常規(guī)的濾過(guò)反投影(filtered back projection，F(xiàn)BP)重建技術(shù)，重建圖像層厚為0.75 mm，卷積核b26f，間隔0.5 mm。根據(jù)曹建新等[3]測(cè)量方法，測(cè)量升主動(dòng)脈根部管腔、右冠狀動(dòng)脈(right coronary artery,RCA)近段、左冠狀動(dòng)脈主干(left main coronary artery,LMA)管腔的CT值以及其鄰近脂肪組織的CT值，劃定感興趣區(qū)(ROI)時(shí)盡量避開血管壁、鈣化及斑塊，同時(shí)將升主動(dòng)脈根部CT值的標(biāo)準(zhǔn)差定義為噪聲，將冠狀動(dòng)脈CT值與鄰近脂肪組織CT值之差定義為對(duì)比度，并計(jì)算信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)，對(duì)比噪聲比(contrast-to-noise ratio,CNR)，SNR=冠狀動(dòng)脈CT值/噪聲，CNR=冠狀動(dòng)脈對(duì)比度/噪聲。檢查后記錄CT容積劑量指數(shù)(volume CT dose idex,CTDIvol)及劑量長(zhǎng)度乘積(dose length product,DLP)，同時(shí)計(jì)算有效輻射劑量(effective dose,ED)，ED=0.014×DLP[4]。

由兩名有5年以上心血管CT診斷經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師分別對(duì)冠狀動(dòng)脈的CPR和VR后處理圖像進(jìn)行主觀評(píng)分，評(píng)分采用3分法：3分為圖像噪聲小，冠狀動(dòng)脈管壁連續(xù)完整，無(wú)錯(cuò)層及運(yùn)動(dòng)偽影、斑塊顯示清楚，能清晰顯示管腔情況；2分為圖像噪聲偏大但可接受，管壁有輕微錯(cuò)層或運(yùn)動(dòng)偽影，斑塊可顯示；1分為圖像噪聲大，管壁有明顯錯(cuò)層或運(yùn)動(dòng)偽影，管腔及斑塊顯示不清。2分或以上認(rèn)為可滿足診斷。

3.統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

所得數(shù)據(jù)采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行處理，計(jì)量資料采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，計(jì)數(shù)資料采用絕對(duì)數(shù)和百分比表示，兩組間計(jì)量資料的比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。主觀評(píng)分比較采用Mann-Whitney U檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

50例患者中A組男15例、女10例；B組男12例、女13例，2組間性別差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。A組年齡為42～72歲(58±10)，B組年齡為40～75歲(56±11)，2組間平均年齡差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，A組體重指數(shù)為(21.7±1.4) kg/m2，B組體重指數(shù)為(21.4±1.6) kg/m2，2組間體重指數(shù)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

2組間的冠狀動(dòng)脈CT值、SNR、CNR比較均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05，表1，圖1、2)，A組RCA近段、LMA管腔內(nèi)CT值分別為(370±64)、(391±77) HU，B組RCA近段、LMA管腔內(nèi)CT值分別為(398±83)、(405±81) HU。A組RCA近段、LMA的SNR值分別為4.8±0.8、5.3±1.1，B組RCA近段、LMA的SNR值分別為5.2±1.0、5.1±1.0。A組RCA近段、LMA的CNR值分別為6.5±0.6、6.1±0.9，B組RCA近段、LMA的CNR值分別為6.5±1.1、6.5±1.0。

2組間冠狀動(dòng)脈主干圖像質(zhì)量主觀評(píng)分比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。而2組間CTDIvol、DLP及ED比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表2)：A組CTDIvol、DLP及ED分別為(40.2±4.8) mGy、(640.6±71.4) mGy·cm、(8.9±1.0) mSv，B組CTDIvol、DLP及ED分別為(24.6±7.7) mGy、(374.8±109.3) mGy·cm、(5.2±1.5) mSv，B組ED明顯低于A組。

表1 不同掃描方案條件下冠狀動(dòng)脈的CT值、SNR及CNR值比較

表2 2組不同掃描方案條件下檢查輻射劑量比較

圖1 a) A組掃描方案(管電壓120 kVp，對(duì)比劑370 mg I/mL)的右冠狀動(dòng)脈血管圖像，冠狀動(dòng)脈顯示清晰，管腔連續(xù)(箭)； b) A組掃描方案的左冠狀動(dòng)脈血管圖像，冠狀動(dòng)脈顯示清晰，無(wú)階梯狀偽影(箭)。 圖2 a) B組掃描方案(管電壓100 kVp，對(duì)比劑270 mg I/mL)的右冠狀動(dòng)脈血管圖像，冠狀動(dòng)脈顯示清晰，噪聲小； b) B組掃描方案的左冠狀動(dòng)脈血管圖像，冠狀動(dòng)脈顯示清晰，圖像質(zhì)量主觀評(píng)分為3分(箭)。

討 論

隨著冠狀動(dòng)脈CTA檢查技術(shù)的應(yīng)用，由于具有更小創(chuàng)傷性、更高診斷準(zhǔn)確性，使得其成為在心血管影像檢查中最有效的技術(shù)，并隨著診斷價(jià)值的提高成為無(wú)創(chuàng)檢查的首選方法[5]。一直以來(lái)，選擇合適的掃描技術(shù)既可以降低輻射劑量又可以保證圖像質(zhì)量是許多放射學(xué)工作者努力的方向。冠狀動(dòng)脈CTA檢查中的輻射劑量與管電壓、管電流、掃描長(zhǎng)度及心電脈沖窗的寬度等多種因素有關(guān)[6]，其中輻射劑量與管電壓的平方成正比，因此在冠狀動(dòng)脈CTA檢查中，如何降低管電壓在合適范圍內(nèi)成為減少輻射劑量的一個(gè)研究熱點(diǎn)[1，2]。另一方面，在冠狀動(dòng)脈CTA檢查中，為了提高血管的強(qiáng)化程度可以通過(guò)增加對(duì)比劑注射流率或使用高碘濃度對(duì)比劑，但注射流率的提高會(huì)增加對(duì)比劑外滲的風(fēng)險(xiǎn)[7]，而使用高碘濃度對(duì)比劑則可能導(dǎo)致對(duì)比劑腎病的發(fā)生，對(duì)比劑腎病被認(rèn)為是血管內(nèi)注射對(duì)比劑后最嚴(yán)重的并發(fā)癥之一，是院內(nèi)獲得性急性腎功能損害的最常見(jiàn)原因之一[8]。因此在檢查中如果使用低碘濃度對(duì)比劑，可以降低患者的腎臟碘負(fù)荷，降低對(duì)比劑腎病發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，但是冠狀動(dòng)脈的強(qiáng)化程度會(huì)有所下降。

而進(jìn)行低kV掃描時(shí)，X線光子平均能量更接近碘的k緣、康普頓散射減低，冠狀動(dòng)脈與周圍軟組織對(duì)比度增大更為明顯，因此低kV掃描可以彌補(bǔ)使用低碘濃度對(duì)比劑帶來(lái)的CT值不足的缺點(diǎn)[7]。但是管電壓的降低，會(huì)使得X線平均能量減低，致使穿過(guò)被照體到達(dá)探測(cè)器的X線光子數(shù)減少，量子噪聲成分增加，圖像噪聲增大，會(huì)影響診斷。

本研究中使用低碘濃度對(duì)比劑的同時(shí)，降低管電壓千伏值至100 kVp，可獲得更高血管強(qiáng)化CT值，雖然A、B組之間冠狀動(dòng)脈內(nèi)CT值差異比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但是B組血管內(nèi)CT值略高于A組，同時(shí)B組的ED明顯低于A組，降低幅度可達(dá)約40%。盡管降低管電壓可導(dǎo)致噪聲增大，而本研究中A、B兩組間的SNR、CNR及圖像質(zhì)量主觀評(píng)分比較均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可以說(shuō)明圖像噪聲并沒(méi)有影響圖像的診斷信息，在可接受范圍內(nèi)。

另外，新近應(yīng)用于臨床的迭代重建算法是將獲得的圖像數(shù)據(jù)與基于統(tǒng)計(jì)的、考慮到光子和電子噪聲的理想噪聲模型進(jìn)行比較，去除噪聲得到校正圖像，有學(xué)者采用低kV技術(shù)聯(lián)合迭代重建可保持圖像質(zhì)量且降低輻射劑量[7]。但是迭代重建技術(shù)應(yīng)用尚不廣泛，本研究中重建方式仍然采用常規(guī)FBP重建方法，選擇了體重指數(shù)(body mass index，BMI)<25 kg/m2的患者，B組圖像質(zhì)量仍然與A組無(wú)明顯差異，可以滿足診斷需要。

本研究的不足之處采用了較為嚴(yán)格的病例入選標(biāo)準(zhǔn)，排除了體重指數(shù)BMI>25 kg/m2的患者，而體重指數(shù)卻是影響圖像質(zhì)量的因素之一，將在今后的研究中將體重因素考慮進(jìn)去。感興趣區(qū)的選擇僅為冠狀動(dòng)脈主干，未選擇中遠(yuǎn)段冠狀動(dòng)脈。病例數(shù)較少。

綜上所述，在冠狀動(dòng)脈CTA檢查中采用非迭代重建算法對(duì)于體重指數(shù)BMI<25 kg/m2的患者，低碘濃度對(duì)比劑270 mg I/mL聯(lián)合低管電壓100 kVp仍然可以獲得碘對(duì)比劑370 mg I/mL及管電壓120 kVp掃描條件下相同質(zhì)量的圖像，能夠滿足診斷需要，同時(shí)減低輻射劑量。

[1] Sabarudin A,Md YusofAK,Tay MF,et al.Dual-source CT coronary angiography:effectiveness of radiation dose reduction with lower tube voltage[J].Radiat Prot Dosimetry,2013，153(4):441-447.

[2] Kanematsu M,Goshima S,Miyoshi T,et al.Whole-body CT angiography with low tube voltage and low-concentration contrast material to reduce radiation dose and iodine load[J].AJR，2014，202(1):106-116.

[3] 曹建新，王鵬，王一民，等.低體質(zhì)量指數(shù)患者雙源CT低管電壓冠狀動(dòng)脈成像的應(yīng)用研究[J].中華放射學(xué)雜志，2013，47(5)：452-457.

[4] Stolzmann R,Scheffel H,Schertler T,et al.Radiation dose estimates in dual-source computed tomography coronary angiography[J].Eur Radiol,2008,18(3):592-599.

[5] Feuchtner GM,Jodocy D,Klauser A,et al.Radiation dose reduction by using 100kV tube voltage in cardiac 64-slice computed tomography:a comparative study[J].Eur J Radiol，2010，75(1):51-56.

[6] 王一民，曹建新，楊誠(chéng)，等.低管電壓對(duì)雙源CT冠狀動(dòng)脈成像圖像質(zhì)量和輻射劑量的影響[J].放射學(xué)實(shí)踐，2010，25(9)：999-1002.

[7] 武永杰，鄭敏文，趙宏亮，等.低濃度對(duì)比劑聯(lián)合應(yīng)用低kV和迭代重建技術(shù)的冠狀動(dòng)脈雙源CT成像可行性[J].中華醫(yī)學(xué)雜志，2014，94(29)：2260-2263.

[8] Heinrich MC,Haberle L,Muller V,et al.Nephrotoxicity of iso-osmolar iodixanol compared with nonionic low-osmolar contrast media:meta-analysis of randomized controlled trials[J].Radiology，2009，250(1):68-86.

Objective：To evaluate the image quality of different tube voltage with different iodine concentration contrast agent in coronary artery computed tomography angiography (CTA),and discuss its clinical value.Methods：Fifty patients underwent coronary artery CTA,and they were randomly assigned to 2 groups,Group A (n=25) was scanned using 120kVp and 370mg I/mL iodine concentration contrast agent,Group B (n=25) was scanned using 100kVp and 270mg I/mL iodine concentration contrast agent,images were reconstructed using filtered back projection (FBP).Then CT attenuation of two main branches (proximal RCA and LMA) of coronary artery,SNR,CNR,subjective scoring of image quality,volume CT dose idex (CTDIvol),dose length product (DLP) and effective dose (ED) were measured and compared.Results：The coronary artery CT attenuation,SNR,CNR and subjective scoring of the two groups had no statistically significant differences (Pvalue>0.05),but the CTDIvol,DLP and ED of the two groups were statistically different (Pvalue <0.05),and the data of Group B were all lower than those of Group A.Conclusion：The coronary artery CTA using 100kVp with 270mg I/mL iodinated contrast agent can provide similar image quality as compared with CTA using 120kVp and 370mg I/mL with non-iterative reconstruction,thus enabling to reduce radiation dose without loss of diagnostic information.

Coronary artery disease; Angiography; Radiation dosage

221004 江蘇，解放軍第九七醫(yī)院影像科CT室

陳凱(1979-)，男，江蘇張家港人，碩士，主治醫(yī)師，主要從事CT和MRI診斷工作。

趙漢青，E-mail：13852005991@163.com

R543.3; R814.42

A

1000-0313(2015)10-0997-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2015.10.006

2015-07-21)

Clinical application of double source computed tomography with low-voltage and low-iodine concentration contrast agent using non-iterative reconstruction in coronary artery CT angiography CHEN Kai,LIU Chen,ZHAO Han-qing,et al.Department of Radiology CT-room,Jiangsu 221004,P.R.China