不同低對(duì)比劑注射方案對(duì)冠狀動(dòng)脈CTA圖像質(zhì)量影響的初步研究

余　美，馬　躍，王玉科，向紀(jì)卉，楊奕婧，侯　陽(yáng)

（中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院放射科，遼寧 沈陽(yáng)　110004）

不同低對(duì)比劑注射方案對(duì)冠狀動(dòng)脈CTA圖像質(zhì)量影響的初步研究

余美，馬躍，王玉科，向紀(jì)卉，楊奕婧，侯陽(yáng)

（中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院放射科，遼寧 沈陽(yáng)110004）

目的：探討在相同的低碘流率情況下，不同濃度對(duì)比劑對(duì)低劑量冠狀動(dòng)脈CTA圖像質(zhì)量的影響。方法：前瞻性收錄我院90例冠狀動(dòng)脈CTA檢查者，隨機(jī)分為A、B、C三組，每組30例。A組采用常規(guī)劑量濾波反投影（FBP）重建，使用350mgI/mL的對(duì)比劑。B、C組為低劑量組，采用管電壓100 kV，iDOSE4Level 4重建，分別使用350mgI/mL、270mgI/mL的對(duì)比劑，B、C兩組間碘流率一致。比較三組主、客觀圖像質(zhì)量、輻射劑量及碘負(fù)荷的差異。結(jié)果：A、B、C三組冠脈內(nèi)CT值、圖像噪聲及對(duì)比噪聲比均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。B、C組主觀圖像質(zhì)量評(píng)分各項(xiàng)均≥3分，均能滿(mǎn)足臨床診斷需要。B和C組間管腔對(duì)比度無(wú)顯著差異。血管邊緣銳利度、主觀噪聲及圖像總體質(zhì)量三組評(píng)分均無(wú)顯著性差異。B、C組碘負(fù)荷無(wú)顯著性差異，較A組減少36.9%～39.6%。B組有效輻射劑量與C組無(wú)顯著性差異，較A組降低約37.9%。結(jié)論：在相同的低碘流率情況下，使用兩種不同濃度對(duì)比劑（270mgI/mL 和350mgI/mL），所獲冠脈CTA圖像質(zhì)量相當(dāng)，且均與常規(guī)劑量FBP重建所獲圖像質(zhì)量無(wú)明顯差異。

冠狀動(dòng)脈疾??；冠狀血管造影術(shù)；輻射劑量；體層攝影術(shù)，螺旋計(jì)算機(jī)

冠狀動(dòng)脈CTA作為一種無(wú)創(chuàng)、快速且準(zhǔn)確的冠狀動(dòng)脈檢查方法，已被臨床廣泛應(yīng)用。與此同時(shí)，冠狀動(dòng)脈成像使用的對(duì)比劑誘發(fā)腎病的問(wèn)題也日益凸顯。對(duì)比劑腎?。–ontrast induced nephropathy，CIN）是醫(yī)院獲得性腎功能衰竭的第三大主要原因，占醫(yī)院腎損傷發(fā)病率的11%～12%和醫(yī)院總死亡率的6%[1-2]。對(duì)比劑所致的腎毒性與其劑量有關(guān)[3]，因此在保證冠狀動(dòng)脈CTA圖像質(zhì)量的前提下，盡量降低對(duì)比劑用量尤為重要。降低管電壓由于增加光電效應(yīng)，可提高血管的強(qiáng)化程度，與常規(guī)管電壓120 kV相比，100 kV血管強(qiáng)化程度可提高25%[4]，這為降低對(duì)比劑用量提供了前提條件。本研究通過(guò)降低管電壓結(jié)合迭代重建技術(shù)，在基于體質(zhì)量及體質(zhì)量指數(shù)（BMI）個(gè)體化調(diào)整對(duì)比劑注射方案的前提下，探討相同低碘流率的兩種不同濃度對(duì)比劑對(duì)冠狀動(dòng)脈CTA圖像質(zhì)量的影響。

1　材料和方法

1.1患者選擇

前瞻性收錄我院2014年1—3月90例疑診冠心病擬行256層CT前置門(mén)控CCTA檢查者。排除標(biāo)準(zhǔn)：懷孕、已知碘對(duì)比劑過(guò)敏、嚴(yán)重的腎功能不全（肌酐清除率≤120μmol/L）、嚴(yán)重的心律不齊、心功能Ⅲ級(jí)以下等。其中男48例，女42例，年齡38～79歲，平均 （57±14）歲，BMI 21.5～30.5 kg/m2，平均（24.3±2.5）kg/m2。受檢者按照同期隨機(jī)原則分為3組，每組30例。該試驗(yàn)經(jīng)本院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有患者均簽署知情同意書(shū)。

1.2掃描方法

冠狀動(dòng)脈CTA檢查采用256層 CT（Brilliance 256 iCT，Philips Health care）。掃描范圍從氣管分叉下方1 cm至膈肌。采用對(duì)比劑跟蹤觸發(fā)技術(shù)，感興趣區(qū)設(shè)于主肺動(dòng)脈窗層面的升主動(dòng)脈內(nèi)，觸發(fā)閾值為180HU。達(dá)閾值后囑患者屏氣，6 s后開(kāi)始掃描。采用Ulrich REF XD 2051雙筒高壓注射器，18G套管針置于前臂靜脈，A組注射對(duì)比劑碘海醇（350mgI/mL）70～75mL，注射速度5.0～5.5mL/s，B、C組分別注射對(duì)比劑碘海醇 （350mgI/mL）和威視派克（270mgI/mL），根據(jù)受檢者體質(zhì)量及BMI個(gè)體化調(diào)整注射速度（3～5mL/s），具體注射方案見(jiàn)表1，確保B、C兩組間碘流率一致（1.0～1.6 g/s），注射時(shí)間為12 s，隨后以同等速度注入生理鹽水30mL。掃描參數(shù)：采用前置門(mén)控掃描，A組管電壓為120 kV，B、C組管電壓100 kV，管電流均為210mAs，線(xiàn)束準(zhǔn)直0.625mm，F(xiàn)OV 250mm×250mm，掃描長(zhǎng)度94.0～140.4mm，平均（123.1±11.5）mm，重組層厚0.9mm，重組間隔0.45mm。受檢者掃描實(shí)時(shí)心率47～88次/ min,平均為（68.0±8.9）次/min，當(dāng)心率≤70次/min時(shí)，觸發(fā)時(shí)相選擇R-R間期75%；當(dāng)心率＞70次/ min時(shí)，觸發(fā)時(shí)相選擇R-R間期45%，同時(shí)采用Padding技術(shù)對(duì)觸發(fā)時(shí)相前后5%的時(shí)相均進(jìn)行曝光及數(shù)據(jù)采集。

表1　低劑量B組和C組對(duì)比劑注射方案

1.3圖像處理及分析

A組原始數(shù)據(jù)采用FBP重組，B、C組采用i-DOSE4Level 4重組，各序列均采用常規(guī)心臟卷積函數(shù)XCB。

①圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)：在左冠狀動(dòng)脈發(fā)出層面測(cè)量主動(dòng)脈根部及左冠狀動(dòng)脈主干的CT值，在左心室中心層面測(cè)量左心室和右冠狀動(dòng)脈中段的CT值，在右心室中心層面測(cè)量右心室的CT值，在右冠狀動(dòng)脈的水平部分測(cè)量右冠狀動(dòng)脈遠(yuǎn)段的CT值。其中以主動(dòng)脈根部標(biāo)準(zhǔn)差作為圖像噪聲，以同層面左主干周?chē)男陌鼉?nèi)脂肪CT值作為背景，按照公式：對(duì)比噪聲比（CNR）=（CT主動(dòng)脈-CT心包脂肪）/圖像噪聲主動(dòng)脈[5]，計(jì)算CNR。

②圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)：將圖像質(zhì)量最佳時(shí)相的各組橫斷面數(shù)據(jù)傳至EBW 4.01工作站進(jìn)行分析。采用橫斷面及曲面重組（CPR）圖像對(duì)受檢者的圖像質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)估，內(nèi)容包括：血管和周?chē)Y(jié)構(gòu)的對(duì)比度、管腔邊緣的銳利度、主觀噪聲、總體圖像質(zhì)量。上述主觀指標(biāo)均按照5分法評(píng)定[6]，5分：噪聲極小，圖像非常清晰，目標(biāo)血管結(jié)構(gòu)邊緣銳利，與周?chē)鷮?duì)比良好；4分：噪聲較小，圖像較清晰，目標(biāo)血管結(jié)構(gòu)邊緣比較銳利，與周?chē)鷮?duì)比較好；3分：噪聲尚可，圖像清晰度一般，尚可以辨別并做出診斷，目標(biāo)血管結(jié)構(gòu)邊緣略模糊，與周?chē)鷮?duì)比一般尚可分辨；2分：噪聲較大，圖像不清晰，目標(biāo)血管結(jié)構(gòu)邊緣模糊，與周?chē)鷮?duì)比差，診斷可信度下降；1分：噪聲極大，圖像分辨不清，無(wú)診斷價(jià)值。由2名高年資放射科醫(yī)師采用盲法對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，意見(jiàn)不一致時(shí)，商議決定。

③輻射劑量及碘負(fù)荷評(píng)價(jià)：采用CT劑量指數(shù)（CTDI），CT劑量長(zhǎng)度乘積 （DLP）及有效輻射劑量（ED）評(píng)價(jià)患者的輻射劑量。記錄掃描過(guò)程中CTDI 及DLP值。采用公式：ED=DLP×k計(jì)算患者有效輻射劑量（k=0.014mSv·mGy-1·cm-1）[7]。碘負(fù)荷為成像過(guò)程中所使用對(duì)比劑中的碘的含量，碘負(fù)荷=對(duì)比劑濃度×對(duì)比劑用量。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2　結(jié)果

2.1一般資料比較

所有受檢者均順利通過(guò)檢查，無(wú)不良反應(yīng)發(fā)生?；颊咭话闾卣饕?jiàn)表2。各項(xiàng)指標(biāo)間的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＞0.05）。

表2　三組患者一般資料比較

2.2圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)與比較

①客觀圖像質(zhì)量比較：B、C兩組主動(dòng)脈根部、左主干、右冠狀動(dòng)脈中段、右冠狀動(dòng)脈水平段及左心室CT值與A組比較均無(wú)顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但右心室CT值常規(guī)劑量A組明顯高于低劑量B、C組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），B、C組間無(wú)顯著差異（P＞0.05）。低劑量B、C組圖像噪聲略低于常規(guī)劑量A組，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=1.59，P=0.21）。各組間CNR的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=0.26，P=0.77），具體結(jié)果見(jiàn)表3，4。

表3　三組不同心血管部位CT值的測(cè)量結(jié)果比較

表4　常規(guī)劑量FBP組與低劑量iDOSE4組客觀指標(biāo)比較

②主觀圖像質(zhì)量比較：三組圖像主觀評(píng)分結(jié)果見(jiàn)表5。各組主觀圖像質(zhì)量評(píng)分均≥3分，所獲圖像均能滿(mǎn)足臨床診斷需要。B、C組管腔對(duì)比度評(píng)分較A組有所下降，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），但B和C組間管腔對(duì)比度評(píng)分無(wú)顯著差異（P=0.36）。血管邊緣銳利度、主觀噪聲及圖像總體質(zhì)量三組評(píng)分均無(wú)顯著性差異（P=0.93，P=0.31，P=0.23）。

表5　三組圖像主觀評(píng)分比較

2.3輻射劑量及對(duì)比劑劑量的比較

三組CTDI、DLP、ED值及碘負(fù)荷比較見(jiàn)表3。B、C組CTDI、DLP、ED無(wú)顯著性差異，均較A組明顯減低，其中B、C組ED（1.8±0.2）mSv較A組（2.9± 0.3）mSv降低約 37.9%。低劑量 B、C組碘負(fù)荷（（16.1±1.8）g vs 15.4±1.7）g）無(wú)顯著性差異，較常規(guī)劑量A組（（25.5±0.9）g）減少36.9%～39.6%。

3　討論

本研究顯示在應(yīng)用迭代重建的低管電壓CCTA中，個(gè)體化的低碘流率對(duì)比劑應(yīng)用方案可取得與常規(guī)輻射劑量及對(duì)比劑用量相當(dāng)?shù)膱D像質(zhì)量，且碘流率相同時(shí)，對(duì)比劑濃度對(duì)圖像質(zhì)量無(wú)顯著影響。

降低管電壓使光子能量更接近碘的結(jié)合能，光電效應(yīng)的增加，血管強(qiáng)化CT值提高，從而增加血管與其周?chē)M織結(jié)構(gòu)的對(duì)比，使得減少含碘對(duì)比劑的用量成為可能[8]，但降低管電壓同時(shí)增加了圖像噪聲。近年來(lái)興起的迭代重建算法可以有效降低圖像噪聲，提高圖像信噪比，改善成像質(zhì)量[9-10]。因此，適當(dāng)降低管電壓并結(jié)合迭代重建算法，既可增加強(qiáng)化后血管的CT值，又能補(bǔ)償?shù)碗妷阂鸬脑肼曉龈撸瑸榻档蛯?duì)比劑用量提供了前提條件。本組數(shù)據(jù)顯示，低電壓掃描結(jié)合迭代重建的B、C組圖像噪聲均值為32.8～34.1HU，低于常規(guī)電壓FBP的A組（36.3HU），但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，證實(shí)了迭代重建有效降低了圖像噪聲，另外，由于低電壓掃描血管腔內(nèi)對(duì)比度顯著提升，盡管降低了對(duì)比劑的用量，B、C組仍獲得了較高的CNR，且與A組無(wú)顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。低電壓B、C組有效輻射劑量（1.8mSv）均較常規(guī)電壓A組（2.9mSv）明顯減低，降低幅度約37.9%，與以往文獻(xiàn)相近[11-12]。

筆者發(fā)現(xiàn)，根據(jù)BMI個(gè)體化設(shè)置碘流率，可有效降低碘負(fù)荷總量，且維持較好的圖像質(zhì)量。低電壓100 kV聯(lián)合iDOSE4Level 4重建的B、C組與常規(guī)電壓120 kV結(jié)合FBP重建的A組各冠脈主支CT值的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，各組冠狀動(dòng)脈和主動(dòng)脈CT值均在300 HU以上，可以很好滿(mǎn)足冠狀動(dòng)脈CTA的診斷需求[13]。同時(shí)，B、C組的右心室CT值明顯低于A組，這是由于A組的對(duì)比劑應(yīng)用未采用個(gè)體化方案，對(duì)比劑用量偏大，易產(chǎn)生對(duì)比劑硬化偽影，從而干擾右冠狀動(dòng)脈的顯示。而B(niǎo)、C組，采用個(gè)體化方式設(shè)置流率及用量，減少了不必要的對(duì)比劑殘留，無(wú)硬化偽影，更有利于對(duì)右冠狀動(dòng)脈的觀察。B、C組碘負(fù)荷（（16.1±1.8）g vs（15.4±1.7）g）可較常規(guī)劑量A組（（25.5±0.9）g）減少36.9%～39.6%。上述結(jié)果與以往文獻(xiàn)[14-16]報(bào)道一致。

圖1～3　A～C組的正常BMI受檢者主觀圖像質(zhì)量未見(jiàn)顯著差異。圖1：男，53歲，76kg，25.3kg/m2，350mgI/mL，常規(guī)劑量（120 kV，70mL，5mL/s）FBP重組圖像，血管對(duì)比度、邊緣銳利度、主觀噪聲及圖像總體質(zhì)量評(píng)分均為5分。圖2：男，58歲，78 kg，25.8 kg/m2，350mgI/mL，低劑量（100 kV，50mL，4mL/s）iDOSE4重組圖像，血管對(duì)比度、邊緣銳利度、主觀噪聲及圖像總體質(zhì)量評(píng)分為4分、5分、4分、5分。圖3：女，50歲，71 kg，24.8 kg/ m2，270mgI/mL，低劑量（100 kV，60mL，5mL/s）iDOSE4重組圖像，血管對(duì)比度、邊緣銳利度、主觀噪聲及圖像總體質(zhì)量評(píng)分均為4分、5分、5分、5分。Figure 1～3.　There were no significant differences in subjective image quality among group A,B,C.Figure 1:A 53-year-old male with a body mass index(BMI)of 25.3 and body weight of 76 kg was scanned by using the conventional dose(120 kV，350mgI/mL,70mL,5mL/s)with FBP.Image quality(IQ)scores were 5,5,5,and 5 for contrast,sharpness,subjective noise,and acceptability,respectively.Figure 2:A 58-year-old male with BMI of 25.8kg/m2and body weight of 78 kg was scanned by using the low dose(100 kV,350mgI/mL, 50mL,4mL/s)with iDOSE4.IQ scores were 4,5,4 and 5 for contrast,sharpness,subjective noise,and acceptability,respectively.Figure 3:A 50-year-old male with BMI of 24.8 kg/m2and body weight of 71 kg was scanned by using the low dose(100 kV,270mgI/mL,60mL,5mL/s)with iDOSE4.IQ scores were 4,5,5 and 5 for contrast,sharpness,subjective noise,and acceptability,respectively.

本研究顯示，相同碘流率下，使用不同濃度對(duì)比劑對(duì)兩組心血管腔內(nèi)的CT值、SD及CNR無(wú)顯著影響，即相同碘流率的不同注射方案可以獲得相同的血管強(qiáng)化程度，這與Mihl等[17]的研究結(jié)果一致。主要因?yàn)榘醒艿膹?qiáng)化程度更多的取決于碘流率，即碘濃度與注射速率的乘積[18]，此值與血管強(qiáng)化程度呈正相關(guān)。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究表明CTA的注射速率一般為4～5mL/s，這樣既能保證掃描圖像清晰，也可減少對(duì)比劑滲漏的發(fā)生[19-20]。使用較高濃度對(duì)比劑，注射速度相對(duì)較低，降低了血管破裂的發(fā)生率，并且對(duì)心臟的瞬時(shí)容量負(fù)荷也相應(yīng)減小。但高濃度對(duì)比劑其滲透壓及黏滯度增高，對(duì)比劑的腎毒性增大，可能會(huì)增加CIN的發(fā)生概率[21]。使用低濃度對(duì)比劑，趨于等滲，腎毒性降低，但注射速度需相應(yīng)提高，由于血管所能承受的壓力有限，對(duì)比劑注入速度不能無(wú)限增大，特別是對(duì)于血管彈性較差的病人如老年人等，易發(fā)生血管破裂，引起對(duì)比劑的外滲。筆者認(rèn)為在實(shí)際掃描應(yīng)用中，應(yīng)該把握適度原則，根據(jù)不同人群的特點(diǎn)進(jìn)行個(gè)體化選擇為宜。

本研究的局限性：①每組樣本量較少，有待進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量。②由于受輻射劑量和對(duì)比劑用量方面的因素，很難做到自身對(duì)照實(shí)驗(yàn)，不同個(gè)體的心功能或者血流動(dòng)力學(xué)之間可能存在差異，所得的結(jié)論只是相對(duì)的；③主要關(guān)注于主、客觀圖像的比較，而對(duì)于冠脈病變未作進(jìn)一步分析，有待深入研究。

綜上所述，在應(yīng)用迭代重建的100 kV冠脈CTA成像中，在相同的低碘流率情況下，使用不同濃度對(duì)比劑 （270mgI/mL和350mgI/mL），均與常規(guī)劑量FBP重建圖像質(zhì)量相當(dāng)并可顯著降低輻射劑量與對(duì)比劑用量。

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Com parison of image quality among different low dose contrast materials injection protocols in coronary CT angiography

YU Mei,MA Yue,WANG Yu-ke,XIANG Ji-hui,YANG Yi-jing,HOU Yang
(Department of Radiology,Shengjing Hospital of China Medical University,Shenyang 110004,China)

Objective:To compare the image quality(IQ)of different contrast materials(CM)injection protocols with low identical iodine delivery rate(IDR)for low-dose coronary CT angiography(CCTA)with iterative reconstruction(IR)technique.Methods:Ninety consecutive patients who underwent prospective electrocardiogram-CCTA on a 256-MDCT scanner were randomized to three groups:group A,which4level 4.The subjective IQ,objective IQ,radiation dose and iodine load were compared among the three groups.Results:There were no significant differences in the image noise,contrast-to-noise ratio and attenuation of coronary among these three groups.Group B and C had good scores of the subjective IQ(≥3),and it could satisfy the clinical use.There was no significant difference of lumen contrast between group B and C.No significant differences of sharpness,subjective noise,and acceptability of images were observed,but the contrast dose of group A was significantly higher than group B and C.Mean iodine load of group A were 36.9%～39.6%higher than group B and C,and there was no difference between group B and C.The effective radiation dose of group B and C was 37.9%lower than group A,and there was no difference between group B and C.Conclusions:Equivalent and adequate diagnostic IQ can be achieved by using different iodine-concentration contrast materials(270mgI/mL and 350mgI/mL)when the IDR were kept identical in low-dose 256-MDCT coronary angiography with iDOSE4 level 4,compared with the IQ by using conventional tube output and FBP.

CM(350mgI/mL),was scanned by using the conventional tube output(120 kV) with filtered back projection(FBP).Group B which

CM(350mgI/mL)and group C which

CM(270mgI/mL)had identical IDR adapted to body mass index and weight,and scanned by 100 kV with iDOSE

Coronary disease;Coronary angiography;Radiation dosage;Tomography,spiral computed

R543.3；R814.42；R814.43

A

1008-1062（2015）11-0779-05

2015-05-18

余美（1989-），女，陜西榆林人，醫(yī)師。現(xiàn)工作單位：第四軍醫(yī)大學(xué)唐都醫(yī)院放射科。

侯陽(yáng)，中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院放射科，110004。

遼寧省自然科學(xué)基金（項(xiàng)目編號(hào)：2013021076）。