低濃度對比劑、低輻射劑量行CCTA檢查的可行性研究

鄒明宇，楊本強，張立波，陳　陽

低濃度對比劑、低輻射劑量行CCTA檢查的可行性研究

鄒明宇，楊本強，張立波，陳陽

目的：評價低輻射劑量及低濃度對比劑碘克沙醇（270 mgI/ml）行冠狀動脈CT血管造影（coronary CT angiography，CCTA）的臨床可行性。方法：將身體質(zhì)量指數(shù)（body mass index，BMI）在20～25 kg/m2之間的180例疑診冠心病并行CCTA檢查患者隨機分為2組，每組90例。組1（雙低組）：管電壓100 kVp，對比劑碘克沙醇（Visopaque 270 mgI/ml），50%自適應(yīng)統(tǒng)計迭代算法（adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR）；組2（常規(guī)劑量組）：管電壓120 kVp，對比劑碘比醇（Xenetix 350 mgI/ml），濾波反投影（filterd-back projection，F(xiàn)BP）重建算法。2組均采用自動毫安及前瞻性心電門控技術(shù)。記錄2組的有效劑量（effect dose，ED）值及體型特異性劑量評估（size specific dose estimate，SSDE）值，并對圖像質(zhì)量進行主觀及客觀評價，同時對不同類型對比劑注射過程中的舒適度進行比較。結(jié)果：2組患者所受ED及SSDE比較，雙低組較常規(guī)劑量組顯著降低，差異均有高度統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；2組圖像質(zhì)量主觀評價及客觀評價指標(biāo)比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；在患者舒適度方面，雙低組與常規(guī)劑量組存在顯著統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。結(jié)論：對于BMI指數(shù)在20～25 kg/m2之間的患者，應(yīng)用低輻射劑量（100 kVp）、低濃度對比劑碘克沙醇（270 mgI/ml）及前瞻性心電門控行CCTA檢查可獲得較好的圖像質(zhì)量，同時可大幅度降低患者所受輻射劑量；相對于碘比醇（350 mgI/ml），應(yīng)用碘克沙醇（270 mgI/ml）對比劑能顯著提高患者行冠狀動脈檢查的舒適度。

對比劑；輻射劑量；冠狀動脈；體層攝影術(shù)；X線計算機；圖像處理

0　引言

冠狀動脈病變是臨床上的常見病、多發(fā)病。目前，檢查冠狀動脈病變的方法主要有冠狀動脈血管造影、血管內(nèi)超聲、冠狀動脈CT血管造影（coronary CT angiography，CCTA）及冠狀動脈磁共振血管造影等。冠狀動脈血管造影與血管內(nèi)超聲為有創(chuàng)檢查，且費用較高；冠狀動脈磁共振血管造影具有無輻射、多參數(shù)成像等優(yōu)點，但由于其檢查時間較長、圖像質(zhì)量受患者配合因素影響較大等缺點，限制了其臨床大規(guī)模應(yīng)用；而CCTA具有費用低廉、操作簡單、準(zhǔn)確性高等特點，是目前用于檢出冠狀動脈相關(guān)病變的一種簡便有效的檢查方法[1]。CCTA檢查對人體的危害主要來自2個方面，一方面是電離輻射所至的潛在風(fēng)險[2]，另一方面是對比劑所帶來的相關(guān)不良反應(yīng)，其中包括對比劑腎?。╟ontrast induced nephrapathy，CIN）所造成的腎功能損害[3]。如何應(yīng)用更低的輻射劑量和更低濃度的對比劑來獲得相同的圖像質(zhì)量，已經(jīng)成為影像學(xué)醫(yī)師的一個重要的研究目標(biāo)。

1　材料與方法

1.1臨床病例資料

收集沈陽軍區(qū)總醫(yī)院從2013年3月至2014年8月臨床疑診冠心病患者并行CCTA檢查，身體質(zhì)量指數(shù)（body mass index，BMI）為20～25 kg/m2。共入組180例患者，男性105例、女性75例，年齡32～79歲，平均年齡（52.78±17.76）歲。所有患者均排除了常規(guī)冠狀動脈檢查禁忌證，且全部簽署知情同意書。檢查前對患者進行呼吸訓(xùn)練，對于心率過高的患者，于檢查前0.5～1 h口服倍他樂克25～100 mg，以保證患者屏氣心率達到65次/min以下。并于掃描前舌下含服0.25 mg硝酸甘油，以使冠狀動脈擴張。

1.2掃描儀器及參數(shù)

采用美國GE Discovery CT750 HD（GE Health care，Milwaukee）掃描儀，首先進行胸部正、側(cè)位定位相掃描，掃描范圍從隆突下1 cm至心尖下1 cm，常規(guī)鈣化積分掃描后，經(jīng)肘靜脈以5 ml/s的速率注射不同濃度的非離子型含碘對比劑60 ml行CCTA檢查。組1（雙低組）采用低濃度等滲對比劑碘克沙醇（270 mgI/ml），組2（常規(guī)劑量組）采用次高滲對比劑碘比醇（350 mgI/ml），2組均采用心電前門控掃描方式，對比劑追蹤手動激發(fā)，感興趣區(qū)設(shè)定于起始掃描層面降主動脈，閾值為200HU，監(jiān)測間隔時間2 s，延時5 s觸發(fā)掃描。相關(guān)掃描參數(shù)及分組見表1。

表1　CCTA分組及掃描參數(shù)情況

1.3圖像后處理方法

掃描完成后將圖像數(shù)據(jù)傳入GE AW4.5工作站，對心臟及冠狀動脈血管進行容積再現(xiàn)（volume rendering，VR），包括冠狀動脈血管樹的提取、曲面重建（curve planar reformation，CPR）等，對病變部位進行多平面重組（multi-planar reformation，MPR）。

1.4數(shù)據(jù)測量及分析方法

1.4.1冠狀動脈CT值的測量方法

根據(jù)美國心臟協(xié)會（American Heart Association，AHA）制訂的冠狀動脈分段方法，將冠脈分為15個節(jié)段，本研究分別測量2組圖像的主動脈根部、左主干（S5）、左前降支近段（S6）、左回旋支近段（S11）、左鈍緣支（S12）、右冠狀動脈（S1）等血管的CT值，感興趣區(qū)測量時大小要盡量保持一致，要大于管腔的1/2，同時避開鈣化性及非鈣化性斑塊，每支血管測量3次，取平均值。

1.4.2冠狀動脈圖像質(zhì)量的主觀評分方法

應(yīng)用5分法評價冠狀動脈CTA檢查的圖像質(zhì)量：1分，極差；2分，不佳；3分，可用；4分，好；5分，非常好。評分的定義：1分：血管顯示不清，或有嚴(yán)重搏動偽影，血管情況無法評價。2分：血管有中度搏動偽影，或血管中斷。3分：血管有輕度搏動偽影，血管情況尚能評價。4分：圖像質(zhì)量好，有極輕微的噪聲或偽影。5分：血管顯示良好，邊界清晰，無搏動偽影或血管中斷。由2名資深放射學(xué)專家進行評分，在影像資料盲態(tài)閱片后，對各組的圖像質(zhì)量進行評價。

1.4.3冠狀動脈圖像質(zhì)量的客觀評分方法

測量各組圖像的噪聲、信噪比（signal noise ratio，SNR）和對比噪聲比（contrast to noise，CNR）：

（1）噪聲用升主動脈根部CT值的噪聲標(biāo)準(zhǔn)差（standard deviation，SD）表示。

（2）SNR=CT主動脈根部/SD。

（3）CNR=（CT主動脈根部-CT脂肪）/SD。

1.5掃描劑量的記錄與測量方法

記錄由掃描儀提供的CT劑量指數(shù)（CT dose index，CTDI）及劑量長度乘積（dose length product，DLP），根據(jù)公式有效劑量（effect dose，ED）=DLP×K[4]計算ED，其中K為轉(zhuǎn)換因子，采用歐盟委員會CT質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)指南，在本研究中K=0.017 mSv/（mGy·cm）。測量每個患者胸廓的寬度及厚度，根據(jù)公式體型特異性劑量評估（size specific dose estimate，SSDE），計算SSDE，換算參數(shù)采用美國醫(yī)師協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)[5]。

1.6患者舒適度比較方法

記錄雙低組與常規(guī)劑量組注射過程中患者有無發(fā)熱及對比劑相關(guān)不良反應(yīng)的發(fā)生頻次。

1.7統(tǒng)計學(xué)方法

使用SPSS 19.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析。患者年齡、BMI、冠狀動脈各段的CT值、輻射劑量和圖像客觀評價指標(biāo)均采用均值±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示。圖像質(zhì)量主觀評價應(yīng)用2組等級資料比較秩和檢驗，客觀評價應(yīng)用獨立樣本t檢驗?；颊呤孢m度組間比較采用χ2檢驗，P＜0.05則認(rèn)為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2　結(jié)果

2.12組病例基本特征資料對比

2組病例基本特征資料對比見表2。統(tǒng)計結(jié)果表明入組病例各組間基本資料（身高、體質(zhì)量、BMI、心率及胸廓前后徑及橫徑之和）比較均無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）。

表2　各組病例一般資料

2.22組冠狀動脈圖像血管CT值比較

2組冠狀動脈圖像血管CT值比較見表3。組1及組2血管CT值差異不存在統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05），2組所選取血管CT值均大于300 HU。

表3　各組血管CT值比較HU

2.3圖像質(zhì)量主觀評分結(jié)果

圖像質(zhì)量主觀評分結(jié)果見表4。采用2組等級資料比較秩和檢驗，統(tǒng)計結(jié)果顯示P=0.331＞0.05，2組間圖像質(zhì)量主觀評分不存在統(tǒng)計學(xué)差異。

表4　圖像質(zhì)量主觀評分例數(shù)分布　例

圖1、圖2分別為2組圖像的VR像、冠狀動脈樹，左前降支、左回旋支、右冠狀動脈曲面重建像，2組間圖像質(zhì)量未見明顯差異，圖像質(zhì)量均在3分及以上，具有良好的可識別性，并能滿足臨床診斷需求。

2.4圖像客觀質(zhì)量評分結(jié)果

圖像客觀質(zhì)量評分結(jié)果見表5。統(tǒng)計結(jié)果表明，雙低組圖像的SD略低、SNR、CNR數(shù)值略高，2組間差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

表5　圖像質(zhì)量客觀評分

2.52組間輻射劑量結(jié)果

2組間輻射劑量結(jié)果見表6。雙低組和常規(guī)劑量組的ED及SSDE分別為（1.41±0.19）mSv及（9.39± 1.06）mGy，較之常規(guī)劑量組（2.29±0.33）mSv、（14.76± 1.14）mGy均有大幅度降低，ED降低約38%、SSDE降低約34%，結(jié)果顯示差異具有高度統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。

2.6患者舒適度統(tǒng)計結(jié)果

全部患者均未發(fā)生對比劑相關(guān)不良反應(yīng)；雙低組與常規(guī)劑量組發(fā)熱例數(shù)分別為12和85。對2組患者舒適度進行對比分析，χ2= 119.143；行四格表分析顯示差異具有高度統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.001）。

表6　各組輻射劑量對比

圖1　雙低組冠狀動脈成像

圖2　常規(guī)劑量組冠狀動脈成像

3　討論

近年來，隨著CCTA檢查的大規(guī)模應(yīng)用，輻射劑量及對比劑所帶來的潛在危害已經(jīng)引起了全社會的關(guān)注。本研究雙低組聯(lián)合運用低管電壓技術(shù)（100 kVp）、前瞻性門控數(shù)據(jù)采集技術(shù)以及自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建算法（adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR）來綜合降低輻射劑量。以往為了獲得較好的圖像質(zhì)量往往使用高濃度對比劑，而對比劑用量及濃度的增加又會加大對比劑相關(guān)疾病發(fā)生的概率。雙低組應(yīng)用的等滲對比劑碘克沙醇為目前應(yīng)用于臨床濃度最低的對比劑之一。對比劑濃度的降低可能會影響圖像的顯示效果，有理論證明，如果減少射線劑量能有效地提升顯示圖像中碘的CT值，而射線劑量的減少可能引起圖像質(zhì)量的下降，包括圖像噪聲的增大、SNR及CNR的減小等，而迭代重建技術(shù)的應(yīng)用可較好地抑制SD[6]。本研究聯(lián)合使用50%ASIR算法，在降低管電壓的同時使圖像質(zhì)量達到常規(guī)水平。

在患者所接受的輻射劑量方面，雙低組的ED及SSDE分別為（1.41±0.19）mSv、（9.39±1.06）mGy。根據(jù)以往研究，64層螺旋CT心電前門控有效輻射劑量為（4.2±1.5）mSv，回顧性心電門控的輻射劑量為（18.1± 3.0）mSv[7]，本研究雙低組為（1.41±0.19）mSv，分別較之降低66%及92%。作為冠狀動脈檢查金標(biāo)準(zhǔn)的冠狀動脈造影的輻射劑量約為7 mSv[8]，本研究雙低組僅為其20%。由此可見，雙低組不論較之冠狀動脈造影還是常規(guī)心電前門控掃描方法均較大幅度降低了患者的輻射劑量。在注射對比劑過程中患者的主觀舒適度方面，由于碘克沙醇為等滲對比劑，與人體滲透壓相同，在注射過程中對血管刺激小、熱感不明顯，主觀舒適程度顯著增大，并可提高檢查成功率。

本研究的不足之處在于所有入組的患者均為BMI相對正常的人群，沒有研究掃描參數(shù)與患者BMI之間的匹配關(guān)系；此外，由于入組例數(shù)限制，并沒有對患者注射對比劑前后腎功能的改變情況進行追蹤及統(tǒng)計學(xué)評價。

綜上所述，對于BMI在20～25 kg/m2之間的患者，應(yīng)用雙低掃描技術(shù)（100 kVp、低濃度對比劑）并結(jié)合ASIR重建算法，在顯著降低輻射劑量的同時，能夠提高患者在冠狀動脈CT檢查過程中的主觀舒適度，并能夠使CCTA圖像質(zhì)量滿足臨床診斷要求。

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（收稿：2014-11-10修回：2015-04-20）

Feasibility study of low concentration contrast medium and low dose radiation in coronary CT angiography

ZOU Ming-yu1,YANG Ben-qiang1,ZHANG Li-bo1,CHEN Yang2
（1.Department of Radiology,General Hospital of Shenyang Military Area Command,Shenyang 110840,China; 2.Laboratory of Image Science and Technology,Southeast University,Nanjing 210096,China）

Objective To evaluate the clinical feasibility of coronary CT angiography(CCTA)by low radiation dose and low concentration iodixanol.Methods Totally 180 persons suspected with coronary heart diseases were divided equally into two groups,who had the body mass indexes(BMI)between 20 and 25 kg/m2.The ones in one group named as doublelow group underwent CCTA with 100 kVp tube voltage,low radiation dose and low concentration iodixanol(270 mgI/ml) as well as 50%ASIR,and the ones in the other group named as conventional dose group went through CCTA with 120 kVp tube voltage,conventional dose Xenetix(350 mgI/ml)as well as filtered back projection(FBP)reconstruction algorithm. Auto mA technology and prospective ECG gating technology were applied in the two groups.The values of effective dose (ED)and size specific dose estimate(SSDE)were calculated,and the image quality was evaluated subjectively and objectively,and a comparison of patients'comfort was recorded.Results The values of ED and SSDE in the double-low group were significantly lower than those in the conventional dose group,with P＜0.05.There was no statistical difference between the image quality of the two groups when the images were evaluated subjectively and objectively,with P＞0.05.The double-low group was obviously different from the conventional dose group in patient comfort,with P＜0.05.Conclusion The patients with BMI between 20 and 25 kg/m2may gain high image quality when undergoing CCTA with low radiation dose(100 kVp)and low concentration(270 mgI/ml)iodixanol as well as perspective ECG gating technology,with the radiation dose to the patients decreased greatly.Iodixanol(270 mgI/ml)promotes the patient comfort more significantly than Xenetix(350 mgI/ml).[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（10）：87-90]

contrast agent;radiation dose;coronary artery;tomography;X-ray computed;image processing;

[中國圖書資料分類號]R318.6；TH774；R445A

1003-8868（2015）10-0087-04

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.10.087

鄒明宇（1978—），男，副主任醫(yī)師，主要從事低劑量成像技術(shù)及心臟大血管病變診斷方面的研究工作，E-mail：mingyu_zou@msn.com。

110840沈陽，沈陽軍區(qū)總醫(yī)院放射診斷科（鄒明宇，楊本強，張立波）；210096南京，東南大學(xué)影像科學(xué)與技術(shù)實驗室（陳陽）