第3代雙源 CT大螺距冠狀動脈CT血管成像中鹽水沖洗速率對檢查效果的影響

王 曼，王怡寧，易 妍，王 沄，劉珮君，金征宇

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院放射科，北京100730

·Force CT專欄 論著·

第3代雙源 CT大螺距冠狀動脈CT血管成像中鹽水沖洗速率對檢查效果的影響

王 曼，王怡寧，易 妍，王 沄，劉珮君，金征宇

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院放射科，北京100730

目的探究并優(yōu)化在超低對比劑用量方案下，采用第3代雙源CT大螺距掃描技術(shù)進(jìn)行冠狀動脈CT血管成像(CTA)檢查時，不同鹽水注射速率對該檢查圖像效果的影響。方法共前瞻性連續(xù)入組68例臨床可疑或已確診冠心病患者，均采用第3代雙源CT進(jìn)行前瞻性大螺距技術(shù)冠狀動脈CTA掃描。采用自動管電壓選擇技術(shù)進(jìn)行患者掃描電壓值的智能選擇，根據(jù)所選不同管電壓值對應(yīng)選擇其對比劑注射方案，即70 kV的對比劑量和流速分別為18 ml和3.0 ml/s，80 kV的對比劑量和流速分別為21 ml和3.0 ml/s。然后將患者隨機分為2組：A組(n=31)：鹽水追加方案為流速3.0 ml/s；B組(n=37)：鹽水追加方案為流速4.0 ml/s；A、B兩組鹽水總量均為40 ml。比較兩組間的輻射劑量、客觀圖像質(zhì)量和主觀圖像質(zhì)量。結(jié)果兩組患者的有效劑量(ED)差異無統(tǒng)計學(xué)意義[(0.36±0.12)mSv比(0.37±0.13)mSv；t=-0.40，P=0.70]，所有患者的平均ED為(0.43±0.28)mSv。A組右冠狀動脈遠(yuǎn)段(76.04±62.46比43.96±26.94；t=2.67，P=0.01)和左回旋支近段(69.60±43.13比44.08±24.08；t=2.96，P=0.01)的對比噪聲比均明顯高于B組，其余參數(shù)兩組間差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)。兩組間的主觀圖像質(zhì)量差異也無統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=2.53，P=0.47)。結(jié)論采用超低劑量對比劑方案行第3代雙源CT大螺距冠狀動脈CTA檢查時，使用與對比劑流速相同的鹽水沖洗速率可獲得更好的檢查圖像質(zhì)量。

冠狀動脈CT血管成像；第3代雙源CT；對比劑；鹽水沖洗速率

ActaAcadMedSin，2017,39(1)：56-61

多層螺旋CT冠狀動脈成像發(fā)展迅速，已成為有效的診斷冠心病的無創(chuàng)手段之一。但在冠狀動脈CT血管成像(CT angiography，CTA)檢查中，由于碘對比劑的使用可導(dǎo)致對比劑腎病等問題，因此在臨床工作中，如何在保證圖像質(zhì)量的前提下減少對比劑用量已受到越來越多的關(guān)注。在冠狀動脈CTA的臨床應(yīng)用中，當(dāng)掃描過程中的對比劑注射完成后，均需注射 40～50 ml生理鹽水沖洗，以保證主動脈及冠狀動脈強化效果并節(jié)約對比劑用量。有關(guān)生理鹽水沖洗速率對主動脈及冠狀動脈強化效果的影響，國內(nèi)外已有一些文獻(xiàn)進(jìn)行了探討，但在第3代雙源CT的研究方面仍有空白。本研究觀察了不同生理鹽水沖洗速率與被監(jiān)測血管內(nèi)對比劑濃度CT值之間的關(guān)系，探討了第3代大螺距冠狀動脈雙源CTA成像技術(shù)中生理鹽水沖洗速率對應(yīng)用超低劑量對比劑方案的影響。

對象和方法

對象及分組2015年12月至2016年3月在北京協(xié)和醫(yī)院臨床懷疑冠心病進(jìn)行冠狀動脈CTA檢查的患者68例，其中，男33例，女35例，平均年齡(57.3±8.9)歲(28～78歲)。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)對含碘造影劑過敏；(2)嚴(yán)重肝腎功能不全；(3)失代償性心功能不全；(4)患者檢查前不用藥物控制心率。采用自動管電壓調(diào)節(jié)技術(shù)進(jìn)行患者掃描電壓值的智能選擇，根據(jù)所選不同管電壓值對應(yīng)選擇其對比劑注射方案，即70 kV的對比劑量和流速分別為18 ml和3.0 ml/s，80 kV的對比劑量和流速分別為21 ml和3.0 ml/s。然后將患者隨機分為2組：A組(n=31)：鹽水追加方案為流速3.0 ml/s；B組(n=37)：鹽水追加方案為流速4.0 ml/s；A、B兩組鹽水總量均為40 ml。本研究經(jīng)北京協(xié)和醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，所有患者在檢查前均簽署知情同意書。

掃描方法所有患者檢查前均進(jìn)行嚴(yán)格的呼吸訓(xùn)練以保證整個掃描過程中屏氣良好，減少呼吸運動偽影對圖像質(zhì)量的影響。采用第3代雙源CT (SOMATOM Definition Force；Siemens Healthcare，F(xiàn)orchheim，Germany)進(jìn)行掃描，使用雙筒高壓注射器(Bayer MEDRAD Stellant D)注射對比劑(碘帕醇，370 mg I/ml)及生理鹽水(生理鹽水和碘對比劑分別裝入雙筒高壓注射器兩個筒內(nèi))。檢查前5 min每位患者常規(guī)舌下噴硝酸甘油氣霧劑約 0.5 mg，以期擴張冠狀動脈提高成像質(zhì)量。掃描范圍為氣管分叉下方10 mm至心臟膈面，應(yīng)用造影劑示蹤法在主動脈根部層面選擇感興趣區(qū)(region of interest，ROI)監(jiān)測 CT值，當(dāng)ROI內(nèi) CT值超過40 HU時，延遲4 s自動觸發(fā)掃描。

掃描均采用前瞻性大螺距模式，單個心動周期內(nèi)完成全心圖像采集。當(dāng)患者心率大于70 bpm，采集窗選擇在最佳收縮期范圍(30%～45% R-R間期)；當(dāng)患者心率小于70 bpm，采集窗選擇在最佳舒張期范圍(30%～45% R-R間期)。其他掃描參數(shù)的設(shè)置包括：轉(zhuǎn)速為0.25 s的高功率雙Vectron球管(電壓可選范圍70～150 kV，以10 kV為遞增量)；探測器準(zhǔn)直為：0.75×196×0.6 mm；螺距為3.2；最高時間分辨率為66 ms；飛焦點技術(shù)：0.4×0.5 mm。

圖像后處理方法采用回顧性心電門控技術(shù)，在全心動周期范圍內(nèi)間隔50 ms重建所有時相的圖像，層厚0.75 mm，間隔0.5 mm，卷積函數(shù)(Kernal)值B26f。選擇運動偽影最小的時相的圖像進(jìn)行下一步分析。若圖像質(zhì)量仍不能滿足診斷要求，則對心電圖進(jìn)行手動編輯，處理的方法有忽略(Disable)、刪除(Delete)、插入(Insert)某些重建時間窗，以及移動(Shift)心電圖R峰的位置等，再重建出薄層圖像。應(yīng)用心血管后處理軟件(Syngo Circulation，Siemens)對心電圖編輯前后的薄層圖像進(jìn)行多平面重組、最大密度投影及容積再現(xiàn)技術(shù)等后處理。

圖像評價方法

客觀圖像質(zhì)量評價：分別測量主動脈根部(Ao)、前降支(近、中、遠(yuǎn) 段)、回旋支(近、遠(yuǎn)段)及右冠狀動脈 (近、中、遠(yuǎn)段)的管腔(lumen)及鄰近組織(tissue)CT值，ROI應(yīng)盡可能避開管壁及鈣化灶。計算圖像的信噪比(signal to noise ratio，SNR)和對比噪聲比(contrast to noise ratio，CNR)。圖像噪聲(noise)定義為主動脈根部ROI內(nèi)平均CT值的標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation，SD)。SNR和CNR的計算公式：SNR=CTAo/NoiseAo，CNRlumen=(CTlumen-CTtissue)/Noisetissue[1]。

主觀圖像質(zhì)量評價：根據(jù)國際心血管協(xié)會推薦標(biāo)準(zhǔn)，將冠狀動脈樹分為18個節(jié)段[2]，閉塞血管以遠(yuǎn)段及支架所在段不計入分析。由2名經(jīng)驗豐富的高年資醫(yī)師分別評價圖像質(zhì)量，存在差異時，經(jīng)協(xié)商后得出一致結(jié)論。采用Likert 4分主觀評分法，圖像質(zhì)量共分為4級，相應(yīng)評分為1～4 分，具體為：1級：血管顯示優(yōu)異，邊界清晰，無階梯樣偽影及血管中斷；2級：血管有輕度偽影，節(jié)段輕微模糊；3級：血管有中度偽影但沒有節(jié)段不連續(xù)；4級：血管顯示不清，節(jié)段走行不連續(xù)，有嚴(yán)重階梯樣偽影。其中，圖像質(zhì)量評為1～3 級的血管可供診斷，為可評價血管；圖像質(zhì)量評為4級的血管無法滿足診斷要求，為不可評價血管[3]。

輻射劑量根據(jù)每例患者掃描時CT設(shè)備上顯示的數(shù)據(jù)，記錄該患者總的劑量長度乘積(dose-length product，DLP)和CT容積劑量指數(shù)(CT dose index volume，CTDIvol)，有效劑量(effective dose，ED)轉(zhuǎn)換計算公式：ED=DLP×0.014(單位為mSv)。

統(tǒng)計學(xué)處理采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件，計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，計數(shù)資料以頻率或構(gòu)成比(%)表示，組間患者基本信息、輻射劑量和客觀圖像質(zhì)量指標(biāo)的比較采用獨立樣本t檢驗，臨床癥狀及臨床危險因素和主觀圖像評分的比較采用卡方檢驗，P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

一般情況兩組患者在年齡、體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)、心率、吸煙、高血壓、糖尿病、高血脂及冠心病家族史方面差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)(表1)。

輻射劑量A、B兩組的ED差異無統(tǒng)計學(xué)意義[(0.36±0.12)mSv比(0.37±0.13)mSv；t=-0.40，P=0.70]，所有患者的平均ED為(0.43±0.28)mSv。

表1 兩組患者一般情況的比較Table 1 Comparison of general data between two groups

BMI：體質(zhì)量指數(shù)；HR：心率；DM：糖尿??；CHD：冠心病

BMI：body mass index；HR：heart rate；DM：diabetes mellitus；CHD：coronary heart disease

客觀圖像質(zhì)量A組右冠狀動脈遠(yuǎn)段(76.04±62.46比43.96±26.94；t=2.67，P=0.01)和左回旋支近段(69.60±43.13比44.08±24.08；t=2.96，P=0.01)的CNR均明顯高于B組，其余參數(shù)兩組間差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)(表2)。A組31例患者中，19例自主管電壓選擇70 kV，12例選擇80 kV，兩組主動脈根部CT值差異無統(tǒng)計學(xué)意義[(377.63±94.21)HU比(318.46±83.52)HU；t=1.78，P=0.09]；B組37例患者中，21例選擇70 kV，16例選擇80 kV，兩組主動脈根部CT值差異也無統(tǒng)計學(xué)意義[(404.72±95.52)HU比(356.60±64.58)HU；t=1.73，P=0.09]。

主觀圖像質(zhì)量A、B兩組間的主觀圖像質(zhì)量差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=2.53，P=0.47)(表3，圖1、2)。

討 論

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和生活方式的改變，冠心病已成為我國居民重要死亡原因之一，冠狀動脈CTA檢查作為篩查冠心病的檢查手段之一，越來越受到社會的重視與關(guān)注[4]。Neefjes等[3]在雙源CT冠狀動脈成像中采用大螺距Flash掃描模式，可以在1個心動周期內(nèi)采集完整的冠脈圖像信息。美國食品藥品管理局網(wǎng)站上發(fā)表了美國心臟病委員會的聲明，認(rèn)為10 mSv的CT輻射劑量可導(dǎo)致1/2000的CT檢查過的患者患上惡性腫瘤[5]。這種螺距掃描方式大大縮短了曝光時間，對于顯著降低掃描輻射劑量起到至關(guān)重要的作用，但臨床上能夠在降低掃描劑量的同時減少對比劑用量方面的研究沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。第3代雙源CT的問世大大縮短了冠狀動脈成像檢查的時間，使減少對比劑的用量成為可能。冠狀動脈CTA檢查所使用的對比劑多為高滲性，含碘量高達(dá)37%，在人體內(nèi)以原形由腎小球濾過而不被腎小管吸收，脫水時該藥在腎內(nèi)濃度增高，可致腎損害而發(fā)生急性腎功能衰竭。同時，由于碘對比劑具有高滲性及化學(xué)毒性，靜脈注射后也會使機體產(chǎn)生一系列不良反應(yīng)，碘對比劑過敏反應(yīng)是其最嚴(yán)重的不良反應(yīng)，輕者影響患者的身心健康，重者危及患者生命[6- 8]。在冠脈CTA檢查過程中，最佳的增強效果對探測冠狀動脈狹窄和斑塊是最基本的要求，增強效果直接取決于對比劑注射總量、流速和濃度，其中前兩種可以通過人為操作進(jìn)行合理配置[9]。因此，在保證圖像質(zhì)量的前提下，如何有效降低對比劑用量同樣是大家關(guān)注的焦點。

表2 兩組患者客觀圖像質(zhì)量比較Table 2 Comparison of objective image quality between two groups

SNR：信噪比；CNR：對比噪聲比；Ao：主動脈根部；LAD：左前降支；LCX：左回旋支；RCA：右冠狀動脈；p：近段；m：中段；d：遠(yuǎn)段

SNR：signal to noise ratio；CNR：contrast to noise ratio；Ao：aortic root；LAD：left anterior descending artery；LCX：left circumflex artery；RCA：right coronary artery；p：proximal segment；m：middle segment；d：distal segment

CPR：曲面重建圖像；RCA：右冠狀動脈；LCX：左回旋支；VRT：容積再現(xiàn)技術(shù)；CNR：對比噪聲比；BMI：體質(zhì)量指數(shù)

CPR：curved planar reformats；RCA：right coronary artery；LCX：left circumflex artery；VRT：volume rendering technique；CNR：contrast to noise ratio；BMI：body mass index

A. RCA的CPR；B.LCX的CPR；C.RCA的VRT；D.LCX的VRT

A. RCA in CPR；B. LCX in CPR；C.RCA in VRT；D. LCX in VRT

圖1 男，58歲，胸悶，A組病例，BMI 24.28 kg/m2，掃描電壓70 kV，鹽水流速3.0 ml/s，該患者RCA遠(yuǎn)段CNR為111.72，LCX近端CNR為68.29，圖像質(zhì)量主觀評分為1分

Fig 1 A 58-year-old man with chest distress from Group A (BMI 24.28 kg/m2); the scanning voltage value was 70 kV，the saline flush was 3.0 ml/s，the CNR of RCA distal segment was 111.72，the CNR of LCX proximal segment was 68.29，and the image quality quantitative score was 1

表3 兩組間主觀圖像質(zhì)量評分比較[n(%)]Table 3 Comparison of image quality score between two groups [n(%)]

A. RCA的CPR；B.LCX的CPR；C.RCA的VRT；D.LCX的VRT

A. RCA in CPR；B. LCX in CPR；C. RCA in VRT；D. LCX in VRT

圖2 男，68歲，胸痛，B組病例，BMI 23.15 kg/m2，掃描電壓70 kV，鹽水流速4.0 ml/s，該患者RCA遠(yuǎn)段CNR為93.98，LCX近端CNR為65.49，圖像質(zhì)量主觀評分為1分

Fig 2 A 68-year-old man with chest pain from Group B (BMI 23.15 kg/m2), the scanning voltage value was 70 kV，the saline flush was 4.0 ml/s，the CNR of RCA distal segment was 93.98，the CNR of LCX proximal segment was 65.49，and image quality quantitative score was 1

Schoellnast等[10]研究顯示，使用生理鹽水可以節(jié)省對比劑用量。鹽水沖洗技術(shù)可以減少對比劑用量，同時還可達(dá)到大劑量對比劑對血管的增強效果[11]。楊靖逸等[12]研究表明，在冠狀動脈檢查過程中，生理鹽水灌洗技術(shù)可以提高主動脈和冠狀動脈的強化程度，冠狀動脈在鹽水注射速度超過5 ml/s后達(dá)到平衡。本研究結(jié)果顯示，A組的右冠狀動脈遠(yuǎn)段和左回旋支近段的圖像CNR均顯著高于B組相應(yīng)節(jié)段，而兩組患者的輻射劑量沒有明顯差異，提示采用超低劑量對比劑用藥方案及第3代雙源CT大螺距冠狀動脈CTA檢查時，使用與對比劑流速相同的鹽水沖洗速率(鹽水追加方案為流速3.0 ml/s)可獲得更好的檢查圖像質(zhì)量，即3.0 ml/s鹽水注射速度就可使圖像更為清晰，而非越快越好，過高的鹽水注射速度會因為對比劑通行太快而達(dá)不到更好的血管增強效果。

本研究存在以下不足之處：(1)樣本量不夠平衡，差別較大，對診斷準(zhǔn)確率有一定的影響；(2)沒有完成血管遠(yuǎn)端、細(xì)小分支和冠狀動脈血管直徑的評估，沒有對動脈粥樣硬化斑塊的評價，如軟斑塊和血管狹窄抑或栓塞的評估，這些都是影響血管內(nèi)對比劑濃度的因素；(3)缺少冠狀動脈造影金標(biāo)準(zhǔn)的對照，對于其他BMI范圍內(nèi)的未做分析討論。在今后工作中可以對這些不足之處進(jìn)行相應(yīng)深入的研究。

綜上，本研究結(jié)果顯示，采用超低劑量對比劑方案行第3代雙源CT大螺距冠狀動脈CTA檢查時，使用與對比劑流速相同的鹽水沖洗速率可獲得更好的檢查圖像質(zhì)量。因此，在臨床工作中，使用3.0 ml/s的生理鹽水沖洗速率，就能幫助患者盡可能合理的在減少對比劑使用的同時獲得可靠的圖像。

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Effects of the Saline Flush on High-pitch CT Coronary Angiography on Third-generation Dual-source CT System

WANG Man，WANG Yining，YI Yan，WANG Yun，LIU Peijun，JIN Zhengyu

Department of Radiology，PUMC Hospital，CAMS and PUMC，Beijing 100730，China

JIN Zhengyu Tel：010- 69155442，E-mail：jin_zhengyu@163.com

Objective To preliminarily investigate and optimize the saline flush effects to the image quality (IQ)and effective scan rate of high-pitch CT coronary angiography (CCTA)using ultra-low contrast media (CM)protocols on third-generation dual-source CT (DCST). Methods Sixty-eight consecutive patients with suspected or known coronary artery disease (CAD)were recruited and underwent prospective high-pitch CCTA on third-generation DSCT with automatic tube voltage selection (70- 80 kV)based ultra-low CM protocols：18 ml(3.0 ml/s) for 70 kV and 21 ml (3.0 ml/s) for 80 kV. All the patients were randomly divided in to two groups：Group A(n=31)with the saline flush of 3.0 ml/s(40 ml) and Group B (n=37)with the saline flush of 4.0 ml/s(40 ml). The baseline data，risk factors，quantitative image quality (IQ)，qualitative IQ results，and effective dose (ED)were evaluated and compared. Results There was no significant difference in ED between two groups [(0.36±0.12)mSvvs. (0.37±0.13)mSv；t=-0.40，P=0.70]. The average ED in all patients was (0.43±0.28)mSv. However，the contrast to noise ratio (CNR) of right coronary artery distal segment in Group A was significantly higher than that in Group B(76.04±62.46vs. 43.96±26.94；t=2.67，P=0.01) and the CNR of left circumflex artery proximal segment in Group A was significantly higher than that in Group B(69.60±43.13vs. 44.08±24.08；t=2.96，P=0.01). No other significant difference was found in terms of baseline characteristics，and objective image quality (allP>0.05). Subjective IQ showed no significant difference between these two groups (χ2=2.53，P=0.47). Conclusion Under high-pitch CCTA using ultra-low CM protocols [18- 21 ml (3.0 ml/s)]on third-generation DCST，the saline flush at a flow rate of 3.0 ml/s can achieve satisfactory IQ and effective scan rate.

coronary CT angiography；third-generation dual-source CT；contrast media；saline flush rate

國家自然科學(xué)基金(81471725)、北京市自然科學(xué)基金(7142133)和衛(wèi)生公益性行業(yè)科研專項項目(201402019、201402001)Supported by the National Natural Sciences Foundation of China (81471725)，the Beijing Municipal Natural Science Foundation (7142133)，and the Health Industry Special Scientific Research Project (201402019,201402001)

金征宇 電話：010- 69155442，電子郵件：jin_zhengyu@163.com

R816.2；R541.4；R814.42

A

1000- 503X(2017)01- 0056- 06

10.3881/j.issn.1000- 503X.2017.01.010

2016- 10- 01)