前瞻性心電門控技術(shù)降低128層CT胸痛三聯(lián)成像輻射劑量的研究

杜麗云，馮結(jié)映，靳倉(cāng)正，董志興，鐘思源

（廣東省佛山市南海區(qū)人民醫(yī)院放射科，廣東 佛山 528200）

前瞻性心電門控技術(shù)降低128層CT胸痛三聯(lián)成像輻射劑量的研究

杜麗云，馮結(jié)映，靳倉(cāng)正，董志興，鐘思源

（廣東省佛山市南海區(qū)人民醫(yī)院放射科，廣東 佛山 528200）

目的：探討前瞻性心電門控技術(shù)在低心率患者128層CT胸痛三聯(lián)成像中減少輻射劑量方面的應(yīng)用價(jià)值。方法：選取行128層CT胸痛三聯(lián)成像患者90例，心率＜65次/min、心率變異＜5次/min。隨機(jī)分為A、B 2組：A組行回顧性心電門控螺旋掃描；B組行前瞻性心電門控掃描，比較2組圖像質(zhì)量與輻射劑量。結(jié)果：2組圖像質(zhì)量評(píng)分差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=-0.88，P=0.38）；B組平均輻射劑量及曝光時(shí)間均低于 A組（t=16.16，P＜0.001；Z=-8.26，P＜0.001）。結(jié)論對(duì)于心率 ＜65次/min且心律相對(duì)平穩(wěn)患者，128層CT前瞻性心電門控技術(shù)在胸痛三聯(lián)成像中具有重要的臨床價(jià)值，在保證圖像質(zhì)量的前提下仍能明顯降低輻射劑量。

心電門控技術(shù)；胸痛；體層攝影術(shù)，X線計(jì)算機(jī)；輻射劑量

急性胸痛是常見(jiàn)臨床癥狀之一，近年來(lái)急性胸痛三聯(lián)征（急性冠狀動(dòng)脈綜合征、主動(dòng)脈夾層和肺栓塞）發(fā)生率也不斷上升，其早期診斷具有重要臨床意義。X線輻射劑量的增加可加大患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)［1］，而小螺距重疊掃描的回顧性心電門控CT胸痛三聯(lián)成像時(shí)患者所接受的輻射劑量相當(dāng)于或超過(guò)正常人1年所能承受的安全輻射劑量上限［2］。CT電離輻射的致癌風(fēng)險(xiǎn)及放射防護(hù)與安全問(wèn)題已成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)。因此，有效降低CT胸痛三聯(lián)成像的輻射劑量具有重要意義。本研究探討前瞻性心電門控技術(shù)降低128層螺旋CT胸痛三聯(lián)成像輻射量的臨床價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2013年1月至2016年6月我院收治的急性胸痛且行128層螺旋CT胸痛三聯(lián)成像患者90例，男60例，女30例；年齡22～79歲，平均（59.13±6.32）歲；體質(zhì)量指數(shù)（body mass index，BMI）18.75～29.65 kg/m2，平均（25.31±5.31）kg/m2。

納入標(biāo)準(zhǔn)：胸痛原因診斷不明確，心率＜65次/min、心率變異＜5次/min。排除標(biāo)準(zhǔn)：急性胸痛原因診斷明確、對(duì)比劑過(guò)敏、心律失常、腎功能不全、精神性疾病患者。

采用隨機(jī)數(shù)字表法將患者分為A組（回顧性心電門控掃描）和B組（前瞻性心電門控掃描）各45例。2組性別、年齡與BMI等一般資料差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。本研究已通過(guò)醫(yī)院倫理委員會(huì)的審查，均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法

1.2.1 檢查前準(zhǔn)備 胸前心電門控監(jiān)測(cè)心率，心率＜65次/min、心率變異＜5次/min者可立即檢查，檢查前進(jìn)行呼吸屏氣指導(dǎo)，囑吸氣后屏氣10 s，每次吸氣的幅度應(yīng)盡量保持一致，無(wú)法配合屏氣者用壓迫帶固定胸部，盡量降低胸部呼吸運(yùn)動(dòng)幅度。掃描前2min對(duì)無(wú)低血壓和硝酸甘油禁忌證患者給予舌下含服硝酸甘油0.5mg。向患者解釋注意事項(xiàng)，給予心理安慰，避免過(guò)度緊張導(dǎo)致心率波動(dòng)，從而影響檢查效果。

1.2.2 儀器與方法 使用GE Lightspeed VCT XT 128層CT掃描儀，Medrad SCT212雙筒高壓注射器，非離子型碘對(duì)比劑（碘帕醇370mgI/mL）。

1.2.3 操作方法 患者先行右肘前靜脈穿刺18G套管針建立靜脈通道，取仰臥位，足先進(jìn)，胸前心電門控監(jiān)測(cè)心率，行胸部正側(cè)位定位掃描與冠狀動(dòng)脈鈣化積分掃描，掃描范圍自心臟膈面下1 cm至主動(dòng)脈弓上2 cm，自足側(cè)向頭側(cè)方向掃描。采用3期對(duì)比劑注射方案：第1期對(duì)比劑用量為0.7mL/kg體質(zhì)量，注射流率（mL/s）= 對(duì)比劑用量（mL）/10 s［3］；第 2 期以3mL/s流率注射30mL對(duì)比劑；第3期則以3mL/s流率注射生理鹽水30mL。運(yùn)用對(duì)比劑跟蹤技術(shù)，ROI置于左冠狀動(dòng)脈出口層面降主動(dòng)脈內(nèi)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，ROI內(nèi)CT值＞100HU時(shí)手動(dòng)觸發(fā)啟動(dòng)掃描，同時(shí)囑咐患者吸氣后屏氣，自足側(cè)向頭側(cè)方向掃描。A組采用回顧性心電門控螺旋掃描，掃描參數(shù)：120 kV，管電流按照BMI、心電圖進(jìn)行調(diào)整，范圍210～750mA，螺距0.16～0.24（依據(jù)心率調(diào)整），探測(cè)器寬度40mm，機(jī)架旋轉(zhuǎn)速度0.35s/r，矩陣512×512，層厚0.625mm，重建間隔0.625mm，重建期相75%。B組采用前瞻性心電門控軸位掃描，120 kV，采集期相75%，重疊時(shí)間 100ms，矩陣 512×512，層厚 0.625mm，重建間隔0.625mm，探測(cè)器寬度0.625mm×64層，機(jī)架旋轉(zhuǎn)速度0.35 s/r。

1.3 圖像分析 掃描完畢后將圖像傳輸至ADW4.6工作站，對(duì)冠狀動(dòng)脈行小視野靶重建，結(jié)合橫斷面圖像評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量。對(duì)圖像質(zhì)量不滿意者前瞻性心電門控采用5%間隔重建R-R間期65%～85%，回顧性心電門控采用5%間隔重建R-R間期35%～85%，偽影較重時(shí)，可行適當(dāng)心電編輯。分別測(cè)量主動(dòng)脈弓、肺動(dòng)脈干、冠狀動(dòng)脈近端的CT值，以主動(dòng)脈、冠狀動(dòng)脈CT值≥300 HU，肺動(dòng)脈CT值≥200 HU為達(dá)到診斷要求［4］。

參照美國(guó)心臟協(xié)會(huì)（Ameirican heart association，AHA）標(biāo)準(zhǔn)［5］對(duì)冠狀動(dòng)脈樹的13個(gè)節(jié)段采用5分制評(píng)分法進(jìn)行評(píng)價(jià)：5分，無(wú)運(yùn)動(dòng)偽影，無(wú)明顯噪聲；4分，輕度運(yùn)動(dòng)偽影，輕度噪聲；3分，較多運(yùn)動(dòng)偽影或噪聲較大，不影響管腔評(píng)價(jià)；2分，運(yùn)動(dòng)偽影或噪聲影響管腔評(píng)價(jià)；1分，嚴(yán)重運(yùn)動(dòng)偽影或噪聲，無(wú)法評(píng)價(jià)管腔。由2名具有5年以上CTA和心血管診斷經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師獨(dú)立分析圖像，評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈的圖像質(zhì)量，不一致時(shí)經(jīng)協(xié)商取得一致。以冠狀動(dòng)脈圖像質(zhì)量評(píng)分作為質(zhì)控指標(biāo)。

輻射劑量：由計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成劑量長(zhǎng)度乘積（dose length product，DLP），患者有效受照劑量（mSv）=DLP×k（k 為換算因子，胸部 k=0.017）［4］。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料采用正態(tài)分布及方差齊性檢驗(yàn)，2組曝光時(shí)間、圖像質(zhì)量評(píng)分均不服從正態(tài)分布，采用兩獨(dú)立樣本比較的Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；輻射劑量參數(shù)服從正態(tài)分布，采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 診斷結(jié)果 90例CT胸痛三聯(lián)成像均順利完成，能顯示左右冠狀動(dòng)脈主干及其3級(jí)以上分支、胸主動(dòng)脈及其主要分支、雙側(cè)肺動(dòng)脈主干及其亞段以上的分支，并顯示胸部相應(yīng)組織結(jié)構(gòu)。CT診斷冠狀動(dòng)脈狹窄（圖 1）40 例（44.44%），累及 136 段，冠狀動(dòng)脈狹窄程度≥50%64段；肺栓塞18例（20.00%）；胸主動(dòng)脈病變9例（10.00%），主動(dòng)脈夾層7例中Ⅰ型2例，Ⅱ型3例，Ⅲ型2例，胸主動(dòng)脈瘤2例；非血管源性病變17例（18.89%）；未見(jiàn)異常6例（6.67%）。

2.2 2組曝光時(shí)間、圖像質(zhì)量及輻射劑量比較（表1）B組曝光時(shí)間明顯短于A組（P＜0.001），且2組輻射劑量比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001），2組圖像質(zhì)量評(píng)分比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.38）（圖2）。

表1 2組曝光時(shí)間與圖像質(zhì)量的比較（±s）

表1 2組曝光時(shí)間與圖像質(zhì)量的比較（±s）

輻射劑量（mSv）A 組 45 8.60±0.11 4.65±0.04 21.73±0.73 B 組 45 2.82±0.52 4.70±0.03 8.19±0.42 Z/t值 -8.26 -0.88 16.16 P值 ＜0.001 0.38 ＜0.001組別 例數(shù) 曝光時(shí)間（t/s）圖像質(zhì)量評(píng)分（分）

3 討論

急性胸痛是急診患者常見(jiàn)癥狀之一，肺栓塞、主動(dòng)脈夾層、急性冠狀動(dòng)脈綜合征是以急性胸痛為首發(fā)癥狀最兇險(xiǎn)的3種疾病。隨著醫(yī)療水平的提高，MSCT在胸痛三聯(lián)成像中僅需一次掃描、注射一次對(duì)比劑即可同時(shí)顯示冠狀動(dòng)脈、肺動(dòng)脈及主動(dòng)脈，經(jīng)圖像后處理對(duì)血管進(jìn)行分析，能清晰顯示病變部位、范圍、程度，為急性胸痛患者提供一站式排查。以往，128層CT胸痛三聯(lián)成像采用回顧性心電門控技術(shù)，屬于螺旋掃描方式，掃描范圍出現(xiàn)70%～85%重疊，曝光時(shí)間長(zhǎng)，輻射劑量大，易導(dǎo)致患者DNA損傷，增加癌癥發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。因此，在滿足臨床診斷要求的前提下，盡可能降低胸痛三聯(lián)CT檢查時(shí)的輻射劑量，是放射科醫(yī)師必須重視的問(wèn)題［6］。前瞻性心電門控技術(shù)最大優(yōu)勢(shì)是可有效降低輻射劑量，128層CT前門控掃描半重建算法的時(shí)間分辨率約175ms，其最佳心率＜65次/min，隨心率增加，舒張中晚期相對(duì)靜止時(shí)相縮短，圖像質(zhì)量和掃描成功率降低。本研究顯示，128層螺旋CT前瞻性心電門控技術(shù)胸痛三聯(lián)成像適用于心率＜65次/min且心律相對(duì)平穩(wěn)患者，其圖像質(zhì)量及診斷準(zhǔn)確率與回顧性心電門控技術(shù)相近。

前瞻性心電門控技術(shù)被證實(shí)是最有效的降低劑量掃描方式，它采用非螺旋步進(jìn)式方法采集圖像，通過(guò)采集前的多次心動(dòng)周期預(yù)測(cè)曝光期相，在心臟搏動(dòng)相對(duì)最平緩的舒張中晚期采集數(shù)據(jù)，一次采集數(shù)據(jù)后，快速移到下一位置繼續(xù)觸發(fā)掃描，一般需5～6次移床，即可覆蓋主動(dòng)脈弓上2 cm至心臟膈面下1 cm范圍［7］。這種方法可避免大部分重疊掃描，大幅降低曝光時(shí)間及患者的輻射劑量［8］。對(duì)前門控與后門控的劑量對(duì)照研究顯示，前門控比后門控輻射劑量降幅達(dá)77%［9］。若患者心率不齊或心率變異＜5次/min，單純單扇區(qū)采集與預(yù)測(cè)曝光期相不能完全吻合，5～6個(gè)橫斷面掃描模塊不能處于同一期相，冠狀動(dòng)脈位移也不相同，后處理圖像上冠狀動(dòng)脈會(huì)發(fā)生階梯狀偽影［10］。Padding重疊時(shí)間的合理設(shè)置是前門控適應(yīng)心率變化的關(guān)鍵技術(shù)，在單扇區(qū)橫斷面掃描的前后增加一定的曝光時(shí)間（100ms），增大采集期相，形成不同期相位置的多個(gè)單扇區(qū)數(shù)據(jù)，增加了高質(zhì)量影像的獲取機(jī)會(huì)，將相同期相的數(shù)據(jù)重組，減少冠狀動(dòng)脈不同節(jié)段之間的位移，降低階梯狀偽影的發(fā)生率，圖像質(zhì)量得到改善［11］。

含碘對(duì)比劑通過(guò)腎臟代謝排泄，有一定的腎毒性，對(duì)比劑相關(guān)腎病也越來(lái)越受到重視。建議患者注射含碘對(duì)比劑后3 d內(nèi)行水化治療，即大量飲水，不能進(jìn)食患者可連續(xù)生理鹽水靜脈滴注，促進(jìn)對(duì)比劑排泄。以往胸痛三聯(lián)成像的研究多采用同一對(duì)比劑方案［5-6，11］，對(duì)比劑用量多，如采用 Timing Bolours 方法測(cè)定掃描延遲時(shí)間，會(huì)加大對(duì)比劑總用量。對(duì)比劑注射時(shí)間決定達(dá)峰時(shí)間和強(qiáng)化持續(xù)時(shí)間，注射時(shí)間延長(zhǎng)，強(qiáng)化持續(xù)時(shí)間增加，而體質(zhì)量與強(qiáng)化峰值呈負(fù)相關(guān)，因此，臨床按體質(zhì)量計(jì)算對(duì)比劑用量［3］。胸痛三聯(lián)成像掃描范圍覆蓋整個(gè)胸部，同時(shí)應(yīng)在肺動(dòng)脈、主動(dòng)脈、冠狀動(dòng)脈的對(duì)比劑濃度達(dá)到峰值時(shí)掃描。本研究根據(jù)三大血管循環(huán)時(shí)間不同制訂了3期雙流速注射方案，第1期對(duì)比劑用量為0.7mL/kg體質(zhì)量，第2期以3mL/s流率注射對(duì)比劑30mL，目的是維持肺動(dòng)脈的對(duì)比劑濃度，第3期30mL生理鹽水沖管可減輕高濃度對(duì)比劑產(chǎn)生的偽影對(duì)右冠狀動(dòng)脈起始段顯像影響，結(jié)果顯示三大血管強(qiáng)化滿意。

本研究打破了傳統(tǒng)從主動(dòng)脈弓向心臟膈面的掃描方向，采用自心臟膈面下1 cm向主動(dòng)脈弓上2 cm的逆血流掃描方向，可有效消除上腔靜脈和右心房對(duì)比劑偽影對(duì)右肺動(dòng)脈與右冠狀動(dòng)脈顯像的影響。同時(shí)對(duì)年老體弱屏氣時(shí)間不能達(dá)到10 s者，可首先保證冠狀動(dòng)脈成像的成功率，在掃描的后半部分即使患者無(wú)法屏氣，對(duì)主動(dòng)脈和肺動(dòng)脈這些大血管的成像也不會(huì)影響診斷。

本研究結(jié)果顯示，與回顧性心電門控技術(shù)比較，前瞻性心電門控技術(shù)曝光時(shí)間明顯縮短，平均輻射劑量明顯降低，但不影響圖像質(zhì)量評(píng)分［12］。本研究的局限性表現(xiàn)在主動(dòng)脈夾層樣本較少，患者選擇時(shí)對(duì)心率（＜65次/min）和心律（心率變異 ＜5次/min）的要求高。

綜上所述，對(duì)心率＜65次/min且心律相對(duì)平穩(wěn)患者，128層螺旋CT前瞻性心電門控技術(shù)胸痛三聯(lián)成像在保證圖像質(zhì)量的前提下可明顯降低輻射劑量，值得臨床推廣。

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圖1 男，61歲，3年前因冠心病接受冠脈搭橋術(shù)，以胸痛2 d入院，行128排CT前瞻性心電門控胸痛三聯(lián)成像，掃描時(shí)平均心率60次/min 圖1a，1b 分別為VR和MIP圖。左前降支近段閉塞；左旋支近段軟斑塊，管腔中度狹窄。右冠狀動(dòng)脈混合斑塊，近段重度狹窄。冠狀動(dòng)脈旁路術(shù)后改變，3支血管多發(fā)附壁鈣化斑，管腔無(wú)明顯狹窄

圖2 男，67歲，冠心病，相隔9個(gè)月前后復(fù)查對(duì)比 圖2a，2b 2015年3月2日（掃描時(shí)平均心率60次/min），在前門控條件下96°、65°血管CPR圖像。2組圖像均能清晰顯示右冠狀動(dòng)脈近段多發(fā)混合性斑塊，有利于判斷管腔狹窄程度，2組圖像評(píng)分相當(dāng)，前門控比后門控輻射劑量降低70% 圖2c，2d 2015年12月18日（掃描時(shí)平均心率62次/min），后門控條件下96°、65°血管CPR圖像

Research of prospective ECG-gated technology to reduce the radiation dose in triple-rule-out CT

DU Liyun，F(xiàn)ENG Jieying，JIN Cangzheng，DONG Zhixing，ZHONG Siyuan.
Department of Radiology，Nanhai District People’s Hospital，F(xiàn)oshan，528200，China.

Objective：To evaluate the application value of prospective ECG-gated technology to reduce the radiation dose in triple-rule-out （TRO） CT examination of the patients with acute chest pain and low heart rate.MethodsNinety cases who underwent TRO acute chest pain examination were enrolled and random ly divided into control group （Group A） and research group （Group B）.The conventional retrospective ECG-gated spiral scanning protocol was applied to Group A，while prospective ECG-gated axial scanning mode was used in Group B.The image quality and radiation dosage were recorded and compared between the two groups.ResultsThe average score of the image quality of Group A had no statistically difference with that of Group B （Z=-0.88，P=0.38）.The average radiation dose and exposure duration of Group B were statistically lower than those of Group A （t=16.16，P＜0.001；Z=-8.26，P＜0.001）.Conclusions：Prospective ECG-gated axial scanning in TRO protocol shows high success rate in examining patients with acute chest pain whose heart beat rate is lower than 65 beats/min and heart beat variance is less than 5 beats/min.This method can be widely promoted clinically.

ECG-gated technology；Chest pain；Tomography，X-ray computed；Radiation dosage

10.3969/j.issn.1672-0512.2017.06.003

佛山市衛(wèi)生局醫(yī)學(xué)科研立項(xiàng)（2014222）。

杜麗云，E-mail：344288411@qq.com。

2017-02-15）