基于體表面積和體重的個體化對比劑方案在冠脈CT血管造影中的應(yīng)用價值

楊琴，何其舟，余飛，張艷麗，斯光晏

冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(簡稱冠心病)是心血管系統(tǒng)的常見疾病，近年來其發(fā)病率逐年上升并呈年輕化趨勢[1]。冠狀動脈造影是評價冠狀動脈狹窄程度的金標(biāo)準(zhǔn)，但限于其為有創(chuàng)性檢查，尚不能作為常規(guī)篩查手段[2]。近年來，隨著影像技術(shù)的發(fā)展，冠脈CT血管造影(CT angiography，CTA)彌補了該領(lǐng)域的空白。然而臨床實踐發(fā)現(xiàn)，若冠狀動脈強化程度過低，與周圍組織結(jié)構(gòu)對比欠佳，易導(dǎo)致漏診或誤診，若強化程度過高，則易產(chǎn)生線束硬化偽影，不利于顯示微小病灶，表明冠狀動脈強化程度是影響冠脈成像質(zhì)量的主要因素[3]。以往冠脈CTA成像方案并未考慮患者自身的相關(guān)因素，可能是導(dǎo)致冠脈強化程度存在個體差異的主要原因[4]。近年來個體化冠脈CTA受到研究者的廣泛關(guān)注，患者自身相關(guān)因素尤其是體重(body weight，BW)和體表面積(body surface area，BSA)等對血管強化程度的影響頗為顯著[5-7]。本研究探討了基于BW、BSA的個體化對比劑注射方案對冠狀動脈強化程度的影響。

1 資料與方法

1.1 研究對象 選取2016年1－12月西南醫(yī)科大學(xué)附屬中醫(yī)醫(yī)院門診疑似冠心病患者300例，均行冠脈CTA檢查，年齡35～78歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①臨床懷疑冠心?。虎跓o碘過敏史；③無心功不全、腎功能不全等病史。排除標(biāo)準(zhǔn)：①冠脈介入術(shù)后、起搏器植入術(shù)后；②合并其他嚴(yán)重心血管系統(tǒng)疾病。所納入研究對象均簽署知情同意書。本課題獲西南醫(yī)科大學(xué)附屬中醫(yī)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)。

1.2 臨床基線資料收集 詳細(xì)記錄患者年齡、性別、身高、體重、既往史等基線資料，計算體重指數(shù)(body mass index，BMI)、BSA[8]等。

1.3 實驗分組 將研究對象隨機分為如下3組。對照組：固定注射75ml體積的對比劑(碘佛醇320注射液，碘濃度320mg/ml，滲透壓710mOsm/kgH2O)，固定流速5ml/s；BW調(diào)節(jié)組：對比劑劑量0.9ml/kg×BW(kg)，流速0.6ml/(s.kg)×BW(kg)；BSA調(diào)節(jié)組：對比劑劑量36.5ml/m2×BSA(m2)，流速為2.4ml/(s.m2)×BSA(m2)。

對比劑劑量是基于碘流率1.4gI/s計算獲得[3]。當(dāng)?shù)饬髀蕿?1.4gI/s時，注射時間15s，機體總碘量為21g，成人平均體表面積為1.8m2，故單位體表面積碘量為11 667mg/m2。BSA調(diào)節(jié)組對比劑劑量的計算公式為[11 667mg/m2×BSA(m2)]/碘濃度，即36.5ml/m2×BSA(m2)；BSA調(diào)節(jié)組對比劑流速的計算公式為[11 667mg/m2×BSA(m2)]/(濃度×15s)，即2.4ml/(s.m2)×BSA(m2)。

1.4 冠脈CTA掃描 所有研究對象行冠脈CTA檢查前均禁食4h。采用西門子CTSOMATOM Definition Flash進行掃描。根據(jù)冠心病患者心率選擇不同掃描模式。心率≤60次/min者，采用前瞻性心電觸發(fā)大螺距掃描，R-R間期為60%；心率＞60次/min者，采用前瞻性心電觸發(fā)自適應(yīng)性序列掃描，其中心率61～70次/min者，R-R間期為65%～75%，心率71～90次/min者，R-R間期為35%～45%。根據(jù)冠心病患者BMI選擇掃描參數(shù)，其中BMI＜22.5kg/m2者，管電壓80kV，管電流370mAs；22.5kg/m2≤BMI≤28kg/m2者，管電壓100kV，管電流350mAs；BMI＞28kg/m2者，管電壓120kV，管電流320mAs。觸發(fā)點為主動脈根部層面，觸發(fā)閾值100HU，達閾值后延遲5s開始掃描。從頭至足方向掃描，從氣管分叉下2cm到膈肌水平，且大于心緣10～20mm，機架旋轉(zhuǎn)時間為0.28s/周，準(zhǔn)直寬度為2×128×0.6mm，大螺距螺旋掃描時螺距為3.2～3.4，重建層厚為0.60mm，層間距為0.4mm。

1.5 圖像定量評價 數(shù)據(jù)上傳至圖像存檔和傳輸系統(tǒng)，由兩名高年資放射科醫(yī)生采用16節(jié)段法分別在人體水平、血管水平和節(jié)段水平獨立、雙盲地評估圖像質(zhì)量及管腔狹窄程度。如果意見不一致，由另一名高年資放射科醫(yī)生盲法讀片，三人商議并達成一致后確定。采用5分評分法。1分：大量運動偽影，圖像不能診斷；2分：較多運動偽影，影響診斷；3分：有運動偽影，尚可診斷；4分：少量運動偽影，圖像質(zhì)量良好；5分：無運動偽影，圖像質(zhì)量很好。分別計算三組主動脈根部噪聲、信噪比(SNR)及CT值。以主動脈根部圖像CT值標(biāo)準(zhǔn)差作為圖像噪聲，其中＜20HU為優(yōu)秀，20～30HU為良好，30～40HU為圖像質(zhì)量差，≥40HU為檢查失敗。另外，評估3組有效輻射劑量(effective dose，ED)和劑量長度乘積(dose-length product，DLP)。ED(Sv)＝DLP(mGy·cm)×0.014。

1.6 統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS 11.0軟件進行數(shù)據(jù)處理。計量資料以表示，組間比較采用單因素方差分析，進一步兩兩比較采用LSD-t法；計數(shù)資料以率表示，組間比較采用χ2檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)　果

2.1 一般臨床資料 3組冠心病患者一般臨床資料見表1，各組間性別、年齡、身高、心率、BW、BSA、BMI等差異均無明顯統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。

表1 一般臨床資料比較(n=100)Tab.1 The general clinical data (n=100)

2.2 三組冠狀動脈強化值比較 三組冠狀動脈強化值分別為401.34±154.01、445.43±104.25和478.45±83.24HU。BSA調(diào)節(jié)組與BW調(diào)節(jié)組冠狀動脈強化值均明顯大于對照組(P＜0.05)。BSA調(diào)節(jié)組冠狀動脈強化值明顯大于BW調(diào)節(jié)組(P＜0.05)，且其標(biāo)準(zhǔn)差明顯小于BW調(diào)節(jié)組(P＜0.05，圖1A)。

2.3 三組冠狀動脈CTA成像質(zhì)量比較 如圖1B所示，三組冠狀動脈CTA評分分別為3.65±0.87、3.92±0.74和4.02±0.62分，三組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。BSA調(diào)節(jié)組冠脈CTA評分明顯高于對照組(P＜0.05)，但BSA調(diào)節(jié)組與BW調(diào)節(jié)組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)，BW調(diào)節(jié)組與對照組間差異亦無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。

圖1 三組冠狀動脈強化值(A)及CTA成像質(zhì)量評分(B)比較Fig.1 Comparison of the enhancement of coronary artery (A) and the quality score of coronary CTA imaging (B) in 3 groups

2.4 三組對比劑劑量及流速比較 三組對比劑劑量分別為75.00±0.00、61.43±8.23、60.00±7.53ml。三組流速分別為5.00±0.00、4.02±0.45、4.11±0.38ml/s。與對照組比較，BW調(diào)節(jié)組和BSA調(diào)節(jié)組對比劑劑量、流速均明顯下降(P＜0.05，圖2)，而BW調(diào)節(jié)組與BSA調(diào)節(jié)組間差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。

2.5 安全性評價 三組DLP分別為289.67±88.61、291.33±84.23、292.13±81.92mGy.cm。三組ED分別為4.04±1.01、291.33±84.23、292.13±81.92 mSv。三組間DLP、ED比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。

圖2 三組對比劑劑量(A)及流速(B)比較Fig.2 The dose (A) and flow rate(B) of contrast agent in 3 groups

3 討　論

研究顯示，患者機體自身因素對血管內(nèi)強化程度及達峰時間有明顯影響[9]。以往冠脈造影方案未考慮患者自身因素，導(dǎo)致冠狀動脈強化程度或成像質(zhì)量存在較大差異。研究發(fā)現(xiàn)，血管內(nèi)強化程度與患者BW間存在明顯負(fù)相關(guān)性，因此建議根據(jù)患者體重制定個體化對比劑用量方案[10]。然而臨床實踐發(fā)現(xiàn)，即使相同體重的患者給予相同對比劑用量，造影強化程度仍存在差異。單純根據(jù)體重調(diào)節(jié)對比劑用量是基于體重與血容量間的線性關(guān)系，但兩者相關(guān)性較差，且患者其他重要機體因素如體表面積、脂肪含量等也存在明顯差異[11-12]。因此，單純根據(jù)體重尚不能準(zhǔn)確制定個體化對比劑用量方案。研究表明，機體血容量與BSA呈正相關(guān)，且相關(guān)性明顯高于BW，故推測BSA可能在制定個體化對比劑用量方案中具有潛在指導(dǎo)價值[13]。

本研究基于BW和BSA調(diào)節(jié)個體化對比劑注射方案，探討其對冠狀動脈強化程度、成像質(zhì)量、對比劑劑量與流速以及安全性等指標(biāo)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，固定對比劑劑量方案的冠狀動脈強化程度變異較大，其中肥胖者冠狀動脈強化程度較低，常達不到診斷要求，而較瘦者冠狀動脈強化程度過高，易造成線性硬化偽影[14-15]。經(jīng)BW和BSA調(diào)節(jié)，冠狀動脈成像更清晰，強化程度更均勻，其中BSA調(diào)節(jié)效果最佳，無論瘦者或肥胖者均可得到清晰、高強化程度的成像，且強化程度變異性最小，故BSA調(diào)節(jié)方案CTA成像質(zhì)量優(yōu)于傳統(tǒng)固定對比劑用量方案，能更好地觀察心臟細(xì)小動脈斑塊及狹窄程度。

以往研究提示，在CTA成像中，碘流率對冠狀動脈強化程度的影響比對比劑碘濃度更大[3,16]。然而在臨床實踐中，對比劑的碘濃度有限，且對比劑濃度差異對冠狀動脈強化衰減無明顯影響，而碘流率則可通過改變流速進行調(diào)整，標(biāo)準(zhǔn)化碘流率和掃描相關(guān)因素后給予不同濃度的對比劑，可獲得相似的血管內(nèi)強化程度[17]。本研究BSA調(diào)節(jié)方案對比劑劑量與流速均明顯下降，同時不同方案間輻射劑量并無差異，表明降低對比劑劑量或者注射速度，雖然不能明顯降低輻射劑量，但獲得的冠脈CTA成像質(zhì)量并未明顯降低。

本研究根據(jù)患者冠脈CTA檢查前平均心率制定了個體化掃描模式和重建時相，發(fā)現(xiàn)少數(shù)患者掃描時心率波動幅度變大，以致掃描時心率與預(yù)設(shè)掃描模式不完全匹配，但冠狀動脈強化程度、搏動偽影、信噪比以及成像質(zhì)量卻未受到明顯影響，其可能的原因為：①患者心率本身存在相對較大的波動范圍，對比劑刺激或注射對比劑后血流量改變均可導(dǎo)致心率發(fā)生變化；②不排除預(yù)先設(shè)定的心率區(qū)間相對較窄，未來可擴大心率區(qū)間予以驗證。

本研究還存在以下局限：①樣本數(shù)量較少，未來需加大樣本量；②僅采用單一對比劑碘佛醇，且恒定濃度進行研究，未來需擴大對比劑種類或濃度區(qū)間進一步研究；③僅在一定程度上降低了心率和BMI對冠狀動脈CTA成像的影響，但對于其他自身相關(guān)因素，如心輸出量、身高等，目前尚未找到有效的方法予以調(diào)整或標(biāo)準(zhǔn)化，須進一步優(yōu)化試驗設(shè)計。

綜上所述，基于BSA調(diào)節(jié)設(shè)計個體化對比劑注射方案，既可減少冠脈成像對比劑用量和流速，又可提高冠脈強化程度及強化效果，有望成為冠心病早期篩查、早期診斷甚至早期干預(yù)的重要技術(shù)手段。

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