老年患者冠脈CTA不同掃描方式的輻射劑量對(duì)比研究

李騁，張禹生，齊琳，金倞，張淥愷，湯歡，孫英麗，李銘

復(fù)旦大學(xué)附屬華東醫(yī)院放射科，上海200040

冠狀動(dòng)脈CT 血管造影(coronary computed tomography angiography, CCTA)在心臟疾病的診斷中具有很高的應(yīng)用價(jià)值, 近年來(lái)隨著檢查設(shè)備性能的提升得到廣泛應(yīng)用, 但是其輻射劑量也受到關(guān)注[1]。目前臨床使用的寬體探測(cè)器CT 掃描儀可在患者自由呼吸狀態(tài)下, 在一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)，用軸掃的方式成像, 大幅度的提高了冠狀動(dòng)脈疾病的檢查成功率[2]。CCTA掃描時(shí)主要是通過心動(dòng)周期的不同時(shí)相確定最終的采集期相, 采集的范圍不同，最終的輻射劑量的差別也很大。本研究探討老年患者的CCTA 在自由呼吸狀態(tài)與屏氣后兩種掃描方式的輻射劑量的對(duì)比, 以期改善老年患者的掃描條件和輻射劑量。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2018年9月—2019年8月間在復(fù)旦大學(xué)附屬華東醫(yī)院臨床就診懷疑冠心病行冠狀動(dòng)脈CT 檢查的患者200 例，納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)符合《臨床冠心病診斷與治療指南》[3]；(2)患者年齡≥60 歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)患者既往行冠狀動(dòng)脈搭橋術(shù)；(2)心律失常的患者；(3)檢查前服用美托洛爾或硝酸甘油；(5)患者碘過敏，腎功能不全（血肌酐水平＞1.5 rag/dl）。最終入組患者為106 例，隨機(jī)將受檢者分為研究組和對(duì)照組，研究組（=53）行自由呼吸下CCTA，對(duì)照組（=53）行屏氣后CCTA，記錄各組心率，并將75 次/min 作為快心率組和慢心率組的指標(biāo)進(jìn)行分組，同時(shí)記錄下受檢者的年齡、性別，計(jì)算體質(zhì)量指數(shù)（BMI）[BMI ＝體重（kg）/身高（m2）]。檢查前未進(jìn)行心率控制, 研究組和對(duì)照組均接受呼吸訓(xùn)練，要求研究組在檢查期間自由呼吸。本研究經(jīng)復(fù)旦大學(xué)附屬華東醫(yī)院倫理學(xué)備案，所有患者均簽署知情同意書。

1.2 方法 在本研究中，所有患者均采用256 排探測(cè)器的CT 掃描儀 (revolution CT, GE healthcare, milwaukee, USA)。掃描范圍包含整個(gè)心臟及冠狀動(dòng)脈，根據(jù)患者心臟大小決定探測(cè)器寬度覆蓋率為140 mm或160 mm，觸發(fā)層面選擇氣管分叉下2 cm 處的升主動(dòng)脈水平，研究組在對(duì)比劑注射后保持自由呼吸狀態(tài)，觸發(fā)CT 值為200 HU，達(dá)到觸發(fā)閾值后延遲4 s 開始掃描，對(duì)照組在達(dá)到觸發(fā)閾值后延遲8 s 開始掃描，同時(shí)播放屏氣指令，觸發(fā)閾值設(shè)定為100 HU, 采用kV Assistant 自動(dòng)管電壓和自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)，管電流范圍設(shè)定為400～750 mA，預(yù)設(shè)噪聲指數(shù)(noise index, NI)為23 HU[4]，層厚及間隔為0.625 mm.采用60%自適應(yīng)性統(tǒng)計(jì)迭代重建算法(ASIR-V)，機(jī)架旋轉(zhuǎn)速度0.28 s/rot。采用智能心電門控(Auto ECG Gating)技術(shù), 根據(jù)老年患者的心率自動(dòng)選取曝光期相，所有患者均使用冠狀動(dòng)脈跟蹤凍結(jié)(snapshot freeze,SSF)[5]技術(shù)。

對(duì)比劑注射方案為對(duì)比劑用量=(體質(zhì)量×280 mg/kg)/對(duì)比劑碘含量，注射流率=對(duì)比劑用量/12s[6]，對(duì)比劑采用碘帕醇(370 mg I/mL).注入對(duì)比劑后以相同的流率注射生理鹽水30 mL。

1.3 圖像質(zhì)量分析

1.3.1 圖像后處理工作站 所有圖像均傳入GE 公司生產(chǎn)的AW4.7 后處理工作站進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量及觀察。

1.3.2 圖像客觀質(zhì)量評(píng)價(jià) 由10年以上胸部放射診斷工作經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師在工作站進(jìn)行圖像的測(cè)量，在升主動(dòng)脈內(nèi)放置一個(gè)圓形感興趣區(qū)(ROI)(5 cm2)，距離主動(dòng)脈血管邊緣0.5～1 cm，在冠狀動(dòng)脈左主干放置圓形ROI (0.02 cm2)，避開鈣化、斑塊和狹窄。在主動(dòng)脈和冠狀動(dòng)脈血管周圍脂肪組織內(nèi)放置ROI(0.02cm2)[7]。分別記錄ROI 內(nèi)的CT 值[以Hounsfield 單位（HU）表示] 和相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)差（SD）作為圖像噪聲。計(jì)算了升主動(dòng)脈的對(duì)比噪聲比CNR=Hu (Ao)-HU (FAT)/圖像噪聲(Ao)和冠狀動(dòng)脈主干的CNR=Hu (C)-Hu(FAT)/圖像噪聲(C)[8]。

由兩名10年以上CCTA 診斷經(jīng)驗(yàn)的影像醫(yī)師根據(jù)國(guó)際心血管CT 協(xié)會(huì)(society of cardiovascular computed tomography，SCCT)推薦的18 節(jié)段分段法[9]，對(duì)重建圖像進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)采用LIKERT 評(píng)分[10],具體評(píng)分為1 分：由于嚴(yán)重的冠狀動(dòng)脈運(yùn)動(dòng)或其他偽影，圖像質(zhì)量受損，無(wú)法對(duì)冠狀動(dòng)脈進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑u(píng)估和診斷；2 分：由于冠狀動(dòng)脈運(yùn)動(dòng)或其他偽影所產(chǎn)生的偽影，使圖像質(zhì)量下降；3 分：良好的，輕微的運(yùn)動(dòng)偽影或其他偽影；4 分：非常好：極小或無(wú)運(yùn)動(dòng)相關(guān)偽影和極好的解剖細(xì)節(jié)。用于狹窄評(píng)估和斑塊評(píng)估所有節(jié)段評(píng)分的均值作為最終的主觀評(píng)分。

1.3 輻射劑量評(píng)估 記錄每個(gè)患者容積CT 劑量指數(shù)(CT dose index of volume， CTDIvol)值（mGy）及劑量長(zhǎng)度乘積(dose length product，DLP)（mGy.cm)，CTDIvol 反映整個(gè)掃描容積的平均劑量；DLP 用來(lái)評(píng)價(jià)受檢者一次完整CT 掃描總的輻射劑量。有效輻射劑量(effective dose，ED)（mSv）。計(jì)算公式: ED=D LP×K，K 為換算因子，采用歐洲CT 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)指南[11]，K 值為0.014 mSv·mGy-1·cm-1。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 使用SPSS 22.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析, 所有計(jì)量資料用均數(shù)標(biāo)±準(zhǔn)差s）表示，對(duì)2 組患者的年齡、BMI、心率、信噪比、對(duì)比信噪比進(jìn)行比較，并進(jìn)行獨(dú)立 檢驗(yàn)。通過Mann Whitney U 檢驗(yàn)對(duì)主觀評(píng)價(jià)成績(jī)進(jìn)行比較。用Kappa 檢驗(yàn)分析觀察者間一致性（k＜0.40：較差的一致性；0.40 ≤k＜0.60：普通的一致性；0.60≤k＜0.80：較好的一致性；k≥0.80：非常好的一致性）。以＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

共收集106例入組，年齡60～92歲，平均（68.9±6.3）歲，其中男性54 例，女性52 例，實(shí)驗(yàn)組年齡60～92歲，平均（67.9±6.1）歲，其中男性23 例，女性30例；對(duì)照組年齡60～87 歲，平均（68.1±6.5）歲，其中男性29 例，女性24 例，2 組患者年齡與BMI 基線均衡＞0.05），具有可比性。見表1。

3 討論

隨著檢查設(shè)備性能的逐年提高，CCTA 的檢查成功率越來(lái)越高，對(duì)于臨床疑似冠心病的老年患者提供了非常簡(jiǎn)便有效的檢查方法，不過雙源設(shè)備或者多排探測(cè)器的應(yīng)用，使其輻射劑量一直受到廣泛的關(guān)注[12]。目前臨床使用的高端CT 可使受檢者在自由呼吸狀態(tài)下完成掃描成像。CCTA 掃描時(shí)主要是通過心動(dòng)周期的不同時(shí)相確定最終的采集期相, 采集的范圍不同，最終的輻射劑量的差別也很大[13]，本研究探討老年患者的CCTA在自由呼吸狀態(tài)與屏氣后兩種掃描方式的輻射劑量的對(duì)比, 以期改善老年患者的掃描條件和輻射劑量。

在對(duì)老年患者CCTA檢查呼吸指導(dǎo)訓(xùn)練的干預(yù)性研究顯示，干預(yù)組與對(duì)照組在冠脈檢查的平均時(shí)間，2 組患者檢查時(shí)的緊張度比較，一次性顯影成功率和不良反應(yīng)比較上均有顯著性差異[14]。說(shuō)明老年患者在行冠狀動(dòng)脈CT 檢查時(shí)訓(xùn)練屏氣是非常重要的一個(gè)過程，然而，一些老年患者由于聽力減退、反應(yīng)力下降、嚴(yán)重的肺部疾病導(dǎo)致呼吸指令配合能力下降，很有可能導(dǎo)致檢查的失敗，即使檢查前完成呼吸指導(dǎo)訓(xùn)練，也有可能由于對(duì)比劑注射后的熱反應(yīng)和屏氣后心率的變化，使CCTA 檢查的不確定因素增加，從而導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降, 造成假陰性。這些在傳統(tǒng)的CCTA 屏氣掃描檢查中發(fā)生的運(yùn)動(dòng)偽影，會(huì)妨礙對(duì)冠狀動(dòng)脈的充分評(píng)價(jià)，影響冠心病的診斷[15]。

本次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示，2 組老年患者在心率小于75 次/min 的情況下，其CTDI 和DLP 的值為0.062和0.051，而在心率大于75 次/min 的情況下，2 組的CTDI 和DLP 的值分別為0.040 和0.086，分析具體情況發(fā)現(xiàn)，部分屏氣后的CCTA 輻射劑量高于自由呼吸狀態(tài)下的CCTA，這可能是因?yàn)槠翚夂?，部分患者心率?huì)下降，原本的采集期相隨著心率的變化而有所調(diào)整，導(dǎo)致輻射劑量的升高，而低于75 次的/min 的情況下，有些也會(huì)出現(xiàn)原本采集期相隨著心率的繼續(xù)下降而產(chǎn)生變化，可能由于老年患者心率變的緩慢，在低心率情況下，屏氣后心率的變化不大，自由呼吸的采集期相與屏氣后的采集期相非常接近，所以其輻射劑量并相對(duì)變化較小，也出現(xiàn)一些屏氣后輻射劑量降低的現(xiàn)象[16]。

表1 2 組患者一般資料（±s）

表1 2 組患者一般資料（±s）

組別性別例數(shù) 男 女 年齡（歲） BMI（kg/cm2)研究組對(duì)照組images/BZ_78_390_1427_412_1451.png53 53 30 24 23 29 67.9±6.1 68.1±6.5 0.678 22.54±4.35 21.96±3.84 0.249

表2 各組的SNR 和CNR（±s）

表2 各組的SNR 和CNR（±s）

注：根據(jù)公式計(jì)算的主動(dòng)脈SNR=Hu (Ao)/SD，CNR=Hu (Ao)-HU (FAT)/SD (Ao)，冠狀動(dòng)脈SNR=Hu (C)/SD，CNR=Hu (C)-Hu (FAT)/SD (C)

圖像質(zhì)量 研究組（n=53） 對(duì)照組（n=53）images/BZ_78_1979_1659_2001_1683.png主動(dòng)脈SNR冠狀動(dòng)脈SNR主動(dòng)脈CNR冠狀動(dòng)脈CNR 17.78±3.08 29.89±5.68 14.40±2.71 24.28±4.90 18.12±3.17 28.98±4.92 14.47±2.883 22.94±4.06 0.743 0.320 0.809 0.208

表3 不同心率和掃描方式下的輻射劑量（±s）

表3 不同心率和掃描方式下的輻射劑量（±s）

注：CT 劑量指數(shù)（CTDIvol）單位（mGy）、劑量長(zhǎng)度乘積(DLP)單位（mGy.cm)單位及有效劑量(ED)單位（mSv）

劑量指標(biāo) 研究組（心率＜75 次/min）對(duì)照組（心率＜75 次/min）images/BZ_78_1264_2276_1286_2300.png研究組（心率≥75 次/min）對(duì)照組（心率≥75 次/mim）images/BZ_78_2124_2276_2146_2300.png例數(shù)BMI（kg/m2）CTDI DLP ED 24 22.85±5.06 18.10±5.70 251.17±99.15 3.52±1.38 20 22.26±4.22 18.49±4.45 262.59±77.27 3.68±1.08 0.162 0.062 0.051 0.051 29 22.04±4.12 18.65±4.30 254.95±70.63 3.57±0.99 33 21.98±3.69 19.52±5.66 259.82±87.04 3.94±1.22 0.835 0.040 0.086 0.086

表4 不同觀察者評(píng)分及一致性評(píng)估（±s）

表4 不同觀察者評(píng)分及一致性評(píng)估（±s）

觀察者 研究組 對(duì)照組images/BZ_78_1979_2888_2001_2912.pngAB 3.42±0.75 3.42±0.69 3.47±0.67 3.40±0.72 0.287 0.738

本研究的不足之處在于沒有比較同一名患者屏氣與自由呼吸狀態(tài)下的心率、掃描期相及輻射劑量，未對(duì)異常心率的老年患者進(jìn)行研究，將在以后的工作中增加數(shù)據(jù)量進(jìn)一步研究。

總之，根據(jù)老年人冠狀動(dòng)脈CTA 檢查時(shí)的具體情況，通過觀察心率，選擇自由呼吸的掃描方式，可以緩解老年受檢者配合不佳等因素，優(yōu)化掃描方案和輻射劑量。