心率波動與頭頸心血管CTA一站掃描患者圖像質(zhì)量、輻射劑量的關(guān)聯(lián)性分析

張 偉， 劉鵬華

邯鄲市第一醫(yī)院 CT室， 河北 邯鄲 056000

近年來，受飲食、環(huán)境改變等各種因素影響，心腦血管疾病已發(fā)展成嚴(yán)重危害人類健康的疾病之一[1]。CT血管成像(CT angiography，CTA)是心腦血管疾病常用檢查技術(shù)，不僅可為臨床診斷提供具較高準(zhǔn)確性的參考依據(jù)，且具操作簡便、無創(chuàng)、安全性高等多重優(yōu)勢[2]。但CTA圖像質(zhì)量是影響心腦血管疾病診斷準(zhǔn)確性的主要因素，而圖像質(zhì)量影響因素主要來自金屬移植物、鈣化情況及心率波動等[3，4]。心率加快時，心臟各期對應(yīng)縮短，其中以舒張期最為明顯，可致掃描間期變化幅度不易控制，圖像質(zhì)量降低[5]。因此，臨床應(yīng)用中希望降低心率并盡量采取單扇區(qū)掃描采集數(shù)據(jù)，降低輻射劑量的同時提升CTA圖像質(zhì)量，但心率降低可能會增加機體組織供血不足的風(fēng)險[6]，因此，為獲取最佳頭頸心血管CTA一站掃描圖像質(zhì)量及降低輻射劑量，需明確最佳心率范圍。本研究探討心率波動與頭頸心血管CTA一站掃描患者圖像質(zhì)量、輻射劑量的關(guān)聯(lián)性及最佳心率范圍，旨在為臨床完善CTA診斷機制提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2017年1月～2020年5月于我院行頭頸心血管CTA一站掃描的患者708例，根據(jù)心率波動分為A組(120例，心率≤65次/min)、B組(165例，心率66～75次/min)、C組(131例，心率76～85次/min)、D組(105例，心率86～95次/min)、E組(106例，心率96～105次/min)、F組(81例，心率106～135次/min)。納入標(biāo)準(zhǔn)：疑似心腦血管疾病者；行頭頸心血管CTA檢查；檢查前均未應(yīng)用降心率藥物；患者、家屬知情研究，簽署同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：植入心臟起搏器者；心律不齊者；有支架植入史、瓣膜置換術(shù)、冠狀動脈彌漫性鈣化、硝酸甘油禁忌、碘過敏及嚴(yán)重肝腎肺功能缺陷者。

1.2 方法

采取東芝320排CT掃描系統(tǒng)，對比劑為碘海醇(碘含量350 ng/mL)，采取雙筒高壓注射器4～5 mL/s流速，自肘正中靜脈0.8 mL/kg注射，完成后即刻同速注射等量生理鹽水；對比劑示蹤法，ROI設(shè)主動脈根部，同時監(jiān)測CT值達(dá)閾值自動觸發(fā)延遲掃描。掃描范圍經(jīng)心臟膈面至顱頂，螺距3.2，探測器準(zhǔn)直192 mm×0.6 mm，旋轉(zhuǎn)時間0.25 s/周，層厚0.75 mm，層間距0.5 mm，管電壓100 kV，管電流320 mA；感興趣區(qū)(ROI)閾值80 HU，觸發(fā)延遲4 s施行第1期足頭向掃描，間隔4 s后施行第2期頭足向掃描。掃描完成所獲數(shù)據(jù)自動傳輸至德國Siemens Syngo.via工作站完成后期處理，采用高級模擬迭代重建技術(shù)，迭代強度3；頭頸CTA橫斷面圖像采取神經(jīng)血管程序處理；冠脈動脈橫斷面圖像重建卷積核BV 36，遇鈣化采取銳利卷積核BV 49，采取冠脈專用程序完成重組分析，包括最大密度投影、曲面重組、容積再現(xiàn)等，記錄冠脈CTA回旋支(LCX)、左前降支(LAD)、右冠狀動脈(RCA)CT值、對比噪聲比(CNR)，以及頭頸CTA兩側(cè)頸內(nèi)動脈(ICA)、大腦中動脈(MCA)、兩側(cè)頸總動脈(ACC)CT值、CNR。操作均為相同資深影像科醫(yī)師規(guī)范完成。

1.3 觀察指標(biāo)

(1)對比各組一般資料，包括性別、年齡、體質(zhì)量指數(shù)、血壓、糖化血紅蛋白(HbA1c)。

(2)對比各組圖像質(zhì)量客觀指標(biāo)(冠脈CTA，LCX、LAD、RCA的CT值；頭頸CTA，MCA、ICA、ACC的CT值)。

(3)對比各組圖像質(zhì)量主觀評分。4分：分支血管管壁清晰，連續(xù)，無搏動偽影，可較好診斷；3分：分支血管管壁欠銳利，有輕微搏動偽影，可診斷；2分：分支血管管壁模糊，搏動偽影較大，不易診斷；1分：分支血管管壁不清，搏動偽影嚴(yán)重，無法診斷。由2名及以上，具有5年以上心腦血管疾病影像學(xué)診斷工作經(jīng)驗的影像學(xué)醫(yī)師完成圖像質(zhì)量評分，若意見不同可協(xié)商最終達(dá)成一致。

(4)對比各組輻射劑量。檢查中記錄容積CT劑量指數(shù)(CTDIvol)和劑量長度乘積(DLP)，輻射劑量(ED)=k×DLP。

(5)分析心率與主觀評分的關(guān)系。

(6)分析心率與輻射劑量的關(guān)系。

(7)對比D組不同圖像質(zhì)量患者心率。圖像質(zhì)量判斷標(biāo)準(zhǔn)：按頭頸心血管CTA主觀評價總分/6(每人共檢測6條血管)評價圖像質(zhì)量，4分為優(yōu)，而≤3分為差。

(8)ROC曲線：分析最佳心率范圍預(yù)測CTA圖像質(zhì)量的價值。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理

采用統(tǒng)計學(xué)軟件SPSS 23.0處理數(shù)據(jù)，計數(shù)資料以例數(shù)描述，計量資料采取 Bartlett 方差齊性檢驗與 Kolmogorov-Smirnov 正態(tài)性檢驗，均確認(rèn)具備方差齊性且近似服從正態(tài)布，以(平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差)描述，多組間比較采用單因素方差分析，進(jìn)一步兩兩組間比較采用SNK-q檢驗，兩組間比較采用獨立樣本t檢驗；雙變量符合正態(tài)分布采用Pearson相關(guān)系數(shù)模型分析相關(guān)性；預(yù)測效能分析采用受試者工作特征(ROC)曲線，獲取曲線下面積(AUC)、置信區(qū)間、敏感性、特異性及cut-off值，均采用雙側(cè)檢驗，α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 各組一般資料比較

以不同心率波動分組的A～F組，各組間性別、年齡、體質(zhì)量指數(shù)、血壓、HbA1c比較，無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)。見表1。

表1 各組一般資料比較

2.2 各組圖像質(zhì)量客觀指標(biāo)比較

表2列出了各組的冠脈CTA LCX、LAD、RCA的CT值、CNR，以及頭頸CTA MCA、 ICA、ACC的CT值、CNR數(shù)據(jù)，比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。

表2 各組圖像質(zhì)量客觀指標(biāo)比較

2.3 各組圖像質(zhì)量主觀評分

A、B、C、D組冠脈CTA LCX、LAD、RCA 4分患者占比高于E、F組(P<0.05)；A、B、C、D組間冠脈CTA LCX、LAD、RCA 4分患者占比比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；E、F組冠脈CTA LCX、LAD、RCA 4分患者占比比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表3。

表3 各組冠脈CTA圖像質(zhì)量主觀評分比較[n(%)]

A、B、C、D組頭頸CTA MCA、ICA、ACC 4分患者占比高于E、F組(P<0.05)；A、B、C、D組間頭頸CTA MCA、ICA、ACC 4分患者占比比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；E、F組頭頸CTA MCA、ICA、ACC 4分患者占比比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表4。

表4 各組頭頸CTA圖像質(zhì)量主觀評分比較[n(%)]

2.4 各組輻射劑量比較

A、B、C組的ED、CTDIvol高于D、E、F組(P<0.05)；D、E、F組ED、CTDIvol比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表5。

表5 各組輻射劑量比較

2.5 心率與主觀評分的關(guān)系

經(jīng)Pearson 相關(guān)系數(shù)模型分析，心率與主觀評分呈正相關(guān)(r=0.823，P<0.001)。見圖1。

圖1 心率與主觀評分的關(guān)系

2.6 心率與輻射劑量的關(guān)系

各組ED、CTDIvol變化趨勢見圖2，A組至B組心率范圍內(nèi)，ED、CTDIvol呈增加趨勢，B組～F組整體呈降低趨勢，可知B組ED、CTDIvol為轉(zhuǎn)折點。自B組心率范圍起，心率與ED(r=-0.346，P<0.001)、CTDIvol(r=-0.542，P<0.001)均呈負(fù)相關(guān)。見圖3。

圖2 各組ED、CTDIvol變化趨勢

圖3 心率與輻射劑量的關(guān)系

2.7 D組不同圖像質(zhì)量患者心率比較

從圖像質(zhì)量與輻射劑量綜合考慮，D組心率為最佳心率范圍。D組105例患者中，圖像質(zhì)量優(yōu)的患者共76例，較差患者共29例。圖像質(zhì)量優(yōu)的患者心率高于圖像質(zhì)量較差患者(P<0.05)。見圖4。

圖4 D組不同圖像質(zhì)量患者心率比較

2.8 最佳心率范圍的ROC分析

根據(jù)最佳心率范圍繪制預(yù)測頭頸心血管CTA一站掃描圖像質(zhì)量優(yōu)的ROC曲線，得到AUC值為0.746(95% CI：0.637～0.855)，cut-off值≥90次/min，敏感性64.47%，特異性79.31%，見圖5。

圖5 最佳心率范圍的ROC分析

3 討論

心腦血管疾病嚴(yán)重危害人類健康，臨床積極明確其病情特征是確保能有效制定治療方案，改善患者預(yù)后的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

頭頸心血管CTA一站掃描是當(dāng)前腦血管疾病主要診斷技術(shù)，與常規(guī)CT診斷技術(shù)對比，可提升容積時間分辨率，同時消除圖像掃描中Z軸方向階梯狀錯層偽影，提升圖像質(zhì)量[7-9]。但臨床實踐應(yīng)用中仍有部分患者頭頸心血管CTA一站掃描圖像存在分支血管管壁模糊不清，搏動偽影較大等問題，影響了臨床診斷準(zhǔn)確性[10-13]。有研究表明，體質(zhì)量指數(shù)、血壓及心率等均是影響CTA一站掃描圖像質(zhì)量的關(guān)鍵因素[14-16]。本研究在控制體質(zhì)量指數(shù)、血壓等自變量因素后，對不同心率患者CTA一站掃描患者圖像質(zhì)量進(jìn)行對比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，各組冠脈CTA LCX、LAD、RCA的CT值、CNR，以及頭頸CTA、MCA ICA、ACC的CT值、CNR比較無顯著差異(P>0.05)，與學(xué)者劉軍波等[17]研究結(jié)果近似，提示CTA一站掃描可確保不同心率狀態(tài)下掃描成為現(xiàn)實，自由心率下此技術(shù)可滿足臨床診斷需求。此外，A、B、C、D組冠脈CTA LCX、LAD、RCA 4分患者占比高于E、F組，A、B、C、D組間冠脈CTA LCX、LAD、RCA 4分患者占比對比無顯著差異，提示CTA一站掃描圖像質(zhì)量可能與心率有關(guān)，以D組心率范圍86～95次/min為界，心率越高圖像質(zhì)量越低。分析主要是因CTA掃描單心動周期所采用前瞻性心電觸發(fā)技術(shù)是按掃描前3個R-R期間時間平均值來確定采集時的單個R-R期間，并以此原則預(yù)設(shè)R-R期間最佳采集期[18-20]，心率波動時可直接影響單個R-R期間采集的準(zhǔn)確性，繼而造成實際采集期相偏離預(yù)設(shè)值，若采集期相落于R波則會生成心臟搏動偽影[21，22]。

本研究還發(fā)現(xiàn)，盡管頭頸心血管CTA一站掃描患者圖像質(zhì)量隨心率升高呈降低趨勢，但從B組至F組輻射劑量逐漸降低，自B組心率范圍起，心率與ED、CTDIvol呈負(fù)相關(guān)，故從圖像質(zhì)量、輻射劑量角度綜合考慮，D組心率86～95次/min為頭頸心血管CTA一站掃描的最優(yōu)心率范圍。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，D組圖像質(zhì)量為優(yōu)的患者心率高于圖像質(zhì)量較差患者，且經(jīng)ROC曲線分析可知，D組心率范圍預(yù)測頭頸心血管CTA一站掃描圖像質(zhì)量為優(yōu)的AUC值為0.746，提示臨床可通過檢測患者心率范圍提前預(yù)測CTA一站掃描患者圖像質(zhì)量，并予以對應(yīng)干預(yù)。但是，本研究考慮到有創(chuàng)性及對比劑對機體功能的影響，未與“金標(biāo)準(zhǔn)”有創(chuàng)性血管內(nèi)造影進(jìn)行對比，結(jié)果可能存在一定偏移，需后期進(jìn)一步驗證。此外，頭頸心血管CTA一站掃描圖像質(zhì)量、輻射劑量除受前文已提因素影響外，同時還受管電壓、醫(yī)生操作技術(shù)等因素影響[23-25]。

因此，頭頸心血管CTA一站掃描圖像質(zhì)量、輻射劑量在心率86～95次/min范圍時可獲得最佳結(jié)合點。臨床可通過早期檢測心率預(yù)測圖像質(zhì)量，并可針對性完善干預(yù)策略，以確保獲得最優(yōu)圖像。