低管電壓、低濃度碘對比劑聯(lián)合多模型迭代重建在心房顫動射頻消融術前左心房和肺靜脈CT成像中的應用價值

鄧建濤，馬 婷，吳思頤，周琪濤，嚴 靜，嚴高武，范小萍，李 勇

遂寧市中心醫(yī)院放射影像科，四川 遂寧629000

左心房（LA）和肺靜脈（PV）介入造影、經食管超聲心動圖、CT和MRI均可用于評價LA和PV的解剖關系，從而指導心房顫動（AF）患者經導管射頻消融（RFCA）治療［1-4］。然而，LA和PV造影、經食管超聲心動圖均屬于有創(chuàng)性檢查，不宜作為首選；MRI檢查費用較高、耗時較長，且部分患者具有非兼容性起搏器和金屬植入物、幽閉恐懼癥等禁忌證，因而不能廣泛開展。LA和PV CT成像在RFCA治療AF中具有十分重要的臨床價值，不僅具有檢查費用低廉、成像迅速、分辨率高等優(yōu)勢，它還可以清晰地顯示LA和PV的解剖變異，并能對LA和PV的相關參數(shù)進行測量，從而有利于手術方案的制定［5-6］。但是，LA和PV CT成像不可避免地面臨著碘對比劑相關性腎損害和電離輻射相關性腫瘤兩大問題。故在保證圖像質量的前提下，尋找一種既能減少碘對比劑劑量，又能降低電離輻射的LA和PV CT掃描方案具有十分重要的臨床意義。

近年來，隨著螺旋CT新技術的推廣和運用，低管電壓、低濃度對比劑聯(lián)合多模型迭代重建（ASIR-V）掃描方案已在主動脈、冠狀動脈、門靜脈等多個部位的CT檢查中展開應用［7-8］，但目前未見將上述掃描方案運用于AF患者RFCA術前LA和PV CT成像的研究報道。本文旨在探討低管電壓（100 kVp）、低濃度碘對比劑（300 mgI/mL）聯(lián)合ASIR-V掃描方案在AF患者RFCA術前LA和PV CT成像中的運用價值，為臨床提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

連續(xù)收集2019年1月～2021年6月在遂寧市中心醫(yī)院確診RFCA 的所有AF 患者。其中常規(guī)管電壓（120 kVp）掃描協(xié)議至2019年設備裝機以來一直被我院用于LA和PV CT成像標準評價方法；低管電壓（100 kVp）掃描協(xié)議于2020年3月在我院被正式開始使用。納入標準：符合指南推薦的RFCA適應癥者［9-12］；年齡＞18歲。排除標準：RFCA術后復發(fā)者；碘對比劑過敏病史者；嚴重心、肝、腎功能不全者；CT檢查失敗或圖像質量不佳，無法進行數(shù)據測量者。最終納入286名患者，其中男性161名，年齡20～76（55.8±12.8）歲；女性125名，年齡24～78（59.5±15.3）歲。按管電壓將患者分為實驗組（A組）和對照組（B組），143例/組。A組男性78例，女65例，年齡64.3±10.5歲，BMI 22.65±3.14 kg/m2；B組男83例，女60例，年齡60.9±9.9歲，BMI 21.76±3.04 kg/m2。本院倫理委員會已知曉并審查通過該研究，所有患者均在了解檢查目的和流程后簽署書面知情同意書。

1.2 儀器與方法

采用GE Healthcare Revolution 256層螺旋CT掃描機，前瞻性心電門控掃描模式，雙筒高壓注射器（Ulrich）。掃描前所有患者均進行呼吸訓練，并按要求連接心電導聯(lián)進行心率監(jiān)控。A組：管電壓100 kVp，碘海醇300 mg I/mL；B組：管電壓120 kVp，碘帕醇370 mg I/mL；A、B兩組的其他掃描條件一致，包括：噪聲指數(shù)為20，自動管電流400～720 mA，球管旋轉時間0.28 s，螺距0.992∶1，探測器寬度16 cm，掃描層厚和層間距均為5 mm，掃描范圍從主動脈弓至心臟膈面。采用小劑量團注技術，ROI設置在LA，以5 mL/s的速率通過右肘靜脈注射對比劑10 mL和生理鹽水10 mL進行動態(tài)掃描，得到LA時間-密度曲線，計LA達峰時間為M。設置LA和PV掃描延遲時間為N（N=M+6s），以5 mL/s的速率經右肘靜脈團注對比劑50 mL后，繼續(xù)注射30 mL生理鹽水，打藥同時觸發(fā)自動掃描。

1.3 圖像后處理

A組數(shù)據采用ASIR-V 10%～100%后置迭代（間隔10%）重建，共10組圖像；B組自動輸出120 kV、ASIRV 50%的1 組圖像，所有圖像重建層厚、層間距均為0.625 mm。在AW 4.7后處理工作站上對11組數(shù)據行多平面重建、容積再現(xiàn)以及最大密度投影。

1.4 LA和PV解剖及相關指標測量

參考相關文獻，LA和PV解剖及相關指標測量包括：LA大小、血栓及憩室發(fā)生率、正常PV及解剖變異（副PV、PV長共干、PV短共干、其他類型）、常規(guī)四支型PV夾角（相對于軸位和冠狀位）［5,13-15］。

1.5 圖像質量評價

客觀評價：于11組數(shù)據軸位薄層圖像上，由2名影像科心胸血管組副主任醫(yī)師在LA中部、左上肺靜脈（LSPV）、左下肺靜脈（LIPV）、右上肺靜脈（RSPV）、右下肺靜脈（RIPV）開口處分別測量CT值和噪聲SD值，以上述同層面豎脊肌為組織背景，測量雙側豎脊肌中央區(qū)域CT值及SD值，LA和豎脊肌ROI約為50 mm2，各PV口ROI約為40 mm2，所有數(shù)據均測量3次取平均值為最終參考值，數(shù)據測量有分歧時經商議決定。計算LA、LSPV、LIPV、RSPV、RIPV的信噪比（SNR）和對比噪聲比（CNR），其中SNR=CT值/SD值，左心房CNR=（左心房CT 值-豎脊肌CT 值）/豎脊肌SD 值，肺靜脈CNR=（肺靜脈CT值-豎脊肌CT值）/豎脊肌SD值。

主觀評價：仍由上述2名醫(yī)師采用雙盲法以5分法對11組圖像質量進行主觀評分，3分及以上達到診斷標準，2分及以下無法用于臨床診斷。評分標準：5分，圖像質量好，LA和PV充盈好，解剖細節(jié)顯示完整，背景圖像無明顯噪聲；4分，圖像質量較好，LA和PV充盈較好，解剖細節(jié)顯示較完整，背景圖像噪聲較小；3分，圖像質量中等，LA和PV充盈一般，解剖細節(jié)顯示一般，背景圖像噪聲中等，不影響醫(yī)師診斷；2分，圖像質量較差，LA和PV充盈較差，解剖細節(jié)顯示不完整，背景圖像噪聲明顯，影響診斷；1分，圖像質量差，LA和PV充盈差，圖像噪聲嚴重，無法用于診斷。

1.6 輻射劑量和碘劑量

記錄A、B兩組患者掃描產生的CT容積劑量指數(shù)（CTDIvol）和劑量長度乘積（DLP），計算有效輻射劑量（ED）=DLP×k，k為胸部權重因子，k=0.014 mSv/(mGy·cm)。碘劑量（g）=碘對比劑濃度（mgI/mL）×碘對比劑注射劑量（mL）/1000（mg/g）。

1.7 統(tǒng)計學分析

采用SPSS23.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據分析。符合正態(tài)分布的計量資料以均數(shù)±標準差表示非正態(tài)分布的計量資料以中位數(shù)（上、下四分位數(shù)）表示，采用獨立樣本t檢驗或Wilcoxon秩和檢驗進行比較；性別、高血壓和心血管疾病發(fā)生率等計數(shù)資料以n(%)表示，組間差異的比較采用χ2檢驗；各組間CT值、SD值、SNR及CNR的比較采用Kruskal-WallisH檢驗；圖像質量主觀評分的比較采用Mann-WhitneyU檢驗，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。采用Kappa檢驗比較兩名醫(yī)師主觀評分的一致性，0.75≤Kappa＜1為一致性好，0.40≤Kappa＜0.75為一致性中等，0≤Kappa＜0.40為一致性差。

2 結果

2.1 一般情況比較

A、B兩組患者的性別、年齡、BMI等基本資料比較差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；A 組患者的CTDIvol、DLP和ED均低于B組患者（P＜0.05），A組患者有效輻射劑量ED較B組減少約37.4%；A組患者碘攝入量較B組減少約29.9%（表1）。

表1 兩組患者的臨床基本資料、輻射劑量和碘攝入量的比較Tab.1 Comparison of basic clinical data,radiation dose and iodine intake between two groups of patients(n=143)

2.2 圖像質量客觀評價

不同重建算法間圖像的LA、LSPV、LIPV、RSPV、RIPV的CT值差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05，表2），但其SD值、SNR及CNR的差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05，表3～5）。A組圖像隨著ASIR-V后置迭代重建比例的增加，SD 值逐漸降低，SNR 及CNR 逐漸升高，ASIR-V 40%～100%后置迭代重建LA及PV圖像SD值低于B組120 kVp ASIR-V 50%重建圖像，ASIR-V 50%～100%后置迭代重建圖像SNR及CNR 均高于B 組120 kVp ASIR-V 50%重建圖像（P＜0.05）。

表2 不同重建算法下左心房和肺靜脈CT值的比較Tab.2 Comparison of CT values of left atrium and pulmonary vein under different reconstruction algorithms(Hu)

表3 不同重建法下左心房和肺靜脈SD值的比較Tab.3 Comparison of SD values of left atrium and pulmonary veins under different reconstruction algorithms

2.3 圖像質量主觀評價

兩名醫(yī)師對圖像質量的主觀評分一致性好（P＜0.05），不同重建算法圖像間醫(yī)師主觀評分差異均具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。A組圖像中ASIR-V 60%～100%重建的LA 及PV 圖像質量主觀評分均高于B 組120 kVp ASIR-V50%重建的圖像（圖1），其中以70%和80% ASIR-V 后置迭代重建圖像主觀評分最高（P＜0.05），典型病例（圖2）。A組重建圖像中，隨著后置迭代ASIR-V重建比例由10%增加至70%和80%時，圖像質量主觀評分逐漸增加，當ASIR-V重建比例超過80%時，圖像質量主觀評分逐漸降低。

圖1 LA和PV圖像質量主觀評分的比較Fig.1 Comparison of subjective ratings of LA and PV image quality.

圖2 典型病例Fig.2 Typical case.

2.4 LA和PV解剖及相關指標測量

2.4.1 LA 大小、血栓及憩室發(fā)生率 A、B 兩組LA 直徑大小比較差異無統(tǒng)計學意義（53.9±8.5vs55.0±8.1 mm，P=0.6483）；左心耳血栓發(fā)生率比較差異無統(tǒng)計學意義（5.6%vs7.7%，P=0.6361）；左心房憩室發(fā)生率比較差異無統(tǒng)計學意義（36.4%vs41.3%，P=0.4667）。

2.4.2 PV解剖變異發(fā)生率及PV夾角 286例AF患者中，71例（24.8%）可見PV先天性解剖變異，包括副PV 47例（16.4%）、PV長共干13例（4.5%）、PV短共干9例（3.1%）、其他類型2例（0.7%）。A組中PV先天性解剖變異者39例（27.3%），B組中32例（22.4%），兩組間比較差異無統(tǒng)計學意義（P=0.4116）；常規(guī)四支肺靜脈相對于冠狀位和軸位夾角差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05，表7）。

表4 不同重建算法下左心房和肺靜脈SNR的比較Tab.4 Comparison of SNR of left atrium and pulmonary vein under different reconstruction algorithms

表5 不同重建算下法左心房和肺靜脈CNR的比較Tab.5 Comparison of CNR of left atrium and pulmonary vein under different reconstruction algorithms

表6 不同重建算法下左心房及肺靜脈圖像質量主觀評分的比較Tab.6 Comparison of subjective scores of left atrium and pulmonary vein image quality under different reconstruction algorithms(score,Mean±SD)

表7 常規(guī)四支肺靜脈相對于冠狀位和軸位的夾角Tab.7 The included angle of the conventional four pulmonary veins relative to the coronal and axial views(°,Mean±SD)

3 討論

PV異常電活動觸發(fā)/驅動是PV前庭電隔離治療AF的理論基礎［10］，RFCA通過在LA和PV之間實現(xiàn)電學隔離，從而達到阻斷快速心律失常異常傳導束和起源點的目的［16］。一般情況下，LSPV、LIPV、RSPV、RIPV由心臟后部分別匯入LV。若PV存在解剖變異，并且在RFCA過程中為AF觸發(fā)灶或起源點，則可能因為PV本身未被識別而導致消融失敗或術后復發(fā)［12,17］。有學者認為，AF患者PV解剖變異多見，其中右中肺靜脈最常見，可作為AF 的影像生物學標志［18］。在本研究中，24.8%的AF患者可見PV先天性解剖變異，其中以副PV（16.4%）和PV共干（7.6%）最為常見，這與既往研究［5,19］報道一致。然而，本研究和另一研究［19］均未發(fā)現(xiàn)更多、更復雜的PV解剖變異形式，筆者認為，這主要與文獻［5］的樣本量較大有關（n=1420）。既往研究發(fā)現(xiàn)［20-21］，左心房憩室的發(fā)生率為10%～46%，本研究中低劑量組與常規(guī)劑量組左心房憩室發(fā)生率分別為36.4%和41.3%，與既往研究一致。另外，本研究所測量的常規(guī)四支肺靜脈相對于冠狀位和軸位的夾角與以前的研究測量結果稍有不同［22-23］，可能原因是每個患者的肺靜脈都是獨立的，其角度變動范圍較大［23］。本研究還顯示，盡管A組采用的是低管電壓（100 kVp）、低濃度碘對比劑（300 mg I/mL）掃描方案，但其PV解剖變異顯示率、LA直徑大小和PV夾角與B組比較差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。由此表明，低管電壓（100 kVp）、低濃度碘對比劑（300 mgI/mL）掃描方案可用于AF患者RFCA術前對LA和PV解剖及相關指標的精確評價。

LA和PV CT成像的主要不足是電離輻射暴露和碘對比劑腎損害，尤其對于腎功能不全等高危人群。因此，在保證圖像質量的前提下降低輻射劑量和減少碘攝入量十分重要。本研究中，A組采用低管電壓（100 kVp）、低濃度碘對比劑（300 mgI/mL）掃描方案與B組患者LA和PV的CT值相似，而A組患者的碘攝入量較B組降低約29.9%，表明低管電壓可以增加碘對比劑與周圍組織的對比度，這與低管電壓掃描時X線光子的能量更加接近碘離子的吸收光譜（33.2 keV），光電效應增加和康普頓散射減弱有關［24］。本研究中，A組患者的ED較B組降低約37.4%，這是因為輻射劑量與管電壓的平方呈正比［25］，即使管電壓的微小變化也會引起輻射劑量的明顯減低。一項關于腎動脈CT血管造影的研究顯示，當管電壓從120 kVp降低到80 kVp時，實驗組的碘對比劑用量和ED較對照組分別降低了42.2%和65.1%［26］；也有研究在對低管電壓冠狀動脈CT血管造影掃描方案進行系統(tǒng)評價后發(fā)現(xiàn)，在不影響圖像質量的前提下，當管電壓為80 kVp 和100 kVp 時，其輻射劑量可分別減少38%～83%和3%～80%［27］。本研究與上述研究結論一致。

本研究中，A組圖像隨著ASIR-V后置迭代重建比例的增加，SD值逐漸降低，SNR及CNR逐漸升高，表明ASIR-V迭代重建算法可提高圖像質量，同時降低圖像噪聲，這與既往一項在肝臟CT成像中的研究［28］結果相似。本研究A組重建圖像中，隨著后置迭代ASIR-V重建比例由10%增加至70%和80%時，圖像質量主觀評分依次增加；但當重建比例超過80%時，圖像質量主觀評分逐漸減低，原因可能是過高的后置迭代ASIR-V重建算法會引起噪聲頻率的改變和漂移，圖像會出現(xiàn)過度平滑而失真，甚至在圖像上出現(xiàn)“蠟像狀偽影”降低了診斷醫(yī)師的主觀評分，此與文獻［8,26］結果一致。有學者在運用ASIR-V對門靜脈和腎動脈進行成像后認為，采用80%和70%ASIR-V重建算法可以獲得最佳的門靜脈和腎動脈圖像［29-30］。本研究與上述研究基本一致，可能由于成像部位不同，所以最佳ASIR-V比例不同。

本研究的局限性在于：研究對象的BMI均較小，未納入更大BMI的AF患者進行亞組分析；僅將120 kVp和100 kVp管電壓進行對比，未對比更低水平的管電壓（如80 kVp）；僅將370 mgI/mL和300 mgI/mL造影劑進行對比，未對比其他水平的造影劑；未與其他機型和其他迭代重建算法進行比較。

綜上所述，低管電壓（100 kVp）、低濃度碘對比劑（300 mgI/mL）聯(lián)合70%或80%ASIR-V的掃描方案可用于AF患者RFCA術前對LA和PV解剖及相關指標的評價，在保證圖像質量的前提下，可顯著降低電離輻射和減少碘攝入量。