低管電壓低對(duì)比劑劑量聯(lián)合ASiR-V 重建技術(shù)在CT 冠狀動(dòng)脈血管成像中的可行性研究

宋 晶

（濟(jì)寧市第三人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科 山東 濟(jì)寧 272100）

CT 冠狀動(dòng)脈血管成像（coronary computer tomography angiography，CCTA）是目前臨床無(wú)創(chuàng)冠狀動(dòng)脈檢查的主要手段。然而，大量冠心病患者需要進(jìn)行長(zhǎng)期隨訪多次CCTA 檢查，導(dǎo)致CCTA 掃描輻射總劑量過(guò)大，同時(shí)每次檢查均需使用對(duì)比劑進(jìn)行，由此造成患者面臨對(duì)比劑腎?。╟on-trastinducednephropathy，CIN）與誘發(fā)癌變的風(fēng)險(xiǎn)[1-2]。相關(guān)研究表明[3]CT 檢查的電離輻射可增加約2% 的癌癥發(fā)生率。因此降低患者檢查所受的碘攝入量與輻射劑量具有重要臨床意義。自適應(yīng)迭代重建技術(shù)ASiR-V 是一種新型的混合技術(shù)，能有效地識(shí)別數(shù)據(jù)空間上的噪聲，選擇性提取所需信息進(jìn)行重建[4]，因此ASiR-V 重建技術(shù)具有提升圖像質(zhì)量的效果，可應(yīng)用于降低輻射劑量與CIN 發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的低劑量研究中，從而達(dá)到常規(guī)劑量圖像的效果。本研究擬研究低管電壓低對(duì)比劑劑量聯(lián)合ASiR-V 重建技術(shù)在CCTA 中的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究為回顧性研究，收集2021年3月—2022年8月在濟(jì)寧市第三人民醫(yī)院申請(qǐng)接受CCTA 檢查的75 例患者。入組標(biāo)準(zhǔn)：①患者檢查前心率皆小于100 次/分鐘。②所有患者皆無(wú)嚴(yán)重心律失常、無(wú)碘過(guò)敏史。排除標(biāo)準(zhǔn)：患者因非心率原因造成的檢查失敗，如不能閉氣，產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)偽影等。所有患者簽署知情同意書(shū)。

1.2 方法

1.2.1 分組方法 對(duì)CCTA 檢查患者資料查閱后進(jìn)行分組。具體分組情況：A 組（n=40）采用80 kV 管電壓，40 mL（350 mgI/mL）對(duì)比劑用量進(jìn)行血管成像，B 組（n=35）采用120 kV 管電壓，60 mL（350 mgI/mL）對(duì)比劑用量進(jìn)行血管成像，A 組采用ASiR-V 重建技術(shù)（迭代百分比使用自適應(yīng)），B 組采用濾波反投影法重建技術(shù)。

1.2.2 設(shè)備 使用美國(guó)通用電氣256 排螺旋CT（GE Revoulution 256CT），螺距0.4，掃描層厚0.5 mm 層間距0.5 mm，矩陣：1024×1024，噪聲指數(shù)NI 為10，使用回顧性心電門(mén)控。使用直通靜脈留置針（20 G）建立靜脈通道，注射藥物為碘佛醇（350 mg/mL）（100 mL注射液/ 江蘇恒瑞醫(yī)藥股份有限公司/ 國(guó)藥準(zhǔn)字H20143027），并注射20 mL 生理鹽水，使用雙筒注射方案的高壓注射器進(jìn)行。放置升主動(dòng)脈ROI，監(jiān)測(cè)140 HU自動(dòng)觸發(fā)掃描。

1.3 圖像后處理與質(zhì)量評(píng)價(jià)

1.3.1 圖像后處理與圖像質(zhì)量評(píng)價(jià) 掃描后采用GE工作站，進(jìn)行最大密度投影、曲面重建等重建。圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為5 分法，圖像評(píng)價(jià)主要參照重建后原始橫斷位、次要考慮VR、MIR、CPR 等重建圖像：優(yōu)質(zhì)圖像對(duì)比，血管分支無(wú)邊緣偽影為5 分；適中圖像對(duì)比，血管分支部分邊緣偽影為4 分；圖像對(duì)比不影響觀察，血管分支邊緣偽影可滿足診斷為3 分；圖像邊緣偽影明顯，血管腔觀察困難為2 分；血管腔內(nèi)不清，無(wú)法診斷為1分[5]。兩位影像科CCTA 報(bào)告醫(yī)師雙盲評(píng)估，兩者一致性較好則采用評(píng)分者1 分?jǐn)?shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，記錄失敗數(shù)（≤2分）與CCTA 成功數(shù)（評(píng)分≥3 分）[6]。

1.3.2 圖像客觀評(píng)價(jià) 對(duì)兩組患者冠狀動(dòng)脈及分支進(jìn)行CT 值測(cè)量并記錄數(shù)據(jù)。冠狀動(dòng)脈起始處設(shè)ROI1、回旋支ROI2、前降支ROI3，ROI 選取不超過(guò)血管邊緣、避開(kāi)鈣化斑塊。測(cè)量圖像CT1-3 值，以標(biāo)準(zhǔn)差SD1-3 為層面噪聲，測(cè)量背部肌肉CT 值SD 為背景噪聲。計(jì)算CCTA 的CNR、SNR。

1.3.3 患者輻射劑量評(píng)價(jià) 記錄所有患者CT 設(shè)備掃描記錄輻射劑量參數(shù)CT 容積劑量指數(shù)（volume CT dose index，CTDIvol）、劑量長(zhǎng)度乘積（dose-length product，DLP），計(jì)算有效劑量（effective dose,ED），ED=DLP×K，心臟K=0.014[7]。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 21.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。符合正態(tài)分布數(shù)據(jù)采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，CNP、SNP、ED、CT 值、噪聲、年齡比較采用t檢驗(yàn)分析，性別比較采用卡方檢驗(yàn)，圖像評(píng)分一致性采用Kappa檢驗(yàn)，Kappa值≥0.75 為一致性優(yōu)良，兩組評(píng)分結(jié)果采用秩和檢驗(yàn)，P＜0.05 為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者一般資料與檢查成功率比較

兩組75 例患者性別、年齡、檢查成功率差異皆不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見(jiàn)表1。

表1 患者一般資料與檢查成功率比較（±s，歲）

表1 患者一般資料與檢查成功率比較（±s，歲）

檢查成功率（成功/失?。├鼳 組（n=40） 64.84±7.2821/1939/1 B 組（n=35） 66.21±8.1814/2134/1 χ2[t][0.767]1.1720.009 P 0.4380.2790.924組別平均年齡（images/BZ_80_837_758_860_796.png±s，歲）男/女例

2.2 兩組患者血管CT 值、圖像質(zhì)量、輻射劑量比較

兩組回旋支、前降支、右冠狀動(dòng)脈CT 值、血管噪聲、DLP、CTDIvol、ED 差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）見(jiàn)表2、表3、圖1。評(píng)分者1 的A 組評(píng)分為（4.83±0.59）分、B 組評(píng)分為（4.80±0.63）分，評(píng)分者2 的A 組評(píng)分為（4.78±0.66）分、B 組評(píng)分為（4.71±0.79），兩組圖像評(píng)分、CNR、SNR 不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，兩名評(píng)分者對(duì)兩組CCTA 圖像評(píng)分一致性優(yōu)良（Kappa＝0.886、0.904），見(jiàn)表4。

圖1 圖像質(zhì)量與輻射劑量比較

表2 兩組患者血管CT 值、圖像噪聲、對(duì)比信噪比、信噪比比較（±s）

表2 兩組患者血管CT 值、圖像噪聲、對(duì)比信噪比、信噪比比較（±s）

組別回旋支前降支右冠狀動(dòng)脈 冠狀動(dòng)脈噪聲A 組（n=40）242.5±27.3251.0±23.8246.8±25.311.23±2.41 B 組（n=35）184.1±26.4167.2±24.7178.4±23.19.03±2.31 t/z9.38514.94712.1614.021 P＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001組別冠狀動(dòng)脈 CNR冠狀動(dòng)脈 SNR圖像評(píng)分A 組（n=40）26.62±2.2330.52±3.184.83±0.59 B 組（n=35）24.14±3.8728.37±4.714.80±0.63 t/z3.4522.3420.589 P 0.1120.1730.556

表3 兩組患者輻射劑量比較（±s）

表3 兩組患者輻射劑量比較（±s）

組別DLP/（mGy·cm）CTDIvol/mGyED/mSv A 組（n=40）119.82±32.847.21±1.352.86±0.88 B 組（n=35）251.62±41.2712.40±1.754.22±0.63 t 15.38814.4747.595 P＜0.001＜0.001＜0.001

表4 兩組患者CCTA 評(píng)分一致性比較

3 討論

目前冠心病血管狹窄程度達(dá)到80%以上才建議進(jìn)行支架治療，因此診斷患有輕度或中度冠狀動(dòng)脈狹窄的患者需要服藥并按時(shí)復(fù)查，而復(fù)查的主要手段就是CCTA，長(zhǎng)期頻繁地使用CCTA 進(jìn)行復(fù)查會(huì)造成過(guò)量的輻射與對(duì)比劑使用。帶來(lái)的患者輻射劑量、對(duì)比劑用量亦隨之變大，如何降低CCTA 檢查輻射潛在損害、CIN并發(fā)癥是主要的質(zhì)量控制目的與優(yōu)化診斷的流程。本研究在低管電壓低對(duì)比劑劑量聯(lián)合ASiR-V 重建技術(shù)進(jìn)行CCTA 檢查，發(fā)現(xiàn)低管電壓低對(duì)比劑劑量聯(lián)合ASiR-V重建技術(shù)所得圖像質(zhì)量與正常劑量無(wú)差異，能滿足臨床需求，并且CCTA 檢查成功率未出現(xiàn)下降。本組研究A 組DLP、CTDIvol、ED 較B 組下降52.9%、41.9%、32.2%，有效降低患者輻射危害。

DNA 雙鏈結(jié)構(gòu)斷裂是一種CT 輻射損傷造成染色體畸變的隨機(jī)損害效應(yīng)[8]。本次研究低管電壓掃描方案有效減少CCTA 患者的ED，有效避免上輻射損傷發(fā)生。管電壓的下降能有效降低輻射，效果比低管電流下降大，因此本研究采用低管電壓進(jìn)行輻射調(diào)整，然而低管電壓有效降低輻射的同時(shí)會(huì)明顯增加血管噪聲[9]，因此本研究在低管電壓的同時(shí)配合低對(duì)比劑劑量，減少血管內(nèi)CT值配合ASiR-V 重建技術(shù)進(jìn)行圖像噪聲優(yōu)化，雖A 組噪聲仍大于B 組，但A 組能達(dá)到圖信噪比、對(duì)比信噪比與B 組無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的效果。低管電壓聯(lián)合低對(duì)比劑劑量的掃描能使得射線能量穿過(guò)對(duì)比劑時(shí)更加接近33.2 keV的碘K 緣，在碘對(duì)比劑K 緣下X 線吸收以光電效應(yīng)為主，增加對(duì)比劑CT 值，從而使得圖像信噪比、對(duì)比信噪比增加[10]。ASiR-V 重建技術(shù)能隨著掃描條件改變、換算圖像噪聲級(jí)別增加，進(jìn)行原始數(shù)據(jù)空間選擇性識(shí)別提取噪聲分離，此技術(shù)屬于新一代迭代重建算法。本研究在雙低效應(yīng)發(fā)生的同時(shí)，聯(lián)合ASiR-V 重建技術(shù)進(jìn)一步提升圖像數(shù)據(jù)優(yōu)化，提取原始數(shù)據(jù)中噪聲標(biāo)準(zhǔn)差平滑后數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，進(jìn)一步達(dá)到優(yōu)化圖像的效果。

本研究中A 組對(duì)比劑使用量較B 組降低20 mL。大量碘對(duì)比劑排泄時(shí)會(huì)經(jīng)過(guò)腎小球、腎小管等結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致從腎小球系膜細(xì)胞的DNA 損傷以及腎小球微循環(huán)血管破壞，進(jìn)一步導(dǎo)致CIN 的發(fā)生[11]。同時(shí)有研究表明過(guò)高的對(duì)比劑反而可能影響血管內(nèi)壁觀察，由于血管內(nèi)斑塊可為等密度的早期纖維組織，因此高碘對(duì)比劑容易因容積效應(yīng)平均血管壁細(xì)小病變，增加漏診的可能，本次研究中使用低對(duì)比劑劑量減緩了這一問(wèn)題的發(fā)生，在圖像滿足診斷要求的同時(shí)CCTA 檢查成功率也未出現(xiàn)下降。本研究中兩組CCTA 檢查成功率無(wú)差異的主要原因是檢查前有效進(jìn)行呼吸訓(xùn)練與控制心率，在低管電壓與低對(duì)比劑的方案中未出現(xiàn)因掃描條件、注射藥物總量改變而導(dǎo)致的檢查失敗個(gè)案。

本研究的主要不足在于未進(jìn)行不同ASiR-V 重建參數(shù)的設(shè)置，對(duì)于迭代百分比（0%～100%）對(duì)CCTA 低管電壓低對(duì)比劑劑量掃描方案的最優(yōu)設(shè)置需要進(jìn)一步研究。

綜上所述，應(yīng)采用低管電壓低對(duì)比劑劑量聯(lián)合ASiR-V 重建技術(shù)進(jìn)行CCTA 檢查，該方案能有效控制輻射與CIN 風(fēng)險(xiǎn)，在不影響圖像質(zhì)量、檢查成功率的同時(shí)達(dá)到檢查的最優(yōu)化。