個性化冠狀動脈CTA對比劑注射方案的可行性研究

Feasibility study of personalized coronary CTA contrast agent injection protocol

DING Xiaoqing，SONGJingjing，TAN Wenli，ZHU Jing，WANG Li，XUHuihui，LYUYining，XIEYao，ZHAOXi，ZHANSonghua， WANG Danhong，GONG Zhigang

DepartmentofdiologguangspitalftedtgiUersityofditioalneseedicinega， China.

[Abstract]Objective：Toinvestigatetheclinicalfeasibilityofpersonalizedcontrastagentinjectionprotocolsforcoronary CTA（CCTA）.Methods：Atotalof10OpatientsundergoingCCTAwereenrolledanddividedintoanexperimentalgroup（48cases） andacontrolgroup（52cases）acording totheexaminationtimeline.Theexperimental groupreceivedpersonalizedinjection protocols，whilethecontrolgroupusedkV-basedprotocols.Contrastagentdosageandinjectionratewererecordedforboth groups.CTvalueandnoiselevelweremeasuredattheaorticrot，leftmaincoronaryartery，proximalleftanteriordescending artery，md-leftanteriordescendingartery，proximalcireumflexartery，proximalrightcoronaryartery，andmid-ightcoroay artery.Subjectiveandobjectiveimagequalitywereevaluated，anddiferencesbetween thetwogroupswerecompared.Results： There werestatistcaldiffrences inthetubecurrent，dose length product（DLP），andefeciveradiationdose（ED）between the two groups（all Plt;0.05 ）.The experimental group had contrast agent dosage of（ 30.85±7.03）mL and injection rate of（ 2.44±0.55 ） mL/s ，while the control group had（ 50.38±1.35 ）mLand（ 4.04±0.13 ）mL/s，respectively.Theexperimental group showed a 63.31% reduction in dosage and a 65.57% decrease in injection rate compared to the control group，with statistically significant differences（both Plt;0.01 ）.The subjective image quality score was （3.80±0.40 ）points in the experimental group and （3.90±0.30 ）points in the control group，with no statistically significant difference（ Pgt;0.05 ）. CT valuesandnoise levelsinallmeasuredbloodvesselsintheexperimental groupwerelower thanthoseinthecontrol group， with statistically significant differences（all Plt;0.05 ）.There wasno statistical difference in SNR of measured blood vessels between the two groups （all Pgt;0.05 ）.The noise score at the aortic root，CT value and objective image quality score of coronary had statistical differences between the two groups （all Plt;0.001 ），while SNR at the aortic root had no statistical diference （ P= 0.209）.Conclusion：Thepersonalizedcontrastagent injectionprotocolforCCTAcansignificantlyreducecontrastagentdosage and injection rate without compromising the image quality of CCTA.

[Key words] Coronary artery;Personalized;Contrast agent;Tomography，X-ray computed;Angiography

缺血性心臟病是引起人類死亡的首要原因，每年死亡人數(shù)超過900萬[1]。CT已經(jīng)成為心血管疾病的一線檢查手段[2-3]。隨著CT技術(shù)的進步，越來越多的個性化技術(shù)用于臨床工作，如自動管電壓設(shè)置、雙能量掃描、迭代重建、光子計數(shù)CT等[4-5]。這對冠狀 動脈 CTA（coronary artery computed tomographyangiography，CCTA）對比劑注射方案的設(shè)計提出了挑戰(zhàn)。本研究通過微信小程序設(shè)置CCTA個性化對比劑注射方案，探討其臨床可行性。

1資料與方法

1.1一般資料

收集2024年2—4月在我院行CCTA檢查的100例患者。按就診時間順序使用隨機數(shù)字表法分為試驗組48例和對照組52例。排除標(biāo)準(zhǔn)： ① 使用前瞻性心電觸發(fā)大螺距掃描或回顧性心電門控掃描模式； ② 年齡 lt;18 歲； ③ 既往有嚴(yán)重碘對比劑不良反應(yīng)； ④BMIgt;30kg/m² 。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)（批號：2024-1429-012-01）。

1.2儀器與方法

采用第3代雙源CT（SiemensSomatom Force），完成定位圖及鈣化積分采集后行CCTA檢查。檢查前無需控制心率，患者取仰臥位，足先進，右側(cè)上肢留置20G套管針。對比劑使用碘美普爾注射液（碘濃度400mg/mL ）。使用監(jiān)測觸發(fā)方法，監(jiān)測主動脈根部，閾值為 ^80HU ，觸發(fā)后延遲6s開始掃描。使用前瞻性心電觸發(fā)序列掃描模式，根據(jù)患者體型進行自動管電壓和自動管電流調(diào)制，掃描參數(shù)：參考管電壓為100kV ，參考管電流為 320mAs/r ；自適應(yīng)準(zhǔn)直，準(zhǔn)直范圍 96×0.6mm～192×0.6mm ；自適應(yīng)全劑量曝光范圍，根據(jù)患者心率和心律確定；掃描范圍從氣管隆突下 1cm 至心臟膈面，使用自動范圍設(shè)置，根據(jù)患者心臟情況進行微調(diào)。重建參數(shù)：層厚 0.75mm ，層距0.5mm ，行ADMIRE迭代重建，Strength值為4，根據(jù)患者心臟大小自適應(yīng)視野，重建矩陣 512×512 。

試驗組對比劑注射方案使用微信小程序“個性化CM計算器”進行計算（軟件著作權(quán)登記號2022SR0269169），該方法參考相關(guān)研究[6結(jié)合實踐經(jīng)驗確定。首先計算或估計患者去脂體質(zhì)量， 120kV 時注射流率 去脂體質(zhì)量 ×37/ 對比劑濃度， 120kV 時流率為 100% ，每降低 10kV ，流率減少 10% 。注射持續(xù)時間 掃描持續(xù)時間 +t ，其中掃描持續(xù)時間 s且心率 gt;90 次 /min 時， t=6 ;掃描持續(xù)時間 gt;1 s且心率≤70次 /min 或掃描持續(xù)時間 ?1 s、心率在 70～90 次 /min 時， 1=7 ；掃描持續(xù)時間 gt;1 s且心率 gt;70 次 /min 或掃描持續(xù)時間≤1s、心率 ≤70 次 /min 時， t=8 ；獲得注射流率和對比劑持續(xù)時間后，可計算對比劑總量。對照組對比劑注射方案根據(jù)自動管電壓調(diào)制的管電壓結(jié)果設(shè)定， 70kV 流率為 4mL/s ，總量為 50mL ，每增加10kV ，流率增加 0.5mL/s ，總量增加 6mL 。

記錄容積CT劑量指數(shù)（volumeCTdosimetry index，CTDIvol）、劑量長度乘積（doselength product，DLP）等參數(shù)，參考胸部轉(zhuǎn)換系數(shù)（0.014）計算有效輻射劑量（effectivedose，ED）。將所有數(shù)據(jù)傳輸至Siemenssyngo.via工作站，進行數(shù)據(jù)測量和主觀圖像質(zhì)量評價。

1.3 圖像評價

測量并記錄所有患者主動脈根部、左主干（LM）前降支（LAD）近段、LAD中段、回旋支（CX）近段、右冠狀動脈（RCA）近段、RCA中段的CT值和標(biāo)準(zhǔn)差，如測量部位存在支架、彌漫鈣化或血管直徑 lt;1.5mm 則不進行。

由2位分別有19、23年CCTA診斷經(jīng)驗的醫(yī)師雙盲下評價主觀圖像質(zhì)量，參考國際心血管CT學(xué)會（SCCT）對冠狀動脈血管的18段分法差，僅對直徑 的節(jié)段進行評價[7]。圖像質(zhì)量評價分為4級[8-9]：優(yōu)秀（4分），血管邊界清晰，無偽影， gt;90% 的節(jié)段能夠評估；良好（3分）：血管邊界清晰，部分偽影， 80%lt;-90% 的節(jié)段能夠評估；中等（2分）：血管邊界局部模糊，部分偽影， 70%lt;-80% 的節(jié)段能夠評估；差（1分）：血管顯示不清，明顯偽影， lt;70% 的血管節(jié)段能夠評估。

采用《冠狀動脈CT血管成像的適用標(biāo)準(zhǔn)及診斷報告書寫規(guī)范》10]要求，對CCTA的圖像質(zhì)量進行客觀評價：優(yōu)秀（4分），左主干和3支冠狀動脈近中段管腔內(nèi)CT值 351～450HU ；良好（3分）， 300～350HU ：中等（2分）， 200～299HU ；差（1分）， lt;200HU 。主動脈根部管腔內(nèi)的CT值標(biāo)準(zhǔn)差（SD值）可作為圖像噪聲， lt;20HU 為優(yōu)秀（4分） ，20～30HU 為良好（3分），31-40HU 為一般（2分）， gt;40HU 為差（1分，圖像不能評估）。

1.4統(tǒng)計學(xué)分析

使用SPSS26.0軟件。定量資料以 表示。使用單因素方差分析2組年齡、心率差異，使用獨立樣本t檢驗分析2組性別差異。2組數(shù)據(jù)主觀和客觀圖像質(zhì)量的差異行t檢驗。以 Plt;0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2結(jié)果

2.12組一般資料及輻射劑量比較（表1）

100例中，試驗組48例，男21例，女27例；對照組52例，男19例，女33例。2組性別、年齡、BMI、心率比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均 Pgt;0.05 ）。試驗組44例 （91.7% ）使用 70kV 掃描，4例（ 8.3% ）使用80kV 掃描。對照組46例（ 88.5% ）使用 70kV 掃描，6例 （11.5% 使用 80kV 掃描。2組管電流、DLP、ED差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均 Plt;0.05 ）。

表12組一般資料及輻射劑量比較

注：CTDIvol為容積CT劑量指數(shù)，DLP為劑量長度乘積，ED為有效輻射劑量。

2.2 2組對比劑方案比較（表2）

2.32組圖像質(zhì)量評價（表3；圖1，2）

試驗組對比劑劑量較對照組減少 63.31% ，流率降低 65.57% ，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均 Plt;0.01 ）。

試驗組主觀圖像評分為 （3.80±0.40） 分，對照組為 （3.90±0.30） 分，2組差異無統(tǒng)計學(xué)意義 （Pgt;0.05） ）。

表22組對比劑方案比較

表32組圖像測量數(shù)據(jù)及客觀評分比較

注：LM為左主干，LAD為前降支，CX為回旋支，RCA為右冠狀動脈。

試驗組各測量血管的CT值均低于對照組，試驗組各測量血管的噪聲水平均高于對照組（均 Plt; 0.05）。試驗組和對照組各測量血管的SNR差異無統(tǒng)計學(xué)意義（均 Pgt;0.05 ）。2組主動脈根部噪聲評分、冠狀動脈血管平均CT值及其客觀評分差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均 Plt;0.001 ）。2組主動脈根部SNR客觀評分差異無統(tǒng)計學(xué)意義（ P=0.209 ）。相關(guān)性檢驗發(fā)現(xiàn)，圖像質(zhì)量與對比劑方案無關(guān)。

3討論

管電壓選擇增多和低管電壓成像普及，為個性化CCTA對比劑注射方案設(shè)置提供更多可能[11-12]。Martin等[13]根據(jù)管電壓設(shè)置不同的碘流率，對比劑總量（碘濃度 370mgI/mL 從 70kV 時的 33mL （碘流率 0.7gl/s 到 130kV 時的 65mL （碘流率 1.7gI/s ）；管電壓定制注射方案可對行CCTA的患者行個體化掃描，在保持圖像質(zhì)量的同時顯著降低對比劑和輻射劑量。Onoda等[14]研究發(fā)現(xiàn)，使用 70kV 行經(jīng)導(dǎo)管主動脈瓣置入術(shù)（transcatheteraorticvalve implantation，TAVI）術(shù)前評估既能保證圖像質(zhì)量，又能減少對比劑劑量。本研究發(fā)現(xiàn)，使用個性化對比劑注射方案后，整體血管強化水平有所降低，噪聲水平也相應(yīng)降低，圖像整體SNR未受到明顯影響。Jin等[15使用體表面積優(yōu)化對比劑注射方案，并在雙源CT上使用前瞻性心電觸發(fā)序列掃描模式，發(fā)現(xiàn)按體表面積計算對比劑劑量所得圖像較根據(jù)BMI獲得圖像的質(zhì)量更好。此外，本研究利用自動管電流調(diào)制技術(shù)， 90% 的患者采用 70kV 行CCTA檢查，平均ED為 1.41mSv 較以往研究[16-17]結(jié)果顯著減少。

2022年因碘對比劑短缺，很多放射科被迫選擇其他檢查模式[18]。本研究結(jié)果可在保證診斷結(jié)果的前提下盡可能減少對比劑用量。

目前尚無借助社交媒體工具進行個性化對比劑注射方案設(shè)置的相關(guān)研究。使用社交媒體設(shè)置可更輕松、快捷地獲得個性化的對比劑注射方案，且可用性更好。本研究發(fā)現(xiàn)，CCTA對比劑個性化方案設(shè)置較單純通過管電壓設(shè)置的對比劑劑量減少 63.31% ，流率降低 65.57% 。可減少對比劑引起的不良反應(yīng)，這對老年人或腎功能不全患者更有價值。另外，低注射流率可降低患者的不適，減輕護理工作，對留置針的要求也更低。

本研究存在的不足： ① 未進行嚴(yán)格的隨機對照試驗，可能存在選擇偏倚，導(dǎo)致統(tǒng)計結(jié)果不準(zhǔn)確； ② 樣本量偏小，未對納入患者進行篩選，可能存在統(tǒng)計偏差。 ③ 為單中心研究。今后將進行多中心大樣本研究，以期獲得更準(zhǔn)確的結(jié)果。

綜上所述，個性化CCTA對比劑注射方案設(shè)置可顯著減少對比劑總量降低流率，且不影響圖像質(zhì)量，值得臨床推廣應(yīng)用。

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（收稿日期 2024-07-18）