128排双源CT冠状动脉CTA成像多种扫描模式的应用

雷 伟 ，徐秀芳 ，余日胜 ，崔 凤 ，徐坤元

（1.杭州市中医院放射科，浙江 杭州 310007；2.浙江医学高等专科学校，浙江 杭州 310053；3.浙江大学医学院附属第二医院放射科，浙江 杭州 310009）

冠状动脉CT造影检查（CTA）是一种能够诊断及除外冠状动脉疾病的可信赖且精确的方法，大量研究已经显示冠状动脉CTA在临床中的重要性，其作为一种非侵入性方式，在临床上已广泛被应用[1]。最近多个中心及实验室的数据均显示回顾性心电门控触发的冠状动脉CTA辐射剂量中位值为12 mSv，一些部位使用方案甚至超过30 mSv[2]；另外一些研究显示由心脏CT检查所造成射线照射的远期致癌风险是不可忽视的[3-4]。因此，如何保证图像诊断质量良好的基础上减少辐射剂量是最近热门课题[5-6]。128排双源CT作为一种新的影像设备，其在冠状动脉CTA的应用正处于试用阶段。本组研究采用128排双源CT冠状动脉CTA检查多种模式来对患者进行检查，旨在探讨其在临床上的应用价值。

1 资料和方法

1.1 资料

本院2010年4月10日—8月30日共603例临床怀疑冠心病的患者行128排双源CT冠状动脉CTA（本组病例冠状动脉支架、搭桥术后除外）；患者入选标准：心率≤65次/分（部分服用β-受体阻滞剂控制心率），身高体质量指数在19～25之间。因多种扫描模式中，超快速扫描模式要求心率≤65次/分，为了满足多种扫描模式的可比性，入选受检患者需心率有所限制；另外为了3种扫描模式辐射剂量统计分析的精确性，本组只收集了身高体质量指数在19～25之间的部分患者。其中男411例，女192例，年龄30～87岁，平均（62.1±12.5）岁。临床上表现胸痛、胸闷、心慌等不同症状。排除标准包括对碘对比剂过敏、肝肾功能严重不全患者。

1.2 设备与扫描方法

采用128排双源CT（Siemens Somatom Definition Flash）进行扫描。扫描前均予喷雾硝酸甘油以扩张冠状动脉。并训练患者呼吸，使其能够在扫描期间很好地配合屏气。

图像采集：采用3种不的扫描模式。①超快速螺旋（FS）模式，也称高螺距螺旋模式，采用前瞻性心电门控技术，螺距为3.4，在60%R-R时相开始扫描及采集数据，其CT球管旋转1/4周并在一个R-R周期的舒张期内完成扫描，扫描时间极短，约260ms，移床速度为450 mm/s，受检患者心律整齐。②序列（S）模式，为一种前瞻性心电门控技术触发的非螺旋薄层扫描模式，其扫描方式是“移床－扫描”，反复多次直到扫描完成，扫描曝光位于R-R周期的收缩末期至舒张末期（约35%～90%R-R），其可根据需要适当调整，进行隔1～2个心动周期进行扫描；一般在5～8个心动周期内完成扫描（图1a），受检患者心律整齐。③低螺距螺旋（LS）模式，为传统低螺距螺旋扫描模式，采用回顾性心电门控技术触发扫描，螺距0.17～0.5。其扫描曝光位于R-R周期的收缩末期至舒张末期（约10%～90%R-R）。此模式扫描后根据不同的需要，可进行10%～90%R-R多时相影像重组。采用回顾性心电门控技术触发扫描，受检患者为所有心律不齐及部分心律齐的患者。

先扫屏气定位像，之后经右肘静脉以5 mL/s流率应用双管筒高压注射器注射15 mL对比剂，然后以相同流率注射生理盐水20 mL，使用Test Bolus软件在升主动脉根部测量出造影剂到达主动脉峰值时间，将此时间加5 s作为扫描的延迟时间。扫描参数为：管电压100 kV，管电流60 mAs/rot。

冠状动脉成像增强扫描，采用选定的模式，经右肘静脉以5 mL/s流率应用双管筒高压注射器注射欧乃派克（350 mgI/mL）对比剂65～75 mL，注射完再以相同流率注射50 mL生理盐水，患者屏气扫描。增强扫描条件如下：管电压100 kV，管电流370 mAs/rot，准直器宽度 2×64×0.6 mm，旋转时间 280 ms。定位像及增强扫描的屏气时的吸气幅度尽量保持一致，扫描范围为气管分叉至心脏膈面下1 cm，平均扫描长度约12.0 cm。

1.3 图像后处理

不同的扫描模式采用不同的图像重建方法。

FS模式，CT工作站将自动重建60%R-R时相的增强轴位图像。S、LS模式，在各自扫描时相范围内CT工作站将自动重建最佳收缩期、舒张期的增强图像。3种扫描模式重建图像层厚是0.75 mm，层厚间距是0.5 mm，重建卷积核均采用细腻平滑B26f。对冠状动脉壁钙化较重的患者，另外增加重建卷积核采用锐利平滑B46f的图像。对图像噪音大的，采用图像空间叠代重建（IRIS）技术加作重建图像。

将增强图像应用Circulation软件对扫描的血管进行评价。对心律不齐的患者使用LS模式，且最佳收缩期、舒张期图像质量不能满足评价者，还可进行多时相心电编辑，重建出显示左右冠状动脉最佳时相的图像。图像处理为最大投影（MIP）、曲面重建（CPR）和容积再现（VR）。

1.4 图像分析

采用美国心脏协会AHA标准将冠状动脉分为15段进行分析[7]。图像质量评价标准采用4级分法：1级为优秀（没有伪影，图像质量评价无限制）；2级为良好（少量的伪影，良好的诊断质量）；3级为一般（中等度的伪影，尚能满足诊断要求）；4级为不能诊断（严重的伪影，不能精确作出评价）。评价直径1.5mm以上的冠状动脉段。由两位高年资医师以双盲法对冠状动脉图像质量进行评价及诊断，结果不一致时共同讨论得出一致结论。根据3种不同模式分别统计图像质量不同级别的冠状动脉段数及其比率。

1.5 辐射计量统计

通过CT自动计算得到剂量长度乘积（DLP），由DLP乘以特定的转换系数k来估计有效剂量（ED），转换系数k值参考欧盟委员会关于CT的质量标准指南，k=0.017 mSv/(mGy·cm)[8]。

1.6 数据统计学处理

采用SPSS 17.0统计软件对所得数据进行统计学处理。对FS、S及LS模式3组的扫描时间、DLP及ED进行单因素方差分析；对LS模式扫描的病例心律齐组与不齐组2组的扫描时间、DLP及ED进行t检验。统计结果以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

603例中以FS模式扫描186例，60例行CT扫描前服用β-受体阻滞剂控制心率。以S模式扫描102例，45例行CT扫描前服用β-受体阻滞剂控制心率。以LS模式扫描315例，102例行CT扫描前服用β-受体阻滞剂控制心率，45例心律不齐。

根据15段分法，603例共评价了8886个冠状动脉节段，三种模式扫描图像质量见表1。1～3级为可评价图像，4级为非可评价图像；FS、S及LS模式可评价冠状动脉段百分比相近，分别为99.4%、99.5%、99.2%；其中2、3、4级图像主要右冠状动脉中远段、左冠状动脉前降支中远段及左回旋支远段常见（图2）。

603例中258例出现冠状动脉狭窄，378个节段诊断管径狭窄<50%，147个节段诊断管径狭窄≥50%（图1）；在61例发现 84个心肌桥，其中16个心肌桥发现收缩期狭窄；另外，发现冠状动脉－肺动脉瘘5例，冠状动脉－心房瘘4例。

3种扫描模式的Test Bolus测峰值的平均辐射剂量为（0.16±0.08）mSv。3种不同扫描模式统计学结果见表2，FS组、S组及LS组的扫描时间、DLP及ED依次增加，3组相互之间均存在显著差异，有统计学意义。

表1 3种不同扫描模式评价冠状动脉节段图像质量结果

图1 采用128排双源CT S模式对一胸痛胸闷的患者行冠状动脉CTA检查。图1a显示S模式为一种前瞻性心电门控技术触发的非螺旋薄层扫描模式，其扫描方式是“移床－扫描”，反复多次直到扫描完成，数据采集在74%R－R间期，数据扫描窗宽为35%～90%。图1b，1c显示左前降支中段软斑块，局部管腔明显狭窄。Figure 1.128-slice dual-source CT coronary angiography with sequence(S)mode in a patient with chest pain and chest tightness.ECG during scan(Figure 1a)showed S pattern is a non-spiral thin-slice scanning mode using the prospective cardiac gated technology.Its scanning mode is “step-and-shoot”,repeating many times until the scan is complete,with a pulsing window at 74%of R-R interval and pulsing window from 35%～90%of the R-R interval covering the entire cardiac cycle.CPR and VRT of the left anterior descending coronary(Figure 1b,1c)showed a significant stenosis in the mid-segment(arrow)caused by a non-calcified plague.

LS模式扫描病例中270例心律齐，45例心律不齐，统计学结果（表3）显示心律不齐组扫描时间及ED明显高于心律齐组，两组间存在差异，有统计学意义。

表2 3种扫描模式患者扫描时间、DLP及ED 组间比较（）（Scheffe 法）

表2 3种扫描模式患者扫描时间、DLP及ED 组间比较（）（Scheffe 法）

注：3种扫描模式扫描时间、DLP、ED各组两两比较结果，P均<0.01。

模式 例数 扫描时间（s） DLP ED（mSv）FS 186 0.26±0.01 53.52±3.06 0.91±0.05 S 102 5.01±0.66 322.62±55.76 5.48±0.95 LS 315 5.67±1.77 540.72±176.65 9.19±3.00 F值 1036.093 826.813 826.813 P值 <0.01 <0.01 <0.01

表3 LS模式心律齐组与不齐组患者扫描时间、DLP 及 ED 的比较（）

表3 LS模式心律齐组与不齐组患者扫描时间、DLP 及 ED 的比较（）

心律 例数 扫描时间（s） DLP ED（mSv）齐 270 5.32±1.28 497.19±143.70 8.45±2.44不齐 45 7.80±2.66 801.91±122.69 13.62±2.09 t值 -6.148 -13.428 -13.428 P值 <0.01 <0.01 <0.01

3 讨论

3.1 128排双源CT冠状动脉CTA的扫描模式

128排双源CT拥有2组X线球管、探测器组合，呈95°放置，每个探测器能获得64排0.6 mm宽的图像（Z轴范围38.4 mm），两组探测器使用Z轴飞焦点技术，能同时获得2×128层图像数据，机架旋转1圈280 ms，使用1/2扫描重组法，可获得75 ms的时间分辨率[6]。在冠状动脉CTA成像应用中，可采用3种不同的扫描模式（FS、S及LS模式）。

FS模式为一种通过前瞻性心电门控触发的高螺距螺旋扫描模式，是专门为双源CT发展的一种特殊的新型螺旋采集方法；通过双源几何图像重建，螺距能被显著的提高；其CT球管旋转1/4周并在一个R-R周期的舒张期完成扫描，扫描时间极短，约0.26 s；移床速度为 450 mm/s，在 60%R-R时相开始扫描及采集数据[6，9]。因高螺距、前瞻性门控技术、快速的移床速度、大的准直宽度及双源几何原理，满足了在极短的时间内扫描覆盖心脏整个轴向范围。因采用了高螺距及前瞻性心电门控技术，避免了重复扫描；另外，特殊的图像采集技术、优良的图像重建算法及合适的剂量屏蔽技术，从而将有效剂量降低至传统螺旋扫描模式的1/10以下[6]。数据采集于一个心动周期的舒张期，减少了传统低螺距螺旋扫描模式因从多个心动周期采集数据而导致的冠状动脉衔接误差出现的阶梯状伪影，图像更加细腻光滑；也减少了因屏气不佳而引起的图像伪影。心率要求不大于65次/分且心律齐，扫描范围不能过大[10]。因图像数据采集于一个心动周期的舒张期，舒张期要求足够长，心率不能过高。FS模式图像数据没有其它时相、其它心动周期的数据，数据单一，无法进行心电编辑。本组FS模式采用3.4的螺距获得螺旋CT扫描数据，扫描在一个心动周期内完成，时间仅需（0.26±0.01） s，有效剂量是（0.91±0.05） mSv。

S模式为一种前瞻性心电门控技术触发的非螺旋薄层扫描模式，其扫描方式是“移床－扫描”，反复多次直到扫描完成，扫描曝光位于R-R周期的收缩末期至舒张末期（约35%～90%R-R），其可根据需要适当调整窗宽；因采用前瞻性门控及特殊的 “移床－扫描”技术，从而辐射剂量较传统的LS模式明显低[11]。另外，缩小扫描窗宽度，可将有效剂量降至1.4 mSv[5]。在扫描时相内可进行心电编辑，并且能动态评价心脏功能及动态观察冠状动脉。心率要求不能过快且心律齐；因采用前瞻性心电门控技术，如果心率＞85次/分或心律不齐，图像质量明显降低。本组102例患者采用S模式扫描，扫描时间为（5.01±0.66） s，有效辐射剂量为（5.48±0.95） mSv。

LS模式为传统的低螺距螺旋扫描模式，其螺距小，为0.17～0.5，根据心率大小变化而变化。采用回顾性心电门控技术触发扫描，其扫描曝光位于R-R周期的收缩末期至舒张末期（约10%～90%R-R）。采集数据全面，能动态评价心脏功能及动态观察冠状动脉，并可对其进行心电编辑，对心律不齐患者有较好效果。扫描时间长，容易受屏气影响。因采用回顾性心电门控技术及极小的螺距，从而辐射剂量高[2]。本组采用LS模式扫描的315例患者，平均扫描时间为（5.67±1.77） s，有效剂量为（9.19±3.00） mSv，明显高于FS及S模式。

3种扫描模式均有各自优势。其可评价冠状动脉段百分比相近，以LS模式稍低，主要因为心律不齐患者图像质量较差。

3.2 β-受体阻滞剂的应用

16排及64排螺旋CTA冠状动脉成像中，对于心率较高者，检查前均要求服用β-受体阻滞剂控制心率[11-13]。随着64排双源CT的应用，部分学者提出检查前无需服用β-受体阻滞剂控制心率进行冠状动脉CTA成像[14-15]。FS模式要求心率在65次/分以下；S模式因采用前瞻性心电门控技术，要求心率在85次/分以下；LS模式对心率快慢要求不高，心率130次/分也能获得良好的图像。而3种扫描模式辐射剂量存在显著差异，为了减少辐射剂量，采用较低剂量模式，需要控制心率。因此，本研究提倡用128排双源CT行冠状动脉CTA时，尽量降低心率，采用FS模式，减少受检患者的辐射计量。

3.3 心律对辐射剂量的影响

心律不齐，心动周期长短不一，在采用LS模式扫描期间每个心动周期相同时相内所采集的数据因心律的变化而减少，扫描时间明显增加，有效辐射剂量也明显增加。本组45例心律不齐患者采用LS模式扫描，其扫描时间及辐射剂量明显较心律齐患者高。另外，心律变化太大，冠状动脉图像质量明显下降。因此，对心律不齐的患者，本作者提倡在行冠状动脉CTA前应对症治疗，改善心律情况后再行检查，不但能提高冠状动脉图像质量，而且能明显减少患者辐射剂量。

3.4 空间叠代重建技术

采用图像空间叠代重建（IRIS）技术进行重建图像，其主要作用是抑制噪声，提高图像信噪比，增加图像的锐利度，从而提高图像质量，辐射剂量平均能够降低约35%[16]；本组部分患者采用此技术，对图像噪声大的图像质量改善明显。

3.5 本组研究的不足

本研究大部分患者采用LS模式扫描，主要是新的设备刚刚应用，对新的FS及S模式了解不足，正在使用摸索阶段，所以后两种模式在开始阶段实用较少。另外，对使用S及LS模式患者，没有采用双能量扫描技术。

综上所述，128排双源CT在冠状动脉CTA方面的应用，3种扫描模式均有各自不同的特点。在实际工作中，应该根据受检患者心率、心律及不同目的，有选择性的对待。对于心率＜65次/分的患者（服用或未β-受体阻滞剂），可以采用FS模式扫描，能显著降低受检患者辐射计量；对于服用β-受体阻滞剂，心率只能控制在65～85次/分且心律规整的患者可以采用S模式扫描，既可获得良好的图像，也可减小辐射剂量；对于想要了解心脏功能、不同时相冠状动脉动态情况或服用β-受体阻滞剂但心率控制不佳（＞85次/分以上）或心律不齐通过内科对症治疗后改善的患者，可以采用LS模式扫描，可获得良好的图像及效果。因而根据受检患者的情况，采用不同扫描模式，从而实现扫描方案最优化。

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