256层CT低管电压回顾性门控冠状动脉成像质量及辐射剂量的研究

宗会迁 宋鹏 柳青 付凯亮 张鑫 马利 李彩英

随着MSCT的飞速发展，冠状动脉MSCT造影(MSCTA)在探查冠状动脉狭窄方面具有很高的敏感性和特异性，并以其快捷、无创的优势在临床中愈来愈受到关注与信赖。与此同时，冠脉MSCTA扫描辐射剂量较大的问题也日益突出。文献报道，回顾性 64层冠脉 CTA的辐射剂量通常在 11.15～21 mSv［1］。为了降低辐射剂量，研究者们采取了多种技术。如采取ECG管电流调制技术可以减少37%～40%的辐射剂量［1］。另一种降低辐射剂量的有效方法是前瞻性心电门控技术，可以降低77% ～79%的有效剂量［2，3］。而这种技术对患者的心率和心律有较高的要求，不适用于所有患者，并且由于只是在心脏舒张末期采集图像，所以不能进行心功能分析。降低管电压也是降低辐射剂量的有效方法之一，可以显著降低辐射剂量并提高对比增强。但降低管电压的同时也减弱了X射线的穿透性，增加了图像噪声，因此该种方法在临床上并未广泛应用。本文通过使用低管电压(100 kV)和标准管电压(120 kV)对瘦体型患者进行回顾性心电门控冠脉MSCTA对比研究，从定性和定量两方面对图像质量和辐射剂量来研究低管电压的成像特点。

1 资料与方法

1.1 一般资料 搜集2011年7至12月临床怀疑冠心病而行256层CT冠状动脉检查的患者100例;其中男59例，女41例;年龄50～90岁，平均年龄(69±9)岁。纳入标准:(1)体重指数(BMI)＜25 kg/m2;(2)体重小于70 kg。排除标准为肾功能异常、房颤、冠状动脉支架植入或冠状动脉搭桥、心力衰竭、碘对比剂应用禁忌者及屏气失败者。100例行回顾性心电门控冠状动脉检查的患者分别按数字表法随机分成50例管电压100 kV(100 kV组)和50例管电压是标准的120 kV(120 kV组)。所有患者签署研究知情同意书。

1.2 扫描方法 冠状动脉CTA检查采用256层CT(Brilliance iCT，Philips Healthcare，荷兰)。采用人工智能触发技术，感兴趣区设于主动脉窗层面的升主动脉内，触发阈值150 Hu。扫描延时时间5 s。检查范围包括整个心脏，从气管分叉下至膈肌。扫描参数:准直(96～128层)×0.625 mm，球管旋转时间0.27 s/周。重建层厚均为 0.9 mm，重建间隔均为 0.45 mm。采用双筒高压注射器，18 g套管针置于前臂静脉，注射对比剂碘海醇(350 mgI/ml)，注射总量 1.0 ml/kg，流率 4.5 ～5.5 ml/s，随后等速注入 40 ml 0.9%氯化钠溶液。检查前3 min舌下含服0.5 mg硝酸甘油。

1.3 图像分析 所有原始图像均传至EBW工作站(Brilliance workspace，Philips Healthcare)进行后处理。图像后处理包括VR、CPR、MIP等。冠状动脉主支采用美国心脏学会(AHA)分段法命名，选取9个节段，即左主干，前降支近、中、远段，左旋支近段、远段，右冠状动脉近、中、远段进行分析。用5分法评价图像质量，其中5分为优秀，4分为合格，＜4分为不能诊断图像。由2名有3～5年冠状动脉CT诊断经验的放射科医师对CT图像质量进行主观评估，评估前不知扫描条件及患者临床资料。二者意见不一致时，共同商定结果。

1.4 辐射剂量测量 记录CT剂量指数(CTDIvol)及CT剂量长度乘积(DLP)。患者有效辐射剂量(ED)采用公式DLP×k(k=0.014 mSv·mGy－1·cm－1)计算。表示，采用t检验，图像质量分段评分及整体评分组间比较采用Mann-Whitney U检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料比较 所有患者均顺利完成冠脉CTA检查，2组患者一般资料(年龄、性别比、BMI、心率)差异无统计学意义(t或 χ2值分别为 1.43、0.76、0.25、1.86，P＞0.05)。

2.2 冠状动脉图像质量比较 2组用于评价的冠状动脉节段各450个，100 kV组优秀率及合格率分别是97.5%(439/450)和99.4%(447/450)，120 kV组优秀率及合格率分别是98.2%(442/450)和99.8%(449/450)，2组优秀率及合格率差异无统计学意义(χ2值分别为0.36和1.91，P均 ＞0.05)。100 kV 组平均分4.81分，120 kV组平均分4.83分。

2.3 有效剂量及图像噪声比较 100 kV组与120 kV组有效剂量分别是4.5 mSv和 8.1 mSv。2组图像主动脉根部 CT值及图像噪声的差异有统计学意义(t值分别为20.3和26.2，P均 ＜0.01)。

3 讨论

回顾性心电门控冠脉CTA作为一种有效的非创伤性诊断成像方式，不仅在于其可以评估冠状动脉，同时可以评估心功能。然而，多次CT检查所产生的电离辐射增加了致癌风险，而低kV技术可以把这种风险最小化。

球管电压降低时碘对X射线的衰减特性提高，这是由于X射线束光子的平均能量更加接近碘的k吸收能级，导致光电效应增加和康普顿散射降低，碘的平均衰减值较高，因此提高了血管的增强效果。另一方面，低kV技术能够显著降低辐射剂量，辐射剂量与管电压的平方成正比。球管电压的降低导致图像噪声有所增加，但由于本研究中患者体型较瘦，另外适当提高了mAs值，冠脉图像质量没有明显下降。

Hausleiter等［4］对16层和64层CT进行了不同kV时的对比研究，证实100 kV时图像噪声高于120 kV，而CNR未受图像噪声增加的影响。低kV与心电门控ECG电流调制技术联合应用可以降低有效剂量。与120 kV时比较，100 kV时辐射剂量在16层冠脉 CT降低22%，64层冠脉 CT降低43%。Leschka等［5］选择 BMI在18.5 ～25 kg/m2的患者使用双源 CT，在100 kV和降低mAs(220 mAs)的条件下做冠脉CTA，研究发现，有效辐射剂量比120 kV时显著降低(51%)。Feuchtner等［6］也证实心电门控ECG电流调制技术在100 kV时比120 kV辐射剂量低约47%，患者纳入标准是BMI小于28 kg/m2，体重小于85 kg，冠脉钙化积分小于300 AU。本研究中，100 kV时比120 kV辐射剂量低约50%。

影响CT辐射剂量的因素很多，包括扫描结构的几何设计、管电压、管电流、扫描范围、ECG门控、层厚、螺距等，要使辐射剂量最小化必须考虑到所有因素。目前用于降低冠脉CTA辐射剂量的常用方法包括心电门控ECG电流调制、前瞻性心电门控扫描、降低管电压等。心电门控ECG电流调制是一种应用于回顾性心电门控螺旋扫描降低辐射剂量的有效手段，可以降低30% ～50%的辐射剂量［7］。前瞻性心电门控技术可以在保持冠脉CT图像质量的基础上把有效剂量降低60%～75%左右［8］。但是其对患者的心率和心律具有较高的要求，并且不能重建扫描时间窗以外的图像，不能进行心功能分析。低kV冠脉CTA技术既能显著降低辐射剂量，又能重建各时相图像、进行心功能分析。本研究中没有使用心电门控ECG电流调制，避免进一步增加图像噪声。迭代重建算法是目前最新的CT重建算法，可以降低标准卷积滤波反投影算法导致的量子噪声。

本研究的不足之处时纳入标准比较严格，所选择的病例BMI小于25 kg/m2。低kV技术应用于肥胖患者冠脉CTA时图像质量较差，这是由于散射线增加了图像噪声。因此，低kV技术不适用于肥胖患者。

1 Hausleiter J，Meyer T，Hadamitzky M，et al.Radiation dose estimates from cardiac multislice computed tomography in daily practice:impact of different scanning protocols on effective dose estimates.Circulation，2006，113:1305-1310.

2 Shuman WP，Branch KR，May JM，et al.Prospective versus retrospective ECG gating for 64-detector CT of the coronary arteries:comparison of image quality and patient radiation dose.Radiology，2008，248:431-437.

3 Hirai N，Horiguchi J，Fujioka C，et al.Prospective versus retrospective ECG-gated 64-detector coronary CT angiography:assessment of image quality，stenosis，and radiation dose.Radiology，2008，248:424-430.

4 Hausleiter J，Meyer T，Hermann F，et al.Estimated radiation dose associated with cardiac CT angiography.JAMA，2009，301:500-507.

5 Leschka S，Stolzmann P，Schmid FT，et al.Low kilovoltage cardiac dualsource CT:attenuation，noise，and radiation dose.Eur Radiol，2008，18:1809-1817.

6 Feuchtner GM，Jodocy D，Klauser A，et al.Radiation dose reduction by using 100-kv tube voltage in cardiac 64-slice computed tomography:a comparative study.Eur J Radio，2009，75:e51-56.

7 Abada HT，Larchez C，Daoud B，et al.MDCT of the coronary arteries:Feasibility of low-dose CT with ECG-pulsed tube current modulation to reduce radiation dose.AJR Am J Roentgenol，2006，186:S387-S390.

8 张晓东，唐秉航，李芳云，等.256层螺旋CT低剂量冠状动脉成像研究.中华放射学杂志，2011，45:835-840.