100kVp冠状动脉CTA 检查的可行性研究

赵凯，姜原，郭小超，胡娟，邱建星，王霄英

近年来，MSCT 各项技术发展迅猛，冠状动脉CTA 以其良好的空间和时间分辨力、无创性、可快速准确评价冠状动脉狭窄程度等优势得到了广泛应用，为冠心病的诊断提供了可靠依据。但是，辐射剂量问题也随之而来，由于冠状动脉CT 血管成像（coronary computed tomography angiography，CCTA）产生了相对较高的辐射剂量，大大增加了患者发生辐射损伤的危险性。有报道指出，如果患者每增加10mSv辐射剂量，致死率将增加0.04%［1］。本研究旨在探讨在临床应用低辐射剂量CCTA 的可行性，在保证图像质量、满足诊断要求的前提下降低辐射剂量。

材料与方法

1.病例资料

搜集2011年9月-12月于我院就诊的临床疑诊为冠状动脉病变的患者，所有患者均无常规冠脉CT检查禁忌症且全部签署知情同意书，体重均＜80kg。符合入组标准的病例依次纳入两组（100kVp 组和120kVp），100kVp 入 组65 例，120kVp 组 入 组36例。如患者心率＞70次／分，于检查前0.5～1.0h口服倍他乐克25～50mg，所有患者于检查前5min舌下含服0.25mg硝酸甘油。

2.检查方法

CT 扫 描 采 用GE Discovery CT750 HD （Ge Healthcare，Milwaukee，USA）扫描仪，采用回顾性心电门控技术，患者检查前均接受屏气训练。扫描范围自隆突下1cm 自左侧心膈角下1cm。100kVp组管电压为100kVp，管电流采用心电图自动管电流调制（峰值400mA），120kVp组管电压为120kVp，心电图自动管电流调制（峰值500mA），两组均采用bolus tracking技术，兴趣区设置于升主动脉根部，触发阈值100HU，延迟时间5s。两组均采用30%适应性统计迭代重建（adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR）技术，75% R-R 间期重建。如图像质量不好，则重建多个不同R-R 间期的图像，在遇到心律不齐时还可借助心电图编辑技术［2］。

增强扫描采用双筒高压注射器注入对比剂碘帕醇注射液（碘比乐，370mg I／mL）。所有入组患者均先注射对比剂，后以相同的流率注射生理盐水。对比剂、生理盐水用量及注射流率均采用我院个性化给药方案，公式如下：注射流率（mL／s）＝患者体重（kg）×0.07；对比剂剂量（mL）＝注射流率×（曝光时间＋3s）；生理盐水剂量（mL）＝注射流率×5。

3.图像后处理及数据测量

所有图像分析均在GE AW 4.4 后处理工作站上进行。对每支血管进行容积再现（volume rendering，VR）、最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）、多平面重组（multiplanar reformation，MPR）、曲面重组（curve planar reformation，CPR）等重建。测量两组的主动脉根部、左主干（left main，LM）、左前降 支（left anterior descending，LAD）、左旋回支（left circumflex，LCX）、右冠状动脉（right coronary artery，RCA）等大血管的CT 值，其中LAD、LCX、RCA 测量各血管的近端，避开钙化斑块和软斑块。

图像质量评价：①客观评价指标：测量图像的噪声、信噪比（signal noise ratio，SNR）和对比噪声比（contrase noise ratio，CNR）。在冠状动脉CTA轴面图像上升主动脉起始部选取面积100mm2的兴趣区，以CT 值的平均值作为信号值，CT 值标准差作为图像噪声值，后者与前者的比值即为SNR。以LM周围脂肪CT 值作为对比信号值，主动脉CT 值减去脂肪CT 值再除以噪声即得出CNR（图1）。②主观评价指标：图像质量的评分标准采用改良Likert 四分法［3］，忽略冠脉运动伪影、断层伪影等因素，仅考虑血管强化程度及诊断价值，并将其分为四个等级。图像质量主观评分的标准为：1 分，冠脉血管强化程度良好；2分，冠脉血管强化程度较好；3分，冠脉血管强化程度可；4分，冠脉强化程度差，无法进行血管评估。图像主观评分为1～3分的，认为符合诊断要求；图像主观评分为4分的，认为不符合诊断要求。由一名有15年工作经验的放射科医师对最佳的R-R间期的CT 图像质量进行主观评分，观察横轴面、MPR、CPR 及MIP图像。

所有病例仅计算注入对比剂扫描时的辐射剂量。容积剂量指数（CT dose index，CTDI）及剂量长度乘积（dose-length product，DLP）由扫描仪剂量报告提供，有效辐射剂量（effective dose，ED）根据公式ED（mSv）＝DLP×K 计算，其中K 为换算因子，本研究取值0.017mSv／（mGy·cm）［4］。由于患者个体接收剂量与扫描机输出剂量及患者体型相关，现在国际上提倡使用体型特异性剂量评估（size specific dose estimates，SSDE），可以较准确地评估受检者所受的辐射剂量，具体换算参数参照JM Boone等［5］的报告。

4.统计学分析

应用SPSS 13.0软件进行统计学分析。计量资料如年龄、体重、CT 值、噪声、SNR、CNR 及辐射剂量组间比较均采用独立样本T 检验，主观图像质量评分采用Mann-Whitney U 检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

结 果

经统计学分析，100kVp组和120kVp组的患者在身高、体重、身体质量指数（body mass index，BMI）及对比剂用量上差异无统计学意义（P＞0.05，表1），但两组之间Z 轴扫描范围差异有统计学意义（P＜0.05），100kVp组明显高于120kVp组。

表1 两组患者一般资料比较

100kVp组和120kVp组的ED 值分别为（5.65±0.60）mSv、（12.66±1.54）mSv，低辐射剂量组的ED值大幅减低，降低幅度约55.4%，两组差异有统计学意义（P＜0.05）。100kVp组的SSDE较120kVp组降低约57.8%，差异有统计学意义（P＜0.05，表2）。

表2 两组辐射剂量比较

100kVp组的CT 值明显高于120kVp组，差异有统计学意义（P＜0.05，表3）。100kVp组的冠脉血管与心包内脂肪之间的对比较120kVp 组更明显（图2）。

表3 各大血管的CT值比较

两组的噪声、SNR、CNR 差异均有统计学意义（P＜0.05），100kVp组的图像噪声明显高于120kVp组，SNR 和CNR 明 显 低 于120kVp 组（表4）。经Mann-Whitney U 检验，两组主观图像质量评分差异无统计学意义（P＞0.05，表5）。

表4 客观图像质量评分比较

表5 主观图像质量评分比较 （例）

讨 论

冠状动脉CTA 在诊断冠状动脉粥样硬化及评价支架术后再狭窄等方面发挥着重要作用，现已成为冠心病检查的一项重要的无创性成像方法。但为获得高质量的图像，射线剂量就必然要加大，对回顾性心电门控扫描的患者尤为明显，使得图像质量和射线剂量的矛盾越来越突出。文献报道的CCTA 的辐射剂量相差较多，最高者甚至达到30mSv［6］，较低者可低于1mSv［7］。同时，CT 辐射潜在的风险受到越来越多的关注，据统计，美国1.5%～2.0%的癌症由CT 辐射所致［8］。因此，如何在满足临床诊断要求的前提下，根据辐射防护的ALARA 原则［9］，合理运用扫描参数以最大程度地降低辐射剂量显得尤为重要。

降低CCTA 辐射剂量的主要途径包括前瞻性心电门控扫描、降低管电压、降低管电流、使用心电图自动管电流调制技术、体型适应性电流调制、降低Z 轴长度、增大螺距、使用迭代算法技术等［10］。本研究主要针对回顾性心电门控扫描，联合使用了多项降低辐射剂量的技术，包括降低管电压、降低管电流、使用心电图自动管电流调制、使用迭代算法等，最终使得辐射剂量较常规组降低了50%以上，而图像质量可满足临床诊断要求。

辐射剂量与管电压的平方成正比，降低管电压可以显著降低患者接受的辐射剂量。由于降低管电压可有效增强光电效应和康普顿散射，增加脉管系统的浊化效应［11］，增加含碘对比剂的CT 值，从而增加了血管与周围组织结构的对比［12］。本组研究中低剂量组各大血管的CT 值较常规组明显升高（约20%～30%）。因此，虽然心肌等软组织的噪声会有所增加，但对于增强的冠脉血管影响并不大。

虽然两组图像的主观质量评分差异无统计学意义，都可以达到临床的诊断要求，但本研究客观评价指标结论是低剂量组的噪声较对照组明显升高，SNR、CNR 较对照组明显降低，国外相关文献报道100kVp组的SNR、CNR 与对照组差异无统计学意义［13］，可能与其100kVp组将管电流提高有关。使用迭代算法可以显著降低图像噪声而不会丢失图像信息［14］，可以有效降低CCTA 辐射剂量。本研究中两组均使用了30% ASIR 重建图像，同时降低了两组的图像噪声，未能显著突出迭代重建的作用，这也是本研究的不足之一，如果使用更高比例的ASIR 重建低辐射剂量组的图像，可能会进一步降低图像的噪声。

本研究中两组的扫描长度差异有统计学意义（P＜0.05），可能与多种因素有关，如入组人数偏少、技师技术参差不齐等，但本研究中100kVp组的扫描Z轴长度高于120kVp组，这对本研究的结果没有影响，反而更进一步验证了研究结论。

本研究也存在以下局限：首先本研究入组的患者体重均＜80kg，但是有文献报道将BMI作为入组标准可能更合理［15］；其次，两组之间的扫描长度有差异，虽然没有对研究结果产生影响，但是可能减小了低剂量组剂量降低的幅度。

总之，对于体重小于80kg的患者，使用低辐射剂量扫描方案，即管电流100kVp、自动管电流调制（峰值400mA）技术，会显著提高管腔内对比剂的CT 值，降低辐射剂量（50%以上），而图像质量同时符合临床诊断需求。

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