窄窗扫描技术在高心率患者320排CT冠状动脉成像中的应用研究

舒震宇 丁忠祥 王振徐 健林毅

窄窗扫描技术在高心率患者320排CT冠状动脉成像中的应用研究

舒震宇 丁忠祥 王振徐 健林毅

目的探讨高心律患者320排CT冠状动脉成像使用前瞻性心电门控窄窗扫描技术对图像质量和辐射剂量的影响。方法80例心率在80～100次/min的患者随机分成观察组和对照组。观察组按R-R间期30%～50%进行前瞻性窄窗扫描3个心动周期，对照组按R-R间期30%～80%进行常规扫描3个心动周期，冠状动脉节段图像质量采用4级评分法评分,辐射剂量值由设备自动计算。结果可评价血管段和优良率两组间差异无统计学意义（P＞0.05）。冠状动脉总节段、右冠状动脉（RCA）、左冠状动脉主干（LM）、左前降支（LAD）和旋支（LCX）的质量评分两组间差异无统计学意义（P＞0.05）。观察组的RCA和LCX与心律波动呈中等程度负相关（r=0.41、0.47）。观察组和对照组平均辐射剂量分别为（7.63±3.29）和（12.85±2.71）mSv，差异有统计学意义（t=1.384，P＜0.05）。结论窄窗扫描技术可应用在心律波动不大的高心率患者，能明显降低辐射剂量而不影响图像质量。

640层CT；高心率；窄窗技术；冠状动脉成像；辐射剂量Corresponding author:SHU Zhenyu,E-mail：9798714@qq.com

CT冠状动脉造影是一种非侵入性的成像方式，其成像清晰，可以准确地诊断或排除冠状动脉疾病[1]，但是患者所受辐射剂量也较普通CT增加。现阶段在320排CT冠状动脉成像中，使用前瞻性心电门控扫描已经成为主要降低辐射剂量的方法[2]，但高心率患者使用前瞻性心电图触发采集模式辐射剂量仍较低心率患者明显偏大[3]。笔者曾回顾性分析得出在特定情况下运用窄窗扫描技术能明显降低高心率患者辐射剂量并且保证图像质量[4]。本研究探讨窄窗扫描技术在临床应用中与常规扫描在图像质量及辐射剂量等方面的差异，现报道如下。

1 资料和方法

1.1 一般资料选择2013年1月至12月行冠状动脉成像检查的高心率（平均心率80～100次/ min）患者80例，其中男性56例，女性24例，年龄48～72（51.83±11.15）岁，体重43～86kg，身高1.53～1.78m,心率85～103（83.26±5.76）次/min。纳入标准：口服25～50mg倍他乐克后患者心率下降不明显或有禁忌证而无法口服药物控制心率者。排除标准：有支架植入手术史，严重肾功能不全及失代偿心功能不全，碘过敏史，心律波动≥10次/ min,冠状动脉明显狭窄（狭窄≥50%）及明显冠状动脉钙斑块（节段Agantston钙化积分≥100）的患者。本次研究中心率均表示为扫描中实时平均心率，心律波动为扫描中最大心率与最小心率的差值。本次研究根据随机数字表法将80例患者平均分为两组，各40例，其中观察组男性26例，女性14例，年龄53～72（56±13）岁，体重45～86kg，身高1.59～1.78m,体重指数（22.61±2.83）kg/m2，心率85～99（86.65±5.57）次/min；对照组男性30例，女性10例，年龄48～71（55±11）岁，体重43～85kg，身高1.53～1.74m,体重指数（21.49±3.22）kg/m2，心率86～103（86.85±4.49）次/min。两组一般资料比较差异均无统计学意义（均P＞0.05）。本研究经医院伦理委员会批准，所有患者均签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 扫描参数使用日本东芝Aquilion 0ne 320排CT，使用双筒高压注射器，于右侧上肢浅静脉留置20G套管，以4.0～5.5 ml/s的注射速率注射对比剂（0.7ml/kg，碘普罗胺，370 mgI/ml），随后以相同速率注射0.9%氯化钠溶液40ml。采用Surestart软件智能触发扫描，监测区放置在扫描中心层面的胸主动脉，触发阈值为200 Hu。扫描范围为气管隆突下1cm到心脏膈面，机架转速350ms/周，重组层厚0.5 mm，重组间隔0.25 mm，采用软组织算法（F43）。观察组采用窄窗扫描，采集时相为30%～50%R-R间期，采集3个心动周期。对照组采用前瞻性心电门控标准扫描技术，采集时相为30%～80%R-R间期，采集3个心动周期。管电压为120kV，管电流按体重指数结合体型进行调节，参考范围为400～450mA。

1.2.2 图像重建观察组所得原始数据经自动化重建图像，重组层厚0.5mm，层间隔0.25mm，软组织函数（FC43），对照组所得原始数据以绝对时相法重建图像,两组重建图像选择最佳时相将该时相数据传至Vitrea FX图像后处理工作站，应用血管分析软件重组行容积再现（VR）、最大密度投影（MIP）、多平面重建（MPR）及曲面重建（CPR）。

1.2.3 图像质量分析按照美国心脏协会推荐的15分段法[5]，评价直径＞1.5mm的冠状动脉段，包括右冠状动脉（RCA）的1～4段，左冠状动脉主干（LM）和前降支（LAD）的5～10段，左旋支（LCX）的11～15段。由2名有经验的专业医师独立对所有冠状动脉节段图像质量采用4级评分法[6]评分，优异（管腔连续完整、管壁锐利、无伪影）计4分，良好（管腔连续完整、管壁轻度伪影）计3分，及格（管腔连续、管腔中度伪影，勉强满足诊断）计2分，差（管壁严重伪影，血管轮廓不能分辨）计1分，对各支冠状动脉图像分别进行主观质量评分，评价不一致时两人共同阅片，协商达成一致结论。4分视为优秀图像，3分视为良好图像，2分及以上视为可诊断图像。

1.2.4 辐射剂量统计本次统计的辐射剂量仅为冠状动脉CT血管造影（CTA）的辐射剂量,通过CT自动计算得出容积CT剂量指数（CTDLvol）和剂量长度乘积（DLP）,由DLP乘以特定的转换系数K估计有效剂量（ED）,参考欧盟委员会关于CT的质量标准指南，在冠状动脉扫描时的K值为0.017mSv· mGy-1·cm-1[7]。

1.3 统计学处理采用SPSS17.0统计软件。计量资料以表示，两组比较采用独立样本t检验；计数资料比较采用χ2检验。平均心率和心律波动对图像质量影响采用Pearson相关性分析。

2 结果

2.1 两组扫描参数及辐射剂量比较见表1。

由表1可见，两组心律波动、管电流和扫描范围差异均无统计学意义（均P＞0.05）。观察组辐射剂量小于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）。

2.2 冠状动脉图像质量评价见表2、3。

由表2可见，80例共显示974支冠状动脉节段，其中观察组480支，对照组494支，解剖变异或管腔直径＜1.5mm未列入评价范围。观察组和对照组满足诊断要求的血管段比例分别为92.92%、5.75%。两组优良血管段比例分别为81.46%、78.74%。两组可满足诊断要求及判定为优良的血管段比例差异无统计学意义（χ2=3.666、4.355，均P＞0.05）。

由表3可见，两组冠状动脉血管段、RCA、LM、LAD及LCX主观质量平均得分比较差异均无统计学意义（均P＞0.05）。

2.3 心率及心律波动对两组冠状动脉各节段图像质量的影响见表4。

由表4可见，心率及心律波动与两组冠状动脉和各分支图像质量平均分值均呈负相关，随着心率及心律波动的增加，各支血管段图像质量平均分值均下降。两组LM与心律波动差异均无统计学意义（均P＞0.05）。

3 讨论

CT检查要遵循图像能够满足诊断的基础上尽可能降低辐射剂量的原则[8]，现阶段在320排CT冠状动脉动脉成像检查中前瞻性门控轴位扫描技术在保证图像质量的基础上可降低80%的辐射剂量因此广泛应用于临床[9-10]。但值得关注的是前瞻性心电门控扫描检查心率≥80次/min的患者时，会自动调整为采集3个以上心动周期数据，从而造成较长的曝光时间，使辐射剂量明显增加[11]。

国内学者已有研究发现高心率患者的冠状动脉节段的最佳重建时相主要集中在以R-R间期41%为中心的31%～51%[12]，笔者通过CT自动计算R-R间期的30%～50%期相所产生辐射剂量较标准宽窗扫描减少了32%[4]。因此前瞻性门控窄窗扫描方法能缩短曝光时间，使辐射剂量明显下降。本次研究观察组辐射剂量较对照组下降了40%，高于CT自动计算窄窗扫描辐射剂量，笔者分析其原因为之前的辐射剂量是由CT设备模拟窄窗扫描计算数据，属于最理想化状态，而本次研究所得辐射剂量数据均为CT对个体实际计算数据，因此存在一定的差异。

本次研究显示利用窄窗扫描技术可以在绝大多数患者获得优良的冠状动脉影像，窄窗扫描重建图像与设备自动化重建图像在冠状动脉可评价节段和优良节段差异均无统计学意义，各段图像质量评分差异也无统计学意义。两组冠状动脉总节段图像质量受心律波动影响均呈负相关，但窄窗扫描相关性明显高于常规宽窗扫描，观察组和对照组的相关系数分别为0.22、0.10。另外观察组RCA和LCX段呈中等相关，受心律波动的影响较大，本次研究虽然已经筛选了患者心律波动情况，但实际扫描中还是有个别心律波动较大的变化，实时扫描是CT根据训练屏气时的预置期相进行扫描。国内已有文献报道当心率＞80次/min时在扫描中实时扫描心率会较屏气训练预置期间心率有所降低，而当扫描过程中患者心率变化范围超过了屏气训练时的实时扫描范围时，势必会造成一部分节段最佳数据采集期时相向心脏舒张期移动[13]。而有研究表明高心率的时相采集已从心脏舒张期转移到收缩期，最佳时相采集主要集中在R-R间期的（41.2±2.1）%，而不是舒张期R-R间期70%～80%[14]，从而导致这部分节段窄窗扫描最佳重建时相未在心电门控扫描范围内，使重建的图像出现模糊伪影而使图像质量下降。另外随着心率的增加，图像出现运动伪影的概率也在增加，本次研究两组图像与心率均呈负相关，与国外已报道的结果类似[15]，在相关程度上两组间无明显区别，但质量评分发现随着心率增加，窄窗扫描重建图像质量下降程度要高于标准扫描图像质量。笔者研究发现导致窄窗扫描图像质量下降的冠状动脉节段中，大多是远段或分支血管。我们认为其原因为这类血管对心房心室搏动均很敏感，随着心率增快，舒张中晚期明显缩短，心脏运动程度增加，造成运动伪影产生，而窄窗扫描只采集了收缩期数据，没有舒张期数据，造成容积数据的不完整，使重建图像质量下降，而常规宽窗扫描可弥补这方面不足，使两组图像质量差异较大，这也是观察组的不可评价节段数多于对照组的原因。总之，以上研究结果显示心率变化对于窄窗扫描较宽窗扫描无明显变化，而心律波动情况是判断患者能否使用窄窗扫描的重要筛选条件。

本次研究还存在一定的局限性，窄窗扫描重建图像的诊断准确性未以冠状动脉造影为金标准，其诊断准确性还有待进一步临床验证。为排除混杂因素的干扰，本次研究只选择了特定的高心率范围，并且未包含明显的心率不齐，钙化和管腔狭窄者，无法评价窄窗技术在这些病例上的应用情况。另外本次研究样本量较小，有可能导致一定的误差。

[1]Stolzmann P,Goetti R,Baumueller S,et al.Prospective and retrospective ECG-gating for CT coronary angiography perform similarly accurate at low heart rates[J].Eur J Radiol,2011,79（1）：85-91.

[2]RybickiF J,OteroHJ,Steigner M L,et al.Initial evaluation of coronary imagefrom320-detector row computed tomography[J].Int JCardiovasc Imaging,2008,24（5）：535-546.

[3]徐健,毛德旺,张玉江,等.320排CT冠状动脉成像心率（律）对图像质量和辐射剂量的影响[J].医学影像学杂志,2011,21（5）：666-670.

[4]舒震宇,王振,丁忠祥,等.高心率患者640层CT冠状动脉成像窄窗技术可行性研究及其对辐射剂量的影响[J].临床医学杂志, 2013,42（6）：183-187.

[5]Austen W G,Edwards J E,Frye R L,et al.A reporting system on patients evaluated for coronary artery disease.Report of the Ad Hoc Committee for Grading ofCoronary Artery Diease,Council on Cardiovascular Surgery,American Heart Association[J].Circulation, 1975,51（4suppl）：5-40.

[6]Tomizawa N,Komatsu S,Akahane M et al.Relationship between beat to beat coronary artery motion and image quality in prospectively ECG-gated two heart beat 320-detector row coronary CT angiography [J].IntJCardiovascImaging,2012,28（1）：139-146.

[7]Bax J J,Schuijf J D.which patients should be refened for non-invasive angiographywith multi-slice CT[J].Int J Cardiol,2007,114（1）：1-3.

[8]Kramer C M,Budoff M J,Fayad Z A,et al.ACCF/AHA 2007 clinical competence statement on vascular imaging with computed tomography and magnetic resonance.A report of the American College of Cardiology Foundation/American Heart Assoeiation/American CollegeofPhysiciansTaskForceonClinicalCompetenceand Training [J].AmCollCardiol,2007,50（11）：1097-1114．

[9]Weustink A C,Neefjes L A,Kyrzopoulos S,et al.Impact of heart rate frequency and variability on radiation exposure,image quailty,and diagnostic performance in dual-souce spiral CT coronary angiography [J].Radiology,2009,253（3）：672-680．

[10]Dewey M,Zimmermann E,Deissenrieder F,et al.Noninvasive coronary angiography by 320-row computed tomography with lower radiationexposureandmaintaineddiagnosticaccuracy:comparison of results with cardiac catheterization in a head-to-head pilot investigation[J].Circalation,2009,120（10）：867-875.

[11]Lee A B,Nandurkar D,Schneider-Kolsky M E,et al.Coronary image quality of 320-MDCT in patients with heart rates above 65 beats per minute:preliminaryexperience[J].AmJRoentgenol,2011,196（6）：729-735.

[12]段艳华,王锡明,程召平,等.前瞻性心电门控双源CT冠状动脉成像在高心率患者中应用的可行性研究[J].中华放射学杂志, 2009,43（7）：714-718.

[13]王振,袁建华,丁忠详,等.640层CT冠状动脉造影中的心率变化及辐射剂量分析[J].实用放射学杂志,2011,27（6）：929-932.

[14]孙钢,李敏,李国英,等.320排容积CT冠状动脉血管成像心率与重组时相对图像质量的影响[J].中华医学杂志,2011,91（1）：5-10.

[15]Donnino R,Jacobs J E,Doshi J V,et al.Dual-source versus single-source cardiac CT angiography:comparison of diagnostic imagequality[J].2009,192（4）：1051-1056.

Application of Narrow window scan in coronary 320-MDCT angiography of patients with high heart rate

SHU Zhenyu, DING Zhongxiang,WANG Zhen,et al.
Department of Radiology,Zhejiang Provincial People's Hospital,Hangzhou 310014,China

ObjectiveTo investigate the influence of prospective narrow window scan on the image quality and radiation dose of coronary 320-MDCT angiography in patients with high heart rate.Methods80 patients with heart rate between 80 and 100 bpm were randomly divided into observation group and control group.Prospective scanning with an ECG-gated window of 30-50%of the R-R interval was performed in observation group and 30-80%of the R-R interval gated routine scan was acquired in control group in three heartbeats.Coronary artery image was scored using 4-point scale.The radiation dose was automatically calculated by the CTscanner.ResultsThere was no significant difference of assessable coronary segments and excellent rate between two groups.The image quality scores of total coronary segments,RCA,LM,LAD and LCXwere not significant difference between two groups.The image quality score ofRCA and LCXwas negatively correlated with rhythm variation in observation group(r=0.41,0.47).The effective dose was significantly lower in observation group than in controlgroup[(7.63±3.29)mSv vs.(12.85±2.71)mSv,P＜0.05].ConclusionNarrow window technology may reduce radiation dose without influencing the image quality ofcoronary 320-MDCTangiography for patients with high heart rate and less rhythm variation.

320-MDCT;Heart rate;Narrow window technology;Coronary artery angiography;Radiation dose

2014-06-20）

（本文编辑：杨丽）

310014杭州市浙江省人民医院放射科

舒震宇，E-mail：9798714@qq.com