320层CT前瞻性门控窄窗和靶向扫描方式在低心率冠状动脉成像中的辐射剂量、图像质量对照研究

叶国伟 邹建勋 陈旭高 李旭丹 季 中 项万青

随着心脏CT检查的不断普及，尤其多排CT技术的不断进步，多层CT冠状动脉成像在诊断冠状动脉疾病中已发挥了重要作用，是诊断冠心病首选的非侵袭性检查方法[1]。而冠状动脉CTA的辐射剂量高于传统血管造影，影响了其广泛应用。因此，如何在保证诊断图像质量、诊断结果的同时降低辐射剂量已成为重要课题[2]。目前，前瞻性心电门控相对回顾性门控扫描可以进一步降低患者的射线剂量，降幅可达到80%，并且所得图像质量无差异[3]。在320层CT冠状动脉成像中前瞻性心电门控扫描已成为常规扫描方案。并且有Prospective CTA和Target CTA两种模式当患者心率≤65次/min时可以选择70%～80%的窄曝光窗或者75%固定期相靶向扫描。本文通过比较Prospective CTA和Target CTA两种模式，分析320层CT冠状动脉成像的辐射剂量、图像质量及诊断结果。

方 法

1. 临床资料

搜集2013年9月—2014年2月期间在我院临床拟诊冠心病、心率＜ 65 次/min的200例患者，男117例，女83例，年龄38～85岁，中位年龄59岁；分别依次采用前瞻性心电门控70%～80%的窄曝光窗及固定期相75%曝光窗扫描方案，分为P组(Pro-spective CTA前瞻组，70%～80%的窄曝光窗) 和T 组(Target CTA 靶向组，固定期相75%曝光窗)，每组100例。其中37例未服用降心率药物，患者心率＜65次/min；163例服用倍他乐克后心率＜65次/min，而服用倍他乐克后心率仍大于65次/min的患者未纳入本组研究。

2. 扫描技术

采用Toshiba 320层CT (Toshiba Aquilion One动态容积CT) 机进行冠状动脉容积扫描。患者取仰卧位，扫描前对其进行严格的屏气训练，获得自胸廓人口至心脏隔面的胸部屏气定位像后，行心脏平扫，扫描范围为气管分叉下方10～15mm至心脏膈面。在肘静脉埋置18G静脉留置针，采用MEDRAD自动双管高压注射器经肘静脉注入对比剂碘帕醇50～70ml，流速为4.5～5.5m1/s，继以相同流速注射生理盐水40ml。采用Sure Start软件智能触发扫描，触发点定于胸主动脉中间层面，触发阈值＞300HU。扫描参数：根据体质量指数( body mass index，BMI) 调节管电压100～120kV，管电流350～550mA，容积数据采集范围根据心脏大小调节(280～320)×0.5mm，机架转速350ms/周。曝光窗选择，P组70%～80%期相，T组固定75%期相。

3. 图像后处理方法

选择心动周期的相对时相75%或默认的最佳时相重建冠状动脉，层厚为0.5mm，间距为0.5mm。若图像满意，则接受该图像。若某支或某段冠状动脉显示不佳，则通过心电图编辑功能对冠状动脉重新进行编辑。采用Basic Vit rea 2软件行多平面重建(multiplannar reconst ruction，MPR) 、曲面重建(curved plannar reconst ruction，CPR) 、容积再现(volume reCon -st ruction，VR) 、最大密度投影(maximum intensity projection，MIP) 。

4. 图像质量评价

采用美国心脏协会冠状动脉分段法对冠状动脉树的15个节段按照国外文献[4]进行4级质量评分：1分为优，管腔连续完整，管壁锐利，无伪影；2分为良，管腔连续完整，管壁轻度运动伪影；3分为中，管腔连续，管壁中度运动伪影，但不影响管腔评价；4分为差，管腔出现错层，中断，管壁严重伪影，影响管腔评价。1～3分为可评价图像，4分为不可评价图像。解剖变异未发育以及直径＜1.5mm的冠脉节段不评价。由2名从事CTCA诊断工作2年以上的影像科医师在不了解冠状动脉造影。

检查结果的情况下独立完成冠状动脉图像质量评价及病变分析，出现分歧时以取得一致意见为准。

5. 辐射剂量评价

记录CT冠状动脉增强时的辐射剂量，不包括定位像和对比剂跟踪监测扫描时的辐射剂量。记录CT设备自动计算得到容积剂量指数（CTDIvol）和剂量长度乘积（dose length product，DLP），由DLP乘以转换系数K来估算有效剂量（effective dose，ED），参考欧盟委员会关于CT的质量标准指南，K=0.017mSv/（mGy·cm）[5]。

6. 统计学方法

采用SPSS 1310 统计软件。P组和T组可评估冠状动脉节段及图像质量的比较采用χ²检验。P组和T组平均辐射剂量的比较采用独立样本t检验。所有资料均为双侧检验，以P＜0.05 为差异有统计学意义。

结 果

1. 图像质量

P组和T组每组共有1500（15×100）个冠状动脉节段，依据管径大小分为可评估（＞1.5mm）及不可评估（≤1.5mm)节段。P组可评估和不可评估冠状动脉节段为96.47%（1447/1500）、3.53%（53/1500），T组的为96.2%（1443/1500）、3.8%（57/1500），差异无统计学意义（P＞0.05）。在可评估冠状动脉节段中，P组的1分、2 分、3分及4分图像分别占98.82%（1426/1443）、0.9%（13/1443）、0.27%（4/1443）、0，T组的为95.02%（1376/1447）、1.93%（28/1447）、2.41%（35/1447）、0.55%（8/1447），差异有统计学意义（P＜0.05，图1、2）。P组被评为2、3分的图像均为患者屏气原因造成的运动伪影，无阶梯伪影及1分图像，T组3例患者因采集图像时出现早搏造成的运动伪影(图3) 。

2. 辐射剂量

P组平均辐射剂量为（2.36±0.21）mSv（1.79～3.13mSv），T 组平均射线剂量为（2.31±0.2）mSv（1.76～3.10mSv），P组和T组的平均辐射剂量差异无统计学意义（P＞0.05）（表1）。

图1 前瞻性心电门控窄窗扫描，预设70%～80%，实时扫描出现早搏，实际采集期相为30%～80%（灰蓝色区域）。

图2 图像显示官腔连续完整，关闭锐利，无运动伪影，质量评分为1分。

图3 靶向扫描，预设75%，扫描中出现心率加快达到68次/min，实际采集期相仍为75%（灰蓝色区域）。

图4 图像显示管腔连续，管壁中度运动伪影，质量评分3分。

表1 研究组与对照组辐射剂量比较

讨 论

CT检查中的剂量问题已成为临床放射人员和公众关注的焦点，由于心血管疾病是人类健康的主要杀手之一，CT冠状动脉成像已经成为冠心病的无创性检查手段[6]。因此，在确保图像质量的同时降低辐射剂量已成为冠状动脉成像的研究热点[7]。随着多层螺旋CT技术的迅速发展，特别是随着320 排CT的诞生，只需旋转一圈就可以取得全心范围的扫描数据，在一个心动周期内即可立体地重建整个心脏冠脉影像，提供高度清图像数据[8]。

本研究的P组和T组平均辐射剂量为（2.36±0.21）mSv、（2.31±0.2）mSv，两组的平均辐射剂量差异无统计学意义（P＞0.05）。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[9]。前瞻性心电门控扫描使用点射技术通过心电图信号，触发选择性地控制X线管的曝光，其优点是降低了辐射剂量，因为X线曝光仅发生在所选择的心脏时相（40%～85%任选），而不是全心动周期。国内外已有学者认为，前瞻性心电门控冠状动脉成像的扫描辐射剂量只有回顾性心电门控剂量的20%，减少约80%[10]，然而在320层CT中运用更显示了其优越性，已广泛应用于临床。前瞻性门控扫描技术在给心率≤65次/min的患者做检查时，可以采用窄窗技术，仅在R-R间期70%～80%的舒张期曝光。而前瞻性门控靶向技术采用固定75%期相曝光。并且可以手动选择目标时相以及曝光时间。相比较窄窗扫描，靶向技术曝光窗更窄，理论上辐射剂量应该更低，但是实际采集过程中显示，实际有效目标期相（available phase，AP）为12%的曝光窗，根据不同的心率公差(heart rate tolerance)，有不同的有效时相，但均为12%。相应为心率公差=56～65次/min时对应AP=69%～81%。心率公差≤55次/min时，对应AP=62%～74%。心率公差≥65次/min时，对应AP=76%～88%。

在心率加快或心律不齐的情况下，R-R间期中心脏各时相的运动状态发生变化，最佳重建时相将由舒张中晚期移至收缩末期[11]。前瞻性门控窄窗扫描虽然采集窗很小，在心率≤65次/min时仅采集70%～80%期相。但由于有最新的智能心脏扫描软件，若在采集时检测到心律不齐，不规律的R波时，不进行扫描和数据采集，下一个R波规律后，数据采集重新开始；或者直接加大采集窗期相与采集心动周期数，保证了扫描的成功率，可明显减少不可评价的血管数量。本研究中P组的1分、2分、3分及4分图像数量分别较T组的高。P组和T组的图像评分差异有统计学意义（P＜0.05）。而靶向扫描技术的曝光窗固定，不能在采集过程中变化，遇到心律不齐时很难保证图像质量。

综上所述，320层CT在低心率冠状动脉成像中前瞻性门控窄窗和靶向扫描方式均可以有效减少辐射剂量，鉴于前瞻性门控窄窗图像质量及扫描成功率优于靶向扫描。前瞻性门控窄曝光窗扫描可替代靶向扫描。

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