单一时相前瞻性心电门控CT冠状动脉成像的临床应用

管延芳 范丽娟 于 杰 徐东升 郑 辉 宋振国 张立仁

随着多层螺旋CT技术的快速发展，CT冠状动脉造影以其便捷、无创及准确的优点在临床得到越来越多的应用和信赖，但随之带来的辐射剂量问题也越来越引起人们的关注。当前先进的CT设备采用前瞻性心电门控扫描可较回顾性心电门控扫描明显降低受检者的有效辐射剂量，但因曝光补偿时间过大，辐射剂量仍偏高。本研究评价前瞻性心电门控CT冠状动脉成像无曝光补偿时间时单一时相的图像质量，并与传统有创X线冠状动脉造影相比较，探讨其临床应用的可行性及其在降低有效辐射剂量方面的价值。

方 法

1.临床资料

2013年3月至2013年6月期间，本院疑似冠心病患者进行CTCA检查共3840例，从中连续选取使用前瞻性心电门控，且曝光补偿时间为0ms的病例134例，以CAG检查结果为金标准进行对照，CAG要求CTCA检查后30天内进行。男89例，女45例，年龄36～79岁（平均59.8±8.75岁），体质量指数（BMI）15.42～38.74kg/m2（平均25.53±3.75kg/m2）。排除标准包括：对含碘对比剂过敏，严重心律不齐，严重肝肾功能不全和心功能不全以及甲亢患者，其中冠状动脉支架与搭桥患者不在本次分析范围内。所有患者检查前均签署知情同意书。

2.CT检查方法

检查前心率＞65次/分的患者，根据心率给予口服倍他乐克25～200mg，将心率控制在65次/分以下（46～65次/分），且扫描时心率波动范围在0～4次。检查前向患者详细解释检查过程，并进行呼吸训练。扫描前3分钟舌下含服硝酸甘油5mg。扫描设备采用GE Discovery CT 750 HD CT和 GE Light Speed VCT XT扫描机。扫描范围：自气管隆嵴下方1cm至左膈下2cm（12或16cm）。扫描参数：管电压100～140kV，管电流根据体质量指数个性化调节，范围230～720mA。机架转速0.35s/rot，准直器宽度40mm，视野（field of view，FOV）250mm×250mm，矩阵512×512，层厚0.625cm。Discovery CT750 HD CT Recon Option采用迭代重建算法ASiR 30%，Light Speed VCT XT Recon Option扫描模式采用Cardiac Filter C2。双筒高压注射器，经肘前静脉以4.5～5.5ml/s的速率注入碘对比剂欧乃派克（350mgI/ml）50～80ml和生理盐水30ml。用对比剂智能跟踪技术（Smartprep），动态监测升主动脉根部CT值，阈值设为50HU，当检测CT值达到阈值后触发启动正式扫描程序。采集时相为75%R-R间期，曝光补偿时间（Padding）设为0ms。

3.图像分析

所有数据均传至AW4.4工作站，采用CPR、MIP及VR等图像后处理技术重建冠状动脉各分支并进行图像质量分析。图像质量按4分制评分[1]：1分，图像质量差，血管不连续，伪影明显，甚至血管无法辨认，不可诊断；2分，图像质量一般，有中等伪影，血管边缘模糊，无结构缺损，轴面重建图像可以诊断；3分，图像质量好，有少量伪影但不影响诊断，血管边缘清晰；4分，图像质量极好，无运动伪影，血管边缘锐利。

本研究采用美国心脏协会冠状动脉改良分段方法对冠状动脉树的13个主要节段进行评价（右冠状动脉：1=近段，2=中段，3=远段，4=后降支及左室后支；5=左主干，前降支：6=近段，7=中段，8=远段，9=第1对角支，10=第2对角支；回旋支：11=近段，12=远段，13=钝缘支）。狭窄程度均采用目测直径法，并将狭窄程度分为：轻度，狭窄＜50%，中度，50%≤狭窄＜75%，重度≥75%。由两名高年资诊断医师以双盲法将冠状动脉按13段法进行狭窄分析。结果不同时，由两人协商后得出最后诊断。两人在做出诊断前不知患者临床资料及CAG结果。将冠状动脉CTCA结果与CAG结果对照。

辐射剂量：记录每例患者的容积CT剂量指数（CT dose index volume，CTDIvol）和剂量长度乘积（dose-length product，DLP），成人以k因子0.014计算有效辐射剂量（effective dose，ED）。公式如下：

ED=DLP×k(k=0.014 mSv·mGy-1·cm-1)

结果

CTCA对冠心病诊断的敏感性、特异性、阳性预测值和阴性预测值分别为94.16%、97.42%、88.69%及98.73%。图像质量评分：4分93例，3分41例，无1、2分者。三分主要原因为图像错层伪影及右冠状动脉的血管搏动伪影。

CTDIvol均值为7.92±3.89（2.77～19.19）mGy，DLP均值为103.17±50.20（31.77～260.96），ED均值为1.44 mSv。

表1 CTCA与CAG 冠状动脉狭窄节段对照分析

表2 CTCA诊断冠心病的价值（以病变受累节段为基础）

图2 CAG证实CTCA结果（箭头）。图3 CTCA剂量报告，有效辐射剂量为0.48mSv。

本组134例1742冠状动脉节段分析结果见表1、2。以冠状动脉管腔狭窄≥50%为有临床意义的狭窄，即冠心病的诊断标准，CTCA诊断冠心病的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值分别为94.16%、97.42%、88.69%及98.73%（表2）。

讨 论

随着CTCA在临床上的广泛应用，CT检查的辐射剂量问题也越来越受到公众和医务人员的普遍关注[2-4]。目前高端CT大多都能实现冠状动脉的前瞻性心电门控扫描，在基本保证图像质量的同时，扫描剂量降低了70%以上。但当前前瞻性心电门控所选的曝光补偿时间大多都在200ms[5-7]，这样在患者心率＜65次/分时，扫描可以覆盖整个舒张期，能重建65%～85% R-R间期图像，能够有效地保证获取满足诊断要求的图像。但也有研究证实[8-10]，患者心率较低（＜75次/分）时，75%时相基本可以满足对所有冠状动脉节段的显示，图像质量不会受到明显影响，且调整填充时间对图像的噪声或信噪比不会产生影响，因此本文将曝光补偿时间设为0ms进行研究。

本研究以CAG作为参考标准，选取心率稳定、且扫描前心率＜65次/分的患者，设置曝光补偿时间为0ms，采集时相为75% R-R间期，评价其诊断冠心病的准确性。CTCA诊断≥50%狭窄的敏感性、特异性分别为94.16%、97.42%。而新近的荟萃分析及多中心临床研究也认为CTCA具有较高的诊断准确性，心脏冠状动脉多排CT临床应用专家共识[9]中也明确指出CTCA诊断冠心病的敏感性为83%，特异性为93%。本研究虽为单一时相前瞻性心电门控扫描，但通过严格控制受检者检查时的心率，得到了更高敏感性和特异性的图像。可见高质量的CTCA对于诊断冠状动脉≥50%狭窄的敏感性和特异性均较高。通过与CAG对照研究分析，表明本研究在诊断冠心病上具有较高的准确性。具体分析如下，CTCA诊断中度以上狭窄血管327段，55段误诊，其中37段诊断过度，18段诊断过轻。CTCA过诊的37处狭窄中，分析主要原因有：搏动伪影，血管壁钙化，肌桥，血管细小及起源异常等。冠状动脉CTA诊断过轻18处狭窄中，造成主要原因有：管腔钙化，血管细小，错层伪影及CT值过低等。有文献报道[11]曝光补偿时间为200ms（心率为65～75次/分），100ms（心率＜65次/分），0ms（心率心率＜65次/分）在图像质量和辐射剂量上均有统计学意义，其图像质量与心率呈负相关，主要原因为随着心率的升高，舒张期相对稳定期不断缩短和收缩期相对稳定期时间窗较短所致[12]。但未把曝光补偿时间为0ms列入主要研究对象。其造成图像质量下降的原因有：曝光心率变异较估计值增大对曝光补偿时间为0ms的病例影响较大，除了错层外还有非最佳期相的运动伪影影响，缺乏稳定性。而本研究选取曝光补偿时间为0ms时得到了较高质量的图像，其主要原因是严格的心率控制。低而稳定的心率是前瞻性心电门控扫描成功的重要条件之一，对于前瞻性心电门控扫描曝光补偿时间为0ms时，对患者的心率要求就更高，心率的快慢直接影响到冠状动脉运动的速度和频率，并且只有单个期相用来诊断，所以对心率的稳定性也提出了更高的要求。本研究所有受试者心率均控制在65（46～65）次/分以下，且扫描时心率波动范围为0～4次/分，在扫描过程中平均心率为56.3次/分，这是本研究得到高质量图像的关键。

在辐射剂量上有文献报道曝光补偿时间为200ms时，其平均ED为5.197mSv[13]，而本研究无曝光补偿时间时，其平均ED为1.44mSv（其中100kV108例，120kV30例，140kV10例，管电流230～720mA），扫描剂量在降低70%的基础上又降低了72.3%。单一时相前瞻性心电门控CTCA明显降低了受检者的有效辐射剂量，为冠心病的筛查提供了可能性。

本研究也存在着局限性。如果在扫描过程中出现心率变化较大时，也只有75%R-R间期单一时相图像，不能再根据R-R间期重建出理想的图像，可能导致检查失败。因此本研究样本必须具有良好的心率控制，对更快心率成像图像质量不能确定。其次由于前瞻性心电门控不是全心动周期的数据采集，不能对患者的心功能进行评价，以及心瓣膜病变的动态观察。

总之，CTCA前瞻性心电门控，在曝光补偿时间设为0ms时，严格控制心率在65次/分以下扫描，能够得到满足诊断的高质量图像，且能够明显降低受检者的有效辐射剂量。单一时相前瞻性心电门控CT冠状动脉成像在临床上是可行的。

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