320排CT低管电压结合低浓度对比剂在冠状动脉成像中的应用
2016-01-28李树欣谭理连陈德基
孙 戈 余 林 李树欣 谭理连 陈德基
(广州医科大学附属第二医院放射科，广东 广州 510260)
320排CT低管电压结合低浓度对比剂在冠状动脉成像中的应用
孙戈余林李树欣谭理连陈德基
(广州医科大学附属第二医院放射科，广东广州510260)
摘要〔〕目的探讨320排CT低电压结合低浓度对比剂在冠状动脉成像(CTA)中的临床应用价值。方法将101例临床怀疑或确诊冠心病的患者体质量指数(BMI)21～26 kg/m2，男56例，女45例，随机分成两组使用东芝320排CT进行冠脉CTA检查。A组(52例)管电压为100 kVp，对比剂为碘克沙醇(270 mgI/ml)；B组(49例)管电压为120 kVp，对比剂为碘帕醇(370 mgI/ml)。两组扫描图像由两名副高以上的影像医师采用双盲阅片进行图像质量评分，并对照其评分结果；另比较两组患者主动脉根部、左冠状动脉及右冠状动脉起始部血管强化CT值、噪声、信噪比(SNR)、对比度噪声比(CNR)、辐射剂量及碘摄入量。结果两组间ED及碘摄入量比较差异显著(P<0.05)，A组均小于B组。两组血管强化CT值、噪声、SNR、CNR差异显著(P<0.05)，除噪声A组>B组外，其他各项A组均
关键词〔〕冠状动脉；体层摄影术；X线计算机；低剂量
第一作者：孙戈(1988-)，女，硕士，医师，主要从事心血管影像方面的研究。
冠状动脉成像(CTA)检查因具有快速、准确、无创等优点广泛应用于临床，其所带来的辐射问题也日益受到重视，国内外为此开展了大量的低剂量扫描研究。另外，对比剂也在不断更新换代，碘浓度及其副作用逐步减低。本研究旨在探讨运用“双低”(低电压结合低浓度对比剂)扫描技术，在保证图像质量满足诊断需求的前提下，优化个体化扫描方案，最大限度降低患者所接受的辐射剂量及碘摄入量。
1材料与方法
1.1临床资料2013年3～6月期间，连续收集临床怀疑或确诊冠心病在本院接受CCTA检查的患者101例，有以下情况之一者不予入选：体重指数(BMI)>26 kg/m2或<21 kg/m2；拒绝签署知情同意书、曾有对比剂严重过敏史及对比剂使用禁忌证、肾功能不全、严重甲亢、心功能不全及严重心律不齐；心率超过85次/min；屏气不佳者。将101例患者按就诊顺序随机分为两组，A组52例，男27例，女25例，B组49例，男29例，女20例。两组患者基本情况比较无统计学差异(P均>0.05)。见表1。
1.2技术参数对比剂注射：经患者右侧肘正中静脉穿刺放置20G套管针。用双筒高压注射器(OptiVantage DH，America)，20 ml生理盐水，以5 ml/s流率试注正常后，待检查时，推注碘对比剂0.9 ml/kg，A组为碘克沙醇(Iodixanol，270 mgI/ml，GE Healthcare Ireland)，B组为碘帕醇(Iopamidol，370 mgI/ml，上海博莱科信谊药业有限责任公司)，注射流率均为5 ml/s，并以相同的流率再注射生理盐水40 ml。扫描参数：采用Toshiba 320排CT(AQUILION/ONE，Japan)由头侧向足侧扫描，扫描范围由气管隆突下1 cm到心脏膈面，FOV：200 mm×200 mm～220 mm×220 mm，探测器宽度320×0.5 mm，球管转速0.35 s/r，矩阵512×512。A组管电压100 kVp，B组电压120 kVp，两组管电流均为500 mA。采用前瞻性心电门控，将Surestart监测兴趣区放在扫描野中心层面的降主动脉，触发阈值为350 Hu，呼吸指令后在阈值时间上再加2 s启动容积扫描。
1.3图像后处理重组层厚0.5 mm，层间隔0.25 mm，容积数据为自动重组的最佳期相。将数据传至Vitrea FX图像后处理工作站，应用血管分析软件重组得到冠状动脉的VR、MPR、MIP、CPR图像。
1.4辐射剂量及碘摄入量评价检查后，记录扫描长度、CT容积剂量指数(CTDIvol)和剂量长度乘积(DLP)，计算有效辐射剂量(ED)，ED=DLP×k，k〔1〕=0.014 mSv·mGy-1·cm-1；根据患者体重，以0.9 ml/kg计算对比剂用量，再按照对比剂浓度(270 mgI/ml或370 mgI/ml)算出碘摄入量。
1.5图像质量客观评价分别测量升主动脉(AA)根部、左冠状动脉主干(LM)、右冠状动脉(RCA)起始部管腔内及左室心肌(四腔心水平的左室外侧壁)的CT值(Hu)及标准差(SD)，LM、RCA起始部ROI应尽可能大且注意避开血管壁、钙化、斑块和狭窄部位。主动脉根部ROI范围是1.5 cm2，左室心肌的ROI范围是0.5 cm2。图像信噪比(SNR)、对比噪声比(CNR)根据以下公式计算：SNR=管腔强化CT值/噪声，噪声以强化血管CT值的标准差表示；CNR〔2〕=(主动脉根部CT值-左室心肌CT值)/背景噪声，背景噪声以左室心肌CT值的标准差表示。
1.6图像质量主观评价根据美国心脏病学会(AHA)冠状动脉的15段标准〔3〕，仅对管腔直径>1.5 mm的节段进行评价。每位患者的冠脉影像分别由2名副高以上的影像诊断医师采用双盲法独立评分。以横断面为主，3D图像为参考，分5级进行图像质量评分〔4〕，3分以上的图像被视为符合诊断要求。分级标准：5分：血管质量优秀，血管边缘光滑锐利，无错层伪影或血管中断；4分：血管质量好，血管边缘清晰，有极轻微的噪声或伪影；3分：血管质量一般，血管有轻度搏动伪影，血管情况不影响评价；2分：血管质量欠佳，血管有中度搏动伪影或血管中断，血管情况尚能评价；1分：血管质量差，血管轮廓模糊不清或有严重搏动伪影，血管情况无法评价。
1.7统计学方法应用SPSS18.0软件进行t及χ2用Kappa检验判断2名评价者评分的一致性。
2结果
两组患者扫描长度及对比剂用量差异无统计学意义(P>0.05)，见表2，CTDIvol、DLP、ED及碘摄入量，“双低”A组低于“常规”B组(P<0.05)。两组图像管腔强化CT值、噪声、SNR、CNR结果，除噪声A组>B组外，其他各项A组均
组别n男性〔n(%)〕年龄(岁)平均心率(次/min)体重(kg)BMI(kg/m2)A组5227(52)59.72±10.2168.21±7.8061.46±8.0023.34±1.85B组4929(59)59.51±12.0068.59±7.9962.92±9.6923.63±2.03t或χ2/P值0.538/0.4630.136/0.892-0.205/0.838-1.960/0.053-0.752/0.454
组别n扫描长度(cm)CTDIvol(mGy)DLP(mGy·cm)ED(mSv)对比剂量(ml)碘摄入量(g)A组52120.62±13.3122.43±12.39270.11±154.323.28±2.1653.51±1.0014.15±0.27B组49121.31±10.4436.98±21.43442.22±249.66.19±3.4956.63±1.2520.95±0.46t/P值-0.289/0.773-4.208/0.00-4.194/0.00-4.194/0.00-1.960/0.053-12.35/0.00
组别nAACT值(Hu)SDSNRLMCT值(Hu)SDSNRRCACT值(Hu)SDSNRCNRA组52401.88±41.0223.51±5.3818.02±4.64389.92±43.5224.15±6.0317.23±4.93375.54±45.925.45±5.7715.69±4.8116.16±4.59B组49475.94±65.1817.38±4.0228.09±7.24437.53±58.7419.16±4.7824.43±7.45426.16±56.7319.25±4.2322.99±5.2423.65±7.37t值P值-6.8750.006.4540.00-8.8740.00-4.6470.004.5960.00-5.7490.00-4.8460.006.1290.00-7.030.00-6.1770.00
表4两组患者CCTA图像质量节段评分结果〔n(%)〕
组别n冠状动脉节段数(段)5分段数段数4分阶段段数3分阶段段数2分阶段段数1分阶段段数A组52653519(79.5)105(16.1)22(3.4)5(0.7)2(0.3)B组49598482(80.6)94(15.7)18(3.0)3(0.5)1(0.2)χ2/P值0.246/0.6200.030/0.8620.130/0.7180.342/0.5580.252/0.615
3讨论
CT检查的日益增多，使其已成为患者接受辐射及人群接受人为电离辐射的主要来源，其影响在不断攀升〔5〕，降低CT辐射剂量也日益得到各方面的重视。美国心血管CT协会(SCCT)在关于辐射剂量的指南中提出〔6〕，体重≤90 kg或BMI ≤30 kg/m2者可使用100 kVp的管电压进行心脏扫描，而中国人群大部分都在处于这个范围内，因此，在进行CCTA检查时，国人可以通过降低管电压，来减少辐射剂量。此外，碘对比剂的选择和使用也是CTA检查中至关重要的一部分，它将直接影响到诊断效果及患者安全。随着CT低剂量扫描技术的发展和新型对比剂的不断研制，尤其是低碘等渗对比剂的出现，使通过优化组合两方面参数来达到既满足诊断需求又降低检查危害的目的成为可能。本研究采用320排CT低管电压结合低浓度对比剂(100 kVp+iodixanol，270 mgI/ml)扫描技术行冠状动脉检查，对如何进行优化组合做了初步探索。
本实验“双低”方案A组采用低浓度对比剂碘克沙醇(270 mg/ml)，用量为0.9 ml/kg，以5 ml/s的注射流率，在低电压100 kV的作用下，可以使主动脉根部的CT值达到400 Hu以上，各冠状动脉起始部平均CT值达到380 Hu以上。Becker等〔7〕研究表明，大约250～300 Hu的冠脉强化效果就可以满足诊断且有利于钙化斑块的显示。因此，本研究方案所达到的CT值理论上已能满足诊断要求。应用常规浓度造影剂，过高的血管强化会拉近其与管壁钙化之间的CT值，影响钙化的检出以及狭窄的判读。另外，过高程度的血管强化也会因高密度伪影的干扰，影响非钙化斑块的检出及狭窄的判读〔8，9〕。所以，并非血管强化越高越利于诊断。本研究方案对比“常规”B组，各项CT值虽有所减低，但重建后的可视性评价没有统计学差异，在实际上也完全可以满足诊断要求。
碘负荷与血管的强化程度呈正相关〔10〕，既往研究〔11〕表明，降低管电压可以提高CT值，这对碘负荷是一种补偿。本实验“双低”方案一次检查中平均比常规方案减少了7 g的碘摄入量，在此低碘负荷下，之所以能达到满足诊断要求的CT值，除低管电压的影响外，还与对比剂的化学性质有关。低浓度对比剂碘克沙醇(270 mgI/ml)的分子结构为独特的非离子型二聚体，渗透压为290 mOsm/kg，与血浆等渗。作为“低渗”对比剂的碘帕醇(370 mgI/ml)，尽管其渗透压(800 mOsm/kg)低于高渗对比剂，但仍接近血浆渗透压的3倍。高渗状态导致组织液中水分等物质流向血管内，稀释了管腔内对比剂浓度，而这种情况不会在等渗对比剂中发生，这是对低碘浓度的再一补偿〔12，13〕。因此，本研究方案在冠脉强化程度方面，可以满足临床诊断需求。
图像噪声与X线强度的平方根成反比，而X线强度与管电压二者近似呈幂函数关系，当管电压降低时，其他参数不变，X线强度明显减小，这必然造成噪声加倍。过大的噪声可使图像质量变差，不利于结果判读。研究显示〔14〕：维持相对量的管电流有利于冠脉狭窄的评估，同时，提高管电流可以降低噪声。因此，本研究的电流设置稍高于同类研究。结果显示“双低”A组图像噪声仍略高于“常规”B组，而SNR和CNR较“常规”B组均减低，这与国内外单项降低管电压的研究有所不同，Leschka等〔15〕对正常体质量的患者进行双源CT扫描时，管电压100 kVp可获得较高的CNR诊断图像；Pflederer等〔16〕相关报道，在100 kVp(330 mA)与120 kVp(330 mA)时SNR没有统计学差异。这些可能与管电压降低而碘负荷恒定有关：虽然低电压引起图像噪声加大，但低电压使强化血管的CT值增加得更多，因此SNR或CNR不变或有所增加。而本研究在降低电压的基础上进一步降低对比剂浓度，在其他参数都相同的情况下，即使低碘负荷在低管电压(100 kV)下可以得到较高的强化程度，但其依然低于高碘负荷、高电压(120 kV)下的CT值，而且在此情况下(100 kV)，噪声已增加，SNR与CNR降低也在情理之中。本研究结果虽然显示“双低”组噪声偏高，SNR、CNR偏低，但噪声、SNR、CNR在数值上的少量差异对于BMI处于21～26 kg/m2的患者与常规组(120 kVp，370 mgI/ml)相比，并未影响到图像质量的主观评价，两组间图像质量节段评分差异无统计学意义。
辐射剂量与管电压的平方呈正比，降低管电压可显著降低辐射剂量。夏斌等〔17〕也采用了100 kVp管电压及前瞻性心电门控进行CCTA扫描，但四维智能在线剂量调控技术(CARE Dose 4D)的应用，可使管电流根据患者的身体和脏器的解剖形态自动调整，辐射剂量进一步降低至59.3%。因此，在CCTA扫描时合理优化管电压、管电流等设置，对降低辐射剂量具有重要意义。
一定剂量的碘对比剂会给患者带来一系列潜在损害，这主要与对比剂的理化性质有关，其中渗透压占了重要一部分〔18〕。碘克沙醇为非离子型等渗对比剂，副反应或并发症发生率比“低渗”对比剂低，特别适合有慢性肾病的患者，以及慢性肾病合并糖尿病患者等〔19〕；同时，在患者疼痛感和热感发生率方面较“低渗”对比剂也显著降低〔20〕。另外，又可使患者碘摄取相应减少，本实验中“双低”组患者在一次检查中平均比常规对比剂组减小了7 g的碘摄入量。因此，低碘等渗对比剂不但可以满足CCTA诊断需求，而且可以在一定程度上减少副反应及并发症的发生，提高安全性，使患者受益。
总之，低电压结合低浓度对比剂扫描技术的运用，兼顾了图像质量、辐射剂量与碘摄入量三者之间的关系。应用320排CT“双低”扫描方案进行冠状动脉检查，不仅可以获得满足诊断的图像质量，而且可以降低辐射剂量和碘摄入量，值得临床应用推广。
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〔2014-09-17修回〕
(编辑安冉冉/曹梦园)
通讯作者：陈德基(1963-)，男，博士，主任医师，教授，主要从事大血管介入治疗研究。
中图分类号〔〕R816.2〔
文献标识码〕A〔
文章编号〕1005-9202(2015)24-7067-04；doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2015.24.045
