高心率患者CT冠状动脉造影绝对时相采集的图像质量和辐射剂量评价*

王天乐，迟庆杰，祁荣兴，黄 胜

（南通市第一人民医院影像科，江苏226001）

随着CT技术的快速发展，冠状动脉CT血管造影（CT coronary angiography，CTCA）已成为冠心病无创的、可靠的常规检查手段[1-2]，但是其辐射剂量和高心率对图像质量的影响在一定程度上制约了临床应用。第二代双源CT（dual source CT，DSCT）显著提高了时间分辨率，通过前瞻性心电门控序列扫描（简称序列扫描）仅在心动周期的预定期相曝光，可以有效降低辐射剂量[3]。目前已有大量关于序列扫描相对时相采集应用于低心率（HR≤90次/min）、心律齐患者的文献报道，但还未见关于序列扫描绝对时相采集能否用于高心率患者冠状动脉评估的报道。本研究收集我院2014年6月—2016年12月临床疑似冠心病患者132例，其中102例应用DSCT序列扫描绝对时相采集对高心率、BMI≤28 kg/m2患者进行CTCA成像，评估其图像质量和辐射剂量。

1 资料与方法

1.1 一般资料 临床疑似冠心病并接受冠状动脉DSCTA检查的患者132例，身体质量指数（BMI）≤28 kg/m2，平均心率（HR）≥90次/min。根据图像采集方式不同分成A、B两组。A组102例，其中男性55例，女性47例，年龄 31～89岁，平均59.01±10.11岁，BMI 23.49±2.41 kg/m2，HR 100.31±10.95 次/min；B组30例，其中男性17例，女性13例，年龄40～78岁，平均 58.47±10.89 岁，BMI 23.45±2.12 kg/m2，HR 100.30±8.49 次/min。两组在年龄、性别、BMI、平均HR比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）。排除标准：风湿性心脏病、心肌病、冠状动脉搭桥术后或冠状动脉支架术后患者。

1.2 CT扫描控制 采用西门子Somatom Definition Flash双源CT进行冠状动脉扫描，所有患者均不控制心率，扫描前给予舌下喷雾硝酸甘油扩张冠状动脉，双筒高压注射器经右肘前静脉以5 mL/s流速注射碘海醇（350 mgI/mL）50 mL，然后以相同流速注射50 mL生理盐水。主动脉根部层面选择感兴趣区监测CT值，触发阈值100 HU，延时6 s扫描。扫描范围自气管分叉至心脏膈面下1 cm左右，吸气后屏气扫描。扫描方式：自动管电流调制（CARE Dose 4D，参考管电流设定为 350 mAs），准直 128×0.6 mm，球管旋转速度0.28秒/转，单扇区时间分辨率75 ms。A组采用80 kV前瞻性序列扫描绝对时相采集（预定义窄时相范围190～390 ms），如图1A-D；B组采用100 kV回顾性螺旋扫描相对时相采集（脉冲编辑范围30%～80%），如图2A-D。

1.3 图像重建A组 CTA轴位图像采用SAFIRE重建，迭代强度为3，I26进行重建，重建层厚0.75 mm，重建增量0.4 mm，绝对时相范围190～390 ms，每间隔20 ms进行重建，选择最佳重建时相进行血管评估。B组：CTA轴位图像采用滤波反投影重建，卷积核B26进行重建，重建层厚0.75 mm，重建增量0.4 mm，自动选择最佳收缩期和舒张期重建时相进行血管评估。评估图像包括容积再现（VRT）、最大密度投影（MIP）、曲面重组（CPR）。

1.4 图像质量评价

1.4.1 客观评价标准：左右冠状动脉图像质量用感兴趣区（region-of interest，ROI）技术评估，评估指标包括噪声、CT值、信噪比（SNR）、对比信噪比（CNR）。管腔内CT值通过在升主动脉、LM、LAD、LCX、RCA近段放置ROI来测量，ROI应尽可能大但不能包括血管壁。每个ROI测量3次，计算平均值。噪声定义为感兴趣区域CT值的标准差。SNR、CNR通过公式计算，SNR=血管内ROI内CT值/图像噪声；CNR=（血管内 ROI内 CT值-室间隔 CT值）/图像噪声。

1.4.2 主观评价标准：根据美国心脏协会标准，冠状动脉分成15节段，中间支定义为16段[4]，管径＜1.5 mm血管不予评估。使用4分法进行评估：1=图像质量优，无任何伪影；2=图像质量好，较小的伪影，完全不影响评估；3=图像质量差但可以诊断，较大伪影，但可以排除或诊断狭窄；4=不能诊断[5]。由2名5年以上CTCA工作经验的观察者在盲态下进行评分，意见不统一时，由有15年以上心脏CT工作经验的观察者决定。

1.5 辐射剂量评估 记录剂量长度乘积（DLP），有效吸收剂量[ED（mSv）]通过公式计算获得，ED=DLP×成人胸部转换系数0.014[6]。

1.6 统计学处理 采用SPSS22.0统计学软件进行数据处理分析。计量资料以均数±标准差（±s）表示，组间比较采用独立样本t检验，计数资料组间比较采用χ2检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 两组患者心率及重建图像 A组患者平均HR 100.31±10.95次/min，采用前瞻性序列扫描绝对时相采集，预定义窄时相范围190～390 ms，采集4个心动周期，选择最佳时相，SAFIRE重建，迭代强度为3，I26进行重建。分别对RCA、LAD、LCA进行曲面重建（图1）。B组患者平均HR 100.30±8.49次/min，采用回顾性螺旋扫描相对时相采集，脉冲编辑范围30%～80%，自动选择最佳时相，滤波反投影法，B26进行重建。分别对RCA、LAD、LCA进行曲面重建（图 2）。

图1 前瞻性序列扫描绝对时相采集患者心率及重建图像

图2 回顾性螺旋扫描相对时相采集患者心率及重建图像

2.2 图像质量客观评分 两组LM、LAD、LCX管腔内CT值及图像噪声、CNR、SNR比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），A组RCA的CNR和SNR高于B组，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

表1 主动脉、冠状动脉图像质量客观评分

2.3图像质量主观评估 入组132例患者因血管变异和存在中间支，共评估1 942段，其中A组评估1 501段，B组评估441段。A组可诊断节段（评分1～3分）1476段（98.33%），不能诊断节段25段（1.67%），其中优秀（评分1分）节段1424段（94.87%）；B组可诊断节段436段（98.87%），不能诊断节段5段（1.13%），其中优秀节段427段（96.83%）。两组间可以诊断节段所占比率比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。

2.4 辐射剂量评估 有效辐射剂量A组为0.71±0.23 mSv，B 组为 5.13±2.29 mSv，差异有统计学意义（P＜0.05）。

3 讨 论

CTCA是一种无创性评价冠状动脉疾病和动脉粥样硬化的成像方法，技术要求高，尤其要克服心脏搏动伪影的影响，心率变化及心脏运动仍然是影响图像质量的重要因素。因此，CCTA通常选择心动周期的相对静止期进行图像采集，如患者心率低而稳定一般在舒张中期采集（相对静止期）[7]，但是当心率加快时该时间节段会明显缩短甚至消失[8]。除了舒张期，收缩期末是第二个相对静止期，这一时期对R-R变异和心律失常也不那么敏感[9]。文献报道，心率从80次/min增加至90次/min，收缩期长度缩短5.6%，而舒张期长度则减少16.4%[10]。既往研究已证实，在心率加快时，收缩末期重建更为有利[11-12]。由于收缩期长度相对固定，可以将收缩末期的绝对延迟时间作为图像采集时间窗。本研究尝试采用前瞻性收缩期绝对时相（预定义窄时相采集范围190～390 ms）序列对高心率患者进行扫描，结果发现可以诊断的节段达98.33%，优秀节段达94.87%，和回顾性螺旋扫描相对时相重建相比差异无统计学意义。

既往对于高心率患者往往采用回顾性门控低螺距螺旋扫描以确保扫描成功和图像质量，但是其辐射剂量较大。前瞻性门控技术对降低辐射剂量是非常有效的方法[13]，低管电压技术是降低辐射剂量另一种有效的方法[14]。Pflederer等[15]报道非肥胖患者使用第一代双源CT 100 kV扫描较120 kV扫描辐射剂量可以降低38%。Jun等[16]报道使用80 kV管电压、1000 mAs管电流扫描较标准120 kV管电压扫描辐射剂量可以降低70%。低管电压可显著降低辐射剂量，但是噪声有所增加。和滤波反投影法相比[17-18]。本研究应用第二代双源CT，管电压80 kV、管电流200～320 mAs，对BMI≤28 kg/m2患者扫描，并进行SAFIRET重建，其有效吸收剂量仅为0.71±0.23 mSv，远低于管电压100 kV回顾性相对时相螺旋扫描的有效吸收剂量，而且取得很好的图像质量（高SNR、高CNR，低噪声），RCA的SNR和CNR甚至高于100 kV回顾性相对时相螺旋扫描组。

本研究还存在以下不足：第一，未纳入心律不齐患者，今后需要证实低管电压前瞻性绝对时相扫描在心律不齐患者检查中的可行性。第二，本研究入组患者 BMI≤28 kg/m2，今后研究应尝试 BMI＞28 kg/m2患者，评估图像能否达到诊断要求。第三，本研究的焦点集中在图像质量，而未与金标准DSA对照，以评价诊断的准确性。

综上所述，对于 BMI≤28 kg/m2、HR≥90 次/min高心率患者，80 kV前瞻性序列扫描绝对时相采集（预定义窄时相plusing范围190～390 ms）可以在保证图像质量的同时大大降低辐射剂量。