优化对比剂注射时间在256排螺旋CT冠状动脉血管成像中的应用价值

1.陕西省西安市长安医院医学影像科 (陕西 西安 710016)2.昆明医科大学第一附属医院医学影像科 (云南 昆明 650032)3.陕西中医药大学附属医院医学影像科 (陕西 咸阳 712021)

李爱华1 陈 超2 王 琦1贾永军3 胡智军1 李 馨1李 豆1 魏东红1 刘振堂1

随着CT设备、技术的飞速发展，冠状动脉CT血管成像(coronary computed tomographic angiography，CCTA)已成为冠心病的一种重要检查手段，广泛应用于临床。但在检查过程中因使用过量的对比剂会产生对比剂肾病(contrast induced nephropathy，CIN)等问题[1]，如何减少对比剂用量值得探索。当前，临床上常根据在既往CT平台上得到的经验设置对比剂注射时间、流速[2-4]，或固定注射时间为12s[5]、10s[6]等。随着CT设备的发展，宽体探测器、高球管转速等软硬件设备的更新使得CCTA的临床应用前景越加广阔，目前的高端CT机(Siemens的双源CT、Philips的iCT、GE的Revolution CT及Toshiba的320排CT)明显提高了时间分辨率，这为减少对比剂用量提供了潜能。本组研究应用GE公司的Revolution CT比较将对比剂注射时间由常规的10s减少至8s后冠状动脉成像的图像质量，探讨其临床应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料筛选2017年4月～11月在我院行CCTA检查的患者共100例，排除标准：①体质量指数BMI≥30Kg/m2；②碘对比剂过敏；③严重心、肾功能不全，甲状腺功能亢进和呼吸衰竭；④哮喘、高血压、严重心脏病。所有患者均签署知情同意书，分为A组(注射对比剂时间10s)、B组(注射对比剂时间8s)。其中A组男性34例，女性16例，共计50例，年龄31～78岁，平均年龄(55.82±12.50)岁；B组男性29例，女性21例，共计50例，年龄29～80岁，平均年龄(54.84±12.97)岁。

1.2 设备及扫描参数采用256排螺旋CT(Revolution CT；GE Healthcare)。扫描方法：受检患者均未服用任何控制心率药物，在自由呼吸、自由心率下进行触发扫描，CT阈值220Hu，监测层面为气管分叉隆凸1-2cm处，扫描延迟时间1.4s。使用单次心跳(One beat)冠脉轴扫模式及自动心电门控采集技术(ECG atuomatic gating)。扫描范围：从气管隆突下1～2cm至心脏膈面，显示野(DFOV)25.0cm，探测器宽度固定14cm。注药方案：高压注射器为德国Ulrich双筒注射器，造影剂为碘帕醇370 mgI/mL，对比剂用量和流速按25mgI/Kg/s计算，流速范围为3.0～6.0mL/s，注药后跟注40mL生理盐水。扫描参数：管电压固定为120kVp，智能毫安(smart mA)，探测器固定140mm，噪声指数(noise index，NI)固定为25，准直器256×0.625，重建层厚和间隔为0.625mm，转速0.28s，运用自适应迭代重建(adaptive statistical iterative reconstruction veo，ASiR-V)技术，自动匹配前置 ASiR-V，后置 ASiR-V固定为80%。

表1 A、B两组各部位CT值比较（HU，±s）

表1 A、B两组各部位CT值比较（HU，±s）

组别 主动脉根部 RCA LM LAD LCX A组 404.08±57.24 369.55±59.99 375.82±54.69 357.20±55.50 341.48±67.88 B组 380.58±63.33 348.24±66.48 358.30±58.24 339.07±57.89 326.96±61.03 t值 1.95 1.68 1.55 1.60 1.12 P值 0.054 0.10 0.12 0.11 0.26

表2 A、B两组客观图像质量比较 (±s)

表2 A、B两组客观图像质量比较 (±s)

组别 主动脉根部SNR值 CNR主动脉根部 RCA LM LAD LCX A组 20.19±6.03 25.39±7.48 23.69±6.90 23.89±6.77 23.21±7.69 22.25±7.15 B组 21.79±6.54 27.91±7.82 26.08±7.56 26.68±7.52 25.65±7.65 24.92±7.35 t值 -1.27 -1.65 -1.65 -1.95 -1.59 -1.84 P值 0.21 0.10 0.10 0.054 0.12 0.07

表3 A、B两组辐射剂量及碘对比剂用量评价表

表4 A、B两组图像质量主观评分

1.3 图像分析将两组重建图像传输至后处理工作站(Advantage Workstation 4.6；GE Healthcare)，后处理技术包括容积再现(Volume Rendering Technique，VRT)、最大密度投影(Maximum Intensity Projection，MIP)、多平面重组(Multi Planner Reformation，MPR)等，结合横轴位图像对冠状动脉血管进行评估。开启冠状动脉运动追踪冻结技术(Snapshot Freeze, SSF)功能，工作站自动处理来自扫描仪的三组图像，得到一组冻结图像。选取升主动脉根部、右冠状动脉(RCA)、左冠状动脉主干(LM)、左前降支(LAD)以及左回旋支(LCX)近段管腔和其周围脂肪组织作为感兴趣区(ROI=10×10mm2)，并由1名影像诊断医师测量感兴趣区的CT值、标准差(standard deviation,SD)。测量时尽量避开血管壁、斑块、钙化等，不同患者尽量在同一位置。将SD定义为图像噪声(Image Noise)，计算信噪比(signal-to-noise，SNR)及对比噪声比(contrast-to-noise ratio，CNR)。计算公式：SNR=CT值冠脉/噪声冠脉；CNR=(CT值冠脉-CT值脂肪)/噪声脂肪。

1.4 图像质量评价冠状动脉分段标准参考纽约心脏协会((New York Heart Association，NYHA)定义[7]和中华放射学会[8]共识，采用美国心脏协会(American Heart Association，AHA)对冠脉的分段标准[9]，对冠脉行改良13分段法进行评价，其中RCA为1～4段，LM和LAD为5～10段，LCX为11～13段。由两名高年资放射医师独立对两组冠状动脉树进行主观评分，采用1～5级评分方法[10]，5分：图像无运动伪影,无明显噪声；4分：图像有轻度运动伪影或噪声；3分：图像运动伪影较大或图像噪声较大,但整体不影响对血管管腔的评价；2分：图像运动伪影过大或噪声过大，影响对血管管腔的评价；1分；图像有明显的运动伪影或严重的钙化,无法对血管管腔进行评价。评分≥3分可诊断。

1.5 辐射剂量测算测量图像各项辐射剂量指标，包括容积剂量指数(CT dose index volume，CTDIvol)、剂量长度乘积(dose-length product，DLP)、有效辐射剂量(effective dose，ED)。ED的计算公式为：ED=DLP×k(k=0.014mSv/mGy·cm)[11]。

1.6 统计学方法采用IBM SPSS 20.0统计软件对上述结果进行数据分析。对A、B两组图像的辐射剂量、对比剂用量和客观图像质量分别采用t检验及秩和检验，应用(±s)表示，检验水准α=0.05。冠脉血管分支图像清晰度主观评分采用Wilcoxon符号等级检验。采用Kappa检验分析两名观察者间评分的一致性，0＜Kappa值≤0.4为一致性差；0.4＜Kappa值≤0.6为一致性中等；0.6＜Kappa值≤1.0为一致性好。以P＜0.05为差异有统计学意义。

图1 男，48岁，体重80Kg，身高175cm，体重指数26.12Kg/m2，平均心率57bpm，对比剂剂量54mL，注射时间10s，注射速率5.4mL/s，升主动脉CT值354.7HU。图2-3 均为同一患者心脏VR图像和MIP图像。图4 均为同一患者LAD的CPR图像，主观评分为5分，辐射剂量为1.238mSv。图5 女，61岁，体重40Kg，身高150cm，体重指数17.78Kg/m2，平均心率59bpm，对比剂剂量22mL，注射时间8s，注射速率2.7mL/s，升主动脉CT值441.1HU。图6-7 均为同一患者心脏VR图像和MIP图像。图8 均为同一患者LAD的CPR图像，主观评分为5分，辐射剂量为1.033mSv。

2 结 果

2.1 CT值比较对比A组(注射时间10s)、B组(注射时间8s)升主动脉根部、LM近段、RCA近段、LAD近段、LCX近段管腔的CT值、SNR和CNR，差异无统计学意义(P＞0.05)，见表1-2。

2.2 辐射剂量及碘对比剂用量比较A组碘对比剂用量较B组降低约22.57%，ED值降低约15.71%，两组间CTDIvol、DLP、ED及碘用量比较差异均具有统计学意义(P＜0.05)，见表3。

2.3 主观图像质量比较两组患者共显示1300个血管节段，由两名高年资放射医师独立对两组冠状动脉树图像质量进行主观评分。两组图像主观评分结果一致性好(Kappa值＞0.6)，两组患者在图像质量评分方面差异均无统计学意义(P＞0.05)，见表4、图1-8。

3 讨 论

CCTA已成为检查冠心病的一种重要手段，其诊断准确率已基本等同于金标准冠状动脉数字减影血管造影(DSA)[12-13]，目前已得到了临床的广泛认可。X线辐射剂量过大对人体所产生的危害及对比剂用量过多所引起的CIN是CCTA检查中面临的主要问题，如何能在保证图像质量的前提下，降低患者所接受的辐射剂量及对比剂用量成为亟需解决的问题[14]。Revolution CT具有16cm宝石宽体探测器，各向同性空间分辨率达到了0.23mm，可以更好的显示细小结构，一次扫描可显示全身血管。单扇区时间分辨率达到了29ms，高心率、心律不齐、房颤的患者均可在一个心动周期内完成扫描，扫描时间0.28s，在CCTA检查中可同时降低辐射剂量和减少对比剂用量。

在常规CCTA检查中，对比剂用量通常较多，而对比剂用量和CIN发生率呈正相关，在检查过程中会增加患者发生CIN的几率，本研究在不改变对比剂注射技术的前提下缩短注射时间至8s，使对比剂用量得以降低，从而减少CIN发生率。本研究的两组图像的主、客观质量评分差异均无统计学意义，显然Revolution CT在CCTA检查中使用8s对比剂注射时间可以获得满足诊断需要的图像。

本研究尚存在以下一些局限性：(1)本研究只关注图像质量及辐射剂量，并未与金标准DSA进行诊断效能的研究，其诊断的准确率有待进一步研究；(2)本研究的样本量相对较少，需要在今后的相关研究中增加样本量，提高准确性；(3)为消除体重对图像质量的影响，仅选择BMI＜30Kg/m2的患者，对≥30Kg/m2的肥胖患者未纳入研究，本研究方案在此人群中的可行性未知；(4)本课题只针对注射对比剂时间10s和8s两种对比剂用量模式，更低对比剂注射时间有待进一步研究。

综上所述，Revolution CT冠状动脉成像检查中，缩短对比剂注射时间为8s，能够有效减少对比剂的用量，且图像质量能满足诊断需要，从而减少对比剂使用中的不良反应，值得临床推广。