老年患者冠脉CTA不同扫描方式的辐射剂量对比研究

李骋，张禹生，齐琳，金倞，张渌恺，汤欢，孙英丽，李铭

复旦大学附属华东医院放射科，上海200040

冠状动脉CT 血管造影(coronary computed tomography angiography, CCTA)在心脏疾病的诊断中具有很高的应用价值, 近年来随着检查设备性能的提升得到广泛应用, 但是其辐射剂量也受到关注[1]。目前临床使用的宽体探测器CT 扫描仪可在患者自由呼吸状态下, 在一个心动周期内，用轴扫的方式成像, 大幅度的提高了冠状动脉疾病的检查成功率[2]。CCTA扫描时主要是通过心动周期的不同时相确定最终的采集期相, 采集的范围不同，最终的辐射剂量的差别也很大。本研究探讨老年患者的CCTA 在自由呼吸状态与屏气后两种扫描方式的辐射剂量的对比, 以期改善老年患者的扫描条件和辐射剂量。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2018年9月—2019年8月间在复旦大学附属华东医院临床就诊怀疑冠心病行冠状动脉CT 检查的患者200 例，纳入标准：(1)临床诊断标准符合《临床冠心病诊断与治疗指南》[3]；(2)患者年龄≥60 岁。排除标准：(1)患者既往行冠状动脉搭桥术；(2)心律失常的患者；(3)检查前服用美托洛尔或硝酸甘油；(5)患者碘过敏，肾功能不全（血肌酐水平＞1.5 rag/dl）。最终入组患者为106 例，随机将受检者分为研究组和对照组，研究组（=53）行自由呼吸下CCTA，对照组（=53）行屏气后CCTA，记录各组心率，并将75 次/min 作为快心率组和慢心率组的指标进行分组，同时记录下受检者的年龄、性别，计算体质量指数（BMI）[BMI ＝体重（kg）/身高（m2）]。检查前未进行心率控制, 研究组和对照组均接受呼吸训练，要求研究组在检查期间自由呼吸。本研究经复旦大学附属华东医院伦理学备案，所有患者均签署知情同意书。

1.2 方法 在本研究中，所有患者均采用256 排探测器的CT 扫描仪 (revolution CT, GE healthcare, milwaukee, USA)。扫描范围包含整个心脏及冠状动脉，根据患者心脏大小决定探测器宽度覆盖率为140 mm或160 mm，触发层面选择气管分叉下2 cm 处的升主动脉水平，研究组在对比剂注射后保持自由呼吸状态，触发CT 值为200 HU，达到触发阈值后延迟4 s 开始扫描，对照组在达到触发阈值后延迟8 s 开始扫描，同时播放屏气指令，触发阈值设定为100 HU, 采用kV Assistant 自动管电压和自动管电流调制技术，管电流范围设定为400～750 mA，预设噪声指数(noise index, NI)为23 HU[4]，层厚及间隔为0.625 mm.采用60%自适应性统计迭代重建算法(ASIR-V)，机架旋转速度0.28 s/rot。采用智能心电门控(Auto ECG Gating)技术, 根据老年患者的心率自动选取曝光期相，所有患者均使用冠状动脉跟踪冻结(snapshot freeze,SSF)[5]技术。

对比剂注射方案为对比剂用量=(体质量×280 mg/kg)/对比剂碘含量，注射流率=对比剂用量/12s[6]，对比剂采用碘帕醇(370 mg I/mL).注入对比剂后以相同的流率注射生理盐水30 mL。

1.3 图像质量分析

1.3.1 图像后处理工作站 所有图像均传入GE 公司生产的AW4.7 后处理工作站进行数据测量及观察。

1.3.2 图像客观质量评价 由10年以上胸部放射诊断工作经验的医师在工作站进行图像的测量，在升主动脉内放置一个圆形感兴趣区(ROI)(5 cm2)，距离主动脉血管边缘0.5～1 cm，在冠状动脉左主干放置圆形ROI (0.02 cm2)，避开钙化、斑块和狭窄。在主动脉和冠状动脉血管周围脂肪组织内放置ROI(0.02cm2)[7]。分别记录ROI 内的CT 值[以Hounsfield 单位（HU）表示] 和相应标准差（SD）作为图像噪声。计算了升主动脉的对比噪声比CNR=Hu (Ao)-HU (FAT)/图像噪声(Ao)和冠状动脉主干的CNR=Hu (C)-Hu(FAT)/图像噪声(C)[8]。

由两名10年以上CCTA 诊断经验的影像医师根据国际心血管CT 协会(society of cardiovascular computed tomography，SCCT)推荐的18 节段分段法[9]，对重建图像进行主观评价，评价采用LIKERT 评分[10],具体评分为1 分：由于严重的冠状动脉运动或其他伪影，图像质量受损，无法对冠状动脉进行适当的评估和诊断；2 分：由于冠状动脉运动或其他伪影所产生的伪影，使图像质量下降；3 分：良好的，轻微的运动伪影或其他伪影；4 分：非常好：极小或无运动相关伪影和极好的解剖细节。用于狭窄评估和斑块评估所有节段评分的均值作为最终的主观评分。

1.3 辐射剂量评估 记录每个患者容积CT 剂量指数(CT dose index of volume， CTDIvol)值（mGy）及剂量长度乘积(dose length product，DLP)（mGy.cm)，CTDIvol 反映整个扫描容积的平均剂量；DLP 用来评价受检者一次完整CT 扫描总的辐射剂量。有效辐射剂量(effective dose，ED)（mSv）。计算公式: ED=D LP×K，K 为换算因子，采用欧洲CT 质量标准指南[11]，K 值为0.014 mSv·mGy-1·cm-1。

1.4 统计学分析 使用SPSS 22.0 进行统计学分析, 所有计量资料用均数标±准差s）表示，对2 组患者的年龄、BMI、心率、信噪比、对比信噪比进行比较，并进行独立 检验。通过Mann Whitney U 检验对主观评价成绩进行比较。用Kappa 检验分析观察者间一致性（k＜0.40：较差的一致性；0.40 ≤k＜0.60：普通的一致性；0.60≤k＜0.80：较好的一致性；k≥0.80：非常好的一致性）。以＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

共收集106例入组，年龄60～92岁，平均（68.9±6.3）岁，其中男性54 例，女性52 例，实验组年龄60～92岁，平均（67.9±6.1）岁，其中男性23 例，女性30例；对照组年龄60～87 岁，平均（68.1±6.5）岁，其中男性29 例，女性24 例，2 组患者年龄与BMI 基线均衡＞0.05），具有可比性。见表1。

3 讨论

随着检查设备性能的逐年提高，CCTA 的检查成功率越来越高，对于临床疑似冠心病的老年患者提供了非常简便有效的检查方法，不过双源设备或者多排探测器的应用，使其辐射剂量一直受到广泛的关注[12]。目前临床使用的高端CT 可使受检者在自由呼吸状态下完成扫描成像。CCTA 扫描时主要是通过心动周期的不同时相确定最终的采集期相, 采集的范围不同，最终的辐射剂量的差别也很大[13]，本研究探讨老年患者的CCTA在自由呼吸状态与屏气后两种扫描方式的辐射剂量的对比, 以期改善老年患者的扫描条件和辐射剂量。

在对老年患者CCTA检查呼吸指导训练的干预性研究显示，干预组与对照组在冠脉检查的平均时间，2 组患者检查时的紧张度比较，一次性显影成功率和不良反应比较上均有显著性差异[14]。说明老年患者在行冠状动脉CT 检查时训练屏气是非常重要的一个过程，然而，一些老年患者由于听力减退、反应力下降、严重的肺部疾病导致呼吸指令配合能力下降，很有可能导致检查的失败，即使检查前完成呼吸指导训练，也有可能由于对比剂注射后的热反应和屏气后心率的变化，使CCTA 检查的不确定因素增加，从而导致图像质量下降, 造成假阴性。这些在传统的CCTA 屏气扫描检查中发生的运动伪影，会妨碍对冠状动脉的充分评价，影响冠心病的诊断[15]。

本次实验的结果显示，2 组老年患者在心率小于75 次/min 的情况下，其CTDI 和DLP 的值为0.062和0.051，而在心率大于75 次/min 的情况下，2 组的CTDI 和DLP 的值分别为0.040 和0.086，分析具体情况发现，部分屏气后的CCTA 辐射剂量高于自由呼吸状态下的CCTA，这可能是因为屏气后，部分患者心率会下降，原本的采集期相随着心率的变化而有所调整，导致辐射剂量的升高，而低于75 次的/min 的情况下，有些也会出现原本采集期相随着心率的继续下降而产生变化，可能由于老年患者心率变的缓慢，在低心率情况下，屏气后心率的变化不大，自由呼吸的采集期相与屏气后的采集期相非常接近，所以其辐射剂量并相对变化较小，也出现一些屏气后辐射剂量降低的现象[16]。

表1 2 组患者一般资料（±s）

表1 2 组患者一般资料（±s）

组别性别例数 男 女 年龄（岁） BMI（kg/cm2)研究组对照组images/BZ_78_390_1427_412_1451.png53 53 30 24 23 29 67.9±6.1 68.1±6.5 0.678 22.54±4.35 21.96±3.84 0.249

表2 各组的SNR 和CNR（±s）

表2 各组的SNR 和CNR（±s）

注：根据公式计算的主动脉SNR=Hu (Ao)/SD，CNR=Hu (Ao)-HU (FAT)/SD (Ao)，冠状动脉SNR=Hu (C)/SD，CNR=Hu (C)-Hu (FAT)/SD (C)

图像质量 研究组（n=53） 对照组（n=53）images/BZ_78_1979_1659_2001_1683.png主动脉SNR冠状动脉SNR主动脉CNR冠状动脉CNR 17.78±3.08 29.89±5.68 14.40±2.71 24.28±4.90 18.12±3.17 28.98±4.92 14.47±2.883 22.94±4.06 0.743 0.320 0.809 0.208

表3 不同心率和扫描方式下的辐射剂量（±s）

表3 不同心率和扫描方式下的辐射剂量（±s）

注：CT 剂量指数（CTDIvol）单位（mGy）、剂量长度乘积(DLP)单位（mGy.cm)单位及有效剂量(ED)单位（mSv）

剂量指标 研究组（心率＜75 次/min）对照组（心率＜75 次/min）images/BZ_78_1264_2276_1286_2300.png研究组（心率≥75 次/min）对照组（心率≥75 次/mim）images/BZ_78_2124_2276_2146_2300.png例数BMI（kg/m2）CTDI DLP ED 24 22.85±5.06 18.10±5.70 251.17±99.15 3.52±1.38 20 22.26±4.22 18.49±4.45 262.59±77.27 3.68±1.08 0.162 0.062 0.051 0.051 29 22.04±4.12 18.65±4.30 254.95±70.63 3.57±0.99 33 21.98±3.69 19.52±5.66 259.82±87.04 3.94±1.22 0.835 0.040 0.086 0.086

表4 不同观察者评分及一致性评估（±s）

表4 不同观察者评分及一致性评估（±s）

观察者 研究组 对照组images/BZ_78_1979_2888_2001_2912.pngAB 3.42±0.75 3.42±0.69 3.47±0.67 3.40±0.72 0.287 0.738

本研究的不足之处在于没有比较同一名患者屏气与自由呼吸状态下的心率、扫描期相及辐射剂量，未对异常心率的老年患者进行研究，将在以后的工作中增加数据量进一步研究。

总之，根据老年人冠状动脉CTA 检查时的具体情况，通过观察心率，选择自由呼吸的扫描方式，可以缓解老年受检者配合不佳等因素，优化扫描方案和辐射剂量。