不同碘浓度对比剂对冠脉CT血管造影图像质量的影响

马燕辉，陈 岩，徐妍妍，孙宏亮，谢 晟

（中日友好医院 放射诊断科，北京 100029）

在进行CT 血管造影 （CT angiography，CTA）冠状动脉成像过程中，靶血管内足够的CT 衰减值对于评估血管形态以及病理性改变至关重要。有研究报道同时分辨冠脉血管钙化及非钙化斑块需要管腔强化CT 衰减值至少达到300Hu[1]。冠脉血管强化程度与使用对比剂、CT 扫描参数以及患者个体因素等都存在密切相关性。目前已经证实扫描时间、对比剂注入流速、对比剂碘浓度（每毫升造影剂中碘的含量）以及碘流率（iodine delivery rate，IDR） 均是影响冠脉血管强化程度的关键因素[2～7]。但关于冠脉CTA 造影剂注入流速、对比剂浓度或碘流率的适宜参数尚未达到最佳共识。我们对所用2 种不同浓度含碘对比剂 （碘佛醇350mg I/ml vs.碘普罗胺370mg I/ml）在冠脉CTA成像中应用进行回顾性分析，比较不同浓度含碘对比剂对冠脉CTA 图像质量的可能存在的影响。

1 资料与方法

1.1 临床资料

回顾性分析2020年10月26月～2020年11月6月在中日友好医院放射诊断科完成冠脉CTA 检查129 例门诊患者数据资料。排除标准：（1） 冠脉支架植入术后或搭桥术后；（2） 体重≥90kg 或身体质量指数（BMI）≥30kg/m2；（3）冠脉三大主干（RCA，LAD，LCX）广泛钙化斑或冠脉钙化积分＞800。最后入组患者97 例，男45 例、女52例；平均55.8±11.0 岁。根据所用对比剂不同分为2 组。

1.2 检查方法

采用 256 排CT （GE Revolution CT，GE Healthcare，美国）或320 排CT （Aquilion ONE，Canon Medical Systems，Otawara，月本） 行冠脉CTA 检查，均采用前瞻性心电门控扫描，扫描具体参数如下。

GE Revolution CT-管球旋转速度：0.28s/周；管电压：KV 智能决策 技术 （KV assist；100 KV&120KV）； 管电流：3D 自动管电流调制 （SmartmA）； 螺距：0.992：1； 层数×准直器宽度：256×0.625mm； 重建图像层 厚：0.625mm，层 间距：0.625mm。Aquilion ONE-管球旋转速度：0.35s/周；管电压：120kVp；管电流：自动管电流调制；层数×准直器宽度：320×0.5mm。重建图像层厚0.5mm，层间距0.5mm。对比剂碘佛醇（350mg I/ml）或碘普罗胺（370mg I／ml），经肘静脉高压注射器注射。采用对比剂和生理盐水双筒注射，流速5ml／s，对比剂总量75ml，生理盐水30ml。采用对比剂检测法

（Bolus-tracking）自动触发，选择气管分叉层面降主动脉为触发点。触发阈值为110Hu。扫描结束后记录患者的CT 剂量指数 （CT dose index，CTDIvol），剂量长度乘积（dose-length product，DLP），胸部转换系数K 采用0.014mSv/mGy/cm 计算有效剂量（effective dose，ED）。

1.3 图像后处理及评价

所有患者轴向原始薄层图像转至相应后处理工作站进行分析，包括多层重组（MPR）、最大密度投影（MIP）以及3D 容积再现（VR）。主观评价指标： 由2 名放射科医师采用盲法根据轴位图像及重建图像分别对左主干（LM）、左前降支（LAD）、左旋支（LCX）和右冠脉（RCA）的图像质量进行评分。采用4 分制（1 分，图像质量差，存在严重图像噪声或血管强化不佳无法诊断；4 分： 图像质量佳，能够判定管腔狭窄程度及斑块性质）[8]（图1,A～D 见封三）。≥2 分图像认为成像质量合格，患者平均的图像质量得分=（LM 得分+LAD 得分+LCX 得分+RCA 得分）/4 。

图1 不同图像质量评分示例

客观评价指标[9，10]：（1）图像噪声（SD主动脉），定义为主动脉根部感兴趣区 （ROI）CT 测量值的标准差（SD），选择层面为紧邻左冠状窦头侧层面，ROI 沿血管内壁尽可能大范围勾画；（2）冠脉血管密度值（CT冠脉），定义为RCA 近段及LM 管腔密度平均值，感兴趣勾画方法同上。本次研究中2 种不同浓度对比剂使用剂量（75ml）和流速（5ml/s）均采用相同设定，故两者IDR 是不同的（1.75g I/s vs. 1.85g I/s）。在后面统计分析比较中，2 组冠脉血管密度值采用1.8g I/s IDR 进行了额外的校正；（3） 冠脉血管邻近组织密度值（CT组织），定义为RCA 近段及LM 管腔邻近脂肪组织密度，其ROI大小及勾画方法同（2）；（4）信噪比（SNR），定义为CT冠脉/SD主动脉；（5） 对比噪声比（CNR），定义为（CT冠脉-CT组织）/SD主动脉。

1.4 统计学方法

应用SPSS17.0 软件行统计学分析，连续变量符合正态分布的采用（x－±SD）表示，非正态分布资料以中位数±四分位间距（median± IQR）表示。组间分类变量采用卡方检验，连续变量采用Mann-Whitney U 检验或独立样本t 检验，其中2 组冠脉血管密度值考虑到IDR 差异校正后进行比较。此外，根据心率进行分组（心率<65 次/min；心率≥65 次/min），采用独立样本t 检验比较不同心率组间校正后CT冠脉（Hu）差异；采用Pearson 相关性检验分析BMI 与校正后CT冠脉（Hu）之间相关性。采用Cohen’s Kappa 系数值 （κ） 或组内相关系数（ICC）进行组间一致性分析。

表1 入组患者基线情况

表2 组间图像质量各评价指标比较

2 结果

2.1 患者基本信息及组间一致性分析

最终入组患者为97 例，其中1 例（1.03%）左冠脉开口位置异常，2 例（2.06%）冠状动脉分布左优势型，22 例（22.68%）存在心肌桥。根据所用对比剂不同，分为A 组（使用碘佛醇350mg I/ml）和B 组（使用碘普罗胺370mg I/ml），2 组患者临床基线情况（性别、年龄、心率、BMI）不存在统计学差异（均P>0.05），见表1。

对图像质量评分的一致性进行分析，LM、LAD、LCX 及RCA图像的κ值分别为0.864、0.880、0.854、0.941（均P＜0.01），说明不同观察者之间具有很好的一致性。

SD主动脉、CT冠脉及CT组织的ICC 值分别为0.824、0.963、0.880（P＜0.01），可重复性较好。

2.2 组间图像质量比较

A 组中2 例、B 组1 例因单根血管图像质量评分为1 分无法进行诊断，其余冠脉血管评分均≥2 分。表2 示，2 组平均图像质量得分无统计学差异（P=0.298）。组间冠脉血管密度值无统计学差异（P=0.449），但采用1.8g I/s IDR 校正后，A 组显著高于B 组（P=0.036）。2 组间图像噪声、信噪比（SNR）、对比噪声比（CNR）均不存在统计学差异（均P>0.05）。

根据心率进行分组，＜65 次/min 组54 例；≥65 次/min 组43 例，发现相对低心率组具有更高的血管密度值 （442.16±85.48Hu vs.403.67±73.62Hu，P＜0.05）。采用Pearson 相关性检验，发现BMI 与校正后血管密度值存在负相关（r=-0.440，P＜0.01），即在较高BMI 人群中血管密度值相对较低。

3 讨论

目前我院应用于冠脉CTA 检查的含碘对比剂主要是碘佛醇（350mg I/ml）和碘普罗胺（370mg I/ml），2 种造影剂浓度存在一定差异。冠脉血管强化程度是冠脉狭窄程度及斑块性质判定的重要因素。理论上在相同流速和剂量情况下，相对高浓度的对比剂（即提高IDR）会获取更高的血管密度[2]，后者有助于更准确评估冠脉的病变。但是相对高浓度的碘对比剂意味着患者整体注入碘剂量的增加，会加大肾脏代谢负担，增加对比剂相关肾病发生的风险[11]。在实际临床工作中，对比剂浓度差异对图像质量的影响与患者承受的潜在风险需要有所取舍。本研究主要观察对比剂浓度差异对图像质量可能带来的影响。

研究结果显示在相同流速和剂量情况下，2种浓度含碘对比剂（350mg I/ml vs. 370mg I/ml）的冠脉CTA 图像质量不存在统计学差异。采用1.8g I/s IDR 进行了校正后，相对低浓度对比剂组（A 组，350mg I/ml）血管密度值显著高于高浓度对比剂组 （B 组，370mg I/ml），即前者所获取冠脉CTA 图像质量略优于后者。

除了碘浓度之外，对比剂黏度是影响血管强化程度的另一个重要因素[12]。它随着温度升高而降低，随着对比剂中碘浓度的升高而升高。相对低浓度的含碘对比剂由于黏度下降，可能会减低注射压力从而能够在血管内更快更均匀分布。高浓度对比剂由于黏度高，注射压力相对较大，在血管中与血液均匀混合速度较慢，一定程度上抵消了高IDR 优势，再加上患者个体差异（如心率、每搏输出量、BMI 等），故高浓度对比剂并不一定意味着更高的血管强化程度[2，3，12]。Kim 等[4]针对2 种高浓度含碘对比剂（370mg I/ml vs. 400mg I/ml）采用相同流速及剂量行冠脉CTA 检查，组间图像质量不存在明显统计学差异，进行IDR 校正后相对低浓度组（370mg I/ml）冠脉血管密度更高。Achenbach 等[5]在一项多中心随机双盲非劣效临床试验中也进一步证实，碘浓度350mg I/ml 对比剂与更高浓度碘对比剂 （370mg I/ml，400mg I/ml） 冠脉CTA 图像质量之间不存在明显的差异。本次研究中2 组间主观图像质量评分、SNR、CNR 均不存在明显统计学差异，该结果同既往研究报告相一致。

本次研究中入组患者均在256 排以上CT 设备完成冠脉CTA 检查，检查前均未给予β-受体阻滞剂调整心率。但考虑心率对对比剂血管内分布的影响[12]，将患者分为2 组（心率<65 次/min；心率≥65 次/min） 分析校正后CT 冠脉值可能的差异，结果显示心率较慢者（心率<65 次/min）血管密度值相对较高，可能的原因是血液循环速度相对较慢者，对比剂更容易在血管中积存从而达到一个更高浓度。另外BMI 也是影响图像质量的重要因素[6，12]，研究前考虑受试者基线一致性，已将大体重或BMI>30 kg/m2患者剔除，但对BMI 与血管密度值进行相关性分析，显示两者存在一定负相关性（r=-0.440），即在常规的体重或BMI 范围内，冠脉血管强化程度仍会有所波动。

本次研究不足之处：（1）冠脉严重的粥样硬化改变对血管密度值测定有影响，而BMI 指数增加说明受试者皮下脂肪层较厚，可能会导致X 线穿透作用有所下降，图像成像效果欠佳。故入组者仅选择冠脉粥样硬化性程度相对较轻且BMI 在30kg/m2以下常规体重患者，所得结论有一定适用范围；（2） 所有患者扫描在2 台256 排以上螺旋CT 上完成，不同设备间参数差异对结果可能的影响未进行分析；（3）2 种浓度对比剂采用相同对比剂注射方案，但IDR 不相同，在后续临床工作有待优化调整。