低管电压、低浓度碘对比剂联合多模型迭代重建在心房颤动射频消融术前左心房和肺静脉CT成像中的应用价值

邓建涛，马 婷，吴思颐，周琪涛，严 静，严高武，范小萍，李 勇

遂宁市中心医院放射影像科，四川 遂宁629000

左心房（LA）和肺静脉（PV）介入造影、经食管超声心动图、CT和MRI均可用于评价LA和PV的解剖关系，从而指导心房颤动（AF）患者经导管射频消融（RFCA）治疗［1-4］。然而，LA和PV造影、经食管超声心动图均属于有创性检查，不宜作为首选；MRI检查费用较高、耗时较长，且部分患者具有非兼容性起搏器和金属植入物、幽闭恐惧症等禁忌证，因而不能广泛开展。LA和PV CT成像在RFCA治疗AF中具有十分重要的临床价值，不仅具有检查费用低廉、成像迅速、分辨率高等优势，它还可以清晰地显示LA和PV的解剖变异，并能对LA和PV的相关参数进行测量，从而有利于手术方案的制定［5-6］。但是，LA和PV CT成像不可避免地面临着碘对比剂相关性肾损害和电离辐射相关性肿瘤两大问题。故在保证图像质量的前提下，寻找一种既能减少碘对比剂剂量，又能降低电离辐射的LA和PV CT扫描方案具有十分重要的临床意义。

近年来，随着螺旋CT新技术的推广和运用，低管电压、低浓度对比剂联合多模型迭代重建（ASIR-V）扫描方案已在主动脉、冠状动脉、门静脉等多个部位的CT检查中展开应用［7-8］，但目前未见将上述扫描方案运用于AF患者RFCA术前LA和PV CT成像的研究报道。本文旨在探讨低管电压（100 kVp）、低浓度碘对比剂（300 mgI/mL）联合ASIR-V扫描方案在AF患者RFCA术前LA和PV CT成像中的运用价值，为临床提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料

连续收集2019年1月～2021年6月在遂宁市中心医院确诊RFCA 的所有AF 患者。其中常规管电压（120 kVp）扫描协议至2019年设备装机以来一直被我院用于LA和PV CT成像标准评价方法；低管电压（100 kVp）扫描协议于2020年3月在我院被正式开始使用。纳入标准：符合指南推荐的RFCA适应症者［9-12］；年龄＞18岁。排除标准：RFCA术后复发者；碘对比剂过敏病史者；严重心、肝、肾功能不全者；CT检查失败或图像质量不佳，无法进行数据测量者。最终纳入286名患者，其中男性161名，年龄20～76（55.8±12.8）岁；女性125名，年龄24～78（59.5±15.3）岁。按管电压将患者分为实验组（A组）和对照组（B组），143例/组。A组男性78例，女65例，年龄64.3±10.5岁，BMI 22.65±3.14 kg/m2；B组男83例，女60例，年龄60.9±9.9岁，BMI 21.76±3.04 kg/m2。本院伦理委员会已知晓并审查通过该研究，所有患者均在了解检查目的和流程后签署书面知情同意书。

1.2 仪器与方法

采用GE Healthcare Revolution 256层螺旋CT扫描机，前瞻性心电门控扫描模式，双筒高压注射器（Ulrich）。扫描前所有患者均进行呼吸训练，并按要求连接心电导联进行心率监控。A组：管电压100 kVp，碘海醇300 mg I/mL；B组：管电压120 kVp，碘帕醇370 mg I/mL；A、B两组的其他扫描条件一致，包括：噪声指数为20，自动管电流400～720 mA，球管旋转时间0.28 s，螺距0.992∶1，探测器宽度16 cm，扫描层厚和层间距均为5 mm，扫描范围从主动脉弓至心脏膈面。采用小剂量团注技术，ROI设置在LA，以5 mL/s的速率通过右肘静脉注射对比剂10 mL和生理盐水10 mL进行动态扫描，得到LA时间-密度曲线，计LA达峰时间为M。设置LA和PV扫描延迟时间为N（N=M+6s），以5 mL/s的速率经右肘静脉团注对比剂50 mL后，继续注射30 mL生理盐水，打药同时触发自动扫描。

1.3 图像后处理

A组数据采用ASIR-V 10%～100%后置迭代（间隔10%）重建，共10组图像；B组自动输出120 kV、ASIRV 50%的1 组图像，所有图像重建层厚、层间距均为0.625 mm。在AW 4.7后处理工作站上对11组数据行多平面重建、容积再现以及最大密度投影。

1.4 LA和PV解剖及相关指标测量

参考相关文献，LA和PV解剖及相关指标测量包括：LA大小、血栓及憩室发生率、正常PV及解剖变异（副PV、PV长共干、PV短共干、其他类型）、常规四支型PV夹角（相对于轴位和冠状位）［5,13-15］。

1.5 图像质量评价

客观评价：于11组数据轴位薄层图像上，由2名影像科心胸血管组副主任医师在LA中部、左上肺静脉（LSPV）、左下肺静脉（LIPV）、右上肺静脉（RSPV）、右下肺静脉（RIPV）开口处分别测量CT值和噪声SD值，以上述同层面竖脊肌为组织背景，测量双侧竖脊肌中央区域CT值及SD值，LA和竖脊肌ROI约为50 mm2，各PV口ROI约为40 mm2，所有数据均测量3次取平均值为最终参考值，数据测量有分歧时经商议决定。计算LA、LSPV、LIPV、RSPV、RIPV的信噪比（SNR）和对比噪声比（CNR），其中SNR=CT值/SD值，左心房CNR=（左心房CT 值-竖脊肌CT 值）/竖脊肌SD 值，肺静脉CNR=（肺静脉CT值-竖脊肌CT值）/竖脊肌SD值。

主观评价：仍由上述2名医师采用双盲法以5分法对11组图像质量进行主观评分，3分及以上达到诊断标准，2分及以下无法用于临床诊断。评分标准：5分，图像质量好，LA和PV充盈好，解剖细节显示完整，背景图像无明显噪声；4分，图像质量较好，LA和PV充盈较好，解剖细节显示较完整，背景图像噪声较小；3分，图像质量中等，LA和PV充盈一般，解剖细节显示一般，背景图像噪声中等，不影响医师诊断；2分，图像质量较差，LA和PV充盈较差，解剖细节显示不完整，背景图像噪声明显，影响诊断；1分，图像质量差，LA和PV充盈差，图像噪声严重，无法用于诊断。

1.6 辐射剂量和碘剂量

记录A、B两组患者扫描产生的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）=DLP×k，k为胸部权重因子，k=0.014 mSv/(mGy·cm)。碘剂量（g）=碘对比剂浓度（mgI/mL）×碘对比剂注射剂量（mL）/1000（mg/g）。

1.7 统计学分析

采用SPSS23.0统计软件进行数据分析。符合正态分布的计量资料以均数±标准差表示非正态分布的计量资料以中位数（上、下四分位数）表示，采用独立样本t检验或Wilcoxon秩和检验进行比较；性别、高血压和心血管疾病发生率等计数资料以n(%)表示，组间差异的比较采用χ2检验；各组间CT值、SD值、SNR及CNR的比较采用Kruskal-WallisH检验；图像质量主观评分的比较采用Mann-WhitneyU检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。采用Kappa检验比较两名医师主观评分的一致性，0.75≤Kappa＜1为一致性好，0.40≤Kappa＜0.75为一致性中等，0≤Kappa＜0.40为一致性差。

2 结果

2.1 一般情况比较

A、B两组患者的性别、年龄、BMI等基本资料比较差异均无统计学意义（P＞0.05）；A 组患者的CTDIvol、DLP和ED均低于B组患者（P＜0.05），A组患者有效辐射剂量ED较B组减少约37.4%；A组患者碘摄入量较B组减少约29.9%（表1）。

表1 两组患者的临床基本资料、辐射剂量和碘摄入量的比较Tab.1 Comparison of basic clinical data,radiation dose and iodine intake between two groups of patients(n=143)

2.2 图像质量客观评价

不同重建算法间图像的LA、LSPV、LIPV、RSPV、RIPV的CT值差异均无统计学意义（P＞0.05，表2），但其SD值、SNR及CNR的差异均有统计学意义（P＜0.05，表3～5）。A组图像随着ASIR-V后置迭代重建比例的增加，SD 值逐渐降低，SNR 及CNR 逐渐升高，ASIR-V 40%～100%后置迭代重建LA及PV图像SD值低于B组120 kVp ASIR-V 50%重建图像，ASIR-V 50%～100%后置迭代重建图像SNR及CNR 均高于B 组120 kVp ASIR-V 50%重建图像（P＜0.05）。

表2 不同重建算法下左心房和肺静脉CT值的比较Tab.2 Comparison of CT values of left atrium and pulmonary vein under different reconstruction algorithms(Hu)

表3 不同重建法下左心房和肺静脉SD值的比较Tab.3 Comparison of SD values of left atrium and pulmonary veins under different reconstruction algorithms

2.3 图像质量主观评价

两名医师对图像质量的主观评分一致性好（P＜0.05），不同重建算法图像间医师主观评分差异均具有统计学意义（P＜0.05）。A组图像中ASIR-V 60%～100%重建的LA 及PV 图像质量主观评分均高于B 组120 kVp ASIR-V50%重建的图像（图1），其中以70%和80% ASIR-V 后置迭代重建图像主观评分最高（P＜0.05），典型病例（图2）。A组重建图像中，随着后置迭代ASIR-V重建比例由10%增加至70%和80%时，图像质量主观评分逐渐增加，当ASIR-V重建比例超过80%时，图像质量主观评分逐渐降低。

图1 LA和PV图像质量主观评分的比较Fig.1 Comparison of subjective ratings of LA and PV image quality.

图2 典型病例Fig.2 Typical case.

2.4 LA和PV解剖及相关指标测量

2.4.1 LA 大小、血栓及憩室发生率 A、B 两组LA 直径大小比较差异无统计学意义（53.9±8.5vs55.0±8.1 mm，P=0.6483）；左心耳血栓发生率比较差异无统计学意义（5.6%vs7.7%，P=0.6361）；左心房憩室发生率比较差异无统计学意义（36.4%vs41.3%，P=0.4667）。

2.4.2 PV解剖变异发生率及PV夹角 286例AF患者中，71例（24.8%）可见PV先天性解剖变异，包括副PV 47例（16.4%）、PV长共干13例（4.5%）、PV短共干9例（3.1%）、其他类型2例（0.7%）。A组中PV先天性解剖变异者39例（27.3%），B组中32例（22.4%），两组间比较差异无统计学意义（P=0.4116）；常规四支肺静脉相对于冠状位和轴位夹角差异均无统计学意义（P＞0.05，表7）。

表4 不同重建算法下左心房和肺静脉SNR的比较Tab.4 Comparison of SNR of left atrium and pulmonary vein under different reconstruction algorithms

表5 不同重建算下法左心房和肺静脉CNR的比较Tab.5 Comparison of CNR of left atrium and pulmonary vein under different reconstruction algorithms

表6 不同重建算法下左心房及肺静脉图像质量主观评分的比较Tab.6 Comparison of subjective scores of left atrium and pulmonary vein image quality under different reconstruction algorithms(score,Mean±SD)

表7 常规四支肺静脉相对于冠状位和轴位的夹角Tab.7 The included angle of the conventional four pulmonary veins relative to the coronal and axial views(°,Mean±SD)

3 讨论

PV异常电活动触发/驱动是PV前庭电隔离治疗AF的理论基础［10］，RFCA通过在LA和PV之间实现电学隔离，从而达到阻断快速心律失常异常传导束和起源点的目的［16］。一般情况下，LSPV、LIPV、RSPV、RIPV由心脏后部分别汇入LV。若PV存在解剖变异，并且在RFCA过程中为AF触发灶或起源点，则可能因为PV本身未被识别而导致消融失败或术后复发［12,17］。有学者认为，AF患者PV解剖变异多见，其中右中肺静脉最常见，可作为AF 的影像生物学标志［18］。在本研究中，24.8%的AF患者可见PV先天性解剖变异，其中以副PV（16.4%）和PV共干（7.6%）最为常见，这与既往研究［5,19］报道一致。然而，本研究和另一研究［19］均未发现更多、更复杂的PV解剖变异形式，笔者认为，这主要与文献［5］的样本量较大有关（n=1420）。既往研究发现［20-21］，左心房憩室的发生率为10%～46%，本研究中低剂量组与常规剂量组左心房憩室发生率分别为36.4%和41.3%，与既往研究一致。另外，本研究所测量的常规四支肺静脉相对于冠状位和轴位的夹角与以前的研究测量结果稍有不同［22-23］，可能原因是每个患者的肺静脉都是独立的，其角度变动范围较大［23］。本研究还显示，尽管A组采用的是低管电压（100 kVp）、低浓度碘对比剂（300 mg I/mL）扫描方案，但其PV解剖变异显示率、LA直径大小和PV夹角与B组比较差异均无统计学意义（P＞0.05）。由此表明，低管电压（100 kVp）、低浓度碘对比剂（300 mgI/mL）扫描方案可用于AF患者RFCA术前对LA和PV解剖及相关指标的精确评价。

LA和PV CT成像的主要不足是电离辐射暴露和碘对比剂肾损害，尤其对于肾功能不全等高危人群。因此，在保证图像质量的前提下降低辐射剂量和减少碘摄入量十分重要。本研究中，A组采用低管电压（100 kVp）、低浓度碘对比剂（300 mgI/mL）扫描方案与B组患者LA和PV的CT值相似，而A组患者的碘摄入量较B组降低约29.9%，表明低管电压可以增加碘对比剂与周围组织的对比度，这与低管电压扫描时X线光子的能量更加接近碘离子的吸收光谱（33.2 keV），光电效应增加和康普顿散射减弱有关［24］。本研究中，A组患者的ED较B组降低约37.4%，这是因为辐射剂量与管电压的平方呈正比［25］，即使管电压的微小变化也会引起辐射剂量的明显减低。一项关于肾动脉CT血管造影的研究显示，当管电压从120 kVp降低到80 kVp时，实验组的碘对比剂用量和ED较对照组分别降低了42.2%和65.1%［26］；也有研究在对低管电压冠状动脉CT血管造影扫描方案进行系统评价后发现，在不影响图像质量的前提下，当管电压为80 kVp 和100 kVp 时，其辐射剂量可分别减少38%～83%和3%～80%［27］。本研究与上述研究结论一致。

本研究中，A组图像随着ASIR-V后置迭代重建比例的增加，SD值逐渐降低，SNR及CNR逐渐升高，表明ASIR-V迭代重建算法可提高图像质量，同时降低图像噪声，这与既往一项在肝脏CT成像中的研究［28］结果相似。本研究A组重建图像中，随着后置迭代ASIR-V重建比例由10%增加至70%和80%时，图像质量主观评分依次增加；但当重建比例超过80%时，图像质量主观评分逐渐减低，原因可能是过高的后置迭代ASIR-V重建算法会引起噪声频率的改变和漂移，图像会出现过度平滑而失真，甚至在图像上出现“蜡像状伪影”降低了诊断医师的主观评分，此与文献［8,26］结果一致。有学者在运用ASIR-V对门静脉和肾动脉进行成像后认为，采用80%和70%ASIR-V重建算法可以获得最佳的门静脉和肾动脉图像［29-30］。本研究与上述研究基本一致，可能由于成像部位不同，所以最佳ASIR-V比例不同。

本研究的局限性在于：研究对象的BMI均较小，未纳入更大BMI的AF患者进行亚组分析；仅将120 kVp和100 kVp管电压进行对比，未对比更低水平的管电压（如80 kVp）；仅将370 mgI/mL和300 mgI/mL造影剂进行对比，未对比其他水平的造影剂；未与其他机型和其他迭代重建算法进行比较。

综上所述，低管电压（100 kVp）、低浓度碘对比剂（300 mgI/mL）联合70%或80%ASIR-V的扫描方案可用于AF患者RFCA术前对LA和PV解剖及相关指标的评价，在保证图像质量的前提下，可显著降低电离辐射和减少碘摄入量。