“三低”技术在CT体部血管一站式成像的应用价值

李俊鹏 刘建 刘娜 杨欣荣 高婷 赵正凯

(西南交通大学附属医院 成都市第三人民医院放射科，四川 成都 610031)

中国的心血管疾病急诊患者越来越多，其发病凶险，误诊率和死亡率极高，发病原因复杂多样，对其病因早期识别与干预直接影响患者预后效果[1]。基于国内诊疗情况，成都市第三人民医院建立了云贵川首家通过国家认证的胸痛中心，整个救治团队保持24 h待命，保证患者第一时间得到救治。胸痛中心的建立使本院对致命性、致残性胸痛如冠状动脉狭窄、肺动脉栓塞和主动脉夹层等疾病的救治效率大大提高。飞利浦256层Brilliance iCT球管旋转速度为每圈0.27 s，探测器宽度为8 cm，时间分辨率得到极大的提高，在控制好心率和训练好呼吸的情况下可采用前瞻性心电门控技术实现对体部大血管计算机体层摄影血管造影(computer tomographic angiography，CTA)的一站式检查。近年来，前瞻性心电门控技术得到广泛的应用，不仅能降低辐射有效剂量(effective dose，ED)，且时间分辨力和空间分辨力都得到极大提高[2]。本研究纳入正常身体质量指数(body mass index，BMI)(18 kg/m2≤BMI≤24 kg/m2)[3]、心率<80次/min、屏气良好的患者；采用低管电压、低对比剂浓度及低造影剂流速结合前瞻性心电门控一站式扫描方法，评估256层iCT一站式冠状动脉CTA、肺动脉CTA、主动脉CTA检查的图像质量及辐射ED的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集成都市第三人民医院于2020年8月—2021年8月行256 Brilliance iCT冠状动脉、肺动脉和主动脉全段CTA一站式成像检查的60例患者，分为A、B两组，每组各30例。收集两组患者性别、年龄、BMI及心率等基线资料。

纳入与排除标准：(1)纳入标准：无造影剂过敏、肾功能不全、心律不齐及心力衰竭，且屏气良好的患者。 (2)排除标准：BMI>25 kg/m2，体内植入心脏起搏器，无法屏气的患者。

1.2 仪器设备与检查方法

1.2.1 检查前准备

扫描前5 min舌下含服硝酸甘油0.5 mg[4]，患者取仰卧位，双臂上举放置于头两侧，在左右锁骨中线下方及左右肋弓处粘贴电极片，连接心电门控检测心电图，监测心率稳定在80次/min以下。躺好后告知患者扫描时注意事项，消除患者紧张及不安情绪，并对其进行呼吸训练，嘱吸气后屏气，屏气时间10 s左右。

1.2.2 扫描设备及参数设置

采用飞利浦Brilliance iCT。扫描范围：胸腔入口至髂血管分叉水平。扫描参数：探测器宽度128 mm×0.625 mm，扫描层厚0.9 mm，层间距0.9 mm，机架转速0.27 r/s，重建矩阵为512×512。均采用前瞻性心电门控检查，A组管电压80 kV、管电流250 mA、碘浓度300 mg/mL，B组管电压100 kV、管电流200 mA、碘浓度320 mg/mL，选择75%期相进行扫描，迭代重建技术选择iDose4，选择人工智能触发模式对患者进行扫描，降主动脉起始部为触发标记层面，触发阈值100 HU，吸气闭气后5 s开始扫描，扫描时间约为7 s。原始数据均应用iDose4算法得到薄层轴位图像，冠状动脉重建卷积核采用Cardiac Sharp，肺动脉和主动脉重建卷积核采用standard。

1.2.3 注射方案

首选右上肢静脉建立外周静脉通路，埋置18 G留置针，使用双筒高压注射器，总量0.8 mL/kg，A组患者先以3.5 mL/s的流速注射碘对比剂35～55 mL，再以3.5 mL/s的流速注射20 mL碘对比剂和20 mL生理盐水1:1混合液，最后以4 mL/s流速注射30 mL生理盐水；B组患者流速为5 mL/s，余注射方案与A组相同。做完检查后让患者在等待区休息30 min，无过敏反应后取出留置针，完成检查。

1.3 图像重组和分析

1.3.1 图像质量主观评价

将所有扫描原始数据均传至飞利浦星云V9工作站进行图像后处理。冠状动脉图像后处理利用心脏血管分析软件(Comp.Cardiac)，肺动脉和主动脉图像后处理则利用多平面重建、容积再现、曲面重建及最大密度投影等技术分析图像，由两位资深的影像医师对60例患者的3种血管进行分析。采用1～5级评分方法，5分：冠状动脉、肺动脉、主动脉各血管及分支图像无运动伪影，无明显图像噪声(picture noise，PN)；4分：冠状动脉、肺动脉、主动脉各血管及分支图像有轻度运动伪影或PN；3分：冠状动脉、肺动脉、主动脉各血管及分支图像运动伪影较大或PN较大，但整体不影响对血管管腔的评价；2分：冠状动脉、肺动脉、主动脉各血管及分支图像运动伪影过大或PN过大，影响对血管管腔的评价；1分：冠状动脉、肺动脉、主动脉各血管及分支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≥4分可满足诊断要求[5]。

1.3.2 图像质量客观评价

在右冠状动脉(right coronary artery，RCA)、左前降支(left anterior descending branch，LAD)和左旋支(left circumflex，LCX)近段测得其CT值，将CT值分别记录为CT(RCA)、CT(LAD)和CT(LCX)，在左冠状动脉窦层面测量主动脉和心包脂肪的CT值和PN值，用于计算冠状动脉CTA对比度噪声比(contrast-to-noise ratio，CNR)，冠状动脉CTA的PN为PN1。在肺动脉主干(main pulmonary trunk，MPA)及肺动脉分叉左肺动脉(left pulmonary artery，LPA)、右肺动脉(right pulmonary artery，RPA)干开口处测得CT值，将CT值分别记录为CT(MPA)、CT(LPA)和CT(RPA)，在MPA分叉层面处测量肺动脉和胸壁脂肪的CT值和PN值，用于计算肺动脉CTA的CNR(CNR2)，肺动脉CTA的PN为PN2。在主动脉全段[主动脉弓(aortic arch，AOAR)、腹腔干处腹主动脉(abdominal aorta，AA)、髂总动脉(common iliac artery，CIA)分叉处]测得CT值，将CT值分别记录为CT(AOAR)、CT(AA)和CT(CIA)，在腹腔干分叉层面处测量主动脉和腹壁脂肪的CT值和PN值，用于计算主动脉CTA的CNR(CNR3)，主动脉CTA的PN为PN3。测量时在尽可能避开软斑块和钙化斑块的同时，感兴趣区尽可能选择扫描的中心部位，冠状动脉感兴趣区大小取2.0～2.5 mm，其余各血管感兴趣区大小取10～12 mm，CNR=(血管CT值-脂肪CT值)/PN值[6]。

1.4 辐射ED的评价

扫描完成后CT机自动生成剂量报告单，记录每位患者的辐射ED参数、CT剂量指数、剂量长度乘积(dose length product，DLP)，根据DLP计算辐射ED的公式，ED=DLP×ek，其中ek为常数，采用欧洲质量标准胸部平均值0.014 mSv/(mGy·cm)。

1.5 统计学方法

所有数据采用SPSS 21.0统计学软件处理，两组间性别比较采用χ2检验；主观图像质量评价采用Mann-Whitney检验；所有计量资料的记录均采用均数±标准差；两组间年龄、BMI、心率以及各血管CT值、PN值、CNR值和辐射ED的比较采用独立样本t检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 基本数据统计

A、B两组患者的年龄、BMI和心率差异均无统计学意义(P>0.05)，见表1。

表1 两组患者基线资料比较

2.2 图像质量的评价

2.2.1 主观图像质量评价

冠状动脉A组图像质量评价5分例数17例，4分例数13例；B组5分例数19例，4分例数11例，差异无统计学意义(P>0.05)。肺动脉A组5分例数16例，4分例数14例；B组5分例数13例，4分例数17例，差异无统计学意义(P>0.05)。主动脉全段A组5分例数15例，4分例数15例；B组5分例数16例，4分例数14例，差异无统计学意义(P>0.05)。评分≥4分可满足诊断要求(如图1和图2)。低剂量、低流速和低浓度扫描出的图像病变清晰可见(如图3)。

2.2.2 客观图像质量评价

A组与B组间冠状动脉CNR(CNR1)、CNR2、PN3和CNR3差异无统计学意义(P>0.05)，其余冠状动脉各主干CT值及PN1，肺动脉主干、左右肺动脉CT值及PN2，主动脉各处CT值差异均有统计学意义(P<0.05)(见表2)。

图1 低剂量图像质量

图2 正常剂量图像质量

图3 低剂量成像对肺动脉栓塞及冠状动脉狭窄的诊断

表2 两组患者冠状动脉、肺动脉和主动脉CTA客观图像质量比较

2.3 患者的辐射ED

A、B两组患者CTA检查辐射ED分别为(3.7±0.7)mSv和(6.8±0.9)mSv，A、B两组DLP分别为(276.0±34.8)mGy·cm和(498.0±56.3)mGy·cm；A组较B组辐射ED降低约45.6%。辐射ED和DLP两组间差异均有统计学意义(P<0.001)。

3 讨论

急性胸痛是心血管内科及急诊科最常见的疾病之一，对病因进行早期明确及对高危胸痛患者进行有效筛查有利于减少并发症，降低死亡率。冠状动脉、肺动脉和主动脉全段CTA一站式扫描，不仅减少对比剂用量，还有效降低辐射ED，优化了CTA的检查流程[7]，在保证图像质量以及满足诊断要求的前提下，尽量减少患者的辐射ED是CT检查的防护原则[8]。

高浓度造影剂渗透压和黏滞度均增高，增加肾脏负荷，严重者引起肾血管内皮细胞受损甚至血栓形成[9]，因此选择低浓度的碘对比剂能降低对肾脏的损害。造影剂外渗是增强CT常见并发症，渗漏至皮下会引发静脉炎，导致局部皮肤红肿疼痛，活动受限，严重者可导致组织损害、皮肤破溃甚至坏死[10]。特别是血管弹性较差患者，容易发生血管破裂，引起造影剂外渗，因此降低注射流速不仅可减少造影剂外渗发生，还可保证主动脉和肺动脉均有造影剂充盈并保持较高CT值。本研究以3.5 mL/s的流速注射低浓度碘对比剂，能有效减少并发症的发生。

管电压的降低可有效减少康普顿效应的发生，使含碘对比剂的血管内CT值升高，增加了与周围组织的对比，从而减少对比剂用量及碘对比剂浓度[11]。其可有效避免因血管内碘浓度过高而产生的带状伪影，进一步确保图像质量。管电压降低，PN会显著增加，但图像质量的CNR却提高[12]，为得到好的图像质量，本研究A组管电流稍高于B组，同时采用iDose4迭代重建技术进行PN弥补，iDose4具有双空间噪声模型和解剖模型特点，不仅可降低噪声，还能在一定程度上提高图像分辨力[13]。本研究结果显示A组血管CT值均高于B组，有研究[14]报道血管强化CT值是决定图像质量的关键因素之一，尽管A组PN有所增加，但两组CNR和主观图像质量均无统计学意义，证明两组图像质量相仿。

前瞻性心电门控技术是采用轴扫模式，在心脏相对静止的舒张期进行心电触发扫描，缩短了曝光时间，从而降低了辐射ED[15]。但前瞻性心电门控只能采集某个心动周期的图像，所以不能进行心功能评价及多期重建，对于严重心律不齐、屏气不佳的患者，图像质量欠佳，影响测量的准确性。因此本研究只针对心率<80次/min的患者。

胸痛三联征的扫描在急性胸痛患者的诊断过程中发挥着非常重要的作用[16]，临床上发现辐射ED可与扫描长度相关，因此准确地选择扫描范围，可适当减少辐射ED，缩短扫描时间。若冠状动脉CTA、肺动脉CTA及主动脉CTA三项检查单独扫描，患者所承受的辐射剂量及对比剂用量会大大增加。因此CT体部血管一站式扫描最大优点是缩短检查时间、减少碘摄入量、降低辐射ED，为急诊患者争取了抢救时间。

本研究也存在一定局限性，对BMI>25 kg/m2或心率>80次/min的患者未进行研究，因此有待加大样本量进一步深入研究。

综上所述，低管电压结合低对比剂浓度及低造影剂流速行体部大血管CTA一站式扫描，在图像质量上能达到3种血管病变诊断的要求，不仅降低了碘摄入量还降低了约45.6%的辐射ED，避免了不必要的辐射损伤。