容积CT剂量指数与体型特异性剂量估算两种辐射剂量估算方法在CT冠状动脉成像中的应用

董丽嫦，赖婷君，姚蔼媚，冯意环（通信作者）

（广州医科大学附属第四医院<广州市增城区人民医院>影像科 广东 广州 511300）

CT冠状动脉血管成像（coronary computer tomography angiography，CCTA）属于无创性影像技术，已成为冠状动脉检查首选。然而，大量使用CCTA所造成的辐射剂量损害也随之提升，Albert JM[1]等研究发现约2%癌症与CT辐射有关。目前对于CCTA低剂量扫描研究很多，其中包括超低管电压、不同算法、不同时间窗[2-4]等，以往研究计算患者所受辐射剂量使用容积CT剂量指数（CTDIvol）。然而，CTDIvol大小是基于固定大小聚甲基丙烯酸甲酯模型测量所得，未考虑患者体型，不能真实反映不同体型患者所受辐射剂量[5-6]。2011年美国医学物理师学会（AAPM）提出用有效直径（effective diameter，ED）计算校正系数，对CTDIvol进行校准，估算受检者辐射剂量的体型特异性剂量估算（size-specific dose estimate，SSDE）方法更精确[7]。本研究探讨SSDE与CTDIvol两种算法在CCTA患者中辐射剂量的差值是否存在明显差异，从而在今后CCTA低剂量扫描中更准确地计算个体差异性辐射剂量。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019年9月—2020年3月于广州医科大学附属第四医院接受CCTA检查的110例患者。所有检查患者皆无严重心律失常、心功能不全，无碘过敏史。患者均签署知情同意书。

1.2 方法

分组方法：所有患者检查前均服倍他乐克50 mg，心率低于70次/分钟可扫描。进行CCTA检查患者分组按BMI分为三组；18.5 kg/m2≤BMI＜23.9 kg/m2为A组，23.9 kg/m2≤BMI＜26.9 kg/m2为B组，26.9 kg/m2≤BMI＜29.9 kg/m2为C组。

仪器使用西门子64排128层螺旋CT（Siemens Definition AS CT），使用回顾性心电门控，转速0.33 s/r，层厚0.625 mm×128 mm，管电流自适应mAs，管电压120 kV。使用20G静脉留置针建立通道，注射含碘量为350 mg/mL的碘佛醇，造影剂注射速率为6 mL/s，总量55 mL，注射0.9%氯化钠溶液速率为4 mL/s，总量35 mL，使用三期注射方案。

数据计算：测量CCTA胸廓最大横径层面前后径（AP）、左右径（LAT），参考AAPM 204报告[8]计算患者转换因子（fsize）、有效直径（ED），记录患者CTDIvol并计算SSDE，公式为ED=，fsize=a×e-b×ED，SSDE=fsize×CTDIvol。其中a、b值参考AAPM 204号报告，分别为a=3.7，b=0.037，e为自然对数函数的底数。

1.3 统计学方法

采用SPSS 19.0统计软件进行数据处理，符合正态分布的计量资料以均数±标准差（x-± s）表示，采用F检验或单因素方差分析；计数资料以频数（n）、百分率（%）表示，行χ2检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

本研究110例患者三组年龄、性别比例差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。各组患者AP、LAT、ED、BMI、fsize差异具有统计学意义（P＜0.05），见表2。各组患者CTDIvol与SSDE比较具有统计学意义（P＜0.01），其中A组 SSDE比CTDIvol增加约42%，B组SSDE比CTDIvol增加约37%，C组SSDE比CTDIvol增加约31%（表2），三组增加量值差异具有统计学意义（F=42.316，P＜0.05）。

表1 各组患者一般资料比较

表2 各组患者测量径线值、有效直径、转换因子、CTDIvol及SSDE对比结果（x- ± s）

3 讨论

我国冠心病发病率逐年上升，60岁以上人群冠心病死亡风险已成为死亡率最高的疾病。CCTA作为一种无创的检查被广泛应用[9]。然而，电离辐射可造成DNA双链结构断裂导致细胞死亡、染色体畸变及诱发癌症等危害[10]。有关CCTA低剂量相关研究越来越受重视，目前研究对辐射剂量估算常采用CTDIvol，但CTDIvol反映的是设备输出能力，数值基于固定大小聚甲基丙烯酸甲酯模型测量所得，未考虑患者不同体型信息，无法个性化估算受检者辐射剂量[11]。本研究通过对比CTDIvol与SSDE计算相同条件下CCTA扫描的辐射剂量，发现CTDIvol明显低估了患者实际所受辐射剂量，且BMI越小的患者被低估的辐射剂量值越大，实际检查中所受到的辐射剂量越高。

在CTDIvol方法中，患者默认胸廓经线为32 cm，而实际工作中不同患者胸廓经线不同，故CTDIvol不能个性化估算每个患者所受辐射剂量。在美国医学物理师学会中204报告首次提出SSDE概念，用于个性化评估患者所受CT辐射剂量，SSDE剂量估算是根据不同患者胸廓经线计算，避免CTDIvol中固定胸廓经线所带来的误差[12]。余佩琳等[13]对406例儿童与成人胸部CTDIvol、SSDE对比研究中发现，儿童组中径线与CTDIvol固定16 cm径线、成人组中径线与CTDIvol固定32 cm径线存在误差，根据ED=得出胸廓径线是影响有效直径的唯一因素，因此导致CTDIvol辐射剂量数值出现误差。本研究中受检者胸廓有效直径长度范围在23.71～29.68 cm，CTDIvol方法计算辐射剂量为17.07～25.11 mGy，SSDE方法计算辐射剂量为24.47～32.33 mGy，CTDIvol方法计算辐射剂量低于SSDE，因此，我们认为CTDIvol方法可能低估患者CT检查所受辐射剂量。

在SSDE方法中，患者依据胸廓经线计算fsize，利用fsize对CTDIvol进行校正得出患者实际受到辐射剂量[14]。王军娜等[15]进行128例胸部辐射剂量的研究中发现，SSDE计算辐射剂量比CTDIvol增加约50%，本研究中SSDE计算辐射剂量比CTDIvol增加约42%，与王军娜等研究结果相似。随着BMI增大患者胸廓前后径长度、左右经长度也随之增加，且fsize始终大于1，根据SSDE=fsize×CTDIvol得出CTDIvol会小于SSDE，随着患者胸廓径线增加，CTDIvol与SSDE之间的辐射剂量数值差距会变小。

减少患者所受辐射剂量的同时保证图像质量是目前低剂量研究的主要任务[16]。赵艳红等[2]进行90例70 kV管电压联合低剂量低浓度对比剂CCTA扫描，发现70 k V管电压联合低剂量低浓度对比剂可以获得满足诊断的CCTA图像，赵艳红等做出的研究结果中辐射剂量计算方式采用的是CTDIvol，当研究仅评价改变扫描条件对降低患者辐射剂量而保证图像质量的可行性，此时统一用CTDIvol或SSDE均可行，研究只需确定患者辐射剂量被降低，统一辐射剂量计算方法即可达到目的，避免SSDE转换带来的复杂运算。随着CT辐射剂量对人体DNA双链结构断裂影响的研究越来越多，精确地预估人体所受剂量具有重要意义，林竹潇等[17]对120例CCTA患者检查前后外周血检测，发现外周血淋巴细胞DNA双链断裂与CCTA管电压有关，而管电压是决定辐射剂量大小的关键参数，林竹潇等人列出的辐射剂量算法是CTDIvol，使用CTDIvol分析人体所受辐射剂量与外周血淋巴细胞DNA双链断裂之间的关系不够准确，此时应使用SSDE表示其辐射剂量以免造成误差。因此，采用更加精确的剂量评价方法对未来CCTA辐射对人体DNA双链结构断裂影响的研究具有很大的实用价值。

综上所述，SSDE能够评估不同体型患者在CCTA中所受的辐射剂量，CTDIvol低估了患者所受辐射剂量，且BMI越小的患者被低估的剂量值越大。