宽体探测器CT冠状动脉成像优化对比剂注射时间与不同管电压相关性研究

赵芳芳,李 安

(1.陕西省人民医院,陕西 西安 710068;2.长安医院医学影像科,陕西 西安 710016)

冠心病是严重危害人们生命健康的临床常见心血管疾病,早期明确诊断对指导临床选择合理的治疗方法及改善患者预后具有积极重要意义[1]。其中,已广泛应用在临床并得到推广的CT冠状动脉成像(Coronary computed tomography angiography,CCTA)技术,相较于数字血管造影具有低风险、无创性等优势;而且,CCTA能够在较准确地评估冠状动脉狭窄程度的同时,还可以判断冠状动脉斑块病变的性质、范围等[2]。但因CCTA成像需在射线导引下进行,因此不可避免地存在受检者的电离辐射风险。所以本研究旨在探讨宽体探测器CT在优化对比剂注射时间及保障图像质量的基础上降低电离辐射剂量的可行性。

1 对象与方法

1.1 研究对象 收集本院60例拟诊冠心病并行Revolution CT冠状动脉成像受检者作为研究对象,其中男33例,女27例。病例纳入标准:心电图或临床症状怀疑有冠状动脉病变患者;体重指数(BMI)<30.0 kg/m2。排除标准:重度急慢性感染;精神类疾病;造影剂过敏;甲状腺功能亢进;严重肝肾功能异常;有冠状动脉手术史;因各种原因不能配合者等。60例患者随机分成两组:A组为对照组30例,管电压为120 kV;B组为试验组30例,管电压为100 kV。

1.2 扫描设备及方法 采用GE Revolution CT 进行扫描。方法:患者仰卧,头先进,扫描层厚0.625 mm,层距0.625 mm,扫描范围从气管隆突下方1 cm到心脏底部,所有患者检查前均签署知情同意书,检查前去除患者体表异物,连接心电电极,利用双筒高压注射器给予患者碘帕醇对比剂(国药准字H20053388),全部扫描均为自由呼吸[3],对比剂注入时间均为8 s,按照25 mgI/(kg·s)流率计算打药药量。采用对比剂示踪触发自动扫描模式,转速0.28 s。

1.3 图像重建和后处理 图像均采用标准算法自动筛选最佳期相进行重建,迭代重组(ASIR-V)权重为80%,对因运动伪影较重不能满足诊断要求的联合冠状动脉冻结技术(SSF)。重建图像后将数据上传至后处理工作站(GE ADW4.6),分别用多平面重组、曲面重组、容积再现和最大密度投影等多种后处理技术对图像进行评价。

1.4 图像客观评价 图像质量的客观指标主要是分别测量主动脉根部、右冠状动脉(RCA)、左前降支(LAD ),以及左回旋支(LCX)近段管腔和其周围脂肪组织CT值,计算血管信噪比(SNR)和对比噪声比(CNR),SNR=血管CT值/血管噪声,CNR=(血管CT值-脂肪CT值)/脂肪噪声。记录CT容积剂量指数(CTDI)、长度乘积(DLP),并计算有效辐射剂量(ED),公式为ED=DLP×k,k=0.014 mSv/(mGy·cm)[4-5]。

1.5 图像主观评价 根据横断位及重建图像,参考美国心脏协会的分段标准改良法将冠状动脉分为16段[6]。针对血管边缘清晰度和运动伪影的存在情况,采用5分法[7]评估每支血管的图像质量(1分:不能满足诊断,图像质量差,严重的运动伪影;2分:图像质量差,难以进行血管分析,有较严重的运动伪影;3分:图像质量欠佳但可用于诊断,可能影响诊断的准确性,有较多的运动伪影;4分:图像质量良好,大多血管边缘清晰,只有少量的运动伪影,不影响诊断;5分:图像质量优异,血管显示清楚,边缘清晰、光滑,与周围组织对比良好,无运动伪影)。由两名经验丰富的评价者(心血管影像高年资医师)按双盲原则对RCA、LAD、LCX图像进行逐段分析,评价直径>1.5 mm的血管,对直径<1.5 mm的血管不予评价,以得分大于等于3分为满足诊断要求。当两名医师评价不一致时需共同研究协商得出结论。

2 结 果

2.1 两组患者一般资料比较 60例患者均顺利完成CCTA检查,不同管电压CT扫描的A组和B组患者在性别、年龄、体重指数(BMI)、扫描心率、伴发相关疾病、吸烟史等方面比较均无统计学差异(均P>0.05),见表1。

表1 两组患者一般资料比较

2.2 两组CTDI、DLP、ED、造影剂用量及各节段动脉分支CT值、噪声、SNR、CNR等客观指标比较 两组间CTDI、DLP、ED比较差异有统计学意义(均P<0.05);ED B组(1.60±0.60)mSv较A组(2.26±1.28 )mSv有效辐射剂量下降约30%。两组间各节段血管内CT值B组较A组提升,差异具有统计学意义(均P<0.05);两组间SNR、CNR比较差异无统计学意义(均P>0.05)。见表2。

表2 两组CTDI、DLP、ED、造影剂用量及各节段动脉分支CT值、噪声、SNR、CNR等客观指标比较

2.3 两组图像主观最终评分分布比较 60例患者图像质量主观评价均达到临床诊断要求,且两名评价者表现一致性良好(k>0.80);两组间各节段血管的主观最终评分比较差异无统计学意义(均P>0.05)。见表3。

表3 两组图像主观最终评分分布比较(例)

3 讨 论

冠心病是由多因素导致冠状动脉粥样硬化斑块形成进而引起心肌供血不足的一种疾病[2]。目前,临床上最常用的诊断冠心病的两种客观检查方法是CCTA和冠状动脉造影检查(DSA)。其中DSA作为一项有创性操作检查,存在技术要求高、花费高、医患接受辐射剂量大、风险高等缺点,且仅能提供二维图像,既无法显示冠脉与周围心肌的关系,亦不能评估血管壁受损程度及斑块的稳定性[8-10];另外,研究亦发现DSA检查时由于作为参考的正常血管可能本身已经受影响,因此将其作为衡量管腔狭窄程度的标尺不一定可靠[11]。近些年来,医学影像技术发展迅速,常规影像技术在心血管病诊疗中的应用不断拓宽,随之兴起的一些先进的影像新技术愈来愈发挥着重要的作用,CCTA的适应证也越来越广[1,12]。新一代低辐射宽体探测器Revolution CT是具有16 cm Z轴覆盖范围、0.28 s/r的旋转速度,具有高时效性、高空间分辨率等特点,适合在任何心率或心律下于一个心动周期内完成全心扫描,可有效减少心脏、呼吸运动伪影[13-14]。

由于高电离辐射暴露和高负荷对比剂会引起潜在的健康风险[12],因此在不影响CCTA 图像质量的前提下,尽可能减少患者所接受的电离辐射以及对比剂是当前研究的热点和必然趋势。其中,降低管电压是减少CT辐射剂量的主要有效方法之一,且同时可以减少对比剂的使用[4,5,8,15-16 ]。研究表明,低管电压扫描输出的X射线能量更接近对比剂碘的k边缘值,具有提高对比剂增强效果,实现降低管电压时提高血管腔内CT值、降低辐射剂量和对比剂用量[16-17]。虽然降低管电压同时会使X射线减少,图像噪声将随之增加,图像质量会因此不受保障,特别是较肥胖的患者,但相比图像噪声对图像质量的影响,血管强化是决定图像质量的关键因素;因此,在图像后处理ASIR-V技术参与下,可有效降低噪声影响,增加CNR,改善图像质量[18];而高的血管CT值亦可使血管边缘和分支显示更好,对比度增加[19]。通常情况下为保证图像质量,CCTA管电压常用120 kV,最低管电压限制在80 kV。近年来,随着新型设备CT的出现,成像能力得到了进一步提升,一些研究探索了更低的管电压在临床中的应用。李艳等[20]研究报道,BMI在18～25 kg/m2患者中,且心率均在正常范围内时,在管电压为80 kV条件下采用Revolution CT行CCTA,能够保证图像质量,且可降低辐射剂量;陈依林等[21]和陈玉环等[22]采用Revolution CT在70 kV的CCTA相关研究中,亦均将BMI正常的患者作为研究人群。尽管较低管电压可以提高增强效果,保证图像质量,但依然存在众多限制,尤其是低剂量效率可能导致较肥胖者图像噪声的显著增加。总之,采用较低管电压时虽然可以实现降低辐射剂量和保证图像质量的诊断,但对受检者的体重指数、心率等均有一定要求。

本研究目的为验证宽体探测器Revolution CT行CCTA在优化对比剂注射时间的基础上进行不同管电压的相关性,为了保证图像质量,故本组研究只进行了100 kV管电压试验,而未尝试更低管电压的研究。本研究显示:B组较A组各节段血管腔内CT值均得到了显著提升,虽然B组较A组SNR、CNR都有所提高,但差异无统计学意义;两组CCTA图像质量主观评价比较差异亦无统计学意义,但低管电压100 kV组的图像质量明显优于高管电压120 kV组,B组较A组图像血管边缘和冠脉分支显示更清晰、更锐利,与周围组织对比度更佳;表明100 kV宽体探测器CT的CCTA图像质量可以更好的达到诊断要求,同时ED B组(1.60±0.60)mSv较A组(2.26±1.28)mSv有效辐射剂量下降约30%;且在同等注射条件下,对比剂注射时间由以往的10 s缩短至8 s,减少了对比剂负荷剂量,下降至平均约34 ml,这与同类相关性研究结论保持了一致性[23]。以往在使用100 kV和120 kV的管电压研究中,其他型号CT的CCTA虽然可以获得诊断性的图像,但辐射剂量被报道为1.7～10.4 mSv,对比剂剂量为60～90 ml[22]。因此,本研究中使用宽体探测器CT在优化对比剂注射时间的基础上进行100 kV管电压的CCTA相关性研究,与120 kV相比优势显著。虽然本研究验证了该技术方案的可行性,但也存在一定的局限性:①样本量少,未纳入BMI≥30.0 kg/m2肥胖患者;②研究对象为临床上怀疑有冠心病者,未与冠状动脉造影进行对比,虽然图像质量优良,但准确性和精确度尚需证实。因此,今后有待进一步研究完善。

综上所述,宽体探测器CT冠状动脉成像中,缩短对比剂注射时间为8 s,不但能够减少对比剂注射剂量,同时降低管电压为100 kV,还可以有效减少患者辐射剂量,且图像质量优于管电压120 kV,能够更好地满足影像诊断要求。