低剂量联合低浓度对比剂在320排CT冠状动脉成像中的研究

鲍招弟, 马壮飞, 宋丹丹, 王 超, 齐星亮

1. 北京市平谷区医院, 北京 101200;2. 佳能医疗系统(中国)有限公司,北京 101200

随着,人类健康受到极大危害。冠心病的早期预防与早期诊断至关重要。选择性冠状动脉造影(CAG)是诊断冠状动脉疾病的金标准,但其为有创性,具有一定的手术风险,不适合大规模人群普查及术后随访,随着科技发展,计算机断层扫描(CT)冠状动脉成像已成为当今冠状动脉无创检查的首选方法。特别是320排CT应用于冠状动脉检查后,因其时间分辨率高、空间分辨率高,扫描速度快、探测器宽,且无错层伪影,使得CT冠状动脉成像成功率明显提升,且广泛应用于临床。然而,近年来CT检查伴随的辐射剂量以及碘剂的不良反应备受关注。辐射剂量与X线管电压的平方成正比,碘剂的不良反应与对比剂的用量密切相关[1],因此在保证冠脉状动图像质量的前提下,选择低辐射及给予低浓度对比剂至关重要,也是此次课题研究的重点内容。本研究旨在应用300 mgI/mL碘海醇,联合80 kV管电压,评估低辐射剂量联合低浓度对比剂用量在320排CT冠状动脉成像的图像质量。

1 资料和方法

1.1 一般资料

收集2022年1-3月期间,在平谷区医院放射科接受CT冠状动脉成像检查,临床拟诊冠心病及有胸痛、胸闷症状的患者168例,所有患者在行CT冠状动脉检查前抽血化验,肌酐水平正常,BMI(体质量指数)≤28 kg/m2,心率<70次/min,对于心率>70次/min的患者,给予倍他乐克后心率控制在70次/min以下。所有患者按随机信封的方式分为A、B、C三组,并签署知情同意书,每组56例患者。168例患者中,入组153例,A组49例,B组52例,C组52例。病例排除标准:碘对比剂过敏;严重心、肾功能不全;心律不齐;哮喘;未经控制的甲状腺功能亢进;在做CT冠状动脉成像过程中由于紧张,导致屏气欠佳、心率波动大(>5次/min);在做CT冠状动脉成像之前患者本人不同意分组方案,放弃入组。

1.2 扫描方法及图像处理

采用佳能Aquilion One Vision对患者行CT冠状动脉成像检查。检查前1 h监测患者静息心率,若心率>70次/min,检查前半小时给予倍他乐克控制心率。检查前指导患者吸气后屏气训练。患者取仰卧位,头先进平躺于检查床上,训练2～3次吸气后屏气。扫描范围为气管分叉处至心脏膈面水平。扫描方式采用前瞻性心电门控技术,单个心动周期内完成全心图像采集。A组采用管电压为80 kV,对比剂为300 mgI/mL碘海醇,B组采用管电压为100 kV,对比剂为300 mgI/mL碘海醇,C组采用管电压为100 kV,对比剂为350 mgI/mL碘佛醇。A、B、C三组均使用智能毫安技术(噪声指数为26),转速为0.275 s/圈,药量为体重×0.6 mL/kg,打药时间为10 s,打药结束后,团注0.9%生理盐水30 mL,生理盐水流速与打药流速相同。以团注追踪法监测降主动脉CT值,当CT值达到触发阈值(280 HU),延迟2 s自动触发扫描。采用混合迭代重建算法(AIDR_3D)重建图像,通过图像后处理工作站,行容积再现(VR)、多平面重建(MPR)、最大密度投影(MIP)、曲面重建(CPR)处理。

1.3 图像质量评价

1.3.1主观评价

根据美国心脏协会(AHA)的冠状动脉分段方法将冠状动脉分为15段[2],在隐藏患者信息及扫描参数的背景下,由两名有10年以上诊断经验的放射科医生对冠状动脉15段进行评分。直径小于1.5 mm的冠状动脉节段不予评分。图像质量主观评分采用5分评价法:冠状动脉图像边缘清晰,无运动伪影者为5分;图像边缘略模糊,有轻度伪影者为4分;图像边缘中度模糊,有中度伪影但没有明显错层,不影响诊断者为3分;边缘模糊,运动伪影明显者为2分;冠状动脉不能辨认无法诊断者为1分。3分以上者为可诊断图像。

1.3.2客观评价

分别测量主动脉根部(AA)、左主干(LM)、左前降支(LAD)近中远段(LADp、LADm、LADd)、左回旋支(LCX)近中远段(LCXp、LCXm、LCXd)、右冠状动脉(RCA)近中远段(RCAp、RCAm、RCAd)的CT值及图像噪声值(SD),同时测量左冠状动脉窦口平面肌肉组织的CT值、LADp周围脂肪的SD值。图像信噪比(SNR)、对比度噪声比(CNR)计算如下:SNR=CT冠/SD冠,CNR=(CT冠-CT肌)/SD脂肪。

1.4 辐射剂量计算

记录容积剂量指数(CTDIvol)和剂量长度乘积(DLP),计算有效辐射剂量(ED)。ED作为辐射剂量的量化指标,且ED= DLP×k,k为计量转换指数,k=0.014 mSv/(mGy·cm)[3]。

1.5 统计学方法

采用SPSS 21.0统计学软件进行统计学分析。采用Kolmogorov-Smirnov方法对计量资料做正态性检验,若符合正态分布,三组比较采用单因素方差分析(ANOVA),两两比较采用Bonferroni校正校验;若不符合正态分布,三组比较采用Kruskal-Wallis非参数检验,两两比较采用Mann-WhitneyU检验。采用Cohen’s Kappa法对2名医生主观评分做一致性分析,Kappa>0.8为一致性非常好;0.6

2 结果

三组患者在年龄、BMI和心率上差异无统计学意义(如表1所示,P>0.05)。由两名医生对冠状动脉进行主观评分,一致性较高(Kappa=0.735)。三组典型病例LAD的VR和CPR图像见图1,图1(a)、(b)对应的患者(A组)为男性,44岁,因阵发性腹痛,剑下压痛,行CT冠状动脉成像检查;图1(c)、(d)对应的患者(B组)为女性,41岁,因阵发性胸闷近1个月,行CT冠状动脉成像检查;图1(e)、(f)对应的患者(C组)为男性,55岁,因阵发性胸痛、腹痛近10 d,劳累后发作,休息数分钟缓解,行CT冠状动脉成像检查。A、B、C三组冠状动脉主观评分均>3分,且A、B、C三组冠状动脉的主观评分差异无统计学意义(如图1和表2所示,P>0.05)。

图1 三组典型患者LAD的VR和CPR图(a)、(c)、(e)分别为A、B、C三组典型患者LAD的VR图像(白色箭头);(b)、(d)、(f)分别为A、B、C三组典型患者LAD的CPR图像(黑色箭头)

表1 三组患者基本资料比较

表2 三组冠状动脉图像质量节段性评分结果

三组冠状动脉图像在AA、LM、LADp、RCAp、RCAm、RCAd、LCXp、LCXm处,A组的平均CT值均高于B、C组,且差异具有统计学意义(P<0.05);两两对比结果显示,在AA、LM、LADp、LCXp、LCXm、RCAp、RCAm、RCAd处,A组的平均CT值均高于B组,且差异有统计学意义(P<0.05);在AA、LM、RCAp处,A组的平均CT值均高于C组,且差异有统计学意义(P<0.05);在LM、LADp、LCXm处,B组的平均CT值均低于C组,且差异有统计学意义(P<0.05)。见表3。

表3 三组冠状动脉图像各节段CT值比较

A、B、C三组图像LADm、LADd、LCXm、LCXd、RCAm、RCAd的平均SD值差异无统计学意义(P>0.05);两两对比结果显示,在AA、LADm、LADd、LCXm、LCXd、RCAm、RCAd,A与B的平均SD值差异无统计学意义(P>0.05);在AA、LM、LCXp,A与C的平均SD值差异有统计学意义(P<0.05),余各节段平均SD值差异均无统计学意义(P>0.05);B与C的平均SD值差异无统计学意义(P>0.05)。见表4。

表4 三组冠状动脉图像各节段SD值比较

三组冠状动脉各段的平均SNR和平均CNR差异均无统计学意义(P>0.05);两两对比结果显示,A与B、A与C、B与C冠状动脉各段的平均SNR和平均CNR差异均无统计学意义(P>0.05)。见表5、表6。

表5 三组冠状动脉图像各节段SNR值比较

表6 三组冠状动脉图像各节段CNR值比较

三组CT冠状动脉成像的平均CTDIvol、DLP和ED差异具有统计学意义(P<0.05)。两两对比结果显示,A组的平均CTDIvol、DLP和ED明显低于B组、C组(P<0.05),B组与C组的平均CTDIvol、DLP和ED差异均无统计学意义(P>0.05)。见表7。

表7 三组冠状动脉CTA的辐射剂量比较

3 讨论

在我国冠心病占高死亡率心血管病(CVD)的第二位[4]。冠心病是冠状动脉粥样硬化引起胸痛、胸闷甚至猝死的心脏病,也是导致心衰的主要病因,严重威胁着人类健康。冠心病的早期诊断尤为重要。目前,诊断冠心病的金标准是冠状动脉造影,因其为有创性,受检舒适度不高,且当患者合并多种疾病时,不适合做此项检查,具有一定的局限性[5]。近年来,320排宽体CT冠状动脉成像在冠心病患者的临床诊断中脱颖而出,因其扫描速度快,又无错层伪影,操作简单、安全、无创、避免手术风险,患者接受度高,而且对冠状动脉病变评估准确性高[6],已成为临床诊断冠心病的主要手段。但随着CT的广泛应用,人均辐射剂量明显提升[7];CT冠状动脉成像需注射含碘对比剂,以增强冠状动脉与周围组织的对比度,来满足影像诊断,从而指导临床工作。而含碘对比剂具有一定的肾毒性,会诱发对比剂肾病(CIN)的产生,有研究表明CIN是临床应用对比剂的主要并发症之一[8]。因此在保证冠状动脉图像质量的前提下尽可能降低受检者的辐射剂量及降低对比剂浓度至关重要。

X线的辐射剂量与管电压的平方、管电流成正比,降低管电压和管电流均可有效降低辐射剂量[9,10],且降低管电压可以明显降低辐射剂量。体质量≤90 kg或BMI<30 kg/m2时,可使用80～100 kV管电压[11],且管电压降低至80 kV时,含碘血管的CT值会有所升高[12]。本研究中,三组患者BMI均≤28 kg/m2,A组管电压降为80 kV的同时,对比剂浓度降低至300 mgI/mL,结果显示三组冠状动脉图像在AA、LM、LADp、RCAp、RCAm、RCAd、LCXp、LCXm处,A组的平均CT值均高于B、C组,且差异具有统计学意义(P<0.05)。并且采用自动管电流联合前瞻性心电门控扫描,混合迭代重建算法重建图像。自动管电流可以根据患者体型自动调节管电流,本研究中BMI≤28 kg/m2,受检者存在一定体型差异,此技术在一定程度上避免了恒定管电流导致的小体型患者管电流过大或大体型患者管电流过小的缺点;前瞻性心电门控技术在不影响冠状动脉成像质量的前提下,可有效减少辐射剂量[13];迭代重建算法可在一定程度上提高冠状动脉成像的质量[14]。研究中根据患者的体质量计算对比剂用量,避免了体型过小患者大对比剂用量及体型过大患者小对比剂用量的不足,从而实现造影剂的个性化给予,尽可能降低对比剂总含碘量,增加受检舒适性,减少对比剂过敏及CIN风险。此外结果显示低剂量组(80 kV)的ED为(1.49±0.25)mSv,而另一项研究[15]中的低剂量组B1、B2(80 kV管电压)ED分别为(1.750±0.744)mSv、(1.783±1.142)mSv,本研究中ED有所下降,与320排CT的扫描速度快(转速为0.275 s/圈)直接相关,扫描速度越快,时间越短,受检的ED越小。本研究不足之处:其一,对于冠状动脉血管纤细的患者,在行低剂量、低对比剂浓度CT冠状动脉成像检查时,冠状动脉边缘略毛糙,影响非钙化斑块的评估。经观察发现一般外周血管纤细的受检查,冠状动脉血管纤细的可能性会大一些,这就需要打药护士在给患者置套管针时,留意患者肘正中静脉及周围静脉情况,发现血管纤细的患者,提前在患者检查单上明确标注,这样有利于打药时根据患者血管情况及当时的训练心率及时调整扫描条件及打药方式。其二,在CT冠状动脉成像之前并未评价冠状动脉钙化积分情况,冠状动脉弥漫钙化时,管腔狭窄程度显示不清,影响诊断的准确性。其三,并未与冠状动脉造影进行对比,分析低剂量联合低浓度对比剂行CT冠状动脉成像检查的诊断准确性。

综上所述,低剂量联合低浓度对比剂可以用于320排CT冠状动脉成像中,有利于减低X线辐射和高浓度对比剂对患者的危害,值得推广。