Revolution CT 70 kVp低管电压联合等渗碘对比剂在头颈心“一站式”CTA中的应用价值

刘盼，邓建涛，严静，马婷，范小萍，李勇，严高武，陈洪

遂宁市中心医院 放射影像科，四川 遂宁 629000

引言

动脉粥样硬化引起的心脑血管疾病时常危及中老年人群的生命健康，也是心脑血管疾病发生的最重要病因[1]，头颈部动脉粥样硬化常与冠状动脉粥样硬化同时发生且呈正相关关系，缺血性脑卒中的患者时常伴有冠状动脉疾病，其患病率、致残率和致死率均较高[2-3]。非侵入性CT 血管造影（Computed Tomography Angiography，CTA）因其无创、操作简单、诊断效能高，被认为是目前心脑血管疾病检查的首选方式[4]，已广泛应用于全身血管疾病的诊断，但常规冠状动脉CTA和头颈部CTA 受血流方向、探测器宽度、时间分辨率及辐射剂量等因素限制，常需分成两次并独立完成，患者接受的辐射剂量较大、摄碘量较高，且技术操作复杂、耗时较长[5]。近年来，随着CT 设备和扫描技术的不断更新，头颈心“一站式”CTA 扫描成为可能[6-7]。然而，大范围的“一站式”扫描不可避免地增加了患者检查时所接受的CT 辐射剂量和对比剂后急性肾损伤（Post-Contrast Acute Kidney Injury，PC-AKI）的风险[8-9]。随着人们对CT 辐射引起的危害和PC-AKI 发生率的关注，如何在保证临床诊断所需图像质量的前提下，优化多部位联合扫描的技术方案，尽可能降低辐射剂量和对比剂剂量，仍然是当前医学影像学研究的重要热点和方向。因此，本研究旨在探讨正常体质量指数的中老年患者采用Revolution CT 70 kVp 低管电压联合等渗碘对比剂（碘克沙醇320 mgI/mL）在头颈心“一站式”CTA 扫描中的可行性和临床应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

前瞻性收集我院2022 年8 月至2023 年4 月行头颈心“一站式”CTA 检查的中老年患者，将这些患者按随机数字表法平均分为A、B 两组。纳入标准：① 体质指数在18.5～24.5 kg/m2的患者；② 年龄≥45 岁且自愿参与本研究；③ 临床怀疑头颈心血管动脉粥样硬化且需行“一站式”CTA 检查。排除标准：① 有对比剂过敏史的患者；② 有头颈心血管手术史的患者；③ 有严重的肝肾功能不全疾病等。共收集80 例患者，因头颈部血管手术史排除12 例，因冠状动脉血管手术史排除18 例，最终纳入50 例患者，其中A 组男性15 例，女性10 例，年龄（65.2±9.1）岁；B 组男性13 例，女性12 例，年龄（63.4±8.2）岁。本研究为前瞻性研究，经本院伦理委员会审批通过（批准文号：KYLLKS20230055），患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法

采用Revolution CT 扫描仪（GE Healthcare，美国）进行检查，患者取仰卧位，头先进，双臂上举伸直，置于头顶两侧。两组患者均采用头颈心“一站式”CTA 检查，即前瞻性心电门控轴扫（冠状动脉CTA）与螺旋扫描（头颈部CTA）拼接的扫描方式，所有患者均不用控制心率，并在自由呼吸状态下完成检查。扫描参数：A 组管电压70 kVp；B 组管电压100 kVp，其余条件一致：冠状动脉CTA 噪声指数=35，头颈部CTA 噪声指数=25，螺距为0.992，X 线球管旋转时间0.28 s，探测器宽度160 mm，重建层厚及间隔均为0.625 mm，开启冠状动脉追踪冻结平台技术。以5.0 mL/s 的速率经肘静脉注射对比剂，其中A 组使用碘克沙醇320 mgI/mL，B 组使用碘美普尔400 mgI/mL，对比剂剂量均按0.7 mL/kg 计算，对比剂注射结束后再注射30 mL 0.9%氯化钠溶液冲管。采用阈值追踪模式，监测位置设置在气管隆突下1 cm 处的升主动脉上，当监测阈值达到200 HU 时，延迟4 s 后自动触发冠状动脉CTA 扫描，1～2 s 后行头颈部CTA 扫描，扫描方向均为由足到头。

1.3 图像后处理

两组均采用多模型自适应统计迭代技术（Adaptive Statistical Iterative Reconstruction-V，ASIR-V）进行图像重建，重建级别为ASIR-V 80%，层厚0.625 mm，层间距0.625 mm。将重建数据隐藏信息后分别传送至影像归档和通信系统和RAW 4.7 后处理工作站，由1 名影像科副主任技师在后处理工作站上进行后处理，多角度、多方位地显示冠状动脉及头颈部动脉。

1.4 图像分析

1.4.1 客观评价

在轴位图像上分别测量升主动脉根部、冠状动脉三大主支近开口处、双侧颈总动脉分叉处、双侧颈内动脉起始处及双侧大脑中动脉M1 段管腔内的CT 值及标准差（Standard Deviation，SD）值；冠状动脉血管以胸壁脂肪为背景噪声，头颈部血管以胸锁乳突肌为背景噪声，分别测量胸壁脂肪和胸锁乳突肌的CT 值及噪声SD 值，测量时要求感兴趣区应占血管腔面积的2/3，并注意尽量避开管壁钙化区、狭窄及伪影处。所有数据均测量3 次，取平均值为最终参考值。客观数据指标计算方法：信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）=血管CT 值/血管SD 值；对比噪声比（Contrast to Noise Ratio，CNR）=（血管CT 值-背景噪声CT 值）/背景噪声SD 值。

1.4.2 主观评价

由两名影像科血管组副主任医师采用双盲法按照4 分标准对两组数据进行独立评价，图像质量评分标准：4 分，各分支血管解剖细节显示清晰锐利，无明显血管搏动伪影，能很好地满足诊断要求；3 分，各分支血管解剖细节显示欠锐利，轻度血管搏动伪影，能满足诊断要求；2 分，各分支血管解剖细节显示模糊，血管搏动伪影较大，影响临床诊断；1 分，各分支血管管壁显示不清，血管搏动伪影严重，无法用于临床诊断。在评分过程中，意见不统一时，经商讨后达成一致。

1.5 辐射剂量和碘摄入量

记录扫描结束后对应的CT 容积剂量指数（Volume CT Dose Index，CTDIvol）和剂量长度乘积（Dose Length Product，DLP），有效辐射剂量（Effective Dose，ED）计算方式为E D=D L P×k， 其中冠状动脉k=0.0 1 4 m S v/（m G y · c m）[10]， 头颈部血管k=0.0031 mSv/（mGy·cm）[11]。摄碘量（g）=对比剂浓度（mg/mL）×对比剂用量（mL）×0.001（g/mg）。

1.6 统计学分析

采用SPSS 21.0 软件进行统计学分析。首先进行数据的正态性检验，对服从正态分布的资料行独立样本t检验，以±s表示。性别差异比较行χ2检验。使用Kappa 统计方法评估两位放射科医生之间的图像质量主观评分一致性，以Mann-WhitneyU检验比较图像质量的主观评分，Kappa＜0.4 或更低，表示一致性差 ；0.40 ≤Kappa＜0.60 表示一致性一般；0.60 ≤Kappa＜0.80，表示一致性好；Kappa ≥0.80，表示一致性非常好。以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料比较

对两组患者的性别、年龄、体重、体质指数及心率进行比较，结果显示差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。

表1 两组患者的一般资料比较（n， ±s）

表1 两组患者的一般资料比较（n， ±s）

组别性别/（男/女）年龄/岁体重/kg体质指数/（kg/m2）心率/（次/min）A组15/1065.20±9.1062.26±2.4822.27±2.0384.40±11.70 B组13/1263.40±8.2063.24±2.5922.73±2.1286.32±11.10 χ2/t值0.325-0.8741.3631.521-0.595 P值0.7760.3860.6790.5350.555

2.2 客观图像质量

A 组冠状动脉主干及分支血管（升主动脉根部、右冠状动脉、左前降支及回旋支）、头颈部血管（颈总动脉、颈内动脉及大脑中动脉）的平均CT 值和SD 值大于B 组，差异具有统计学意义（P＜0.05）；但A 组与B 组间相对应的各层面图像的SNR、CNR 比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表2。

表2 两组各血管腔CT值、SD值、SNR和CNR比较（ ±s）

表2 两组各血管腔CT值、SD值、SNR和CNR比较（ ±s）

注：SD：标准偏差；SNR：信噪比；CNR：对比噪声比。

指标A组B组t值P值CT值/HU升主动脉根部716.09±112.85603.32±93.415.447＜0.001右冠状动脉668.59±106.08576.53±86.464.755＜0.001左前降支655.64±82.79578.37±72.423.698＜0.001回旋支653.71±103.10573.54±74.984.612＜0.001颈总动脉689.79±88.33596.20±61.595.714＜0.001颈内动脉682.43±93.56617.04±59.107.780＜0.001大脑中动脉672.66±111.83593.82±59.634.933＜0.001 SD值/HU升主动脉根部38.77±3.1933.27±4.598.134＜0.001右冠状动脉31.10±6.8526.72±3.254.343＜0.001左前降支31.03±5.8828.16±3.922.9900.004回旋支31.58±6.7328.13±3.593.3830.001颈总动脉32.98±6.2426.32±3.757.707＜0.001颈内动脉30.91±5.2224.91±4.247.222＜0.001大脑中动脉29.85±5.2524.95±3.836.292＜0.001 SNR升主动脉根部17.99±2.3618.36±3.07-0.6910.491右冠状动脉22.61±6.1621.71±3.100.9740.333左前降支21.23±5.0620.75±2.700.6280.532回旋支21.55±5.1320.57±2.791.2530.213颈总动脉22.37±4.4423.05±3.74-0.9510.343颈内动脉24.32±4.8525.34±4.09-1.2990.196大脑中动脉22.99±4.6624.26±4.02-1.6820.095 CNR升主动脉根部25.38±5.4024.49±4.820.8700.387右冠状动脉23.27±4.9623.17±4.540.1110.912左前降支21.79±3.7823.23±3.77-1.9270.057回旋支22.64±5.0223.01±4.01-0.4130.681颈总动脉27.15±4.0228.67±5.251.8520.266颈内动脉28.24±4.2029.86±5.801.8870.171大脑中动脉27.02±5.3227.04±4.03-0.0230.982

2.3 主观图像质量

A、B 两组冠状动脉CTA 和头颈部CTA 的图像质量主观评分比较，差异无统计学意义（P＞0.05），图像质量主观评分均≥3 分，满足临床诊断要求，见图1～2。两名医师对冠状动脉和头颈部血管图像质量的主观评分一致性好，且两组图像质量主观评分差异无统计学意义（P＞0.05），见表3。

图1 A组病例典型CTA图像

图2 B组病例典型CTA图像

表3 两组患者图像质量主观评分比较（ ±s）

表3 两组患者图像质量主观评分比较（ ±s）

注：CTA：CT血管造影。

组别冠状动脉CTA评分头颈部CTA评分医师1医师2Kappa医师1医师2Kappa A组3.60±0.503.52±0.510.8393.52±0.513.40±0.500.762 B组3.76±0.443.64±0.490.7193.68±0.483.56±0.510.749 Z值-1.200-0.851--1.143-1.121-P值0.3640.567-0.3870.396-

2.4 两组辐射剂量

比较两组患者的辐射剂量指标（CTDIvol、DLP 及ED），差异均具有统计学意义（P＜0.05），其中A 组冠状动脉CTA 的ED 较B 组降低约68.68%（P＜0.001），A 组头颈部CTA 的ED 较B 组降低约65.75%（P＜0.001）；两组患者所用碘剂量比较，差异无统计学意义（P＞0.05），但A 组患者摄碘量较B 组降低约21.23%（P＜0.001），见表4。

表4 两组患者的辐射剂量、碘容量及摄碘量比较（±s）

表4 两组患者的辐射剂量、碘容量及摄碘量比较（±s）

注：CTA：CT血管造影；CTDIvol：CT容积剂量指数；DLP：剂量长度乘积；ED：有效辐射剂量。

冠状动脉CTA头颈部CTA组别对比剂剂量/mL摄碘量/g CTDIvol ED/mSv A组 2.90±0.56 40.85±8.09 0.57±0.111.88±0.0278.90±3.550.25±0.0143.58±1.7413.95±0.56 B组 9.35±1.17 130.27±15.80 1.82±0.225.77±0.46 234.84±26.21 0.73±0.0844.27±1.8217.71±0.73 t值-24.860-25.195-25.195-42.432-29.475-29.475-1.363-20.538 P值＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.0010.179＜0.001/mGy DLP/（mGy·cm）ED/mSv CTDIvol/mGy DLP/（mGy·cm）

3 讨论与结论

当前，准确、可靠、全面地评估心脑血管斑块及狭窄部位的严重程度并在早期干预、治疗，对提高中老年动脉粥样硬化患者的生存质量意义重大，因此心脑共诊共治势在必行。蔡显圣等[12]采用Revolution CT 行100 kVp头颈心“一站式”扫描，对比剂用量较单独扫描组减少约50%[53.1 mLvs. （57.9+57.2）mL]，辐射剂量与两次单独扫描之和相当[2.1 mSvvs. （0.8+1.4）mSv]。虽然对比剂剂量和辐射剂量较以往的传统成像方式有所降低，但由于扫描范围较大，同时扫描覆盖范围内包含人体对X 线比较敏感的组织，如内分泌腺（胸腺、甲状腺等）、感觉器官（眼晶状体），因此，对于这类需要进行较大范围联合扫描的患者，低剂量成像的研究依然备受广大学者的关注。在众多低剂量成像的研究中，低管电压联合低浓度对比剂的成像方式已在冠状动脉、门静脉、下肢动脉等[13-15]多个部位的CTA 中取得较好的应用效果，临床技术比较成熟，但应用在头颈心“一站式”CTA的研究却比较少。Revolution CT 装备有16 cm 的宽体探测器、球管转速快（0.28 s/r）、大螺距、冠状动脉追踪冻结及ASIR-V 等技术，可快速冻结心脏，实现1 次轴扫即完成1 个心动周期内的冠脉扫描[16]，并在最短1.1 s 内完成从冠状动脉轴扫切换至头颈部螺旋扫描，基本不影响图像的获取；ASIR-V 是一种全新的高级迭代重建算法，可抑制图像伪影、降低图像噪声，为头颈心“一站式”CTA 的低剂量扫描打下基础。本研究采用Revolution CT 70 kVp 低管电压联合等渗碘对比剂（碘克沙醇320 mgI/mL）行头颈心“一站式”CTA，结果显示该扫描方案在技术上都是合格的，图像质量主观评分≥3 分，满足临床诊断的需求。

降低管电压是降低患者辐射剂量最有效的方法之一。本研究结果显示，A 组采用70 kVp 低管电压行头颈心“一站式”扫描患者所接受总的ED 约0.82 mSv，较B 组（约2.55 mSv）显著降低约67.84%，这是因为辐射剂量的大小与管电压平方成正比，在低管电压扫描时CT 球管发出的光子数远低于高管电压成像，因此辐射剂量会明显降低。此结果与李万江等[17]在冠状动脉和头颈部CTA 联合扫描中低剂量成像的研究结果基本一致。在图像质量客观评价方面，由于管电压的降低，A 组图像噪声较B 组有所增加。尽管图像噪声有所增加，但A 组图像的SNR、CNR 及图像质量主观评分与B 组比较差异并无统计学意义。这是因为70 kVp 低管电压扫描时，X 线与物质主要发生光电效应，光子能量更加接近含碘物质的K 层电子的结合能，血管内碘剂的衰减增加，血管CT 值变得更高，图像对比度增大，可以产生更高的信号，高信号补偿了高噪声，保持了SNR 及CNR 的恒定，从而获得了相近的图像质量结果。

头颈心“一站式”CTA 不可避免地需要注射碘对比剂且应用日渐增多，然而中老年患者常伴有心脑血管疾病、糖尿病、慢性肾脏病等不同的临床基础疾病，此类高风险人群在接受CTA 后发生PC-AKI 的风险可能会增加[18]。在保证图像质量的前提下，通过降低管电压适当地降低对比剂浓度和用量，从而降低PC-AKI 发生率是目前临床常用的方法[19-20]。本研究结果显示，两组患者所用对比剂剂量比较，差异无统计学意义[（43.58±1.74） mLvs. （44.27±1.82） mL]，但是A 组患者摄碘量较B 组显著降低约21.23%[（13.95±0.56 ）gvs. （17.71±0.73） g]，降低了肾脏排泄对比剂的负荷。大部分对比剂的毒性与渗透压有关，因为碘对肾小管上皮细胞和内皮细胞有直接的毒性作用，高渗对比剂的渗透压是血液的5～8 倍，次高渗对比剂的渗透压是血液的2～3 倍，碘对比剂的高渗性增加了其固有的细胞毒性[19]。而本研究使用的碘克沙醇（320 mgI/mL）是一种新型的非离子型、等渗对比剂，其渗透压约为290 mOsm/kg H2O，与人体的血液渗透压相似，渗透压的降低可减少对比剂的不良反应[21]。Cha 等[22]、Zhao 等[23]发现，在糖尿病这类高风险人群中，使用等渗对比剂与使用次高渗碘对比剂相比，PC-AKI的发生率更低、安全性更好。另外由于碘克沙醇独特的等渗优势，注入血液后其在血管内稳定性极高，不会引起血浆渗透压的改变，从而减小细胞形态改变和血管舒缩改变，对血管刺激小、患者的主观舒适度较好，减轻了患者的疼痛和热感等不适症状，提高检查成功率[24-25]。

本研究也存在一定的局限性：① 为单中心研究，入组患者的数量相对较少，样本量有待进一步扩大；② 入组患者体质指数为正常，对于BMI 较大的患者是否适用本扫描方案有待样本量加大后进一步证实。综上所述，采用Revolution CT 70 kVp 低管电压联合等渗碘对比剂在中老年患者头颈心“一站式”CT 血管成像中具有较好的应用价值，能显著降低辐射剂量和摄碘量。