二代雙源CT縮短R-R間期曝光期相評價冠狀動脈成像輻射劑量圖像質量的可行性研究

楊琴 梁卡麗 余飛 代平 何其舟*

冠心病是目前發病率與病死率最高的疾病之一，得到人們越來越多的關注，冠狀動脈血管CT造影（coronary CT angiography，CCTA）廣泛應用于冠心病的診斷、篩查［1］。冠狀動脈在收縮末期和舒張末期的運動速度相對較慢；心率快時，收縮期則較長；心率慢時，舒張期則較長。西門子二代雙源CT的自適應前瞻性心電門控技術，可以預設R-R間期曝光期相，在預設以外的期相不曝光或低劑量曝光。因此，采用自適應前瞻性心電門控技術，根據心率的高低選擇合適的期相曝光，探討縮短R-R間期曝光期相、降低管電壓、采用迭代重建，在不影響診斷的情況下達到降低輻射劑量的目的。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2018年2月至8月臨床懷疑冠心病患者120例，并接受冠狀動脈CTA檢查。納入標準：23kg/m2≤身體質量指數（BMI）≤28kg/m2，心率波動范圍≤5次/min。排除標準：碘對比劑過敏；肌酐值＞120mol/L；持續性心律失常；甲狀腺功能亢進癥。根據數字表法將120例患者平均分成A、B、C三個組，每組各40例。本研究獲醫院倫理委員會批準及患者同意。

1.2 儀器與方法 西門子二代雙源CT；syngo.via后處理工作站。120例患者檢查前5min舌下含服硝酸甘油0.5mg，不服用降低心率的藥物。掃描模式為自適應前瞻性心電門控序列掃描；掃描范圍包括整個心臟。對比劑為碘海醇（350mgI/kg），總量約50～60ml，流速4.5～5ml/s，30～40ml生理鹽水沖管。采用對比劑示蹤法，感興趣區設在升主動脈根部并且觸發閾值為100HU，延遲5s后開始掃描。A組在30%～75% R-R間期期相曝光，120kV管電壓，自動管電流，采用傳統反濾波投影算法（FBP）重建。B組、C組根據心率選擇不同期相曝光（HR≤70次/min在65%～75% R-R間期曝光，HR＞70次/min在35%～45% R-R間期曝光）；B組管電壓120kV，C組管電壓100kV；自動管電流，迭代重建算法（strength3）。

1.3 評價圖像質量 冠狀動脈圖像后處理工作站為西門子的syngo.via。按照2014年美國心血管CT協會發布的CCTA書寫報告指南冠狀動脈的18段分法［2］?？陀^質量評價：測量升主動脈根部的CT值，測量左主干起始處管腔內和左主干周圍脂肪的CT值；升主動脈根部的標準差為圖像噪聲（SD）。計算左主干的對比噪聲比（CNR）、信噪比（SNR），CNR=（左主干起始處CT值-左主干周圍脂肪CT值）/SD，SNR=升主動脈根部CT值/SD。主觀質量評價采用4分法［3］；血管邊緣光滑、無偽影為4分；邊緣模糊、輕度偽影為3分；中度偽影、尚能診斷為2分；有嚴重偽影，無法診斷為1分。冠狀動脈圖像的主觀質量評分，由兩位放射科診斷醫師進行雙盲法評價，出現分歧時通過協商達成統一意見。

1.4 計算輻射劑量 僅記錄冠狀動脈檢查時的輻射劑量，參數有CT容積劑量指數（CTDIvol）、劑量長度乘積（DLP），并計算有效輻射劑量（ED）=DLP×k，k=0.014mSv/（mGy·cm）［4］。

1.5 統計學分析 采用SPSS 19.0統計軟件。服從正態分布的計量資料以（）表示。CTDIvol、DLP、ED、升主動脈感興趣區CT值、SD、CNR、SNR采用方差分析，兩兩比較采用LSD法。冠狀動脈圖像評分采用χ2檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 三組冠狀動脈CTA輻射劑量表 A、B、C三組冠狀動脈CTA掃描時的CT容積劑量指數（CTDIvol）、劑量長度乘積（DLP）、有效輻射劑量（ED）之間的差異進行兩兩比較，差異均具有統計學意義（P＜0.05）。見表1。

表1 三組冠狀動脈CTA輻射劑量表（）

表1 三組冠狀動脈CTA輻射劑量表（）

注：與A組比較，*P＜0.01；與B組比較，#P＜0.05

組別 例數 CTDIvol（mGy） DLP（mGy.cm） ED（mSv）A組 40 34.14±7.69 368.05±78.00 5.15±1.09 B組 40 15.71±2.09* 177.05±29.29* 2.48±0.41*C組 40 12.19±2.47*# 131.84±31.89*# 1.83±0.44*#F值 120.65 119.736 119.921 P值 0.000 0.000 0.000

2.2 三組冠狀動脈圖像質量主、客觀評價分析 見表2、3。

表2 三組冠狀動脈圖像質量客觀評價分析（）

表2 三組冠狀動脈圖像質量客觀評價分析（）

注：與A組比較，*P＜0.05；與B組比較，#P＜0.01

組別 例數 感興趣區域CT值（HU） SD SNR CNR A組 40 333.22±32.22 24.36±3.22 13.69±2.37 17.49±2.82 B組 40 331.81±34.10 17.77±2.07* 18.94±2.17* 21.62±3.45*C組 40 412.72±30.22*# 22.15±2.60*# 18.33±2.58* 20.67±3.79*F值 41.772 31.403 29.185 17.274 P值 0.000 0.000 0.000 0.000

表3 三組冠狀動脈圖像質量主觀評價分析［n（%）］

3 討論

隨著冠狀動脈CTA在臨床的廣泛使用，帶來的較高輻射劑量引起人們的重視，普遍認為CT檢查應遵循輻射劑量最低化的原則?？梢酝ㄟ^降低管電流、降低管電壓、減少曝光時間、采用前瞻性心電門控以及迭代重建算法等方式來降低輻射劑量。

自適應前瞻性心電門控序列掃描是一種前瞻性心電門控、非螺旋式的掃描方式，可在掃描前設定R-R曝光期相，設定之外的R-R期相則低劑量曝光或不曝光。冠狀動脈的運動速度與心率的高低相關，心率越快冠狀動脈運動速度也加快，收縮期相對較長；心率越慢，舒張期則較長。Paul等［5］研究發現，在高心率患者中采用前瞻性心電門控序列掃描、在收縮末期成像，有效輻射劑量＜5mSv。何其舟等［6］通過縮短R-R間期曝光時相（低心率在60%～80% R-R間期、高心率在30%～50% R-R間期曝光），管電壓100kV，有效輻射劑量約（2.34±0.59）mSv。本資料中A、B兩組的管電壓均在120kV的情況下，A組選擇在30%～75%R-R間期曝光，有效輻射劑量為（5.15±1.09）mSv；B組根據心率的高低縮短R-R間期曝光期相（HR≤70次 /min在 65%～75%R-R間 期 曝 光，HR＞70次 /min在35%～45% R-R間期曝光），有效輻射劑量約（2.48±0.41）mSv，B組比A組的輻射劑量明顯降低（P＜0.05）。因此，根據心率的高低情況縮短R-R間期曝光期相能降低CCTA掃描的輻射劑量。

BMI患者需要越高的管電壓才能穿透，低BMI患者則低的管電壓即能穿透。而輻射劑量與管電壓成平方正比關系，因此對不同的BMI患者可選擇不同管電壓，達到降低輻射劑量的目的。本資料只對23kg/m2≤BMI≤28kg/m2的患者，B組120kV，C組100kV，C組輻射劑量比B組下降約21%，存在統計學差異（P＜0.05）。有研究顯示，管電壓120kV時含碘對比劑的細小血管比140kV管電壓掃描時顯示更清晰［7］。本資料中，A、B、C組均使用350mgI/kg濃度的碘對比劑，但是采用不同的管電壓（A、B組120kV，C組100kV），結果顯示，C組升主動脈根部的CT值明顯高于A、B組（P＜0.05）。因此管電壓降低后，冠狀動脈血管腔內CT值升高，提高了冠狀動脈血管與周圍組織之間的對比度，使血管顯示更加清晰。

傳統反濾波投影法（FBP）算法重建時，CT掃描劑量降低會增加冠狀動脈的圖像噪聲，間接降低圖像的信噪比和對比劑噪聲比，導致圖像質量的下降，從而影響了進一步降低輻射劑量。西門子第二代雙源CT的迭代重建算法除了能降低圖像噪聲外還能減少偽影，提高圖像質量。本研究中，B組管電壓高于C組（B組120kV，C組100kV）的情況下，B組的冠狀動脈圖像噪聲比C組低，差異有統計學意義（P＜0.05）；可見管電壓越大，噪聲越低。A、B組的管電壓均為120kV，A組為FBP算法，B、C組為迭代重建算法，三組的圖像噪聲比較情況為B組比A組明顯下降，C組比A組有降低，均有統計學意義（P＜0.05）?？梢娊档凸茈妷汉?，通過迭代重建算法來彌補因管電壓降低導致噪聲加大的情況，圖像的對比噪聲比、信噪比均有提高，從而達到間接降低輻射劑量的目的。對三組冠狀動脈圖像主觀評分的統計結果顯示，總體評分差異無統計學意義（P＜0.05）。

因此，在采用自適應前瞻性心電門控技術的情況下，可以根據心率的高低選擇合適的R-R期相曝光，對不同BMI患者選擇不同管電壓，采用迭代重建算法，能在保證圖像質量不影響診斷的前提下，最大限度的降低輻射劑量。本研究局限性：（1）排除了低BMI、高BMI患者。（2）本研究是在自由心率下行冠狀動脈CTA檢查，心率波動范圍需＜5次/min。因此有待擴大研究范圍。