雙源CT前置門控及回顧性門控掃描冠脈成像質量及輻射劑量對比

莊瑩瑩，董 光，耿 海，張 濤，季樂新，郭 榮，聶家秋，孫希芹

（濰坊醫學院附屬濰坊市人民醫院放射科，山東 濰坊 261041）

近年來，MSCT技術得到飛速發展，在心臟冠狀動脈成像方面的應用越來越廣泛，在診斷冠狀動脈粥樣硬化及評價支架術后再狹窄和搭橋血管等方面發揮著越來越重要的作用。冠狀動脈CTA已成為冠心病檢查的一項重要的無創性成像手段[1-8]，但MSCT電離輻射的高致癌風險以及放射防護安全問題也隨之引起廣泛的關注。流行病學調查顯示，MSCT檢查的X線輻射劑量可增加致癌風險[2]，常規回顧性門控心臟掃描輻射劑量較大的問題逐漸受到關注。文獻報道回顧性心電掃描的有效輻射劑量為12～30mSv，盡管其輻射劑量可以通過降低管電壓、管電流、縮短掃描長度、縮小FOV、應用ECG管電流調制技術等降低，但仍可達到7～9.4mSv[5-6]。

采用MSCT前置門控掃描來代替回顧性門控掃描是近幾年用于降低輻射劑量的方法。文獻報道采用前置門控掃描的輻射劑量為2.1～6.2mSv，較回顧性門控降低52%～85%，并且得到相當的圖像質量。

雙源CT采用兩套X射球管和探測器組合，明顯提高了掃描時間分辨率，可以在不控制心率的情況下完成心臟掃描，并獲得高質量的冠狀動脈影像。本研究的目的在于應用雙源CT回顧性心電門控與前置性心電門控掃描對冠心病患者在圖像質量、輻射劑量及診斷準確性等方面進行對比觀察，以期得到在保證圖像診斷質量的前提下，尋求盡量降低輻射劑量的方法。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

收集我院2010年 6～10月間進行冠狀動脈CTA檢查患者120例，其中男79例，女41例。其中60例因臨床需要顯示冠狀動脈病變、心功能評價或瓣膜及室壁運動、行冠脈支架或搭橋術后而采用回顧性門控檢查，另60例除外心律不齊、房顫等采用前置門控掃描。

1.2 CT檢查方法

采用德國Siemens Somatom Definition雙源CT掃描儀，旋轉時間330ms，采集時間83ms。掃描前對患者進行嚴格的屏氣訓練，于掃描前3min舌下含硝酸甘油0.25~0.5mg。掃描范圍自氣管隆突下1cm至心臟膈面。選用非離子型對比劑碘普羅胺（370mg/ ml）和德國雙筒高壓注射器（Ulrich Medical），20g套管針，置于前臂靜脈，注射對比劑總量60～85ml，注射速度5.0～5.5ml/s，后續以相同速度注入生理鹽水50ml。應用對比劑示蹤法，在主動脈根部層面選擇感興趣區監測CT值，當感興趣區內CT值達到100HU時，延遲6s自動觸發掃描。前置門控掃描時分為A、B組，步進-點射（Step-and-shoot，SAS）用于心率≤70次/分 （A組）時，數據采集窗設在心動周期的70%期相；心率＞70次/分（B組）時數據采集時間窗設在心動周期的40%期相，采用適應性門控進行掃描。回顧性心電門控法，全劑量曝光的范圍為整個R-R間期，選擇最佳期相進行重建，根據心率分為C組（≤70次/分）、D組（＞70次/分）。

1.3 圖像分析

應用德國Siemens雙源CT Syngo Miltimodality Workplace工作站對掃描血管進行重建，均采用最佳時相重建。圖像處理包括最大密度投影（MIP）、曲面重組（CPR）和容積再現（VR）。根據美國心臟病學會冠狀動脈樹的15段分段標準改良分段。評價直徑1.5mm以上的冠狀動脈段。由2名有經驗的高年資醫師在不知分組情況下對重建好的圖像獨立分析并對圖像質量評級，然后針對不一致的評判進行第二次共同閱片，達成一致意見。評分標準采用Likert 4分分級法[4]：1分（圖1）：圖像質量為優，冠狀動脈顯示清晰，管腔連續完整；無明顯運動偽影，無明顯錯層；2分 （圖2）：圖像質量為良好，管壁欠銳利或CPR上見輕度運動偽影，不影響診斷；3分：圖像質量為中等，管壁中度偽影或CPR圖像有階梯狀偽影，尚可以作出診斷；4分：圖像質量為差，重組圖像上冠狀動脈錯位、管壁嚴重偽影，不能作出診斷。1~ 3分為可診斷血管段。

1.4 CT輻射劑量評價

記錄CT容積劑量指數 （CT dose index-volume，CTDIvol，mGy）及劑量長度乘積 （Dose length product，DLP，mGy·cm），采用公式ED=DLP×k計算患者有效輻射劑量 （Effective dose，ED），k=0.017[1]。左冠狀動脈起始部水平的主動脈根部內設定1cm2感興趣區，測定其CT值，以其標準差作為圖像噪聲。

1.5 統計學分析

所有統計數據均應用SPSS 17.0軟件進行分析。各組間計量資料的比較采用t檢驗。圖像質量合格率評價應用卡方檢驗。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 前置門控及回顧門控病例一般資料對比

前置門控及回顧性門控中年齡、性別、BMI、平均心率、心率變異率均具有良好的一致性（表1）。

2.2 前置門控組與回顧門控組放射劑量及圖像噪聲對比

本研究中共有2801段冠狀動脈直徑＞1.5mm。其中前置門控（A，B）組1385段，回顧性門控（C，D）組1416段。兩種掃描合格率分別為95.9%（702/ 732），83.8% （547/653），97.1%（720/742），86.9% （586/674），其中A組與C組、B組與D組間均無統計學意義（表2）。

2.3 前置門控與回顧門控組輻射劑量對比

前置掃描有效輻射劑量分別為 （3.28±0.23）mSv，（5.49± 1.31）mSv，平均 （4.35±1.44）mSv， 回顧性掃描分別為（15.29±0.55）mSv，（13.44±1.11）mSv，平均（14.51±1.32）mSv，A組與C組，B組與D組比較分別降低78.55%和59.16%，平均降低70.03%（表3，4）。

2.4 SAS掃描、適應性掃描輻射劑量對比

A、B組間ED存在統計學意義，P＜0.001（表4）。

3 討論

ED反映的是患者接受的輻射劑量，對于評價和比較CT檢查的生物效應風險具有重要意義[2]。在回顧性心電門控螺旋掃描，通過調整掃描參數來降低ED的程度是有限的。目前，采用前置門控心電觸發的序列掃描模式開始受到重視并越來越多地應用于冠狀動脈CTA檢查。前置心電門控技術的核心是應用軸掃方式，球管在心臟的相對靜止期進行心電觸發掃描。采用SAS結合ECG觸發掃描技術，在R-R間期內固定時相觸發掃描，下一個心動周期移床，再下一個心動周期采集。雙源CT大約需要采集6～7個心動周期的數據完成整個心臟掃描。由于采用非螺旋掃描模式，結合前置心電門控觸發，不同于回顧性門控的全周期掃描，可顯著降低輻射劑量[8]。文獻報道與常規回顧性門控掃描相比ED降低了80%左右。Stolzmann等[1]利用雙源顯示前瞻性掃描ED為（2.2±0.4）mSv，回顧性掃描為（8.1±0.6）mSv。Hein等[3]利用雙源CT研究顯示前瞻性掃描ED為（3.4±2.2）mSv，較回顧組降低63%，Shuman等[4]利用64層CT研究顯示前瞻性掃描ED為4.2mSv，較回顧性掃描降低77%。該研究顯示，前置掃描ED為（3.28±0.23）mSv， 較回顧性掃描劑量降低約78.55%。前瞻性掃描成功的關鍵在于病例的選擇，尤其是對心率的控制（≤70次/分）。

Table 1 Patient characteristics of the four protocol groups

Table 2 Image quality assessment of coronary artery segments in the two groups

Table 3 Radiation dose and image noise comparison between the two groups

Table 4 Dose comparison in the four groups

以往研究中病例選擇心率多為≤70次/分，在本研究中未對心率進行控制而將其分為兩組，前置門控組中高心率患者應用適應性序列進行掃描，即將掃描角度由260°增加到460°，實現了重建相位調整，在前瞻性軸掃的基礎上應用±8%Padding技術[2，7，9]，掃描窗前后有8%的額外數據采集，一方面能夠防止心率變異引起的運動偽影，另一方面輻射劑量也相應增高，該研究ED為（5.49±1.31）mSv，較回顧性掃描（13.44±1.11）mSv，降低了59.16%，但與SAS掃描相比，由于增加了Padding，掃描角度增大和曝光時間延長，兩組比較ED存在統計學意義（P＜0.001）。適應性掃描對心率的要求不再嚴格，可用于高心率患者的檢查，但重建窗較窄，掃描成功的關鍵在于選擇合適的采集期相。該研究中高心率患者均在收縮期末40%R-R間期進行掃描，獲得了良好的圖像質量。

螺旋CT的時間分辨率是心率影響冠狀動脈顯影的主要原因，因為時間分辨率有限而導致的運動偽影在心室收縮和心房收縮時明顯[9]，在心律不齊和心率快時尤為顯著。右冠狀動脈、左旋支走形與冠狀溝，更易受心房、心室舒張和收縮的影響，是運動偽影最常出現的原因。雙源CT因其時間分辨率高，原則上無需控制心率，但軸掃時間分辨率低，故心率成為影響圖像質量的主要原因之一。本研究中，右冠狀動脈出現運動偽影占12/37，其中前置門控掃描組中為9段，回顧性掃描中僅有3段。該研究中A組與C組，B組與D組對冠脈顯示的合格率均無統計學意義，即SAS掃描對于低心率患者仍能夠提供足夠的診斷信息，高心率患者由于Padding技術的應用[9]，與回顧性相比，亦沒有明顯的統計學意義（P= 0.102），這可能由于對前置門控掃描病例的選擇及病例數較少有關。

前置門控掃描因為其進行軸向掃描，掃描時間大大縮短，有利于減少掃描期間的心率變異，也相應縮短了病人的屏氣時間，減少了因呼吸運動造成的偽影。與本研究相符，P＜0.05。

雙源CT冠狀動脈前置門控掃描在保證圖像質量的情況下，輻射劑量明顯降低是該掃描的最大優勢。其次，對于心率較穩定的低心率患者行步進式掃描，高心率患者行適應性掃描，其圖像質量能夠與回顧性掃描圖像質量相當，可用于冠心病患者的篩查。再次，掃描時間縮短，能夠減少患者屏氣時間，有利于減少掃描時間內患者心率變異。

相對于回顧性心電門控，其不足也非常明顯：①前置門控時間分辨率不及回顧性掃描，而且不是全心動周期的數據采集，故無法進行心功能的評價、瓣膜病變、室壁運動等分析。②對于心律不齊、房顫等患者掃描成功率亦較低。

本次研究的局限性：①掃描中未根據患者BMI采用個體化方案，輻射劑量仍有降低的空間。②前置門控掃描病例數較少，應用有待于進一步研究，特別是適應性掃描的廣泛應用，還應繼續研究。③未與DSA進行對比研究，前置門控掃描的準確性尚需進一步研究。

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