心血管CT低劑量掃描臨床應(yīng)用

尹衛(wèi)華，呂濱

中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院阜外心血管病醫(yī)院 放射科，

北京 100037

心血管CT低劑量掃描臨床應(yīng)用

尹衛(wèi)華，呂濱

中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院阜外心血管病醫(yī)院 放射科，

北京 100037

CT的出現(xiàn)使醫(yī)源性輻射劑量大大增加，降低病人的輻射劑量成為醫(yī)務(wù)工作者關(guān)心的問(wèn)題。本文闡述患者輻射劑量的因素及實(shí)施一些降低輻射劑量的臨床解決方案。

體層攝影術(shù)；螺旋計(jì)算機(jī)；輻射劑量

0 前言

隨著 CT 技術(shù)的飛速進(jìn)步，心血管 CT 廣泛應(yīng)用于臨床，人們開(kāi)始日益關(guān)注X線輻射劑量與其所帶來(lái)的潛在致癌風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)聯(lián)，因此，廠家不斷致力于改善設(shè)備性能，臨床應(yīng)用時(shí)不斷優(yōu)化掃描方案，以盡可能地降低輻射劑量。我們應(yīng)致力于以病人為中心的劑量?jī)?yōu)化掃描，遵循盡可能降低輻射劑量的原則，并使其標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)施。輻射劑量的影響因素很多，包括心電門(mén)控采集模式、管電壓、管電流及螺距（螺旋掃描）、掃描長(zhǎng)度及范圍、準(zhǔn)直器的寬度、前置濾線器的大小及重建后處理技術(shù)等。

1 輻射劑量的影響因素

1.1 回顧性心電門(mén)控螺旋掃描

回顧性心電門(mén)控螺旋掃描是傳統(tǒng)的心臟冠狀動(dòng)脈CT血管造影（CTA）最常使用的方法，掃描連續(xù)貫穿整個(gè)心動(dòng)周期，因此，允許在不同時(shí)相進(jìn)行回顧性重建，以便在心臟運(yùn)動(dòng)周期中最慢的時(shí)相重建和分析圖像，但這是以輻射劑量的增加為代價(jià)的。通過(guò)心電管電流調(diào)制功能可在心動(dòng)周期內(nèi)預(yù)選時(shí)相采用高毫安輸出，其余時(shí)相為低毫安，可有效地降低輻射劑量達(dá) 40%[1]。實(shí)際應(yīng)用中，心動(dòng)周期內(nèi)高毫安區(qū)域的心電時(shí)相、幅度和寬度可根據(jù)患者的心率、心律和體重指數(shù)（BMI）等情況進(jìn)行個(gè)性化調(diào)整，但低毫安區(qū)域采集的圖像質(zhì)量會(huì)下降。此掃描在心率 ＞70 次 /min且心律不齊或者有潛在檢查失敗的風(fēng)險(xiǎn)（比如患者不能很好地配合屏氣、肥胖、鈣化較多）、以及評(píng)價(jià)瓣膜（能在多個(gè)時(shí)相重建）、心功能、主動(dòng)脈病變（因掃描長(zhǎng)度長(zhǎng)，回顧性螺旋掃描比軸掃時(shí)間縮短）時(shí)推薦使用。

1.2 前瞻性心電門(mén)控觸發(fā)軸掃

采用“步進(jìn)-軸掃”方式采集數(shù)據(jù)，僅在R波（恒定的心電時(shí)相）后一個(gè)預(yù)定點(diǎn)發(fā)出射線，在其他時(shí)相都處于關(guān)閉狀態(tài)，沒(méi)有射線發(fā)出。大量研究表明前瞻性心電門(mén)控軸 掃 的輻射劑量約 1～6 mSv[2-5]。 一 個(gè) 大 的 隨機(jī)、 多 中 心、非劣效性試驗(yàn)通過(guò)圖像質(zhì)量對(duì)比了前瞻與回顧性兩種掃描模式的輻射劑量，結(jié)果表明其輻射劑量降低了 69%（分別為（3.5±2.1) mSv ；(11.2±5.9) mSv）[6]。 因 此 我 們 強(qiáng) 烈 推薦此種掃描，這是目前最有效的降低劑量的方法，特別是對(duì)于心律齊或心率較低、復(fù)查冠狀動(dòng)脈病變的患者、冠心病排查、嬰幼兒或兒童先天性心臟病 CTA 檢查[7-8]，更加適用。

1.3 前瞻性心電門(mén)控大螺旋掃描

2009 年雙源 CT 開(kāi)發(fā)出了大螺距掃描，為降低輻射劑量開(kāi)辟了一個(gè)新的紀(jì)元[9]。傳統(tǒng)的心電門(mén)控螺旋掃描螺距＜ 1，表明機(jī)架旋轉(zhuǎn) 1周時(shí)，床進(jìn)的速度小于準(zhǔn)直器的寬度，允許覆蓋寬度之間必要的數(shù)據(jù)重疊，因此增加了輻射劑量。螺距大，覆蓋寬度之間出現(xiàn)間隔，容易丟失數(shù)據(jù)，然而雙源 CT 有兩個(gè)呈 94°排列的球管及探測(cè)器，能填補(bǔ)數(shù)據(jù)之間的間隔，螺距能達(dá)到 3.0 以上[10]，這使掃描時(shí)間大大縮短，輻射劑量降低。研究表明大螺距掃描對(duì)于心率＜ 60次/min 且心律齊的患者行冠狀動(dòng)脈 CTA 檢查，當(dāng)管電壓設(shè)置在 100 kV 時(shí)，輻射劑量＜ 1 mSv[11]。但是，這種采集技術(shù)要求受檢患者的心率小于 65 次 /min，且心律平穩(wěn)。

1.4 管電壓

管電壓決定了X線束的能量，輻射劑量與使用的管電壓和設(shè)定的管電壓的比值呈平方關(guān)系。因此，120 kV 的管電壓降至 100 kV 時(shí)，其輻射劑量降低了 31%（其他參數(shù)不變的情況下）[12]。對(duì)于體重 ＜ 60 kg[13]或 BMI ≤ 22.5 kg/m2[14]的患者行冠狀動(dòng)脈 CTA 檢查，80 kV 的管電壓能獲得良好的圖像質(zhì)量。但是降低管電壓，噪聲增加，評(píng)估小血管病變（如非鈣化斑塊）的可行性有待通過(guò)更多的研究加以證實(shí)。一個(gè)大的隨機(jī)、多中心研究表明，對(duì)于體重≤ 90 kg 或 BMI≤ 30 kg/m2的患者使用 100 kV 的管電壓是可行的[14-15]，對(duì)于極肥胖的患者則使用 135 kV 或 140 kV 的管電壓[16]。

1.5 管電流

管電流與輻射劑量呈正相關(guān)線性關(guān)系。如果管電流降低（其他參數(shù)不變的情況下），輻射劑量降低，為了獲得可接受的圖像噪聲，可以使用心電門(mén)控或自適應(yīng)性管電流調(diào)制。應(yīng)用管電流調(diào)制，輻射劑量可以降低 50% 以上，這取決于患者的心率[17]、設(shè)置的低毫安值[18]以及高毫安曝光脈沖時(shí)間寬度[19]。自適應(yīng)性管電流調(diào)制是根據(jù)定位相上的人體組織厚度自動(dòng)調(diào)節(jié)，而不增加圖像噪聲，與固定的管電流值相比，降低了 20% 的輻射劑量[20]。

1.6 掃描長(zhǎng)度

掃描長(zhǎng)度決定了人體沿Z軸的掃描范圍，與輻射劑量成正比，掃描長(zhǎng)度應(yīng)該在滿足臨床診斷的前提下調(diào)至最短，100 mm 的掃描長(zhǎng)度足以滿足對(duì)冠狀動(dòng)脈病變的評(píng)估。Raff等[21]認(rèn)為對(duì)于無(wú)冠狀動(dòng)脈起源異常及搭橋史的患者行冠狀動(dòng)脈 CTA 檢查，定位時(shí)上端位于主肺動(dòng)脈干的中下段（常規(guī)是將其定在氣管隆突下 10 mm），下至心膈面。另外除非臨床上需要了解主動(dòng)脈弓的情況，否則不應(yīng)包括在掃描范圍內(nèi)，這樣會(huì)降低患者的輻射劑量。為了達(dá)到理想的掃描長(zhǎng)度，在掃描前應(yīng)訓(xùn)練患者做深吸氣后屏氣動(dòng)作，每次屏氣幅度盡量保持一致，以減少呼吸對(duì)心臟位置的影響。另外，借鑒冠狀動(dòng)脈鈣化掃描確定的冠狀動(dòng)脈范圍，更加實(shí)際有效。

1.7 視野

視野是人體內(nèi)所選定的、要用于重建并傳至工作站的區(qū)域，因此應(yīng)包括所有的感興趣區(qū)域。前置濾線器能吸收低能量的軟X線，在增加心臟部位信號(hào)的同時(shí)，能大大減少外圍皮膚的輻射劑量。前置濾線器的大小應(yīng)適應(yīng)患者的不同體型，對(duì)于不同大小的前置濾線器，其輻射劑量可相差達(dá) 25%（其他參數(shù)不變的情況下）。因此，選擇合適的濾線器很關(guān)鍵，因?yàn)檫x定的視野不恰當(dāng)，不僅影響輻射劑量也影響圖像質(zhì)量。

1.8 迭代重建

不同的迭代重建技術(shù)正應(yīng)運(yùn)而生，迭代重建在獲得和傳統(tǒng)的濾波反投影法無(wú)差異的信噪比及空間分辨率的同時(shí)，通過(guò)降低管電壓或管電流降低了輻射劑量[22-23]。目前，有兩種迭代重建算法并被各CT廠商應(yīng)用于臨床。第一代迭代算法建立在圖像空間或預(yù)設(shè)圖像噪聲模具，僅能降低圖像噪聲。第二代原始數(shù)據(jù)空間的迭代算法，則能降低螺旋偽影，增加解剖細(xì)節(jié)。雖然此技術(shù)相對(duì)復(fù)雜、耗時(shí)，但能使偽影減少，劑量降低。此技術(shù)還有待更多的深入研究。

1.9 層厚重建

層厚重建選擇性地影響Z軸圖像。對(duì)于傳統(tǒng)的濾波反投影法重建，層厚決定了圖像的噪聲，在相同的輻射劑量下，3 mm 的層厚較 1 mm 的層厚降低了 73% 的噪聲。因此，為維持相一致的圖像噪聲，我們通過(guò)層厚重建，降低管電壓或管電流來(lái)降低輻射劑量。但是，降低劑量是以圖像的空間分辨率下降為代價(jià)的，不適于冠狀動(dòng)脈病變的評(píng)估。所以，層厚重建適于冠狀動(dòng)脈鈣化及大血管（如主動(dòng)脈或肺靜脈）的非增強(qiáng)掃描。

2 臨床解決方案

2.1 冠狀動(dòng)脈鈣化掃描

根據(jù)不同的掃描模式，其輻射劑量在 1～3 mSv 之間[24]。最近的一項(xiàng)研究報(bào)道 ：分別使用 120 kV 及 100 kV 的管電壓對(duì)同一名患者先后進(jìn)行兩次冠狀動(dòng)脈鈣化掃描，其輻射劑量減低了 40%，且 100 kV 的管電壓對(duì)不同體重的患者均適用[25]。但由于低的管電壓導(dǎo)致鈣化衰減增加，對(duì)圖像分析有一定的影響，低估了實(shí)際的鈣化積分，我們不推薦常規(guī)使用。根據(jù)患者心率選用不同的掃描模式，我們建議使用 120 kV 管電壓，與患者體型相匹配的管電流，最大的準(zhǔn)直器寬度，以及 3 mm 層厚重建來(lái)最大化降低輻射劑量。

2.2 冠狀動(dòng)脈增強(qiáng)掃描

根 據(jù) 患 者 的 體 重 ≤ 90 kg 或 BMI ≤ 30 kg/m2， 選 擇80～100 kV 管電壓，體重＞ 90 kg 或 BMI＞ 30 kg/m2，選擇120～140 kV 管電壓，根據(jù)患者的體重、BMI及已設(shè)置的管電壓選擇合適的管電流。若患者心率≤ 80 次 /min 且律齊，選擇前瞻性心電門(mén)控軸掃，如果機(jī)器未配備心電門(mén)控觸發(fā)軸掃，則使用回顧性心電門(mén)控螺旋掃描，使用管電流調(diào)制功能，盡量縮短高毫安曝光時(shí)相，在低毫安時(shí)相最大化的降低管電流值。若患者心率＞ 80 次 /min 或心律不齊，則使用回顧性心電門(mén)控螺旋掃描，盡量調(diào)寬高毫安時(shí)相，在低毫安時(shí)相設(shè)置一個(gè)稍高的管電流值，以充分保證圖像質(zhì)量。

隨著CT 的發(fā)展，目前第二代雙源 CT采集對(duì)于快心率患者可以常規(guī)采用前瞻性觸發(fā)軸位掃描，部分心律不齊如室早也常采用前瞻性心電門(mén)控軸掃模式。

2.3 胸痛三聯(lián)征

可通過(guò)一次檢查完成肺動(dòng)脈、冠狀動(dòng)脈及主動(dòng)脈的增強(qiáng)掃描，由于上述血管血液循環(huán)時(shí)間不同，為了獲得高質(zhì)量的圖像，使用回顧性心電門(mén)控螺旋掃描（大范圍雙期），與單獨(dú)進(jìn)行一次冠狀動(dòng)脈掃描相比，造影劑及輻射劑量均明顯增高。據(jù)報(bào)道，掃描冠狀動(dòng)脈時(shí)，同時(shí)也能發(fā)現(xiàn)部分主動(dòng)脈或肺動(dòng)脈的可疑異常[26-27]。然而，相比臨床上采取冠狀動(dòng)脈掃描和主動(dòng)脈或肺動(dòng)脈的兩次掃描程序，胸痛三聯(lián)征的一次排查掃描方案既降低輻射劑量，又降低造影劑劑量[28]。盡管先前有觀點(diǎn)認(rèn)為可疑肺栓塞患者使用 β 受體阻滯劑藥物對(duì)肺血管有負(fù)面效應(yīng)，但在臨床應(yīng)用中，我們還是應(yīng)控制心率來(lái)排查胸痛三聯(lián)征[15]。如果臨床上排斥應(yīng)用β受體阻滯劑藥物，那么除非患者心率足夠低或機(jī)器空間分辨率足夠高，否則就暫不做CT檢查。

2.4 非冠狀動(dòng)脈疾病

非冠狀動(dòng)脈疾病包括心肌病、心包疾病、瓣膜病、心臟腫瘤、先天性心臟病、主動(dòng)脈病變及靜脈病變等，與冠狀動(dòng)脈掃描相比，允許較低的空間分辨率及較高的噪聲，因此通過(guò)厚層重建，掃描中降低管電壓及管電流，以此來(lái)降低輻射劑量。對(duì)于房顫患者的左心房及肺靜脈掃描，因心臟運(yùn)動(dòng)與心電圖信號(hào)不同步以及左心房容積在心動(dòng)周期中無(wú)明顯改變，推薦使用非心電門(mén)控螺旋掃描，其較回顧性心電門(mén)控螺旋掃描的輻射劑量低[29-31]。

2.5 CT心肌灌注成像及延遲增強(qiáng)掃描

這個(gè)領(lǐng)域降低輻射劑量的焦點(diǎn)在于最新技術(shù)的進(jìn)展，依賴于寬的探測(cè)器及二代雙源 CT。通過(guò)降低管電壓及應(yīng)用前瞻心電門(mén)控軸掃來(lái)降低輻射劑量。心肌CT延遲增強(qiáng)掃描是可行的，但是其對(duì)比度 - 噪聲比較低。Chang 等[32]報(bào)道降低管電壓的同時(shí)增加管電流，能提高對(duì)比度-噪聲比，輻射劑量也更低。

總之，輻射劑量的影響因素很多，包括掃描模式、管電壓、管電流、掃描長(zhǎng)度及范圍、重建技術(shù)、曝光時(shí)間、螺距、準(zhǔn)直器及前置濾線器的大小、探測(cè)器的寬窄等。同時(shí)，我們應(yīng)合理把握心血管 CT適應(yīng)證，避免不必要的CT 檢查，始終遵循盡可能降低輻射劑量的原則（As Low As Reasonably Achievable，ALARA 原則）。

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Clinical Application of Low-dose CT Scanning in Cardiovascular System

YIN Wei-hua, LV Bin
Department of Radiology, Fu wai Hospital, Peking Union Medical College, Chinese Academy of Medical Sciences, Beijing 100037, China.

With the emergency of CT, iatrogenic radiation dose has been increased quickly. As a result, medical workers have paid more attention on how to reduce the radiation dose. This paper introduces the impact factors of radiation dose and some solutions about reducing the radiation dose.

CT; spiral computer; radiation dose

R816.4

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.07.022

1674-1633(2012)07-0077-03

2012-04-25

2012-06-30

作者郵箱：blu@vip.sina.com