雙源CT 80 kV低管電壓在冠狀動脈CT血管成像中的可行性研究

隨著后64排螺旋CT的迅速發展，冠狀動脈CT血管成像(coronary artery CT angiography，CCTA)檢查已成為篩查冠心病的安全、可靠的技術手段之一，其對冠狀動脈狹窄程度評估的效果可和冠狀動脈血管數字減影術(digital subtraction angiography,DSA)檢查相媲美[1-2]。然而，CCTA檢查時，高輻射劑量成為限制其廣泛應用的弊端。以往都是通過降低管電壓千伏值(從120 kV降到100 kV，或80 kV到70 kV管電壓)或自動管電壓技術來降低患者的X線輻射劑量以保證圖像質量[3-5]，且大多針對體質量指數(body mass index,BMI)≤28 kg/m2的非超重患者，同時應用高濃度(370 mgI/mL)對比劑。本研究采用前瞻性研究方法，對BMI≤30 kg/m2的患者采用兩種電壓方案，比較影像學檢查結果，擬探究雙源CT超低管電壓方案行CCTA可行性及臨床價值。

1　資料與方法

1.1一般資料以2014年12月至2015年11月在亳州市人民醫院收治的行CCTA檢查的56例臨床疑似及確診冠心病的患者為研究對象。所有患者體質量指數≤30 kg/m2均無CCTA檢查禁忌證，同意并簽署X線輻射及碘對比劑知情同意書。按照項目檢查前隨機分配檢查序號，將56例患者隨機分成A、B兩組，每組28例。A組采用100 kV、碘克沙醇320 mgI/mL對比劑行CCTA檢查；B組為80 kV、碘克沙醇320 mgI/mL對比劑。A組男性13例，女性15例，平均年齡(57.89±12.76)歲，平均BMI(25.52±2.43)kg/m2，平均心率(69.36±10.96)次/分。B組男性9例，女性19例，平均年齡(56.89±9.30)歲，平均BMI(24.36±2.38)kg/m2，平均心率(71.04±13.45)次/分，兩組患者一般資料比較，差異無統計學意義(P>0.05)。本研究經院醫學倫理委員會通過。

1.2方法

1.2.1掃描設備及參數所有CCTA檢查均采用西門子Definition Flash雙源CT。采集R-R間期25%～85%時相數據，采用自動毫安秒技術。經肘正中靜脈注入50 mL對比劑(恒瑞140210DC，碘克沙醇，320 mgI/mL)，兩組管電壓分別為100 kV、80 kV，注射速率5.0 mL/s，后用35 mL生理鹽水。在升主動脈根部監測，CT值達100 HU后，延遲6 s啟動掃描，兩組均采用自適應前瞻性心電門控技術。

1.2.2圖像重建及后處理所有圖像均傳輸到Siemens后處理工作站，重建層厚0.75 mm，重建間隔0.5 mm，軟組織算法。圖像處理包括最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)、曲面重組(curved planar reformations，CPR)和容積重組(volume rendering，VR)。

1.2.3圖像主觀評價由本科室2名副主任醫師先采用雙盲法對圖像質量進行評分，評分不一致時，共同討論以達成一致意見。不可診斷圖像為：圖像質量差，冠狀動脈錯位明顯、管壁偽影嚴重，不能滿足臨床做出診斷[6]。根據美國心臟協會標準[7]，進行15段法評價，右冠狀動脈(right coronary artery,RCA)為1～4段，左主干(left main,LM)及左前降支(left anterior descending,LAD)為5～10段，左回旋支(left circumflex,LCX)為11～15段，若有中間支則為16段[8-9]。圖像質量評分為四級[10]：Ⅰ級(評為4分)，血管顯示清晰，噪聲極小，血管管腔連續、完整，無階梯狀偽影；Ⅱ級(評為3分)，噪聲較小，管壁輕度偽影或CPR圖像有輕度階梯狀偽影，不影響診斷，圖像良好；Ⅲ級(評為2分)，圖像噪聲較大，管壁中度偽影或CPR圖像中度階梯狀偽影，可作出診斷，圖像質量中等；Ⅳ級(評為1分)，噪聲大，錯位、偽影嚴重，不能滿足診斷，質量差。

1.2.4圖像客觀評價以主動脈(aorta，AO)根部為測量感興趣區(region of interest,ROI)，測量上下相鄰三個層面的平均CT值，CT值的標準差(standard deviation,SD)定義為圖像噪聲(image noise)。圖像信噪比(signal-noise ratio,SNR)為主動脈根部平均CT值/ image noise，冠狀動脈對比度噪聲比(contrast to noise ratio, CNR)的測量[11]包括冠狀動脈的4個部位，包括LM、LAD、LCX、RCA)近段。計算公式：SNR=CT lumen/SD；CNR=(CT lumen-CTtissue)/SD。(CT lumen為各部位冠狀動脈平均CT值，CTtissue為血管周圍脂肪組織內的平均CT值)。

1.2.5輻射劑量評價本研究統計的輻射劑量僅為冠脈CTA掃描時的劑量。設備自動計算得到容積CT劑量指數(computed tomography dose index,CTDI)和劑量長度(dose lengthproduct，DLP)乘積，以DLP乘以轉換系數k估計有效劑量(effective dose，ED)。參考歐洲CT質量標準指南[12]，k=0.014 mSv/(mGy·cm)。

2　結果

2.1兩組患者圖像質量評分及有效輻射劑量比較兩組患者圖像質量評分比較，差異無統計學意義(P>0.05)。B組輻射劑量低于A組，差異有統計學意義(P<0.05)。詳見表1。

2.2兩組患者冠狀動脈各支CT值間的比較B組通過降低管電壓后，AO、LM、LAD、LCX、RCA近段的CT值明顯高于A組的CT值，差異有統計學意義(P<0.05)。詳見表2。

表1　兩組患者圖像質量評分與輻射劑量比較

注：CTDI為CT劑量指數，DLP為容積CT劑量，ED為估計有效劑量

表2　兩組患者冠狀動脈CT值比較

注：AO為主動脈，LM為左冠脈主干，LAD為左前降支，LCX為左回旋支，RCA為右冠狀動脈

2.3兩組患者圖像質量的客觀評價比較B組圖像噪聲較A組增加，差異有統計學意義(P<0.05)；兩組患者SNR、LM、LAD、LCX、RCA近段的CNR之間差異無統計學意義(P>0.05)。詳見表3。

表3　兩組圖像客觀評價參數比較

注：SD為圖像噪聲，SNR為信噪比，CNR為對比度噪聲比

2.4兩組患者圖像的主客觀評價比較兩組冠狀動脈評分優、良的血管段及可診斷血管之間差異無統計學意義，詳見表4。兩組VR圖像，清晰顯示冠狀動脈各分支血管(如圖1a、2a)，兩組RCA、LAD、LCX的CPR圖像，顯示管腔連續、完整，無階梯狀偽影(如圖1、2b-d)。

表4兩組圖像質量主觀評價比較[例(%)]

組別血管段評分4分3分2分1分A組310(74.70)79(19.04)21(5.06)5(1.20)B組309(76.67)79(19.60)9(2.23)6(1.50)χ2值0.4340.0424.6250.124P值0.5160.8600.0400.770

圖1A組患者CCTA檢查結果(100 kV/320 mgI/mL)

注：女性，62歲，陣發性心悸，BMI為21.48 kg/m2，HR：62次/分；ED：3.07 mSv；冠脈顯示清晰，管腔連續完整，RCA4段顯示輕度階梯狀改變(圖1b，評為3分)，其余冠狀動脈節段無階梯狀偽影(評為4分)。1a為容積再現(VR)圖像，清晰顯示冠狀動脈各分支血管，1b為右冠狀動脈(RCA)的曲面重建(CPR)圖像，1c為左冠狀動脈前降支(LAD)的CPR圖像，1d為左回旋支(LCX)的CPR圖像

圖2　B組患者CCTA檢查結果(80 kV/320 mgI/mL)

注：女性，60歲，突發胸悶3 h；BMI為23.05 kg/m2，HR：74次/分；ED：1.22 mSv，冠脈顯示清晰，各段血管連續完整，無階梯狀偽影(圖2b～2d，評為4分)。2a為VR，清晰顯示冠狀動脈各分支血管，2b為RCA的CPR，2c為LAD的CPR，顯示前降支中段壁冠狀動脈，2d為LCX的CPR圖像。

3　討論

CCTA作為評估冠脈病變的無創性檢查，已成為首選的檢查方法，可與冠狀動脈造影DSA媲美，甚至可替代DSA[2，13-14]。如何在得到最佳診斷圖像的同時，降低對比劑的使用劑量，是許多學者關心的問題[3-5,8,15]。CCTA有心電門控下前瞻性掃描和回顧性掃描兩種，前瞻性掃描方法為減少輻射劑量的最有效方法[16]。本兩組均采用心電門控下前瞻性掃描，與以往的120 kV、100 kV和回顧性掃描方法相比[4,8]，本研究A組較高劑量組的輻射劑量亦相對較低。通過降低毫安秒的方法可減少X線量，以降低輻射劑量，但由于管電壓的平方與輻射劑量呈正比，故降低管電壓能明顯降低X線輻射劑量。本研究從100 kV降到80 kV后，患者的有效輻射劑量降低約59.9%，平均有效輻射劑量為(1.75±0.40)mSv，與相關報道[15]一致。

降低管電壓，康普頓散射效應降低，碘對比劑的CT值提高，從而增加血管與其周圍組織結構的對比。潘昌杰等[15]報道，低濃度碘對比劑的應用，能使患者的輻射劑量及碘攝入量、碘使用總量明顯降低，本研究兩組使用恒瑞320 mgI/mL的碘克沙醇，較以往[3,17]使用370 mgI/mL及350 mgI/mL的對比劑能夠減少患者的碘攝入量。同時，研究[18]報道，冠狀動脈增強CT值達到250～300 HU即可滿足診斷要求，本研究100 kV條件下，冠脈CT值達400 HU以上，而低管電壓80 kV組的冠狀動脈血管強化CT值達600 HU以上，比100 kV組的CT值顯著增高(P<0.05)，增加了血管與周圍組織的對比度，能滿足診斷要求。以往雙源CT“雙低劑量”CCTA檢查顯示，低對比劑主要包括減少對比劑總用量及降低對比劑濃度[3,15-16]。本研究表明，在沒有低濃度對比劑條件的醫院，雙源CT使用80 kV低管電壓、320 mgI/mL對比劑仍能夠進行冠狀動脈檢查。

有研究[3，11]報道，管電壓從120 kV降到100 kV，CCTA圖像不僅能夠滿足臨床診斷要求，還可降低輻射劑量。甚至有報道表明[3]，70 kV主要是針對BMI≤25 kg/m2的患者，在不影響診斷的條件下，患者的輻射劑量能低至1 mSv以下。本研究患者BMI≤30 kg/m2，80 kV與100 kV組相比，兩組圖像的SNR、各冠狀動脈分支的CNR客觀參數及圖像主觀評價參數之間差異無統計學意義(P>0.05)，兩組患者可評價血管(評分為2分以上血管段數)均達98%以上，且優良血管段數比例相當，圖像質量評為優和良的血管段例數，兩組差異無統計學意義(P>0.05)；兩組之間可評價血管節段比例差異無統計學意義(P>0.05)，80 kV劑量組的圖像質量能夠滿足臨床診斷要求。

本研究的局限性：①兩組患者BMI≤30 kg/m2，對于BMI>30 kg/m2的肥胖患者是否能用80 kV低管電壓有待于進一步研究；②兩組臨床診斷結果沒有與DSA進行對照研究。

綜上所述，雙源CT 80 kV低管電壓低輻射劑量及320 mgI/mL對比劑的CCTA掃描圖像能夠滿足臨床診斷要求，具有可行性。建議BMI≤30 kg /m2的患者使用雙源CT 80 kV低管電壓掃描技術，以減少輻射劑量，盡早進行診斷治療。

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