低管電流技術在雙源CT“雙低”冠狀動脈CT血管成像中的應用研究

敖永勝 陳洪亮 刁顯明 陳 麗

冠心病(coronary heart disease，CHD)是指冠狀動脈發生粥樣硬化繼發性引起的完全或不完全血管阻塞，具體發病機制不明，致死率較高，尤其是進入21世紀以來，我國逐漸邁入老齡化社會，CHD的發病率呈上升趨勢[1-2]。長久以來，冠狀動脈造影術(coronary angiography，CAG)被認為是臨床上診斷CHD的“金標準”[3]。自20世紀末，4層螺旋CT問世以來，多層螺旋CT在CHD診斷方面取得了關鍵性進展。雙源CT(dual-source CT，DSCT)是采用兩套X射線管系統和相對應的探測器進行冠狀動脈圖像采集，逐漸代替了CAG成為目前臨床上的CHD首選檢查手段[4]。然而，冠狀動脈CT血管成像技術(computed tomography coronary angiography，CTCA)較高的輻射劑量給患者帶來潛在的危害，限制了CTCA在臨床上的廣泛應用，由于雙能量技術管電壓是固定值，降低管電流則成為降低輻射劑量的最有效途徑。因此，本研究通過對比雙源CT低管電壓，結合不同管電流技術獲取的圖像質量，初步為雙低DSCT在CTCA中的應用研究提供理論支持。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2016年8月至2017年7月期間在宜賓市第二人民醫院心內科進行DSCT檢查冠狀動脈的168例受檢者CTCA圖像資料，其中男性91例，女性77例；年齡為42～81歲，平均年齡為(61.86±7.35)歲；體質量指數(body mass index，BMI)為19.3～28.0 kg/m2，平均BMI為(21.92±1.64)kg/m2。按照X射線管A管電流和重建技術，將受檢者分為4組，180 mAs組(37例)，150 mAs組(39例)，120 mAs組(44例)，90 mAs組(48例)。所有受檢者的X射線管B管電流進行自動匹配。4組受檢者年齡、性別、BMI、掃描長度以及心率差異均無統計學意義，具有可比性，見表1。

1.2 納入與排除標準

(1)納入標準：①心率≤70次/min；②BMI≤28 kg/m2；③由受檢者或家屬簽署知情同意書。

(2)排除標準：①不符合上述納入標準的受檢者；②呼氣屏氣不良、心律不齊及心房顫動；③合并嚴重的肝腎功能損傷；④曾放支架或者進行冠狀動脈搭橋術；⑤受檢前1個月曾服用心率控制藥物；⑥碘對比劑過敏者。

1.3 儀器和試劑

SOMATOM Definition Flash二代雙源炫速CT機(德國西門子公司)；MEDRAD血管造影高壓注射器(美國Medrad公司)；碘海醇造影劑注射液(國藥準字H10970326，350 mgI/ml，揚子江藥業集團有限公司)。

1.4 CTCA檢查

掃描前4組受檢者反復進行屏氣訓練，并舌下含服0.5～1 mg硝酸甘油，1～3 min后進行掃描。放置好心電軸，接上心電導聯線，自氣管隆突下1 cm向心臟膈面下方進行掃描。采用留置針建立靜脈通道，以5.5～6 ml/s的速度注射碘對比劑60～80 ml和60 ml生理鹽水，對比劑智能檢測，監測CT值；當檢測區CT值≥100 HU時，延遲6 s，自動進行CT掃描。掃描參數：A管電壓100 kV，B管電壓140 kV，曝光窗為25%～80%R-R間期，探測器準直0.6 mm×128，機架旋轉時間0.28 s/轉，重建時間分辨率75 ms。4組受檢者A管電流分別對應設為180 mAs、150 mAs、120 mAs和90 mAs。180 mAs組受檢者采用傳統濾波反投影(filtered back projection，FBP)重建，卷積核值為B26f；150 mAs組、120 mAs組和90 mAs組受檢者采用基于原始數據的迭代重建(iterative reconstruction，IR)，卷積核值為I26f。

1.5 圖像處理

(1)圖像噪聲，測量升主動脈CT值(HU)的標準差(SD)。升主動脈感興趣區為300 mm2。

(2)信號-噪聲比(signal/noise ratio，SNR)=主動脈竇CT值÷圖像噪聲，主動脈竇感興趣區為50 mm2。

(3)對比噪聲比(contrast/noise ratio，CNR)=(左心室腔CT值-左心室壁CT值)÷圖像噪聲；左心室壁CT值=(肌部室間隔CT值+左心室側壁CT值)÷2。左心室腔與左心室壁感興趣區為30 mm2。對于低管電流IR圖像與標準管電流FBP重建圖像，感興趣區的位置基本一致。

1.6 圖像質量評價與輻射劑量測定

(1)按照美國心臟協會建議，將冠狀動脈分為15段進行評估。由2名放射科專業醫師對圖像質量進行獨立評價。①4分，圖像噪聲小，管腔邊界清晰，無錯層偽影，質量優，可作出診斷；②3分，圖像噪聲較小，表面結構略模糊，但管腔邊界清晰，基本無錯層偽影，質量較好，可作出診斷；③2分，圖像噪聲較大，管腔邊界模糊，出現錯層偽影，質量尚可滿足診斷要求；④1分，圖像噪聲大，管腔邊界模糊不清，出現嚴重錯層偽影，無法作出診斷。

(2)掃描儀可提供容積CT劑量指數(volume CT dose index，CTDIvol)和劑量長度乘積(dose length product，DLP)。有效輻射劑量(effective radiation dose，ERD)=DLP×0.014 mSv/(mGy·cm)。

1.7 統計學方法

采用SPSS 22.0統計學軟件進行數據分析，計量資料以(x-±s)表示，采用配對樣本t檢驗；計數資料以(%)表示，采用獨立樣本x2和秩和檢驗。以P＜0.05為差異具有統計學意義。

表1 四組受檢者的臨床資料分析

表2 四組受檢者圖像質量評分比較[例(%)]

表3 四組受檢者圖像質量客觀評估 ±s)

表3 四組受檢者圖像質量客觀評估 ±s)

注：表中a為與180 mAs組比較，P＜0.05；b為與150 mAs組比較，P＜0.05；c為與90 mAs的比較，P＜0.05；SD為標準差；SNR為 信號噪聲比； CNR為對比噪聲比。

組別 例數 平均CT值(HU) SD(HU) t值 SNR t值 CNR t值180 mAs組 37 522.05±68.33 30.87±5.04 1.532c 21.36±5.38 1.375c 17.57±4.16 1.308c 150 mAs組 39 537.42±71.08 19.02±4.36a 2.238c 32.24±4.42a 2.652c 24.69±5.22a 2.425c 120 mAs組 44 553.18±74.26 23.43±3.69a 2.353c 29.57±4.8a 2.703c 22.83±4.61a 2.498c 90 mAs組 48 531.29±62.57 29.21±4.78b 22.44±4.39b 18.76±2.95b F值 0.785 4.374 4.151 4.007 P值 0.266 0.033 0.034 0.034

2 結果

2.1 圖像質量評分比較

圖像質量主觀評估，部分受檢者某些冠狀動脈段由于解剖變異未顯示，因此，180 mAs組、150 mAs組、120 mAs組和90 mAs組受檢者冠狀動脈顯示率分別為93.15%、89.57%、92.27%和94.58%，4組受檢者圖像質量評分差異亦無統計學意義；但4組受檢者圖像質量平均分值差異有統計學意義(F=2.772，P＜0.05)。180 mAs組和90 mAs組受檢者圖像的平均質量評分略低于150 mAs組和120 mAs組，提示主觀評估圖像質量180 mAs組和90 mAs組受檢者質量較優，見表2，如圖1所示。

圖1 受檢者冠狀動脈CTCA影像

2.2 圖像質量客觀評估

圖像質量客觀評估，4組受檢者平均CT值差異無統計學意義；而圖像噪聲、SNR和CNR差異有統計學意義(F=4.374，F=4.151，F=4.007；P＜0.05)。其中180 mAs組和90 mAs組之間差異無統計學意義；90 mAs組圖像SD高于150 mAs組和120 mAs組，90 mAs組圖像SNR和CNR低于150 mAs組和120 mAs組，差異有統計學意義(t=2.238，t=2.353；t=2.652，t=2.703；t=2.425，t=2.498；P＜0.05)。見表3。

2.3 輻射劑量比較

各組輻射劑量比較，4組受檢者CTDIvol、DLP及ERD比較，差異有統計學意義(F=28.746，F=19.835，F=41.126，P＜0.05)；且隨著管電流越低，受檢者所受到的輻射劑量越小，90 mAs組受檢者CTDIvol、DLP及ERD均低于180 mAs組、150 mAs組和120 mAs組受檢者，其差異有統計學意義(t=4.998，t=3.716，t=5.002；t=4.673，t=2.999，t=3.876；t=2.811，t=2.064，t=3.141；P＜0.05)，見表4。

3 討論

目前，隨著我國醫療水平和經濟水平的逐漸提高，CTCA越來越廣泛地應用到心腦血管領域，但是如何以盡可能低的輻射劑量獲得高質量的診斷圖像，已成為該技術領域討論的熱點[6]。

2009年，德國西門子公司推出的Somatom Definition Flash炫速二代雙源CT是一種雙源CT系統，其具備2個同時圍繞患者旋轉的X射線管，到目前為止還具有最高的CT掃描速度(45 cm/s)和75 ms的時間分辨率，并且Somatom Definition Flash的輻射劑量比以往低得多[7]。但是也需要在保證圖像質量的前提下，盡量選擇最低輻射劑量。CT掃描輻射劑量與管電壓、管電流和曝光時間有關[8-9]。當管電壓和曝光時間恒定不變時，選擇性的降低管電流可降低輻射劑量[10]。而CTCA最合理的管電流控制方式為ECG調制電流曝光技術，通過利用心電信號示蹤技術探測心動周期，在收縮期采用低管電流，而在舒張期采用高管電流，一般選擇25%～80%心動周期相為高電流輸出，既可以保證圖像質量，又極大降低了輻射劑量[11-13]。本項研究由于采用回顧性螺旋掃描，無法改變電壓，只能通過降低管電流的方式進行分析。二代雙源CT不僅完善了硬件條件，還提供了IR。有研究曾指出，輻射劑量與管電流呈正比[14]。本項研究將X射線管A管電流最大降低50%，同時打開care dose 4D，發現輻射劑量下降59.79%，與之前的報道結果基本一致。

表4 四組受檢者輻射劑量比較(±s)

表4 四組受檢者輻射劑量比較(±s)

注：表中a為與180 mAs組比較，P＜0.05；b為與150 mAs組比較，P＜0.05；c為與90 mAs的比較，P＜0.05。

組別 CTDIvol(mGy) t值 DLP(mm) t值 ERD(mSv) t值180 mAs組 28.17±8.41 4.998c 405.78±123.46 3.716c 5.62±1.16 5.002c 150 mAs組 22.69±6.54a 4.673c 327.59±106.27a 2.999c 4.59±1.34ab 3.876c 120 mAs組 17.38±6.23ab 2.811c 259.41±76.32ab 2.064c 3.47±0.91ab 3.141c 90 mAs組 11.15±3.79ab 162.36±71.13ab 2.26±0.45ab F值 28.746 19.835 41.126 P值 0.002 0.003 0.000

本項研究納入的4組受檢者冠狀動脈各段顯示率基本一致，其結果顯示，降低管電流會影響圖像質量，但是90 mAs和180 mAs組的圖像質量基本一致，圖像質量并未降低，可能是因為IR迭代重建可以既不改變CT值，又降低圖像噪聲，并且還可以改善毛糙的管腔邊緣，但圖像蠟像感可能會隨之增加。90 mAs組受檢者經IR重建3次，輻射劑量明顯下降，但是圖像質量卻得到改善。此外，對比4組的輻射劑量，CTDIvol、DLP及ERD有統計學差異；隨著管電流越低，受檢者所受到的輻射劑量越小，90 mAs組受檢者CTDIvol、DLP及ERD均低于180 mAs組、150 mAs組和90 mAs組受檢者，表明90 mAs組是一個既能滿足圖像診斷要求，又降低輻射劑量的合理參數，符合“高圖像質量，低輻射劑量”的原則[15-16]。

雙源CT低管電壓結合90 mAs低管電流技術安全有效，既可獲得高質量圖像，又可以降低輻射劑量，從而為實現冠狀動脈低劑量掃描提供參考。

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