256層iCT雙低劑量掃描聯合全模型迭代重建在左心房-肺靜脈CTA中的應用

曹 建，陳井亞，陳 凱，武惠明，陳 虎，王雅靜，張 愉，王中秋*

（1.南京中醫藥大學附屬醫院放射科，南京210009；2.南京中醫藥大學附屬醫院心內科，南京210029；3.南京中醫藥大學附屬醫院核醫學科，南京210029）

0 引言

心房顫動患者射頻消融術術前需常規了解左心房及肺靜脈的結構及形態等信息，以指導手術方案的制訂。左心房-肺靜脈CT血管造影（CT angiography，CTA）在心房顫動患者射頻消融術術前中的應用日益廣泛，但由于CT檢查的電離輻射及對比劑對腎功能的影響，該檢查的輻射劑量安全性和對比劑腎病風險引起了人們的重視[1-2]。因此，探索既能獲得滿足臨床診斷要求的圖像質量，又能盡量減少患者受到的輻射劑量及對比劑攝入量的掃描方式成為臨床研究的熱點。全模型迭代重建（iterative model reconstruction，IMR）[3]技術可以通過降低管電壓、管電流或者管電流與時間的乘積來降低輻射劑量，且不降低圖像的空間分辨力，從而進一步降低圖像噪聲并提高圖像質量。目前關于多層螺旋CT（multi-slice CT，MSCT）在輻射劑量及對比劑劑量雙低條件下進行左心房-肺靜脈CTA檢查的研究少見。本研究旨在探討低輻射劑量（低管電壓）和低對比劑碘攝入量掃描聯合IMR對左心房-肺靜脈CTA成像質量的影響，為其臨床應用提供理論依據。

1 資料與方法

1.1 病例資料

選取2019年1—10月因臨床懷疑心臟病變需行左心房-肺靜脈CTA檢查的50例患者納入本研究。排除標準：（1）嚴重心肝腎功能不全者；（2）體質量指 數（body mass index，BMI）過 大（BMI≥25 kg/m2）者；（3）碘對比劑過敏者；（4）支架植入術后有明顯金屬偽影者；（5）妊娠期或哺乳期女性。本研究為前瞻性研究，獲得了醫院倫理委員會批準，且患者檢查前均被告知并簽署知情同意書。所有患者隨機分為對照組和觀察組，每組25例。觀察組與對照組患者的性別、年齡、BMI、心率等比較，差異均無統計學意義（P＞0．05），詳見表1。

1.2 檢查方法

所有患者掃描前均由有經驗的醫師講解檢查過程，以消除患者緊張情緒，并進行呼吸訓練。選用荷蘭Philips Brilliance 256層iCT檢查，患者取仰臥位，足先進。利用雙筒高壓注射器經右肘正中靜脈以5 mL/s的流速注入非離子型對比劑碘海醇（350 mgI/mL），對照組劑量為1 mL/kg，觀察組劑量為0.7 mL/kg，隨后以同樣速率注射生理鹽水30 mL。掃描參數：對照組管電壓為120 kV，觀察組管電壓為100 kV，探測器寬度128×0.625 mm，螺距0.27，層厚0.9 mm，層間距0.45 mm，旋轉時間330 ms，采用管電流自動調節技術。采用對比劑跟蹤觸發技術，于主動脈弓根部層面勾畫出感興趣區（region of interest，ROI），觸發閾值為100 HU。將掃描原始圖像輸入Philips后處理工作站，采用IMR技術進行圖像重建。

表1 2組患者的一般資料比較

1.3 圖像處理

原始圖像各期相經重建后傳至Philips工作站進行后處理。所有圖像均由2名資深放射科醫師采用容積重建（volume rendering，VR）及多平面重建（multiple planar reformation，MPR）后處理方法對左心房、左心耳及肺靜脈進行多角度觀察分析，意見不一致時則由2名醫師協商確定。

1.4 圖像評價

圖像質量的主觀評價采用5分法[4]：1分，圖像質量差，解剖結構顯示不清，有嚴重偽影，無法診斷；2分，圖像質量不佳，解剖結構顯示不清，中度偽影；3分，圖像質量尚可，有較多偽影，但大部分解剖結構顯示好，可以滿足診斷；4分，圖像質量較好，解剖結構顯示較清楚，有少許偽影；5分，圖像質量優秀，無偽影，解剖細節顯示清晰。3分以上的圖像為滿足臨床診斷要求。客觀評價：每名患者均在橫斷面選取左心房中心位置、肺靜脈主干開口處、左心耳腔及胸大肌4個位置，分別測量強化CT值，ROI 3~8 mm2，注意ROI應避免鈣化、血管壁以及左心耳內柱狀嵴的干擾。圖像噪聲定義為升主動脈根部強化CT值的標準差（SD血管）。采用信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）和對比噪聲比（contrast-to-noise ratio，CNR）評估圖像噪聲，計算方法為：SNR=CT血管/SD血管，CNR=（CT血管－CT肌肉）/SD血管。

1.5 輻射劑量與對比劑攝入量

記錄并比較2組患者CT機自動生成的X射線劑量參數CT容積劑量指數（volume CT dose index，CTDIvol）和劑量長度乘積（dose-length product，DLP），并計算有效劑量（effective dose，ED）。ED=DLP×k，其中k為轉換系數，在胸部CTA掃描中k值為0.017 1 mSv/（mGy·cm）。同時計算并比較2組對比劑碘攝入量I（g）=對比劑濃度（350 mg/mL）×對比劑劑量（mL）/1 000。

1.6 統計學方法

采用SPSS 19.0軟件進行統計學分析，首先對數值變量進行正態性檢驗，如果各組均滿足正態分布且2組間方差相等，以均數±標準差進行統計描述，采用t檢驗進行組間比較；否則，采用中位數（四分位數間距）進行統計描述，采用非參數檢驗（Mann-Whitney檢驗）進行組間比較。對于分類變量，采用n（%）的形式描述，組間比較采用χ2檢驗或精確概率法檢驗。

2 結果

2.1 主觀評價

觀察組患者圖像質量主觀評分為（3.9±0.63）分，對照組為（4.2±0.56）分，差異無統計學意義（t=1.43，P＞0.05），2組圖像質量均能滿足臨床診斷要求，如圖1、2所示。

圖1 觀察組患者影像圖

2.2 客觀評價

觀察組患者在肺靜脈主干開口處、左心房中心位置及左心耳腔等ROI的強化CT值均高于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05），詳見表2。觀察組SNR、CNR均略低于對照組，差異無統計學意義（P＞0.05），詳見表3。

圖2 對照組患者影像圖

表2 2組患者的CT測量值比較單位：HU

表3 2組患者的客觀評價指標、輻射劑量及碘攝入量比較

2.3 輻射劑量及對比劑碘攝入量比較

觀察組和對照組的ED分別為（3.56±0.37）、（6.72±0.69）mSv，對比劑碘攝入量分別為（17.5±0.49）、（27.8±0.56）g，差異具有統計學意義（P＜0.05），詳見表3，觀察組有效輻射劑量較對照組降低47.0%，對比劑碘攝入量降低約37.1%。

3 討論

房顫是臨床最常見的心房性心率失常，房顫患者常伴有左心室收縮功能減退，從而引起左心耳部的血流淤滯，極易形成心源性栓子，其脫落后會引起體循環栓塞，心源性腦卒中的栓子脫落約60%由房顫導致[5]。肺靜脈消融術常用于治療藥物難治性房顫，左心耳封堵術可用于預防心耳內血栓脫落導致的卒中風險[6]。術前準確了解左心房、肺靜脈及左心耳的解剖和病理情況，對術前制訂手術方式、縮短手術操作時間、監測術后并發癥及動態隨訪具有重要的臨床意義。

隨著CT技術的飛速發展，MSCT在臨床中的應用日益廣泛。MSCT具有很高的時間分辨力及空間分辨力，在心血管檢查方面具有較高的應用價值[3，7-8]。MSCT檢查不僅可以為臨床提供肺靜脈開口寬度、左心耳開口寬度及左心房系統內血栓情況等信息，還能評估肺靜脈及左心耳與食道之間的三維位置關系等信息，可充分應用于房顫患者的術前檢查[9]。隨著CTA技術在臨床的廣泛應用，CT的電離輻射及碘對比劑的應用對人體的潛在傷害問題逐漸引起了人們的關注[1，10-11]。人體的甲狀腺、性腺等腺體及部分對射線敏感的器官在CT檢查時暴露于高劑量的電離輻射環境下，其致癌風險明顯增高。同時，CTA所使用的碘對比劑對腎臟功能具有較大的影響，可能誘發對比劑腎病，導致腎功能損害[12]。因此，尋求降低X射線輻射劑量及碘對比劑劑量以使患者身體損害的可能性降低到最小且不影響診斷所需影像圖像質量的掃描方式的需求日益緊迫[13]。而影響CT掃描輻射劑量的參數包括管電壓、管電流、掃描范圍、螺距及層厚等。降低CT輻射劑量的方法主要包括降低管電流或管電壓。降低管電流的方法易行，在常規胸部體檢時應用較多，但管電流降低過多可致圖像噪聲增加，進而使圖像質量下降。而降低管電壓不僅可以減少輻射劑量，還可提高血管增強時的對比度，使低管電壓及低碘對比劑的雙低劑量掃描技術具有可行性[14，4]。

本研究中50例患者均成功完成左心房-肺靜脈CTA檢查。觀察組及對照組檢查均獲得了左心房CTA圖像，對左心房、肺靜脈開口及分支、左心耳、左心房系統與食道的毗鄰關系等均能清晰顯示，圖像質量均可滿足臨床診斷要求。2組圖像質量CT測量值比較，觀察組CT值較對照組高，但主觀評分比較無明顯統計學差異。說明雙低劑量掃描技術在降低患者輻射劑量及對比劑攝入量的前提下，仍不影響所獲取圖像的診斷效能。

蔡武等[15]驗證了雙低劑量掃描技術應用于頭頸部CTA檢查中的可行性，結果表明雙低劑量掃描技術在頭頸部CTA檢查中不僅降低了輻射劑量、減少了對比劑碘攝入量，還提高了圖像質量。韓磊等[16]探討了行冠狀動脈CTA檢查時應用雙低劑量掃描技術聯合迭代重建保持圖像質量的可行性，結果表明在輻射劑量減少34.4%、碘攝入量減少26.8%的情況下，冠狀動脈CTA的圖像質量無明顯降低。本研究與既往研究結果一致，在輻射劑量降低47.0%、碘攝入量降低37.1%的情況下，圖像質量仍可滿足臨床診斷需求，表明雙低劑量掃描技術聯合IMR在左心房-肺靜脈CTA檢查中具有較高的應用價值。

降低管電壓可增加X射線的光電效應，增加含碘組織對X射線的衰減，從而提高碘對比劑的CT值，使心房及肺靜脈血管與周圍組織的對比度增強[2，17]。本試驗與該理論相符，觀察組測得的CT值高于對照組。但同時管電壓的降低導致X射線的穿透力下降，使圖像噪聲增大，從而影響圖像質量[18-19]。IMR技術綜合了X射線線束寬度、探測器像素尺寸、體素大小等多種因素，在數據和圖像空間上對統計模型進行優化，從而可以準確地還原圖像信息，使管電壓降低導致的噪聲減小。在這種背景下，可以在一定程度上彌補采用低劑量對比劑造成的CT值降低，使雙低劑量掃描技術具備了理論可行性[20]。本研究的結果表明，觀察組患者的SNR和CNR均較對照組有所降低，考慮為低電壓使噪聲增高所致，但總體未見明顯統計學差異，表明應用IMR技術可降低雙低劑量掃描所獲取的圖像噪聲，從而提高圖像質量。

但本研究仍有不足之處，如納入的樣本量較小，尤其在臨床中常見的高BMI患者未納入本研究，對該部分患者的個體化掃描方式仍需進一步研究；本研究的對比劑劑量采用的是固定劑量模式，未按照BMI進行個性化設計，下一步將對每位患者進行個性化方案設計，觀察個體化掃描方式對圖像質量的影響。

綜上所述，采用雙低劑量掃描技術聯合IMR行左心房-肺靜脈CTA檢查可以在保證圖像診斷質量的情況下降低患者所受的輻射劑量，減少對比劑碘攝入量，從而提高患者檢查的安全性。