個體化對比劑注射方案在冠狀動脈CT成像中的應用

王鳳仙，張記清，劉利霞 綜述 張月英 審校

冠狀動脈CT血管成像(coronary CT angiography,CCTA)檢查因其安全、無創成為診斷冠狀動脈(冠脈)疾病的主要影像學方法，已在臨床得到廣泛應用[1,2]。然而，準確的評估診斷有賴于合適且均勻的血管強化程度，這與合理的對比劑注射方案密切相關[3,4]。以往研究中的注射方案較單一，通常采用固定的對比劑用量及流率，導致不同個體冠脈強化效果有所差異。為患者制定的個體化對比劑注射方案可在保持圖像質量的前提下優化使用碘對比劑，具有重要的臨床意義。

對比劑注射期相

目前，對比劑注射技術主要有單期相、雙期相及三期相3種。單期相注射指僅注射對比劑無鹽水沖洗，是最早在臨床應用的注射方案，由于對比劑總量相對較多而易產生上腔靜脈偽影，干擾對右冠狀動脈近段的評估，目前主要用于主動脈、肺動靜脈及大部分先天性心臟病的檢查[5]；雙期相注射是在注射對比劑后追加定量生理鹽水，而三期相注射是第Ⅰ期注射部分對比劑，第Ⅱ期注射對比劑與生理鹽水按一定比例組成的混合液，第Ⅲ期追加定量生理鹽水。其中，注射方案中生理鹽水的作用主要有減少上腔靜脈內存留的高濃度對比劑產生的放射狀硬化偽影對圖像質量的影響；增加患者的水化程度，有助于降低對比劑腎病的發生率等[6]。

魯錦國等[7]認為三期相注射方案可以清楚地顯示右心系統，使肺動脈獲得一定強化而不會遺漏肺栓塞等病變的檢測，因此三期相注射方案要優于雙期相注射方案且以第Ⅱ期對比劑和生理鹽水以3：7混合的注射方案為優。基于以上優勢，三期相注射方案已成為行CCTA檢查首選的方案。近年來，也有學者提出四期相注射的概念即在三期相注射之前注射定量生理鹽水以減少外滲的發生[8]。

個體化對比劑注射方案的應用

冠脈血管強化程度由患者相關因素(如體重、體表面積、心輸出量、心率等)、對比劑相關因素(如對比劑濃度、注射速度、鹽水沖洗等)和掃描相關因素(管電壓、掃描時間、掃描方案等)共同決定[9,10]。指南[1]指出理想的冠脈強化標準為300～450 HU，過高或過低都會影響疾病的診斷。根據影響血管強化的相關因素制定個體化對比劑注射方案能獲得不同患者之間較一致的血管增強效果且減少對比劑用量，使患者最大程度獲益[11,12]。

1.患者相關因素(表1)

表1 根據患者相關因素制定的對比劑注射方案

體重是影響血管強化最重要的患者相關因素，在臨床工作中也因其計算簡單而最常用。Isogai等[13]認為在64排CCTA檢查中要想獲得滿意的冠脈增強效果(CT值≥325 HU)，至少需要0.7 mL/kg(350 mg I/mL)的對比劑用量(注射持續時間10 s)。隨著CT冠脈掃描時間明顯縮短，使減少對比劑注射時間進而減少總量成為可能。崔明雨等[14]研究表明在第三代雙源CT檢查中的對比劑總量按0.6 mL/kg(350 mg I/mL)計算，根據公式V=對比劑總量/(5+掃描曝光時間)計算注射流率得到的圖像質量與固定注射方案組(50 mL &5.0 mL/s)差異無統計學意義，而對比劑總量及注射流率均有所降低。但有學者認為根據體重調節對比劑用量是基于體重與血容量間的簡單線性關系，由于體內脂肪的影響，對于兒童及肥胖患者該方案并不能準確計算用藥劑量[6]。研究表明[15-17]與根據體重確定對比劑用量的方案相比，基于瘦體重(lean body weight,LBW)及體表面積(body surface area,BSA)計算對比劑用量的方案能獲得更好的血管增強效果。但在臨床實踐中由于二者的計算較復雜，目前關于根據LBW及BSA調整對比劑注射方案的報道也相對較少。

此外，患者的心率也是影響冠脈圖像質量的重要因素。一項心率對對比劑強化影響的研究表明極高心率患者(≥100次/min)的達閾值時間早、曝光時間短、檢查時間短，上腔靜脈及右心系統容易出現對比劑聚集而產生偽影，血管強化程度降低；而極低心率患者(≤50次/min)的達閾值時間晚、曝光時間長、檢查時間長，會出現遠端充盈不足的現象，因此曹希明等[18]建議在設定對比劑注射方案時應同時考慮患者的心率。但是，目前的大多數注射方案往往對心率要求較嚴格，如將心率控制在70～90次/min以下。因此，根據心率如何優化對比劑注射方案值得深入研究，尤其是對于心率>90次/min的人群。

2.對比劑相關因素(表2)

表2 根據對比劑相關因素制定的對比劑注射方案

研究表明碘流率是影響血管強化最重要的因素[19,20]。碘流率為每秒所注射的對比劑碘量(gI/s)即對比劑濃度(gI/mL)×對比劑注射流率(mL/s)，指南[1]推薦應根據受檢者體重選擇不同的碘流率，進而確定合理化的對比劑用量。馬偉等[21]證實了依據患者體重設定碘流率的注射方案可在圖像質量滿足診斷需要的基礎上得到一致的血管強化程度。根據體重將患者分為≤60、61～70、71～80、81～90、>90 kg 5組，每組分別應用1.0、1.2、1.4、2.0和2.2 g/s的注射碘流率，研究結果顯示不同體重組間各血管平均CT值、圖像噪聲、信噪比、對比噪聲比及圖像質量主觀評分比較差異均無統計學意義。Yin等[22]研究表明基于碘流率和BSA調整的對比劑注射方案均可在保證圖像質量的前提下實現不同個體冠狀動脈較一致的血管強化。

以上研究中均采用了單一濃度的對比劑，存在一定的局限性。在不同濃度對比劑對血管增強效果影響的研究中，Xing等[23]按體重確定碘含量(280 mg/kg)，對比劑總量為(體質量×280 mg/kg)/對比劑濃度，注射流率為對比劑用量/12 s，結果顯示該方案下不同濃度組的所有目標血管CT值均>300 HU，符合診斷要求，同時減少了對比劑用量及注射流率。體模研究[24]顯示當碘流率及總碘負荷一定時，不同濃度的對比劑可產生一致的血管增強效果，這也為不同濃度對比劑在臨床中的應用提供了思路。Rengo等[25]對1024名患者進行的研究表明以固定碘流率(2.0 gI/s)分別注射碘含量為300、350、370、400 mg I/mL的對比劑，各組血管強化水平差異無統計學意義。但是值得注意的是該方案中低濃度對比劑往往需要以高流率注射，這在一定程度上增加了外滲發生的風險；高濃度對比劑注射流率雖然相對較低，但因其黏度大(37℃時)可能會對患者腎功能造成不同程度的影響[26]。

CCTA檢查中大部分醫療機構的工作者常根據患者的年齡、腎功能水平等其他自身情況選擇不同濃度的碘對比劑(低滲或等滲)。筆者認為在不同醫療機構中對符合檢查要求的患者采用根據其體重確定碘流率的注射方案可保證不同濃度的對比劑在檢查中得到合理利用。由于該方案中低濃度對比劑需要以高流率注射，所以需要根據患者的血管情況確定合理的注射速度以防外滲的發生。

3.掃描相關因素(表3)

表3 根據掃描相關因素制定的注射方案

16層螺旋CT使CCTA檢查成為一種可靠、無創的診斷冠狀動脈疾病的方法，但其臨床檢查時需嚴格控制患者的心率(最好<65次/min)，訓練患者屏氣，通常采用回顧性心電門控技術進行掃描(導致輻射劑量相對較高)，同時冠脈掃描時間較長(18～20 s)，對比劑總量一般在100～120 mL左右。相比于16層螺旋CT，64排螺旋CT的時間分辨率及掃描速度均顯著提高(冠脈掃描時間為6～10 s)，對比劑用量有所減少(<100 mL)，對于心率≤65次/min的患者選擇前瞻性心電門控技術可有效降低輻射劑量[27]。后64排CT機在硬件和軟件方面進行了不同程度的創新，不僅提高了圖像質量，輻射劑量也有所降低，掃描速度的提升也使對比劑用量的減少成為可能。目前，西門子雙源CT、GE256排Revolution CT、東芝320排CT等已投入臨床使用，Qu等[28]的研究中利用Revolution CT的優勢(16 cm寬體探測器、0.28 s球管旋轉時間、迭代算法等)將對比劑注射時間減少至8 s可明顯減少對比劑用量，而圖像質量與常規方法無明顯差異。雙源CT前瞻性心電門控大螺距(high-pitch)掃描模式可在0.25 s內完成全心臟容積采集，采用超低對比劑用量方案(20 mL &3.0 mL/s)也可獲得滿意的圖像質量[29]。

在國際放射防護委員會提倡的ALARA原則指導下，國際心血管CT協會[30]建議對于體重<100 kg、體重指數(body mass index,BMI)<30 kg/m2的患者，CCTA檢查時應盡可能選擇100 kV管電壓。有學者[31]認為在320排CCTA檢查中對于肥胖患者(BMI>30 kg/m2)同樣可以選擇100 kV管電壓。降低管電壓增加了對比劑對X線的衰減，含碘對比劑的CT值提高使血管與其周圍組織的對比度增加，從而允許減少對比劑用量(或使用低濃度對比劑)同時保證圖像質量不受影響[32-34]。但降低管電壓的同時會增加圖像噪聲，而迭代重建算法為降低管電壓以有效降低輻射劑量同時提高圖像信噪比、保持圖像質量提供了技術支持[35,36]。ESUR指南[37]推薦使用的非離子型低滲或等滲碘對比劑濃度為270～400 mg/mL，其中含碘量較低的碘克沙醇(270 mg I/mL)比其他對比劑更安全、舒適，逐漸受到國內外學者的青睞。一項前瞻性、多中心研究[38]表明當100 kV管電壓結合迭代重建時應用低濃度對比劑(270 mg/mL)即可獲得與120 kV管電壓結合濾波反投影重建及370 mg I/mL對比劑同樣的圖像質量且碘負荷減少了26.5%，有效輻射劑量降低了34.9%。在64排螺旋CT檢查中，Zhang等[39]認為對于體重<80 kg的患者可選擇80 kV管電壓，同時結合迭代重建、低濃度碘對比劑(270 mg I/mL，80 mL)可在保證圖像質量及診斷準確性的前提下降低輻射劑量及碘負荷。目前，已投入臨床使用的高端CT設備具備更低的管電壓(70 kV)，為進一步降低輻射劑量提供了條件。Feng等[40]研究表明在第三代雙源CCTA檢查中70 kV管電壓結合迭代重建技術的應用可使BMI<26 kg/m2、心率<70次/min患者的對比劑用量降至28 mL，注射流率降至3.5 mL/s，而圖像質量仍符合診斷要求。Chen等[41]利用16 cm寬體探測器(Revolution CT)的優勢，在檢查中未限制患者的心率，對BMI≤23 kg/m2的患者使用70 kV管電壓結合迭代重建算法(80% ASiR-V)并按體重計算對比劑注射流率(16 mgI/kg/s，注射時間9 s)。結果表明與100 kV組相比，該方案在保持圖像質量不受影響的前提下可使有效輻射劑量降低75.3%(1.74 mSv vs 0.43 mSv)，對比劑用量降低42.4%(38.99 mL vs 22.46 mL)。

因此，考慮到輻射劑量的致癌風險，在圖像質量滿足診斷要求的前提下，各醫療機構應結合掃描設備的特點設置掃描參數(如低管電壓、采用前瞻性心電門控、大螺距掃描技術等)以控制CCTA檢查的輻射劑量，同時降低對比劑用量，實現檢查的“雙低”。

總結與展望

綜上所述，依據影響血管強化的相關因素制定個體化對比劑注射方案可實現不同個體間較一致的血管增強效果且在一定程度上降低了對比劑腎病的發生風險。檢查時根據患者體型選擇低管電壓在降低輻射劑量的同時也降低了對比劑用量。臨床工作者需根據掃描設備的特點不斷優化掃描方案和對比劑注射方案，尤其是對于高心率人群。