冠狀動脈CT血管成像大螺距前瞻性心電門控螺旋掃描模式下降低管電壓的可行性〔1〕

張艷麗，黃濤

(西南醫(yī)科大學附屬中醫(yī)醫(yī)院，四川 瀘州 646000)

隨著CT采集技術(shù)的進步，冠狀動脈CT血管成像(CCTA)已成為公認的評價和篩查冠心病(CAD)的一種可靠的影像手段[1]。然而，CCTA也有不可避免的缺點，即輻射的暴露會帶來癌癥的潛在風險。為了盡量降低患者受X線輻射的傷害，根據(jù)“盡可能低劑量(ALARA)”原則，國內(nèi)外學者研究了多種掃描方法，以達到在不影響圖像質(zhì)量的情況下，最大程度降低患者的輻射劑量[2]。例如降低管電壓、管電流、預期的心電圖(ECG)觸發(fā)技術(shù)、大螺距采集等[3]。128 層雙源CT大螺距前瞻性心電門控螺旋掃描(Flash spiral)模式是一種超低輻射劑量，并可在1個心動周期完成心臟掃描的理想成像方法[4]。因此，本研究探討了Flash spiral掃描聯(lián)合低管電壓(100 kV)在CCTA中的可行性，報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇我院2020年6月—2020年12月擬行CCTA檢查的患者56 例，隨機分為Flash spiral組和前瞻性門控組，每組26 例。兩組一般資料比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，具有可比性(見表1)。患者已簽署本課題及CCTA檢查知情同意書。

表1 兩組患者一般資料比較

1.2 納入和排除標準

納入標準：既往無心臟手術(shù)史及碘劑過敏史；竇性心律，心率≤65 次/min，每分鐘心率變異<5 次；非急性心肌梗死急性期者；體質(zhì)量指數(shù)(BMI)<25 kg/m2；能有效配合屏氣。排除標準：冠狀動脈偽影影響診斷者。

1.3 檢查方法

所有CCTA檢查均由德國西門子128 層雙源CT完成。掃描前告知患者檢查流程，消除緊張情緒，避免心率加快影響檢查；訓練患者呼吸至符合檢查要求。前瞻門控序列掃描參數(shù)：管電壓120 kV，管電流300 mAS，預采時間設(shè)在30%～60%R-R間期；Flash spiral掃描參數(shù)：管電壓100 kV，管電流300mAS，預采集時相設(shè)在60%R-R間期，螺距3.4。兩組準直器寬度均為128 mm×0.6 mm。掃描前2 min患者舌下含服硝酸甘油片劑(0.5 mg)。經(jīng)肘靜脈注射碘海醇(每毫升350 mg的碘)，注射速率4～5 mL/s。注射完造影劑后，以相同注射速率追加40 mL生理鹽水。當升主動脈根部CT值達100 HU，延遲5 s后人工智能觸發(fā)掃描，同時囑咐患者屏住呼吸。

1.4 圖像后處理及質(zhì)量評價

用迭代重建(SAFIRE)技術(shù)重建圖像，并傳輸?shù)絪yngo.via后處理工作站進行多平面重組(MPR)和曲面重組(CPR)、最大密度投影(MIP)以及容積再現(xiàn)(VR)等。將感興趣區(qū)(ROI)放在左側(cè)冠狀動脈開口處，測量冠狀動脈CT值，以測得CT值的標準差作為圖像噪聲；另外測量同層面胸壁肌肉CT值，均測量3次，并取其平均值用于數(shù)據(jù)分析，以確保數(shù)據(jù)一致性。測量冠狀動脈開口時注意ROI避開血管壁鈣化斑塊。信噪比(SNR)和對比噪聲比(CNR)的計算公式如下：SNR=冠狀動脈CT值/圖像噪聲，CNR=(冠狀動脈CT值-胸壁肌肉CT值)/圖像噪聲。

冠狀動脈圖像質(zhì)量由兩名經(jīng)驗豐富的醫(yī)師在未知受檢者掃描方案情況下用橫斷面圖像結(jié)合各種后處理圖像進行分析，使用4分法對圖像質(zhì)量進行分級，取平均值用于數(shù)據(jù)分析。1 分為優(yōu)秀(無運動偽影)，2 分為良好(輕微偽影)，3 分為適中(中度偽影)，4 分為不能診斷。

1.5 有效輻射劑量評價

記錄掃描過程中的劑量指數(shù)(CTDI)和劑量長度乘積(DLP)。估算有效輻射劑量(ED)。ED=DLP×換算系數(shù)k(按歐洲CT質(zhì)量標準指南，胸部k=0.014 mSv·mGy-1·cm-1)。

1.6 統(tǒng)計學方法

2 結(jié) 果

兩組CT值、圖像噪聲、SNR和CNR以及主觀圖像質(zhì)量評分比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)(見表2)；而有效輻射劑量比較，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)(見表3)。Flash spiral組ED為(0.75±0.07) mSv，前瞻性門控組ED為(6.20±2.07) mSv，前者有效輻射劑量減少87.9%。兩組通過多種后處理方式均能清晰顯示左右冠狀動脈圖像(見圖1-圖2)。

表2 兩組患者圖像質(zhì)量比較

表3 兩組患者輻射劑量比較

(a) (b) (c) (d)

(a) (b) (c) (d)

3 討 論

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，冠心病的發(fā)病率呈逐漸上升趨勢，且日趨年輕化，心源性猝死人數(shù)明顯增加。CCTA因高圖像質(zhì)量和診斷準確性已成為心血管影像檢查中無創(chuàng)檢查的首選方法[3]，越來越多地應用于臨床，但高水平的輻射暴露仍然非常令人擔憂。所以研究減少輻射暴露的方法能使更多的檢查者獲益。隨著CT技術(shù)的發(fā)展，在不影響圖像質(zhì)量的前提下，目前有多種策略來減少CCTA相關(guān)的輻射劑量。管電壓與輻射劑量之間有很強的相關(guān)性，降低管電壓在降低患者輻射劑量方面起著關(guān)鍵作用。然而在自動管電流模式下，當管電壓降低時，CT掃描設(shè)備會自動補償管電流來平衡圖像噪聲，最終得到的DLP沒有明顯改善，患者輻射劑量也不會有明顯降低。因此在本研究中，當Flash spiral組降低管電壓為100 kV時，設(shè)定掃描中的管電流為300 mAS。雖然低管電壓的缺點是圖像噪聲的增加，當管電壓從120 kV降低到100 kV導致產(chǎn)生的X射線光子減少31%。圖像噪聲與X射線光子的平方根成正比，在相同的管電流下使用較低的管電壓會產(chǎn)生更多噪聲。但是低能X線光子更接近碘K緣的最大光子吸收，容易產(chǎn)生光電效應，從而改善衰減、信噪比和對比噪聲比[5]。所以Flash spiral組左側(cè)冠狀動脈平均CT值略高于前瞻門控組，但差異無統(tǒng)計學意義。除此之外，迭代重建技術(shù)可以顯著降低圖像噪聲，有效提高SNR和CNR[6]。這些在本研究中也得到了印證，F(xiàn)lash spiral掃描組降低管電壓(100 kV)、結(jié)合迭代重建的圖像與120 kV管電壓前瞻門控序列組圖像SNR和CNR以及圖像質(zhì)量主觀評分相比都沒有顯著差異。Flash spiral組有效輻射劑量較前瞻門控組降低了87.9%，比韓磊等[7]研究結(jié)果更低。另外，我們采用的Flash spiral掃描模式，因其3.4的大螺距，能明顯縮短掃描時間，可在250 ms內(nèi)完成心臟掃描，顯著降低了患者接受射線劑量[8]。以往，有研究表明Flash spiral模式適用于低心率(心率<65 次/min)患者[9]。近幾年，有少量研究[10-11]在高心率(65～80 次/min)的患者中運用Flash spiral掃描得到了與前瞻性門控掃描一致的圖像質(zhì)量，從而進一步擴大了Flash spiral掃描模式的應用范圍。在一份系統(tǒng)評價[3]中，建議100 kV用于體質(zhì)量指數(shù)<30 kg/m2的檢查者以保證圖像質(zhì)量。2002年中國居民營養(yǎng)與健康調(diào)查報告表明，絕大部分的社區(qū)居民的體質(zhì)量指數(shù)為20.00～26.00 kg/m2[7]。因此，我們研究的Flash spiral掃描結(jié)合低管電壓技術(shù)適用于我國大部分CCTA檢查者。

本研究的局限性：樣本量較小，可能存在統(tǒng)計偏差，有待大樣本量，提高統(tǒng)計力度；未與冠狀動脈造影(冠脈檢查金標準)做對照，主要是因為我們的研究目的是對比不同掃描方案的圖像質(zhì)量和輻射劑量，而不是診斷準確性。