寬體探測(cè)器CT冠狀動(dòng)脈成像優(yōu)化對(duì)比劑注射時(shí)間與不同管電壓相關(guān)性研究

趙芳芳,李 安

(1.陜西省人民醫(yī)院,陜西 西安 710068;2.長安醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科,陜西 西安 710016)

冠心病是嚴(yán)重危害人們生命健康的臨床常見心血管疾病,早期明確診斷對(duì)指導(dǎo)臨床選擇合理的治療方法及改善患者預(yù)后具有積極重要意義[1]。其中,已廣泛應(yīng)用在臨床并得到推廣的CT冠狀動(dòng)脈成像(Coronary computed tomography angiography,CCTA)技術(shù),相較于數(shù)字血管造影具有低風(fēng)險(xiǎn)、無創(chuàng)性等優(yōu)勢(shì);而且,CCTA能夠在較準(zhǔn)確地評(píng)估冠狀動(dòng)脈狹窄程度的同時(shí),還可以判斷冠狀動(dòng)脈斑塊病變的性質(zhì)、范圍等[2]。但因CCTA成像需在射線導(dǎo)引下進(jìn)行,因此不可避免地存在受檢者的電離輻射風(fēng)險(xiǎn)。所以本研究旨在探討寬體探測(cè)器CT在優(yōu)化對(duì)比劑注射時(shí)間及保障圖像質(zhì)量的基礎(chǔ)上降低電離輻射劑量的可行性。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象 收集本院60例擬診冠心病并行Revolution CT冠狀動(dòng)脈成像受檢者作為研究對(duì)象,其中男33例,女27例。病例納入標(biāo)準(zhǔn):心電圖或臨床癥狀懷疑有冠狀動(dòng)脈病變患者;體重指數(shù)(BMI)<30.0 kg/m2。排除標(biāo)準(zhǔn):重度急慢性感染;精神類疾病;造影劑過敏;甲狀腺功能亢進(jìn);嚴(yán)重肝腎功能異常;有冠狀動(dòng)脈手術(shù)史;因各種原因不能配合者等。60例患者隨機(jī)分成兩組:A組為對(duì)照組30例,管電壓為120 kV;B組為試驗(yàn)組30例,管電壓為100 kV。

1.2 掃描設(shè)備及方法 采用GE Revolution CT 進(jìn)行掃描。方法:患者仰臥,頭先進(jìn),掃描層厚0.625 mm,層距0.625 mm,掃描范圍從氣管隆突下方1 cm到心臟底部,所有患者檢查前均簽署知情同意書,檢查前去除患者體表異物,連接心電電極,利用雙筒高壓注射器給予患者碘帕醇對(duì)比劑(國藥準(zhǔn)字H20053388),全部掃描均為自由呼吸[3],對(duì)比劑注入時(shí)間均為8 s,按照25 mgI/(kg·s)流率計(jì)算打藥藥量。采用對(duì)比劑示蹤觸發(fā)自動(dòng)掃描模式,轉(zhuǎn)速0.28 s。

1.3 圖像重建和后處理 圖像均采用標(biāo)準(zhǔn)算法自動(dòng)篩選最佳期相進(jìn)行重建,迭代重組(ASIR-V)權(quán)重為80%,對(duì)因運(yùn)動(dòng)偽影較重不能滿足診斷要求的聯(lián)合冠狀動(dòng)脈凍結(jié)技術(shù)(SSF)。重建圖像后將數(shù)據(jù)上傳至后處理工作站(GE ADW4.6),分別用多平面重組、曲面重組、容積再現(xiàn)和最大密度投影等多種后處理技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.4 圖像客觀評(píng)價(jià) 圖像質(zhì)量的客觀指標(biāo)主要是分別測(cè)量主動(dòng)脈根部、右冠狀動(dòng)脈(RCA)、左前降支(LAD ),以及左回旋支(LCX)近段管腔和其周圍脂肪組織CT值,計(jì)算血管信噪比(SNR)和對(duì)比噪聲比(CNR),SNR=血管CT值/血管噪聲,CNR=(血管CT值-脂肪CT值)/脂肪噪聲。記錄CT容積劑量指數(shù)(CTDI)、長度乘積(DLP),并計(jì)算有效輻射劑量(ED),公式為ED=DLP×k,k=0.014 mSv/(mGy·cm)[4-5]。

1.5 圖像主觀評(píng)價(jià) 根據(jù)橫斷位及重建圖像,參考美國心臟協(xié)會(huì)的分段標(biāo)準(zhǔn)改良法將冠狀動(dòng)脈分為16段[6]。針對(duì)血管邊緣清晰度和運(yùn)動(dòng)偽影的存在情況,采用5分法[7]評(píng)估每支血管的圖像質(zhì)量(1分:不能滿足診斷,圖像質(zhì)量差,嚴(yán)重的運(yùn)動(dòng)偽影;2分:圖像質(zhì)量差,難以進(jìn)行血管分析,有較嚴(yán)重的運(yùn)動(dòng)偽影;3分:圖像質(zhì)量欠佳但可用于診斷,可能影響診斷的準(zhǔn)確性,有較多的運(yùn)動(dòng)偽影;4分:圖像質(zhì)量良好,大多血管邊緣清晰,只有少量的運(yùn)動(dòng)偽影,不影響診斷;5分:圖像質(zhì)量優(yōu)異,血管顯示清楚,邊緣清晰、光滑,與周圍組織對(duì)比良好,無運(yùn)動(dòng)偽影)。由兩名經(jīng)驗(yàn)豐富的評(píng)價(jià)者(心血管影像高年資醫(yī)師)按雙盲原則對(duì)RCA、LAD、LCX圖像進(jìn)行逐段分析,評(píng)價(jià)直徑>1.5 mm的血管,對(duì)直徑<1.5 mm的血管不予評(píng)價(jià),以得分大于等于3分為滿足診斷要求。當(dāng)兩名醫(yī)師評(píng)價(jià)不一致時(shí)需共同研究協(xié)商得出結(jié)論。

2 結(jié) 果

2.1 兩組患者一般資料比較 60例患者均順利完成CCTA檢查,不同管電壓CT掃描的A組和B組患者在性別、年齡、體重指數(shù)(BMI)、掃描心率、伴發(fā)相關(guān)疾病、吸煙史等方面比較均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(均P>0.05),見表1。

表1 兩組患者一般資料比較

2.2 兩組CTDI、DLP、ED、造影劑用量及各節(jié)段動(dòng)脈分支CT值、噪聲、SNR、CNR等客觀指標(biāo)比較 兩組間CTDI、DLP、ED比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P<0.05);ED B組(1.60±0.60)mSv較A組(2.26±1.28 )mSv有效輻射劑量下降約30%。兩組間各節(jié)段血管內(nèi)CT值B組較A組提升,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P<0.05);兩組間SNR、CNR比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05)。見表2。

表2 兩組CTDI、DLP、ED、造影劑用量及各節(jié)段動(dòng)脈分支CT值、噪聲、SNR、CNR等客觀指標(biāo)比較

2.3 兩組圖像主觀最終評(píng)分分布比較 60例患者圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)均達(dá)到臨床診斷要求,且兩名評(píng)價(jià)者表現(xiàn)一致性良好(k>0.80);兩組間各節(jié)段血管的主觀最終評(píng)分比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05)。見表3。

表3 兩組圖像主觀最終評(píng)分分布比較(例)

3 討 論

冠心病是由多因素導(dǎo)致冠狀動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成進(jìn)而引起心肌供血不足的一種疾病[2]。目前,臨床上最常用的診斷冠心病的兩種客觀檢查方法是CCTA和冠狀動(dòng)脈造影檢查(DSA)。其中DSA作為一項(xiàng)有創(chuàng)性操作檢查,存在技術(shù)要求高、花費(fèi)高、醫(yī)患接受輻射劑量大、風(fēng)險(xiǎn)高等缺點(diǎn),且僅能提供二維圖像,既無法顯示冠脈與周圍心肌的關(guān)系,亦不能評(píng)估血管壁受損程度及斑塊的穩(wěn)定性[8-10];另外,研究亦發(fā)現(xiàn)DSA檢查時(shí)由于作為參考的正常血管可能本身已經(jīng)受影響,因此將其作為衡量管腔狹窄程度的標(biāo)尺不一定可靠[11]。近些年來,醫(yī)學(xué)影像技術(shù)發(fā)展迅速,常規(guī)影像技術(shù)在心血管病診療中的應(yīng)用不斷拓寬,隨之興起的一些先進(jìn)的影像新技術(shù)愈來愈發(fā)揮著重要的作用,CCTA的適應(yīng)證也越來越廣[1,12]。新一代低輻射寬體探測(cè)器Revolution CT是具有16 cm Z軸覆蓋范圍、0.28 s/r的旋轉(zhuǎn)速度,具有高時(shí)效性、高空間分辨率等特點(diǎn),適合在任何心率或心律下于一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)完成全心掃描,可有效減少心臟、呼吸運(yùn)動(dòng)偽影[13-14]。

由于高電離輻射暴露和高負(fù)荷對(duì)比劑會(huì)引起潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)[12],因此在不影響CCTA 圖像質(zhì)量的前提下,盡可能減少患者所接受的電離輻射以及對(duì)比劑是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和必然趨勢(shì)。其中,降低管電壓是減少CT輻射劑量的主要有效方法之一,且同時(shí)可以減少對(duì)比劑的使用[4,5,8,15-16 ]。研究表明,低管電壓掃描輸出的X射線能量更接近對(duì)比劑碘的k邊緣值,具有提高對(duì)比劑增強(qiáng)效果,實(shí)現(xiàn)降低管電壓時(shí)提高血管腔內(nèi)CT值、降低輻射劑量和對(duì)比劑用量[16-17]。雖然降低管電壓同時(shí)會(huì)使X射線減少,圖像噪聲將隨之增加,圖像質(zhì)量會(huì)因此不受保障,特別是較肥胖的患者,但相比圖像噪聲對(duì)圖像質(zhì)量的影響,血管強(qiáng)化是決定圖像質(zhì)量的關(guān)鍵因素;因此,在圖像后處理ASIR-V技術(shù)參與下,可有效降低噪聲影響,增加CNR,改善圖像質(zhì)量[18];而高的血管CT值亦可使血管邊緣和分支顯示更好,對(duì)比度增加[19]。通常情況下為保證圖像質(zhì)量,CCTA管電壓常用120 kV,最低管電壓限制在80 kV。近年來,隨著新型設(shè)備CT的出現(xiàn),成像能力得到了進(jìn)一步提升,一些研究探索了更低的管電壓在臨床中的應(yīng)用。李艷等[20]研究報(bào)道,BMI在18～25 kg/m2患者中,且心率均在正常范圍內(nèi)時(shí),在管電壓為80 kV條件下采用Revolution CT行CCTA,能夠保證圖像質(zhì)量,且可降低輻射劑量;陳依林等[21]和陳玉環(huán)等[22]采用Revolution CT在70 kV的CCTA相關(guān)研究中,亦均將BMI正常的患者作為研究人群。盡管較低管電壓可以提高增強(qiáng)效果,保證圖像質(zhì)量,但依然存在眾多限制,尤其是低劑量效率可能導(dǎo)致較肥胖者圖像噪聲的顯著增加。總之,采用較低管電壓時(shí)雖然可以實(shí)現(xiàn)降低輻射劑量和保證圖像質(zhì)量的診斷,但對(duì)受檢者的體重指數(shù)、心率等均有一定要求。

本研究目的為驗(yàn)證寬體探測(cè)器Revolution CT行CCTA在優(yōu)化對(duì)比劑注射時(shí)間的基礎(chǔ)上進(jìn)行不同管電壓的相關(guān)性,為了保證圖像質(zhì)量,故本組研究只進(jìn)行了100 kV管電壓試驗(yàn),而未嘗試更低管電壓的研究。本研究顯示:B組較A組各節(jié)段血管腔內(nèi)CT值均得到了顯著提升,雖然B組較A組SNR、CNR都有所提高,但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;兩組CCTA圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)比較差異亦無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,但低管電壓100 kV組的圖像質(zhì)量明顯優(yōu)于高管電壓120 kV組,B組較A組圖像血管邊緣和冠脈分支顯示更清晰、更銳利,與周圍組織對(duì)比度更佳;表明100 kV寬體探測(cè)器CT的CCTA圖像質(zhì)量可以更好的達(dá)到診斷要求,同時(shí)ED B組(1.60±0.60)mSv較A組(2.26±1.28)mSv有效輻射劑量下降約30%;且在同等注射條件下,對(duì)比劑注射時(shí)間由以往的10 s縮短至8 s,減少了對(duì)比劑負(fù)荷劑量,下降至平均約34 ml,這與同類相關(guān)性研究結(jié)論保持了一致性[23]。以往在使用100 kV和120 kV的管電壓研究中,其他型號(hào)CT的CCTA雖然可以獲得診斷性的圖像,但輻射劑量被報(bào)道為1.7～10.4 mSv,對(duì)比劑劑量為60～90 ml[22]。因此,本研究中使用寬體探測(cè)器CT在優(yōu)化對(duì)比劑注射時(shí)間的基礎(chǔ)上進(jìn)行100 kV管電壓的CCTA相關(guān)性研究,與120 kV相比優(yōu)勢(shì)顯著。雖然本研究驗(yàn)證了該技術(shù)方案的可行性,但也存在一定的局限性:①樣本量少,未納入BMI≥30.0 kg/m2肥胖患者;②研究對(duì)象為臨床上懷疑有冠心病者,未與冠狀動(dòng)脈造影進(jìn)行對(duì)比,雖然圖像質(zhì)量優(yōu)良,但準(zhǔn)確性和精確度尚需證實(shí)。因此,今后有待進(jìn)一步研究完善。

綜上所述,寬體探測(cè)器CT冠狀動(dòng)脈成像中,縮短對(duì)比劑注射時(shí)間為8 s,不但能夠減少對(duì)比劑注射劑量,同時(shí)降低管電壓為100 kV,還可以有效減少患者輻射劑量,且圖像質(zhì)量優(yōu)于管電壓120 kV,能夠更好地滿足影像診斷要求。