引用本文： 陳嬌, 管彬, 劉永秀, 何川東, 廖麗萍, 劉啟榆. 低電壓、低濃度對比劑在寶石CT冠狀動脈成像的可行性研究. 華西醫學, 2015, 30(11): 2085-2089. doi: 10.7507/1002-0179.20150590 復制
冠狀動脈CT血管成像（CCTA）由于無創性，已成為臨床篩查、診斷和評估冠狀動脈疾病的重要手段。由于CCTA檢查時，有效輻射劑量明顯高于常規冠狀動脈X線造影[1]，其潛在的致癌及致畸風險不可忽視，如何降低CCTA檢查中患者接受的輻射劑量已成熱點問題。另外CCTA檢查中大劑量使用含碘對比劑將增加對比劑腎病發生的概率[2]，降低對比劑應用（濃度、劑量）也是CCTA面臨的問題之一。本研究通過比較100 kV管電壓聯合低濃度對比劑（碘濃度300 mg/mL）與常規120 kV管電壓配合高濃度對比劑（碘濃度370 mg/mL）在CCTA檢查中的圖像質量和輻射劑量，旨在探討低管電壓、低濃度對比劑在寶石CCTA檢查中的可行性。現報告如下。
1 資料與方法
1.1 一般資料
納入2014年1月－3月因懷疑冠狀動脈病變于我院行CCTA檢查的69例患者。納入標準：臨床懷疑冠心病需行CCTA檢查的患者。排除標準：對碘過敏，失代償性心功能不全，嚴重心律不齊，嚴重肝腎功能不全，甲狀腺功能亢進，冠狀動脈壁彌漫鈣化、重度狹窄，冠狀動脈支架或搭橋術后，患者體質量指數（BMI）＞30 kg/m2。
將患者隨機分為雙低組、常規組。雙低組患者34例，男21例，女13例；年齡25～77歲，平均（57±11）歲；BMI（25.29±2.30）kg/m2；無其他并發癥。常規組患者35例，男19例，女16例，年齡43～73歲，平均（59±9）歲；BMI（24.40±1.84）kg/m2；無其他并發癥。兩組一般資料比較差異無統計學意義，具有可比性（P＞0.05）。
1.2 檢查方法
基礎心率較高者給予口服酒石酸美托洛爾片（商品名：倍他樂克）25～50 mg，將心率盡量控制在70次/min以內，掃描前5 min常規舌下含服0.5 mg硝酸甘油，掃描前對患者進行屏氣訓練。采用GE寶石CT（Discovery CT 750HD）掃描儀，回顧性心電門控法，全劑量曝光的范圍30%～80%，單扇區重建。雙低組掃描條件：管電壓100 kV，管電流根據患者的BMI、心率變化自動調整，層厚0.625 mm，機架轉速0.35 s/r，pitch值0.20±0.02，對比劑濃度300 mgI/mL。常規組掃描條件：管電壓120 kV，對比劑碘濃度370 mg/mL，其他掃描條件同雙低組。所有患者均采用峰值時間測定法進行掃描，經肘前靜脈以5 mL/s 的流速注射非離子型對比劑20 mL，后注射15 mL生理鹽水，選取主動脈根部水平層面，由軟件自動得出時間-密度曲線，計算該曲線的峰值時間，在峰值時間后再加5～7 s作為掃描的延遲時間。增強掃描時，受檢者淺吸氣后屏氣，以5 mL/s的流速注入對比劑60～80 mL，再注入30～40 mL生理鹽水，掃描范圍從氣管隆突下1～2 cm至心臟膈面。
1.3 圖像后處理及分析
在GE 4.6工作站，利用冠狀動脈分析軟件，對兩組患者的最佳重建時相圖像進行容積再現（VR）、最大密度投影（MIP）、曲面重組（CPR）及多平面重組（MPR）。采用美國心臟協會冠狀動脈改良分段方法[3]，共分13段：右冠狀動脈近、中、遠段（S1～S3），后降支及后側支（S4），左主干（S5），左前降支近、中、遠段（S6～S8），第一對角支（S9），第二對角支（S10），左旋支近、遠段（S11～S12），邊緣支（S13）。主觀評分由2名工作5年及以上的影像科醫師在不知道分組的情況下作出，評分不一致時，請第3名影像科主任醫師觀察原始圖像及重組圖像，最后得出一致結論。采用4分評價法[4]，4分：優秀（血管周圍無偽影，邊緣光滑、顯示清晰，圖 1a）；3分：良好（血管周圍有少量偽影，邊緣稍模糊，圖 1b）；2分：一般（中等程度的偽影，血管邊緣明顯模糊，圖像質量仍可接受，尚能滿足診斷，圖 1c）；1分：差（血管邊緣嚴重模糊、失真，影響對管腔的準確評價，不具診斷價值）。右冠狀動脈的評分取S1、S2、S3評分的最低分，左前降支取S6、S7、S8評分的最低分，左旋支的評分取S11、S12評分的最低分[4]。客觀評價參數包括：升主動脈的CT值（AO-CT）、圖像噪聲，左冠狀動脈主干（LM）、左前降支（LAD）近段、左旋支（LCX）近段、右冠狀動脈（RCA）近段管腔的CT值、信噪比（SNR）、對比噪聲比（CNR）。測量肺動脈干層面AO-CT（圖 2），以其標準差（SD）作為圖像噪聲；測量LM、LAD、LCX、RCA近段管腔及鄰近組織的CT值（圖 3），測量時感興趣區盡可能大，但不包括血管壁、鈣化及斑塊。CNR=（管腔強化CT值-鄰近組織CT值）/噪聲；SNR=管腔強化CT值/噪聲[5]。
圖1
冠狀動脈主觀評分標準的示意圖 1a.評分4分 1b.評分3分 1c.評分2分? ?圖 2AO-CT的測量方法，興趣區置于肺動脈干層面升主動脈? ?圖 3各段冠狀動脈管腔CT值及其鄰近組織CT值的測量方法 3a～3d.依次為LM、LAD、LCX、RCA近段管腔CT值及其鄰近組織CT值的測量
1.4 CT輻射劑量分析
本研究統計的輻射劑量只包括CCTA序列的輻射劑量，不包括定位像、檢測峰值時間的輻射劑量。容積CT劑量指數（CTDIvol）、劑量長度乘積（DLP）由計算機自動生成。有效輻射劑量（ED）由公式：ED=k×DLP計算得到，k為轉換因子，采用歐洲CT標準指南，k=0.017 mSv/（mGy·cm）[6]。
1.5 統計學方法
應用SPSS 17.0完成統計分析。計量資料以均數±標準差表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗。應用Kappa檢驗判斷2名評估者評分的一致性。檢驗水準α=0.05。
2 結果
2.1 兩組患者掃描參數及輻射劑量的比較
兩組掃描時平均心率、掃描范圍比較差異無統計學意義（P＞0.05）。雙低組患者的CTDIvol、ED較常規組明顯降低，其中雙低組患者的ED相對于常規組下降約26.86%，兩組比較差異均有統計學意義（P＜0.05）。見表 1。
表1
兩組患者一般資料、掃描參數及輻射劑量的比較（2.2 兩組患者圖像質量的主觀評分
雙低組共評價102支血管，424個冠狀動脈節段；常規組共評價105支血管，443個冠狀動脈節段。兩位評價者評分一致性較好（Kappa=0.68，P＜0.05）。雙低組RCA、LAD、LCX的主觀評分分別為（2.79±0.73）、（3.65±0.54）、（3.47±0.62）分，常規組RCA、LAD、LCX的主觀評分分別為（2.94±0.68）、（3.60±0.60）、（3.40±0.70）分。兩組患者圖像質量的主觀評分比較差異無統計學意義（P＞0.05）。圖 4、5。
圖4
雙低組3個主要分支主觀評分的重組圖像 4a.評分4分 4b.評分3分 4c.評分2分? ?圖 5常規組3個主要分支主觀評分的重組圖像 5a.評分4分 5b.評分3分，可見斷層偽影（白箭） 5c.評分2分
2.3 兩組患者強化血管的CT值、SNR、CNR以及圖像噪聲的比較
兩組患者的AO-CT、圖像噪聲以及LM、LAD、LCX、RCA近段管腔的CT值、SNR、CNR均服從正態分布。雙低組患者的AO-CT以及LM、LAD、LCX、RCA近段管腔的CT值明顯高于常規組，雙低組的圖像噪聲明顯高于常規組，兩組比較差異均有統計學意義（P＜0.05）。兩組LM、LAD、LCX、RCA近段管腔的SNR、CNR比較差異無統計學意義（P＞0.05）。見表 2。
表2
兩組患者圖像質量客觀參數的比較（3 討論
近年來多層螺旋CT在冠狀動脈疾病的診斷中越來越受重視，常規64層CCTA在冠狀動脈疾病的診斷中已具有很高準確性[7-9]。CCTA與常規冠狀動脈數字減影血管造影（DSA）相比，能同時觀察冠狀動脈管腔、管壁及心肌強化情況。由于CCTA檢查時，多采用的是回顧性心電門控和小螺距重疊掃描，有效輻射劑量明顯高于DSA，且高于其他部位常規CT檢查時的輻射劑量[10]。然而CT電離輻射風險與放射防護安全已成為關注的焦點問題[11]；且胸部檢查中乳腺是對電離輻射比較敏感的組織，所以降低CCTA的輻射劑量毋庸置疑成為亟待解決的問題。CCTA輻射劑量的大小與掃描范圍、螺距、心電脈沖窗的寬度、管電壓和管電流相關[12-14]。由于輻射劑量與管電壓的平方呈正比，所以適當降低管電壓將較大幅度地降低輻射劑量。管電壓降低后導致光電效應增加、康普頓散射減少，提高了碘信號的檢測率，即提高血管腔的CT值，但噪聲與線束硬化偽影也增加，降低圖像的SNR[10]。另外CCTA的圖像質量還依賴于有效的對比劑增強，對比劑濃度與流率決定了碘注入率，與動脈增強程度呈線性相關；而對比劑用量與濃度決定了總碘量，高碘負荷將增加對比劑腎病發生的概率，降低總碘量減輕患者腎臟負擔，減低不良反應的發生率，將有利于CCTA的推廣。
過去的研究關注的多是低管電壓對CCTA圖像質量的影響[15-16]，只有少數學者對低管電壓、低濃度對比劑條件下CCTA的圖像質量進行研究[17-18]。低濃度碘對比劑降低了動脈增強程度，即降低冠狀動脈管腔的CT值，但低管電壓時可提高碘信號的檢測率，即提高冠狀動脈管腔的CT值[19]，二者互補減輕對強化血管CT值的影響。
本研究中使用GE64層寶石CT進行圖像采集，由于寶石CT采用寶石材質作探測器中的閃爍體，能明顯提高成像速度，提高心臟成像細節。在常規組中本研究采用低濃度碘對比劑（碘濃度300 mg/mL）聯合低管電壓（100 kV）技術，按5 mL/s的流率，那么對于碘濃度為300 mg/mL的碘對比劑，碘流率為1.50 g/s，而碘濃度為370 mg/mL的碘對比劑，碘流率為1.85 g/s，從而降低了總碘量，減輕腎臟代謝的負荷，減低了對比劑腎病發生的概率；而低濃度對比劑導致的血管強化程度減低將由低管電壓技術彌補。研究結果顯示雙低組強化血管的CT值未降低，反而明顯高于常規組，雖然雙低組的圖像噪聲明顯高于常規組，但兩組各分支及各段冠狀動脈的主觀評分無明顯差異，雙低組各冠狀動脈分支的SNR、CNR與常規組間的差異亦無統計學意義（P＞0.05）；雙低組的輻射劑量較常規組明顯下降，差異有統計學意義（P＜0.05）。有研究對降低CCTA輻射劑量的綜述中指出對于BMI＜25 kg/m2的患者，推薦采用100 kVp的管電壓[20]；本研究中將BMI范圍放大到30 kg/m2，研究結果顯示對于略偏胖的患者，采用100 kVp的管電壓時CCTA的圖像質量仍能滿足診斷要求。
綜上所述，對于正常體型及略肥胖患者行CCTA檢查時，采用100 kVp的管電壓聯合低濃度對比劑（碘濃度300 mg/mL）不僅能保證圖像質量滿足診斷要求，同時還可減少輻射劑量和碘注入量。但本研究仍存在一些不足。首先樣本量較少，仍需擴大樣本量進行大宗病例的研究才更有說服力；其次輻射劑量由計算機自動生成，可能存在一定誤差，且未考慮患者體型對輻射劑量評估的影響；另外本研究中掃描范圍偏大，導致輻射劑量偏高。因此，仍需開展更深入的研究。
冠狀動脈CT血管成像（CCTA）由于無創性，已成為臨床篩查、診斷和評估冠狀動脈疾病的重要手段。由于CCTA檢查時，有效輻射劑量明顯高于常規冠狀動脈X線造影[1]，其潛在的致癌及致畸風險不可忽視，如何降低CCTA檢查中患者接受的輻射劑量已成熱點問題。另外CCTA檢查中大劑量使用含碘對比劑將增加對比劑腎病發生的概率[2]，降低對比劑應用（濃度、劑量）也是CCTA面臨的問題之一。本研究通過比較100 kV管電壓聯合低濃度對比劑（碘濃度300 mg/mL）與常規120 kV管電壓配合高濃度對比劑（碘濃度370 mg/mL）在CCTA檢查中的圖像質量和輻射劑量，旨在探討低管電壓、低濃度對比劑在寶石CCTA檢查中的可行性。現報告如下。
1 資料與方法
1.1 一般資料
納入2014年1月－3月因懷疑冠狀動脈病變于我院行CCTA檢查的69例患者。納入標準：臨床懷疑冠心病需行CCTA檢查的患者。排除標準：對碘過敏，失代償性心功能不全，嚴重心律不齊，嚴重肝腎功能不全，甲狀腺功能亢進，冠狀動脈壁彌漫鈣化、重度狹窄，冠狀動脈支架或搭橋術后，患者體質量指數（BMI）＞30 kg/m2。
將患者隨機分為雙低組、常規組。雙低組患者34例，男21例，女13例；年齡25～77歲，平均（57±11）歲；BMI（25.29±2.30）kg/m2；無其他并發癥。常規組患者35例，男19例，女16例，年齡43～73歲，平均（59±9）歲；BMI（24.40±1.84）kg/m2；無其他并發癥。兩組一般資料比較差異無統計學意義，具有可比性（P＞0.05）。
1.2 檢查方法
基礎心率較高者給予口服酒石酸美托洛爾片（商品名：倍他樂克）25～50 mg，將心率盡量控制在70次/min以內，掃描前5 min常規舌下含服0.5 mg硝酸甘油，掃描前對患者進行屏氣訓練。采用GE寶石CT（Discovery CT 750HD）掃描儀，回顧性心電門控法，全劑量曝光的范圍30%～80%，單扇區重建。雙低組掃描條件：管電壓100 kV，管電流根據患者的BMI、心率變化自動調整，層厚0.625 mm，機架轉速0.35 s/r，pitch值0.20±0.02，對比劑濃度300 mgI/mL。常規組掃描條件：管電壓120 kV，對比劑碘濃度370 mg/mL，其他掃描條件同雙低組。所有患者均采用峰值時間測定法進行掃描，經肘前靜脈以5 mL/s 的流速注射非離子型對比劑20 mL，后注射15 mL生理鹽水，選取主動脈根部水平層面，由軟件自動得出時間-密度曲線，計算該曲線的峰值時間，在峰值時間后再加5～7 s作為掃描的延遲時間。增強掃描時，受檢者淺吸氣后屏氣，以5 mL/s的流速注入對比劑60～80 mL，再注入30～40 mL生理鹽水，掃描范圍從氣管隆突下1～2 cm至心臟膈面。
1.3 圖像后處理及分析
在GE 4.6工作站，利用冠狀動脈分析軟件，對兩組患者的最佳重建時相圖像進行容積再現（VR）、最大密度投影（MIP）、曲面重組（CPR）及多平面重組（MPR）。采用美國心臟協會冠狀動脈改良分段方法[3]，共分13段：右冠狀動脈近、中、遠段（S1～S3），后降支及后側支（S4），左主干（S5），左前降支近、中、遠段（S6～S8），第一對角支（S9），第二對角支（S10），左旋支近、遠段（S11～S12），邊緣支（S13）。主觀評分由2名工作5年及以上的影像科醫師在不知道分組的情況下作出，評分不一致時，請第3名影像科主任醫師觀察原始圖像及重組圖像，最后得出一致結論。采用4分評價法[4]，4分：優秀（血管周圍無偽影，邊緣光滑、顯示清晰，圖 1a）；3分：良好（血管周圍有少量偽影，邊緣稍模糊，圖 1b）；2分：一般（中等程度的偽影，血管邊緣明顯模糊，圖像質量仍可接受，尚能滿足診斷，圖 1c）；1分：差（血管邊緣嚴重模糊、失真，影響對管腔的準確評價，不具診斷價值）。右冠狀動脈的評分取S1、S2、S3評分的最低分，左前降支取S6、S7、S8評分的最低分，左旋支的評分取S11、S12評分的最低分[4]。客觀評價參數包括：升主動脈的CT值（AO-CT）、圖像噪聲，左冠狀動脈主干（LM）、左前降支（LAD）近段、左旋支（LCX）近段、右冠狀動脈（RCA）近段管腔的CT值、信噪比（SNR）、對比噪聲比（CNR）。測量肺動脈干層面AO-CT（圖 2），以其標準差（SD）作為圖像噪聲；測量LM、LAD、LCX、RCA近段管腔及鄰近組織的CT值（圖 3），測量時感興趣區盡可能大，但不包括血管壁、鈣化及斑塊。CNR=（管腔強化CT值-鄰近組織CT值）/噪聲；SNR=管腔強化CT值/噪聲[5]。
圖1
冠狀動脈主觀評分標準的示意圖 1a.評分4分 1b.評分3分 1c.評分2分? ?圖 2AO-CT的測量方法，興趣區置于肺動脈干層面升主動脈? ?圖 3各段冠狀動脈管腔CT值及其鄰近組織CT值的測量方法 3a～3d.依次為LM、LAD、LCX、RCA近段管腔CT值及其鄰近組織CT值的測量
1.4 CT輻射劑量分析
本研究統計的輻射劑量只包括CCTA序列的輻射劑量，不包括定位像、檢測峰值時間的輻射劑量。容積CT劑量指數（CTDIvol）、劑量長度乘積（DLP）由計算機自動生成。有效輻射劑量（ED）由公式：ED=k×DLP計算得到，k為轉換因子，采用歐洲CT標準指南，k=0.017 mSv/（mGy·cm）[6]。
1.5 統計學方法
應用SPSS 17.0完成統計分析。計量資料以均數±標準差表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗。應用Kappa檢驗判斷2名評估者評分的一致性。檢驗水準α=0.05。
2 結果
2.1 兩組患者掃描參數及輻射劑量的比較
兩組掃描時平均心率、掃描范圍比較差異無統計學意義（P＞0.05）。雙低組患者的CTDIvol、ED較常規組明顯降低，其中雙低組患者的ED相對于常規組下降約26.86%，兩組比較差異均有統計學意義（P＜0.05）。見表 1。
表1
兩組患者一般資料、掃描參數及輻射劑量的比較（2.2 兩組患者圖像質量的主觀評分
雙低組共評價102支血管，424個冠狀動脈節段；常規組共評價105支血管，443個冠狀動脈節段。兩位評價者評分一致性較好（Kappa=0.68，P＜0.05）。雙低組RCA、LAD、LCX的主觀評分分別為（2.79±0.73）、（3.65±0.54）、（3.47±0.62）分，常規組RCA、LAD、LCX的主觀評分分別為（2.94±0.68）、（3.60±0.60）、（3.40±0.70）分。兩組患者圖像質量的主觀評分比較差異無統計學意義（P＞0.05）。圖 4、5。
圖4
雙低組3個主要分支主觀評分的重組圖像 4a.評分4分 4b.評分3分 4c.評分2分? ?圖 5常規組3個主要分支主觀評分的重組圖像 5a.評分4分 5b.評分3分，可見斷層偽影（白箭） 5c.評分2分
2.3 兩組患者強化血管的CT值、SNR、CNR以及圖像噪聲的比較
兩組患者的AO-CT、圖像噪聲以及LM、LAD、LCX、RCA近段管腔的CT值、SNR、CNR均服從正態分布。雙低組患者的AO-CT以及LM、LAD、LCX、RCA近段管腔的CT值明顯高于常規組，雙低組的圖像噪聲明顯高于常規組，兩組比較差異均有統計學意義（P＜0.05）。兩組LM、LAD、LCX、RCA近段管腔的SNR、CNR比較差異無統計學意義（P＞0.05）。見表 2。
表2
兩組患者圖像質量客觀參數的比較（3 討論
近年來多層螺旋CT在冠狀動脈疾病的診斷中越來越受重視，常規64層CCTA在冠狀動脈疾病的診斷中已具有很高準確性[7-9]。CCTA與常規冠狀動脈數字減影血管造影（DSA）相比，能同時觀察冠狀動脈管腔、管壁及心肌強化情況。由于CCTA檢查時，多采用的是回顧性心電門控和小螺距重疊掃描，有效輻射劑量明顯高于DSA，且高于其他部位常規CT檢查時的輻射劑量[10]。然而CT電離輻射風險與放射防護安全已成為關注的焦點問題[11]；且胸部檢查中乳腺是對電離輻射比較敏感的組織，所以降低CCTA的輻射劑量毋庸置疑成為亟待解決的問題。CCTA輻射劑量的大小與掃描范圍、螺距、心電脈沖窗的寬度、管電壓和管電流相關[12-14]。由于輻射劑量與管電壓的平方呈正比，所以適當降低管電壓將較大幅度地降低輻射劑量。管電壓降低后導致光電效應增加、康普頓散射減少，提高了碘信號的檢測率，即提高血管腔的CT值，但噪聲與線束硬化偽影也增加，降低圖像的SNR[10]。另外CCTA的圖像質量還依賴于有效的對比劑增強，對比劑濃度與流率決定了碘注入率，與動脈增強程度呈線性相關；而對比劑用量與濃度決定了總碘量，高碘負荷將增加對比劑腎病發生的概率，降低總碘量減輕患者腎臟負擔，減低不良反應的發生率，將有利于CCTA的推廣。
過去的研究關注的多是低管電壓對CCTA圖像質量的影響[15-16]，只有少數學者對低管電壓、低濃度對比劑條件下CCTA的圖像質量進行研究[17-18]。低濃度碘對比劑降低了動脈增強程度，即降低冠狀動脈管腔的CT值，但低管電壓時可提高碘信號的檢測率，即提高冠狀動脈管腔的CT值[19]，二者互補減輕對強化血管CT值的影響。
本研究中使用GE64層寶石CT進行圖像采集，由于寶石CT采用寶石材質作探測器中的閃爍體，能明顯提高成像速度，提高心臟成像細節。在常規組中本研究采用低濃度碘對比劑（碘濃度300 mg/mL）聯合低管電壓（100 kV）技術，按5 mL/s的流率，那么對于碘濃度為300 mg/mL的碘對比劑，碘流率為1.50 g/s，而碘濃度為370 mg/mL的碘對比劑，碘流率為1.85 g/s，從而降低了總碘量，減輕腎臟代謝的負荷，減低了對比劑腎病發生的概率；而低濃度對比劑導致的血管強化程度減低將由低管電壓技術彌補。研究結果顯示雙低組強化血管的CT值未降低，反而明顯高于常規組，雖然雙低組的圖像噪聲明顯高于常規組，但兩組各分支及各段冠狀動脈的主觀評分無明顯差異，雙低組各冠狀動脈分支的SNR、CNR與常規組間的差異亦無統計學意義（P＞0.05）；雙低組的輻射劑量較常規組明顯下降，差異有統計學意義（P＜0.05）。有研究對降低CCTA輻射劑量的綜述中指出對于BMI＜25 kg/m2的患者，推薦采用100 kVp的管電壓[20]；本研究中將BMI范圍放大到30 kg/m2，研究結果顯示對于略偏胖的患者，采用100 kVp的管電壓時CCTA的圖像質量仍能滿足診斷要求。
綜上所述，對于正常體型及略肥胖患者行CCTA檢查時，采用100 kVp的管電壓聯合低濃度對比劑（碘濃度300 mg/mL）不僅能保證圖像質量滿足診斷要求，同時還可減少輻射劑量和碘注入量。但本研究仍存在一些不足。首先樣本量較少，仍需擴大樣本量進行大宗病例的研究才更有說服力；其次輻射劑量由計算機自動生成，可能存在一定誤差，且未考慮患者體型對輻射劑量評估的影響；另外本研究中掃描范圍偏大，導致輻射劑量偏高。因此，仍需開展更深入的研究。
