双源CT 80 kV低管电压在冠状动脉CT血管成像中的可行性研究

　　　　　

随着后64排螺旋CT的迅速发展，冠状动脉CT血管成像(coronary artery CT angiography，CCTA)检查已成为筛查冠心病的安全、可靠的技术手段之一，其对冠状动脉狭窄程度评估的效果可和冠状动脉血管数字减影术(digital subtraction angiography,DSA)检查相媲美[1-2]。然而，CCTA检查时，高辐射剂量成为限制其广泛应用的弊端。以往都是通过降低管电压千伏值(从120 kV降到100 kV，或80 kV到70 kV管电压)或自动管电压技术来降低患者的X线辐射剂量以保证图像质量[3-5]，且大多针对体质量指数(body mass index,BMI)≤28 kg/m2的非超重患者，同时应用高浓度(370 mgI/mL)对比剂。本研究采用前瞻性研究方法，对BMI≤30 kg/m2的患者采用两种电压方案，比较影像学检查结果，拟探究双源CT超低管电压方案行CCTA可行性及临床价值。

1　资料与方法

1.1一般资料以2014年12月至2015年11月在亳州市人民医院收治的行CCTA检查的56例临床疑似及确诊冠心病的患者为研究对象。所有患者体质量指数≤30 kg/m2均无CCTA检查禁忌证，同意并签署X线辐射及碘对比剂知情同意书。按照项目检查前随机分配检查序号，将56例患者随机分成A、B两组，每组28例。A组采用100 kV、碘克沙醇320 mgI/mL对比剂行CCTA检查；B组为80 kV、碘克沙醇320 mgI/mL对比剂。A组男性13例，女性15例，平均年龄(57.89±12.76)岁，平均BMI(25.52±2.43)kg/m2，平均心率(69.36±10.96)次/分。B组男性9例，女性19例，平均年龄(56.89±9.30)岁，平均BMI(24.36±2.38)kg/m2，平均心率(71.04±13.45)次/分，两组患者一般资料比较，差异无统计学意义(P>0.05)。本研究经院医学伦理委员会通过。

1.2方法

1.2.1扫描设备及参数所有CCTA检查均采用西门子Definition Flash双源CT。采集R-R间期25%～85%时相数据，采用自动毫安秒技术。经肘正中静脉注入50 mL对比剂(恒瑞140210DC，碘克沙醇，320 mgI/mL)，两组管电压分别为100 kV、80 kV，注射速率5.0 mL/s，后用35 mL生理盐水。在升主动脉根部监测，CT值达100 HU后，延迟6 s启动扫描，两组均采用自适应前瞻性心电门控技术。

1.2.2图像重建及后处理所有图像均传输到Siemens后处理工作站，重建层厚0.75 mm，重建间隔0.5 mm，软组织算法。图像处理包括最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)、曲面重组(curved planar reformations，CPR)和容积重组(volume rendering，VR)。

1.2.3图像主观评价由本科室2名副主任医师先采用双盲法对图像质量进行评分，评分不一致时，共同讨论以达成一致意见。不可诊断图像为：图像质量差，冠状动脉错位明显、管壁伪影严重，不能满足临床做出诊断[6]。根据美国心脏协会标准[7]，进行15段法评价，右冠状动脉(right coronary artery,RCA)为1～4段，左主干(left main,LM)及左前降支(left anterior descending,LAD)为5～10段，左回旋支(left circumflex,LCX)为11～15段，若有中间支则为16段[8-9]。图像质量评分为四级[10]：Ⅰ级(评为4分)，血管显示清晰，噪声极小，血管管腔连续、完整，无阶梯状伪影；Ⅱ级(评为3分)，噪声较小，管壁轻度伪影或CPR图像有轻度阶梯状伪影，不影响诊断，图像良好；Ⅲ级(评为2分)，图像噪声较大，管壁中度伪影或CPR图像中度阶梯状伪影，可作出诊断，图像质量中等；Ⅳ级(评为1分)，噪声大，错位、伪影严重，不能满足诊断，质量差。

1.2.4图像客观评价以主动脉(aorta，AO)根部为测量感兴趣区(region of interest,ROI)，测量上下相邻三个层面的平均CT值，CT值的标准差(standard deviation,SD)定义为图像噪声(image noise)。图像信噪比(signal-noise ratio,SNR)为主动脉根部平均CT值/ image noise，冠状动脉对比度噪声比(contrast to noise ratio, CNR)的测量[11]包括冠状动脉的4个部位，包括LM、LAD、LCX、RCA)近段。计算公式：SNR=CT lumen/SD；CNR=(CT lumen-CTtissue)/SD。(CT lumen为各部位冠状动脉平均CT值，CTtissue为血管周围脂肪组织内的平均CT值)。

1.2.5辐射剂量评价本研究统计的辐射剂量仅为冠脉CTA扫描时的剂量。设备自动计算得到容积CT剂量指数(computed tomography dose index,CTDI)和剂量长度(dose lengthproduct，DLP)乘积，以DLP乘以转换系数k估计有效剂量(effective dose，ED)。参考欧洲CT质量标准指南[12]，k=0.014 mSv/(mGy·cm)。

2　结果

2.1两组患者图像质量评分及有效辐射剂量比较两组患者图像质量评分比较，差异无统计学意义(P>0.05)。B组辐射剂量低于A组，差异有统计学意义(P<0.05)。详见表1。

2.2两组患者冠状动脉各支CT值间的比较B组通过降低管电压后，AO、LM、LAD、LCX、RCA近段的CT值明显高于A组的CT值，差异有统计学意义(P<0.05)。详见表2。

表1　两组患者图像质量评分与辐射剂量比较

注：CTDI为CT剂量指数，DLP为容积CT剂量，ED为估计有效剂量

表2　两组患者冠状动脉CT值比较

注：AO为主动脉，LM为左冠脉主干，LAD为左前降支，LCX为左回旋支，RCA为右冠状动脉

2.3两组患者图像质量的客观评价比较B组图像噪声较A组增加，差异有统计学意义(P<0.05)；两组患者SNR、LM、LAD、LCX、RCA近段的CNR之间差异无统计学意义(P>0.05)。详见表3。

表3　两组图像客观评价参数比较

注：SD为图像噪声，SNR为信噪比，CNR为对比度噪声比

2.4两组患者图像的主客观评价比较两组冠状动脉评分优、良的血管段及可诊断血管之间差异无统计学意义，详见表4。两组VR图像，清晰显示冠状动脉各分支血管(如图1a、2a)，两组RCA、LAD、LCX的CPR图像，显示管腔连续、完整，无阶梯状伪影(如图1、2b-d)。

表4两组图像质量主观评价比较[例(%)]

组别血管段评分4分3分2分1分A组310(74.70)79(19.04)21(5.06)5(1.20)B组309(76.67)79(19.60)9(2.23)6(1.50)χ2值0.4340.0424.6250.124P值0.5160.8600.0400.770

图1A组患者CCTA检查结果(100 kV/320 mgI/mL)

注：女性，62岁，阵发性心悸，BMI为21.48 kg/m2，HR：62次/分；ED：3.07 mSv；冠脉显示清晰，管腔连续完整，RCA4段显示轻度阶梯状改变(图1b，评为3分)，其余冠状动脉节段无阶梯状伪影(评为4分)。1a为容积再现(VR)图像，清晰显示冠状动脉各分支血管，1b为右冠状动脉(RCA)的曲面重建(CPR)图像，1c为左冠状动脉前降支(LAD)的CPR图像，1d为左回旋支(LCX)的CPR图像

图2　B组患者CCTA检查结果(80 kV/320 mgI/mL)

注：女性，60岁，突发胸闷3 h；BMI为23.05 kg/m2，HR：74次/分；ED：1.22 mSv，冠脉显示清晰，各段血管连续完整，无阶梯状伪影(图2b～2d，评为4分)。2a为VR，清晰显示冠状动脉各分支血管，2b为RCA的CPR，2c为LAD的CPR，显示前降支中段壁冠状动脉，2d为LCX的CPR图像。

3　讨论

CCTA作为评估冠脉病变的无创性检查，已成为首选的检查方法，可与冠状动脉造影DSA媲美，甚至可替代DSA[2，13-14]。如何在得到最佳诊断图像的同时，降低对比剂的使用剂量，是许多学者关心的问题[3-5,8,15]。CCTA有心电门控下前瞻性扫描和回顾性扫描两种，前瞻性扫描方法为减少辐射剂量的最有效方法[16]。本两组均采用心电门控下前瞻性扫描，与以往的120 kV、100 kV和回顾性扫描方法相比[4,8]，本研究A组较高剂量组的辐射剂量亦相对较低。通过降低毫安秒的方法可减少X线量，以降低辐射剂量，但由于管电压的平方与辐射剂量呈正比，故降低管电压能明显降低X线辐射剂量。本研究从100 kV降到80 kV后，患者的有效辐射剂量降低约59.9%，平均有效辐射剂量为(1.75±0.40)mSv，与相关报道[15]一致。

降低管电压，康普顿散射效应降低，碘对比剂的CT值提高，从而增加血管与其周围组织结构的对比。潘昌杰等[15]报道，低浓度碘对比剂的应用，能使患者的辐射剂量及碘摄入量、碘使用总量明显降低，本研究两组使用恒瑞320 mgI/mL的碘克沙醇，较以往[3,17]使用370 mgI/mL及350 mgI/mL的对比剂能够减少患者的碘摄入量。同时，研究[18]报道，冠状动脉增强CT值达到250～300 HU即可满足诊断要求，本研究100 kV条件下，冠脉CT值达400 HU以上，而低管电压80 kV组的冠状动脉血管强化CT值达600 HU以上，比100 kV组的CT值显著增高(P<0.05)，增加了血管与周围组织的对比度，能满足诊断要求。以往双源CT“双低剂量”CCTA检查显示，低对比剂主要包括减少对比剂总用量及降低对比剂浓度[3,15-16]。本研究表明，在没有低浓度对比剂条件的医院，双源CT使用80 kV低管电压、320 mgI/mL对比剂仍能够进行冠状动脉检查。

有研究[3，11]报道，管电压从120 kV降到100 kV，CCTA图像不仅能够满足临床诊断要求，还可降低辐射剂量。甚至有报道表明[3]，70 kV主要是针对BMI≤25 kg/m2的患者，在不影响诊断的条件下，患者的辐射剂量能低至1 mSv以下。本研究患者BMI≤30 kg/m2，80 kV与100 kV组相比，两组图像的SNR、各冠状动脉分支的CNR客观参数及图像主观评价参数之间差异无统计学意义(P>0.05)，两组患者可评价血管(评分为2分以上血管段数)均达98%以上，且优良血管段数比例相当，图像质量评为优和良的血管段例数，两组差异无统计学意义(P>0.05)；两组之间可评价血管节段比例差异无统计学意义(P>0.05)，80 kV剂量组的图像质量能够满足临床诊断要求。

本研究的局限性：①两组患者BMI≤30 kg/m2，对于BMI>30 kg/m2的肥胖患者是否能用80 kV低管电压有待于进一步研究；②两组临床诊断结果没有与DSA进行对照研究。

综上所述，双源CT 80 kV低管电压低辐射剂量及320 mgI/mL对比剂的CCTA扫描图像能够满足临床诊断要求，具有可行性。建议BMI≤30 kg /m2的患者使用双源CT 80 kV低管电压扫描技术，以减少辐射剂量，尽早进行诊断治疗。

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