Force CT大螺距Turbo Flash扫描模式在不同心率患者中的应用效果研究

杨家虎，冯越，张建军

随着多排螺旋CT的不断改进和完善，CT冠状动脉成像（CTCA）成为冠状动脉疾病（coronary artery disease，CAD）早期筛查的重要手段，但CT成像存在较高辐射并可能引起生物效应，而且患者心率变化对图像质量会产生影响，从而影响CTCA进一步发展。Force CT因其极短时间内即完成CTCA，突破血流、呼吸、心搏的束缚，全面冻结人体生理运动，不但减少了因心搏引起的图像影响，也有效地降低辐射剂量。本研究通过对浙江医院行Force CT冠状动脉血管成像的98例患者资料进行回顾性分析，研究不同心率患者应用大螺距Turbo Flash扫描模式行CTCA的图像质量与辐射剂量，探讨Force CT大螺距Turbo Flash扫描模式在不同心率患者中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 纳入标准：（1）临床表现为心悸，心前区和/或左上臂偶有放射状疼痛；（2）碘对比剂过敏试验阴性；（3）心律平稳；（4）未行冠状动脉支架植入术、冠状动脉旁路移植术或其他心脏手术。选取2016年8—11月于浙江医院行CTCA的98例患者，其中男57例，女41例；年龄40～84岁，平均年龄（61.2±8.7）岁，中位年龄64岁。根据CTCA扫描时心率分为3组：心率≤65次/min为A组（47例），65次/min＜心率≤75次/min为B组（24例），心率＞75次/min为C组（27例）。其中，A组男28例，女19例；平均年龄（58.8±8.6）岁。B组男12例，女12例；平均年龄（65.0±11.7）岁。C组男17例，女10例；平均年龄（61.8±11.7）岁。3组性别、年龄比较，差异无统计学意义（χ2=0.951，P=0.621；F=2.877，P=0.061）。患者均对本研究知情同意。

1.2 扫描技术 患者均采用第三代双源SOMATOM Force CT（德国西门子医疗系统有限公司）进行扫描。扫描参数：采用前瞻性心电触发大螺距Turbo Flash序列扫描，开启智能最佳管电压调节技术（CARE kV）及管电流（ref）自动曝光控制，参考电压100 kV，电流320 mAs。准直为2.0 mm×192.0 mm×0.6 mm，机架旋转时间为250 ms，检查床行进速度为737 mm/s。扫描范围自气管隆嵴下1 cm至心脏膈面，视场角（FOV）依患者情况设定。采用西门子高级模拟迭代重建（advanced modelled iterative reconstruction，ADMIRE）技术，重建强度固定ADMIRE为3。重建图像层厚为0.75 mm，间隔为0.3 mm。采用syngo.via医学图像处理软件处理图像数据，包括曲面重建（curved planar reformation，CPR）、容积再现（volume rendering，VR）和血管树等（见图1）。

1.3 对比剂注射及触发技术 采用双筒高压注射器（Mallinckrodt Baker），经右侧肘静脉以4 ml/s速率注射40 ml非离子型碘对比剂碘佛醇（350 mgl/ml）后，以相同速率注射40 ml 0.9%氯化钠溶液。采用团注追踪程序自动触发技术，触发监测感兴趣区域（ROI）设定为气管隆嵴下1 cm的升主动脉处。监测扫描设定100 kV，ref参考值为80 mAs，阈值设定为100 HU。均于注射对比剂10 s后开始监测，当ROI浓度达到或超过阈值后，延迟6 s启动扫描。

1.4 图像质量分析

1.4.1 冠状动脉分段 根据美国心脏协会（AHA）最新的分段标准［1］，将冠状动脉分为：右冠状动脉近段、中段、远段，后降支，左室后支，左冠状动脉主干，前降支近段、中段、远段，第1对角支，第2对角支，回旋支近段，第1钝缘支，回旋支中段，第2钝缘支，回旋支远段，中间支17节段。分支血管管径＜1.5 mm的血管段、缺失及闭塞血管段不计入本次统计［2］。

1.4.2 冠状动脉图像质量 采用Likert 4级评分法［3］。1分为血管显示良好，边界清晰，无搏动伪影或血管中断；2分为血管有轻度搏动伪影；3分为血管有中度搏动伪影；4分为血管显示不清，或有严重搏动伪影。可评价血管为1～3分；不可评价血管为4分；不计入分析的血管为0分。评分越高，图像质量越差。图像由两名有经验的医师分别在未知采集患者数据资料的情况下，采用双盲法以横断位原始图像为主，结合多种重建技术（如VR、CPR等）独立评价冠状动脉的图像质量。

图1 平均心率为98次/min的67岁男性患者的扫描图像Figure 1 The scanned images of a 67-year-old male with an average heart rate of 98 beats/min

1.5 辐射剂量分析 辐射剂量为冠状动脉CTCA的扫描剂量，剂量长度乘积（dose length produce，DLP）由CT系统自动给出，有效辐射剂量（effective dose，ED）根据公式ED=K×DLP计算，其中K值采用2003年英国的调查报告（NRPBW67）给出的常数 K=0.014 mSv·mGy-1·cm-1［4-5］。

1.6 统计学方法 采用SPSS 22.0统计软件进行统计分析，计量资料以（x±s）表示，3组间比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用LSD-t法，两组间比较采用t检验；采用Kappa检验分析评价双盲法冠状动脉图像质量评分的一致性，Kappa＞0.700为一致性较好，0.400≤Kappa≤0.700为一致性中等，Kappa＜0.400为一致性差。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 图像质量评分 3组患者共出现1 443个冠状动脉节段，图像质量评分为1分的节段有1 291个（89.47%），2分的节段有149个（10.33%），3分的节段有3个（0.20%）。其中，右冠状动脉近段为（1.1±0.2）分，右冠状动脉中段为（1.2±0.4）分，右冠状动脉远段为（1.1±0.3）分，后降支为（1.2±0.5）分，左室后支为（1.0±0.2）分，左冠状动脉主干为（1.0±0.1）分，前降支近段为（1.1±0.2）分，前降支中段为（1.1±0.2）分，前降支远段为（1.1±0.3）分，第1对角支为（1.0±0.2）分，第2对角支为（1.0±0.2）分，回旋支近段为（1.1±0.3）分，第1钝缘支为（1.1±0.3）分，回旋支中段为（1.2±0.4）分，第2钝缘支为（1.0±0.2）分，回旋支远段为（1.2±0.4）分，中间支为（1.1±0.3）分。两位评价医师双盲法冠状动脉图像质量评分的一致性较好（Kappa=0.835，P<0.05）。

2.2 不同性别患者图像质量评分、辐射剂量比较 不同性别患者心率、图像质量评分、DLP和ED比较，差异均无统计学意义（P>0.05，见表1）。

表1 不同性别患者的参数比较（±s）Table 1 Comparison of the parameters in males and females

表1 不同性别患者的参数比较（±s）Table 1 Comparison of the parameters in males and females

注：DLP=剂量长度乘积，ED=有效辐射剂量

性别 例数 心率（次/min）图像质量评分（分）DLP（mGy·cm）ED（mSv）男性 57 69.1±12.9 1.12±0.11 52.8±13.5 0.74±0.19女性 41 69.3±12.0 1.10±0.09 49.0±11.8 0.69±0.17 t值 -0.083 0.936 1.453 1.453 P值 0.934 0.351 0.149 0.149

2.3 3组图像质量评分、辐射剂量比较 患者DLP为（51.3±12.8）mGy·cm，ED为（0.72±0.18）mSv。3组 图像质量评分、DLP和ED比较，差异均有统计学意义（P<0.05）；其中，B、C组图像质量评分均高于A组，差异均有统计学意义（P<0.05）；C组DLP、ED均高于A组和B组，差异均有统计学意义（P<0.05，见表2）。

表2 3组图像质量评分、辐射剂量比较（x±s）Table 2 Comparison of the image quality and radiation dose of the three groups

3 讨论

近年来，CAD发病率和病死率已呈高位态势，时刻威胁人类健康［6］。因此，CAD的早发现、早诊断、早治疗，对降低CAD发生率和病死率、减轻疾病负担及提高患者生活质量有重要意义［7］。

冠状动脉造影（coronary angiography，CAG）有极好的时间和空间分辨率，是评价CAD的金标准，但属于有创检查，操作复杂且易出现并发症，因此限制了其广泛应用。随着影像技术发展，CTCA广泛应用于心脏大血管检查，扫描技术的进步增加了各种有效数据采集，提高了图像质量。CTCA作为一种简单、无创、直观、可重复性强的检查方法，可作为CAD的首选检查方法，对CAD的筛查及诊断方面有重要的应用价值。

Force CT作为第三代双源CT，在CTCA方面达到了一个新高度，具有2×192层的数据同步采集系统、更快的机架旋转速度（250 ms）、更具能量的X线球管允许低至70 kV的CTCA采集等，改善了图像质量，同时减少了辐射剂量，实现了为包括心率较高等大多数患者进行高质量无创伤的CTCA检查，平均有效剂量＜1 mSv［8］。第二代双源CT前瞻性大螺距Flash Spiral扫描模式能有效地降低辐射剂量，保证较好的图像质量和诊断的准确性［9-10］，但只适用于心率较低（一般＜65次/min）且心律较齐的患者，对心率的严格要求限制了其应用。大螺距Turbo Flash扫描模式同Flash Spiral模式一样，能够在1个心动周期内完成对冠状动脉的图像采集，而且当心率较高如＞90次/min时能够进行扫描［11］。大螺距Turbo Flash扫描模式基本原理是CTCA触发后仅对1个R-R间期内预设时相进行曝光扫描，曝光采集的时相根据心率的高低有不同选择［11］：当患者心率较慢时，心脏在舒张期的运动幅度较小，在60% R-R间期采集数据可以获得更好的图像质量，此时应选择Turbo Flash舒张期采集；当患者心率过快如＞90次/min时，图像易产生各种伪影，最佳采集时相位于收缩期，此时选择Turbo Flash收缩期采集可以获得更好的图像质量［12］。

本研究结果显示，B、C组图像质量评分高于A组，说明心率≤65次/min患者的图像质量要优于＞65次/min患者。以往高心率患者CTCA多使用回顾性心电门控扫描，选择合适的重建时相（一般选择收缩期）进行重建［13］。本研究C组患者（心率＞75次/min）选择Turbo Flash收缩期采集，图像质量评分为（1.16±0.10）分，对比A组的（1.06±0.07）分仅有轻度下降，能满足诊断要求且辐射剂量极大降低，与文献［11］结果一致。

本研究中，回旋支远段和右冠状动脉中段的图像质量较差，是由于在完整心动周期内，左冠状动脉主干和左前降支走行于心脏表面前室间沟内，变化幅度相对较小且运动速度较慢；右冠状动脉和左冠状动脉回旋支分别于心脏表面的右、左房室沟内走行，运动速度相对较快且位置变化幅度较大，受心脏房、室双重因素制约，当房、室运动情况不一致时两支血管会出现不规则运动，造成血管难以清晰展现。此外，由于血管管径细小，左冠状动脉回旋支尤其是远段图像质量较差。

本研究结果显示，不同性别的图像质量、辐射剂量比较，差异均无统计学意义。患者DLP为（51.3±12.8）mGy·cm，ED为（0.72±0.18）mSv。C组的DLP、ED均大于A组和B组，说明DLP和ED随着心率升高而增加。

本研究存在以下局限性：（1）仅使用了单一扫描模式，未与其他传统扫描模式进行对照，今后需进行不同扫描模式的对比研究；（2）仅采用主观图像评价，对图像质量的评价可能存在偏倚；（3）对于心律不齐患者能否应用Turbo Flash扫描模式需进一步研究。

综上所述，心率稳定的患者使用Force CT大螺距Turbo Flash扫描模式的图像质量和辐射剂量较高，根据不同心率选择合适的采集时相，可以得到满足诊断需要的图像，且有效辐射剂量＜1 mSv（＜1 mSv即可达到亚mSv级）。

本文无利益冲突。

［1］MADHOK R，AGGARWAL A.Comparison of 128-slice dual source CT coronary angiography with invasive coronary angiography［J］．J Clin Diagn Res，2014，8（6）：RC08-11．DOI：10.7860/JCDR/2014/9568.4514.

［2］SUN K，HAN R J，MA L J，et al．Prospectively electrocardiogram-gated high-pitch spiral acquisition mode dualsource CT coronary angiography in patients with high heart rates：comparison with retrospective electrocardiogram-gated spiral acquisition mode［J］．Korean J Radiol，2012，13（6）：684-693．DOI：10.3348/kjr.2012.13.6.684.

［3］HUR G，HONG S W，KIM S Y，et al．Uniform image quality achieved by tube current modulation using SD of attenuation in coronary CT angiography［J］．AJR Am J Roentgenol，2007，189（1）：188-196．DOI：10.2214/AJR.06.1201.

［4］SHRIMPTON P C，HILLIER M C，LEWIS M A，et al．National survey of doses from CT in the UK：2003［J］．Br J Radiol，2006，79（948）：968-980．DOI：10.1259/bjr/93277434.

［5］王晓华，张艳，袁慧书.自动管电压调制技术参考毫安秒对胸部CT平扫图像质量和辐射剂量的影响［J］．中华放射 学 杂 志，2015，49（3）：179-182．DOI：10.3760/cma.j.issn.1005-1201.2015.03.005.WANG X H，ZHANG Y，YUAN H S.Effect of reference mAs in CARE kV technique on image quality and radiation dose in unenhanced chest CT［J］．Chinese Journal of Radiology，2015，49（3）：179-182．DOI：10.3760/cma.j.issn.1005-1201.2015.03.005.

［6］KOPLAY M，CELIK M，AVCI A，et al．Comparison between prospectively electrocardiogram-gated high-pitch mode and retrospectively electrocardiogram-gated mode for dual-source CT coronary angiography［J］．Pol J Radiol，2015，80：561-568．DOI：10.12659/PJR.895232.

［7］周霞，廖生武，易松，等．分级诊疗背景下社区老年冠心病患者医养结合健康管理模式研究［J］．中国全科医学，2017，20（26）：3232-3238.DOI：10.3969/j.issn.1007-9572.2017.00.017.ZHOU X，LIAO S W，YI S，et al．Mode of healthcare management services delivered by medical and elderly care institutions for community-dwelling elderly patients with coronary heart disease under the situation of the implementation of hierarchical medical system in China［J］．Chinese General Practice，2017，20（26）：3232-3238.DOI：10.3969/j.issn.1007-9572.2017.00.017.

［8］MORSBACH F，GORDIC S，DESBIOLLES L，et al．Performance of turbo high-pitch dual-source CT for coronary CT angiography：first ex vivo and patient experience［J］．Eur Radiol，2014，24（8）：1889-1895．DOI：10.1007/s00330-014-3209-7.

［9］杨晓波，杨俊杰，田峰，等．双源CT大螺距前瞻性双次扫描模式在冠心病诊断中的价值［J］．南方医科大学学报，2013，33（11）：1605-1610.YANG X B，YANG J J，TIAN F，et al．High-pitch dual-source CT in prospectively electrocardiogram-triggered spiral double scanning mode for diagnosing coronary artery patency［J］．Journal of Southern Medical University，2013，33（11）：1605-1610.

［10］KOPLAY M，ERDOGAN H，AVCI A，et al．Radiation dose and diagnostic accuracy of high-pitch dual-source coronary angiography in the evaluation of coronary artery stenoses［J］．Diagn Interv Imaging，2016，97（4）：461-469．DOI：10.1016/j.diii.2015.10.008.

［11］LINSEN P V，COENEN A，LUBBERS M M，et al．Computed tomography angiography with a 192-slice dual-source computed tomography system：improvements in image quality and radiation dose［J］．J Clin Imaging Sci，2016，6（1）：44．DOI：10.4103/2156-7514.192840.

［12］PAIL J F，AMATO A，ROHNEAN A.Low-dose coronary-CT angiography using step and shoot at any heart rate：comparison of image quality at systole for high heart rate and diastole for low heart rate with a 128-slice dual-source machine［J］．Int J Cardiovasc Imaging，2013，29（3）：651-657．DOI：10.1007/s10554-012-0110-9.

［13］JOHNSON T R，NIKOLAOU K，WINTERSPERGER B J，et al．