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[摘要]目的探讨多层螺旋CT低辐射剂量及低对比剂用量在冠状动脉成像中的临床应用。方法对疑诊冠心病并且确定检查的200例患者随机分成A组（n=100，对比剂用量为1.2 mL/kg）、B组（n=100，对比剂用量为0.8 mL/kg），两组患者再随机分为A1，B1，A2和B2 4个亚组。其中A1，B1采用回顾性心电图（Electroca rdiography，ECG）门控技术，A2、B2采用前瞻性ECG触发技术，分别对其进行冠状动脉检查，计算不同组间对比剂用量、图像噪声、图像质量分数及辐射剂量，并进行统计学比较分析。结果本课题成功的完成冠状动脉血管成像（CT Angiography，CTA）检查的病人数194例。① 对比剂用量比较，统计结果表明，A组平均用量为82.65 mL，B组平均用量为54.3 mL，B组对比剂平均用量比A组减少了约34.3%，B组图像噪声较A组略有提高，总体图像质量评分无统计学意义，可以满足临床诊断的要求；② 对照组（A1、B1）和低剂量组（A2、B2组）所得的冠脉图像比较，A2组有效剂量（Effective Dose，ED）值较A1组明显降低，降低幅度约79.7%，B2 组ED值较B1组明显降低，降低幅度约78.2%，差异有统计学意义，图像质量评分组间均无统计学差异。结论①合理减少对比剂用量可以满足冠状动脉CTA的临床诊断要求；② 合理选择扫描方案及扫描参数，可以在不降低图像质量的前提下，降低患者的有效辐射剂量。

[关键词]冠状动脉血管成像；螺旋CT；管电压；有效辐射剂量；对比剂用量；图像噪声

引言

传统的冠状动脉造影（Conventional Coronary Angiography，CAG）是诊断本病的金标准，可同时进行腔内治疗，但是有创，很难被早期发病患者接受，CT血管成像作为一种无创、快捷、有效的检查手段，很快被患者接受并迅速发展。但随之带来的是辐射剂量的增加，如何降低辐射剂量，在一些冠状动脉CT血管造影（Coronary CT Angiography，CCTA）研究报告中已有研究，结合身体质量指数（Body Mass Index，BMI）改变检查参数同时调整对比剂注射方案的研究也有报道，但数据量和覆盖的病人范围还都有局限，本研究旨在通过大数据制定合理扫描方案，目的在于满足诊断的前提下，降低辐射剂量及减少病人对比剂肾病（Contrast Induced Nephropathy，CIN）的发病风险。

1 资料与方法

2014年11月～2016年3月期间，在我院门诊或心内科住院疑诊为冠心病的病人，确认检查的患者选取符合条件的人数200人，年龄平均（54±9）岁，随机分成A组（n=100）、和B组（n=100），A组对比剂用量为1.2 mL/kg，B组对比剂用量为0.8 mL/kg。其次各均分为两组（A1、A2）、（B1、B2），各组50例，选取两组（A1、B1）采用回顾性心电图（Electrocardiography，ECG）门控扫描技术进行检查，另外两组（A2、B2）作为低剂量组，采用前瞻性心电图ECG触发扫描技术（根据人体质量BMI指数 [BMI=体重（kg）/身高 2（m 2），采用心脏智能毫安进行扫描]。具体统计描述，见表1。条件排除标准为：高浓度含碘造影剂过敏、合并肾功能不全（血肌酐≥1.5 mg/dL）、早搏或房颤；给药后心率仍大于70次/min者；BMI＞30 kg/m 2；不能配合呼吸者；拒绝签署知情同意书者；搭桥患者。

所有患者心率控制在≤65次/min，部分患者心率＞65 次/min，需要常规静脉（检查时静脉倍他洛克5～10 mg）或口服（成像前30 min，口服倍他洛克50～100 mg）应用β受体阻滞剂。实验分组患者的男女性别、年龄随机分配，在体重及BMI上的差异经统计学分析（P＞0.05）无统计学意义。医院伦理委员审核批准了本次研究，且书面通知了患者或亲属，均要求在检查前均签署增强知情同意书。

本课题检查所有患者均选用高浓度对比剂，双北碘海醇注射液[100 mL：35 g（I）]，对比剂的药量分别按单位体重进行计算，对比剂注药速率为5 mL/s。静脉进针首选右侧肘正中静脉（与高压注射器同侧），为尽量避免或减少对比剂外漏的情况，采用18 G的静脉留置针（套管针），扫描前通试验性注入生理盐水20 mL，确认静脉通路通畅。本次研究均采用LY107-Ctact高压注射器（美国，双筒立式），分别注射造影剂和生理盐水。

于两侧锁骨中点下一指、心尖区域（左侧锁骨中线与第五肋弓交汇处）正确放置电极片，确认接触良好，训练病人吸气憋气，在保证心率平稳的前提下，达到吸气时间短，吸气动作幅度小，憋气时无胸廓和腹部的自主运动，在得到能呼吸的指令才能正常呼吸，憋气时间约为5～15 s。

表1 患者的一般资料统计

所有冠脉CTA均采用宝石螺旋CT（美国，Discover CT750 HD）进行检查。扫描参数，见表2，根据人体体质指数（BMI，kg/m 2），采取心脏智能毫安扫描方案，具体参数如下：BMI≤20，管电压选择80 kV，管电流270 mA；20＜BMI≤25，管电压选择100 kV，管电流320～420 mA；25＜BMI≤30，管电压选择120 kV，管电流450～600 mA。

表2 前门控及后门控两者扫描方式具体参数

（2）心脏平扫（钙化积分）。冠脉的钙化不作为本次研究的内容，平扫所得图像用于定位左主干发出的位置，进行小剂量峰值时间测定。并且以左主干发出位置及心缘消失的位置定义心脏扫描范围的上下位置。

（3）Test Bolus。选择左冠状窦主干发出的层面，在注射器操控台上设定好进药速率及对比剂、生理盐水用量（均为20 mL），进行连续动态扫描10～20层，选择主动脉中感兴趣区（Region of Interest，ROI），计算机Dynamic软件会自动重建出时间-密度曲线，找出到达最高峰的时间点，按照（15 s+点数×2）计算延迟时间，进行扫描。

（4）冠脉CTA扫描。自气管隆突水平开始扫描，结束位置为心膈面下。视野不少于左右心缘的2 cm，高压注射器以既定的速率先注对比剂，后再注40 mL NaCl溶液（0.9%）。

选取（65%～80%）期相，各按间隔为5%进行重建，重建后的图像传输至GE AW4.6工作站，挑选最佳期相，进行后处理和软件分析。

用于执行后处理技术：① 曲面重组（Curved Planar Refor-mation，CPR）显示的数据集在三维空间的任何成像平面；② 最大强度投影（Maximum Intensity Projection，MIP）显示像素在某一方向的最大衰减提供一种血管造影图像；③ 容积再现技术（Volume Rendering Technique，VRT）使用整个数据集，从而提供一个立体的解剖结构。

选取主动脉根部左冠状窦的层面，选取特定的ROI，于原始轴位图像量出管腔对比剂的CT值和计算图像噪声SD。然后选取几大分支（LM，LAD-p、LCX-p、RCA-p），同样选取特定的ROI，利用计算机测量出对比剂的增强程度CT值，根据图像CT值得标准差计算图像噪声SD，汇总所测得的5个部位管腔的CT值及噪声，计算出他们的统计学数据，以此作为评价该患者冠状动脉管腔的CT值和噪声，CT值和噪声的比值即为信噪比。每个受检者的测量数值分别由两位资深心脏放射专业医师独立自行完成，最后取平均值获得最终数据。

对重建的原始源图像及后处理后的CPR、MIP图像进行分级：A级优，血管连续性完整，边界清，图像没有运动伪影及周围容积效应；B级良，血管连续性尚可，可出现稍许错位，但边界清晰，图像出现少许运动伪影但没有周围容积效应；C级中等，冠脉血管走行形态尚可，出现伪影，横轴位图像边缘运动伪影（距离中心＜5 mm）；D级差，血管没有连续走行，界线不清，管腔内病变无法正确观察。选定C级以上的图像可以用于本研究图像评估，D级差的图像不作选择。

根据AHA制定的冠状动脉15段分段法，由两名有丰富诊断经验的观察员（放射科医师，其中一名为副高级职称），采取双盲法对A1、A2、B1、B2 4组图像从以下几点进行分析：① 冠状动脉节段的显示数目（13段以上）；② C级以上各分支显示率；③ 血管与周围组织分界对比（边缘光滑锐利）；④ 动脉管腔对比剂增强程度（对比剂显示清晰），对图像质量按照里克特评分法1～4分进行分析评分。4分：四项都符合；3分：4项中1项不符；2分：4项中2项不符；1分：4项中3项不符。两人单独评分，最后意见不一致时综合讨论协商取共同意见。

计算机自动生成容积CT 剂量指数CTDIvol（mGy）及剂量长度乘积DLP（mGy·cm）。

根据ED=DLP×K计算有效剂量（ED），K为器官或组织的权重因子，冠状动脉按胸部取值，K=0.017。

对于以上实验结果使用统计学教研室提供的SPSS 17.0软件进行之间统计分析。P＜0.05认为差异有显著统计学意义。A1、A2和B1、B2四组数据，采用非参数-Whitney Tests用来分析差异关于主观图像质量的组间评分、图像噪声，信噪比，和辐射剂量，对于组间数据可应用χ 2检验等。

2 结果

在本研究选取的200例患者中，成功的完成冠状动脉CTA检查的病人数A1组为49例，A2组为48例，B1组为50例，B2组为47例，总人数为194例，成功率达97%，各组间人数比较P值为0.85（＞0.05），并且最终重建的图像质量均符合临床诊断要求。首先客观比较A、B两组因对比剂用量的不同，图像质量即对比剂增强程度及图像噪声之间的差异。另外比较A1、A2和B1、B2组间扫描方式的不同，在图像噪声、图像质量分数和计算得到的辐射剂量之间的差异有无统计学意义，见表3。

表3 A、B两组各段冠状动脉管腔内对比剂浓度（CT值）比较（HU）

对于200例随机分配的A1、A2、B1、B2 4组患者一般资料进行比较，组间数据经统计学分析，P值均＞0.05，无显著统计学意义，见表4。

表4 4组患者冠脉图像及辐射剂量各项参数比较

注：对于A、B两组为结合低对比剂用量的检查，对图像噪声、信噪比及图像质量分数另做组间比较，辐射剂量只在小组间比较。

客观质量评价：对于A、B两组，总体的的延迟时间A组为（15±3）s，B组为（16±2）s，统计学P值为0.053（＞0.05）。对选取的冠状动脉5个主要部位（主动脉、LM、LAD-p、LCX-p及RCA-p）管腔的强化程度进行量测（即CT值），各部位间统计学分析P值分别为0.196、0.064、0.146、0.935、0.115（均＞0.05），对于整体CT平均增强程度，A组为（354.48±35）HU，B组图像为（321.8±29）HU，两组间P值为0.064。A组平均图像噪声为（28.9±11.9），信噪比为（16.4±2.2），B组平均图像信噪比为（29.9±11.5），信噪比为（15.6±2.1），两组间比较图像噪声（t=0.57，P=0.49，＞0.05）、信噪比（t=9.176，P=0.69，＞0.05）。A1与A2组间图像噪声比较P值为0.65（＞0.05），信噪比比较P值为0.77（＞0.05），B1与B2组间图像噪声比较P值为0.58（＞0.05），信噪比比较P值为0.85（＞0.05）。总体B组图像噪声较A组略有提高，并且结果可见患者进行MSCT冠状动脉成像时各部位的强化程度略有不同。对两组间各测量数值进行组间比较和统计学分析，P＞0.05，这些不具有统计学意义。组间冠脉图像比较，见图1。

主观质量评价：对于收集的200例患者冠状动脉分析共得到1965段，我们应用里克特4级评分法对1965段血管进行评分，其中得到4分的为1756段，3分的为135段，2分的为55段，被评为1分的为19段，其中≥2分是我们认为能满足诊断要求的，这样具有诊断价值的比例为99.03%。对A、B两组图像质量分数评估A组为（3.2±0.8），B组为（3.0±0.9），组间比较（t=0.24，P=0.83，＞0.05）。对于A1组的图像质量评分为（3.2±0.8），A2组为（2.9±1.1），B1组为（3.1±0.8），B2组为（2.9±0.7），A1、A2组间比较P值为0.88，B1、B2组间比较为P值0.83，各组图像质量平均评分结果，差异无统计学意义（P＞0.05）。

有效辐射剂量的评价：在扫描中CT机显示CT容积剂量指数，比较A1、A2组（t=16.7，P=0.00，＜0.05）和B1、B2组（t=17.1，P=0.00，＜0.05），通过DLP×K计算各组患者所接受的有效辐射剂量，A1组为（15.6±2.2）mSv，A2组为（4.3±1.4）mSv，B1组为（14.8±2.5）mSv，B2组为（4.2±1.5）mSv，比较A1、A2组（t=24.6，P=0.005，＜0.05）和B1、B2组（t=22.8，P=0.005，＜0.05），结果表明A2组ED值较A1组明显降低，降幅百分比约79.7%，统计学分析P＜0.05，差异有统计学意义，同样B2组ED值较B1组也明显降低，降幅百分比约78.2%，统计学分析P＜0.05，差异具有显著统计学意义。

3 讨论

在冠心病的无创性评估中，CCTA已成为一种非常有用的诊断工具，为提供更高的诊断准确性，冠脉CTA技术一直在积极改善，但由于CCTA检查固有的高辐射剂量，对患者的剂量保护一直是人们所关心的问题 [1-2]。针对这种情况，出现了一种新的心脏扫描模式：前瞻性心电触发扫描（Prospective ECG Triggered Scan） [3-4]，这种技术充分利40 mm宽体探测器的优势，一般只需要2～3次移床即可覆盖整个心脏。该技术采用横断面数据采集方式，一次采集完成后迅速移到下一位置继续心跳触发扫描，2次扫描之间的重叠量非常窄，能显著降低50%～80%的有效剂量。

图1 组间冠脉图像比较

注：a.a组病例，采用后门控扫描，对比剂用量为66 mL，主动脉CT增强程度为356 HU，ED为18.6 mSv，图像质量评级为A级，观察员评分3.8分；b.b组病例采用前门控低剂量扫描，对比剂用量为50 mL，主动脉CT增强程度为319 HU，ED为4.03 mSv，图像质量评级为B级，观察员评分3.6分，两组间的图像噪声及质量评分没有显著差异意义，b组患者的有效辐射剂量较a明显减低，降幅约77%；c.c组病例，采用后门控扫描，对比剂用量为80 mL，主动脉CT增强程度为378 HU，ED为21 mSv，图像质量评级为B级，观察员评分2.9分；d.d组病例，采用前门控扫描，对比剂用量为52 mL，主动脉CT增强程度为306 HU，ED为4.7 mSv，图像质量评级为B级，观察员评分3.1分，两组间的图像噪声及质量评分没有显著差异意义，d组患者的有效辐射剂量较c明显减低，降幅约77%。

并且虽然冠脉CTA技术一直在积极改善，但是造影剂的注射方案却没有多大变化。在临床应用中，采用固定的剂量和注射速度仍被广泛使用，这可能导致病人因为体重的变化，对比剂用量过多病人负担过重，或对比剂用量不足冠脉显示程度欠佳 [5]。因此，如果需要一致的血管对比度增强，血管内的对比剂用量应根据体重进行调整。

针对这两方面的问题，本研究通过大数据对两种扫描方式和对比剂个性方案进行了比较，① 关于对比剂用量的减少是否在图像质量评分方面有差异进行了比较；② 扫描方式的改进，采用低剂量扫描，降低患者的辐射剂量，在图像质量评分方面有无差异，对于图像质量的评价，在主观及客观两方面同时进行了比较。课题研究的A组所有患者平均对比剂用量为71 mL，B组所有患者平均对比剂用量为52 mL，对比剂的进药速率根据患者体重作出了个体化调整，在对比剂注入量方面，B组患者较A组减少了20%左右，从表4中可以看出图像的信噪比，B组较A组略有提高，但总的图像质量评分经统计学分析没有差异意义，这说明两者都可以满足诊断要求。两组分别采用的前瞻性ECG触发扫描与回顾性ECG门控技术之间，在相同的低管电压、低管电流的扫描条件下，计算图像的有效辐射剂量，A2组ED值较A1组减少了79.7%，B2组ED值较B1组减少了78.2%，虽然患者的辐射剂量大幅降低，并且这是有统计学意义的，但从表4可以看出，几组之间的冠状动脉图像质量评分没有统计学差异意义，说明这可以保证临床诊断的要求。

前瞻性的ECG门控的缺点是对心脏运动伪影非常敏感，容易产生图像错位，这在心律不齐的病人中表现会更明显 [6]，而回顾性ECG门控，采用是一种很小螺距螺旋扫描方式，同时记录下心电图信号，根据ECG信号，可以在心动周期的任何阶段来重建得到所需的图像，由于扫描时的螺距较低，数据存在过采样，整个R-R间期的数据都可以使用 [7-9]。这样，就可以按5%～10%的间隔重建，此外，由于左右冠状动脉的运动并不同步，选择每支血管在R-R间期内动度最小的点来进行数据采集。在日常工作中我们用来重建的期相一般选择65%～70% [10]。

用于CT血管成像的对比剂是有机碘溶液，这是一种主要由肾脏排泄的水溶性对比剂，这类对比剂很少与血浆蛋白结合，肾功能正常的受检患者，98%以上的对比剂由肾小球滤过排出 [11]，理想状态的对比剂（吸收X线能力强、渗透压低，完全溶于水、生物学上的“惰性”） [12]尚难实现，因此，临床在使用对比剂的过程中会出现各种各样的毒副作用和过敏反应，但对于大多数人来说这是可以耐受而不出现不良反应的，即使出现不良反应多数人也很轻微或是一过性的，但依然有少数人可发生严重的甚至危及生命的反应 [13]，所以我们在临床工作中，尽管发生率很低，也不能忽视它一旦发生的严重后果。

随着螺旋CT技术的进步，CT的心血管中的应用项目也在增多，并且为临床提供了诸多及时准确的诊断信息 [14-15]，使用的越来越广泛，虽然含碘对比剂也在不断改进，其在使用过程中的不良反应越来越少，但是含碘对比剂在使用过程中应关注的问题和如何合理使用，对最大限度的发挥心血管CT成像的效用，以减少其不利因素，所以采取对比剂用量根据个人体重标准化 [16-17]，能在一定程度上减少的对比剂用量，并且同意可以满足冠状动脉的检查。

综上所述前瞻性ECG触发扫描冠状动脉成像技术，联合应用同时降低管电压、管电流及低对比剂用量的方法切实可行，最终更大程度降低了患者所受的有效辐射剂量，减少了对比剂损害的发生几率，同时所得到的冠状动脉图像足可满足临床诊断的要求。

本研究尚存在以下一些局限性：为消除年龄对图像质量的影响，仅选择45～65岁患者，而≤45岁中青年患者及≥65岁老年患者未纳入研究，本研究方案在此人群中的可行性未知；本课题只针对了1.2 mL/kg和0.8 mL/kg两种对比剂用量模式，更低对比剂量有待进一步研究；本次研究只关注图像质量及辐射剂量，没有与金标准DSA进行诊断效能的研究。

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Clinical Application of Coronary Imaging with “Double Low” Multi-Slice Spiral Computed Tomography Angiography

XIAO Tai-xing
Department of CT, Liaocheng Third People’s Hospital, Liaocheng Shandong 252000, China

Abstract：ObjectiveTo investigate the clinical application value of multi-slice spiral Computed Tomography Angiography (CTA) with low radiation dose and low contrast-medium dose in coronary imaging. MethodsTo identify 200 patients with suspected coronary heart disease and after examination of patients were randomlLy divided into A group A (n=100, contrast-medium dose was agent for 1.2 mL/kg) and, B group B (n=100, contrast-medium dose was agent for 0.8 mL/kg), further two patients were randomLly divided into four subgroups, which were subgroup A1, A2, B1 and B2 separately., with Subgroup A1 and B1 (control group) underwentused by (A1, B1 with prospectively Electrocardiography (ECG) triggereding technique while subgroup (A2) and. B2, using conventional (low-dose group) byunderwent retrospectively ECG gateding technique) four subgroups of coronary angiography. All patients’ coronary arteries were examined to , computed between different groups of contrast-medium agent doseage, image noise, image quality fraction and radiation dose in the different groups fraction, and which were performed statistical comparative analysis to themlater. ResultIn this study, 194 of 200 patients (97%) were successfully performed CTA for coronary imaging. ① Average dose of contrast-medium for group A group and group B group was 82.65 mL, and 54.3 mL respectively. The statistical results showed that the average contrast-medium dose of group B reduced 34.3% approximately than that of compared with group A group, image noise of group B group was higher slightly than that of group A group, and the overall image quality fraction was of no statistical significance, which could meet the clinical diagnostic requirements; ② Comparing the coronary artery images of control group (subgroup A1, B1) and low-dose group (subgroup A2, B2), Effective Dose (ED) value of subgroup A2 group declined more apparently than that of subgroup A1 with a reduction of about 79.7%, and ED values of subgroup B2 was also decreased more significantly than that of subgroup B1 with a reduction of about 78.2%, therefore the difference was statistical significantly. However, image quality fraction was of no significant difference. Conclusion① A reasonable contract-medium dose reduction could meet the clinical diagnosis requirement for CTA on coronary artery; ② A reasonable choice of scanning andscanning parameters could reduce the effective radiation dose without degrading the image quality.

Key words：coronary angiography; spiral computed tomography; tube voltage; effective radiation dose; contrast-medium dose; image noise

多层螺旋CT“双低”扫描在冠状动脉成像中的临床应用

引言

1 资料与方法

2 结果

3 讨论