双源CT迭代重建算法联合低管电压及低浓度对比剂冠状动脉成像的研

时间：2023-03-14 16:53:42 医学毕业论文我要投稿

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　　[摘要] 目的探讨第二代双源(炫速双源)CT冠状动脉成像中，应用迭代重建算法与等渗低浓度对比剂及低电压技术时的图像质量及辐射剂量。方法收集宁波市第二人民医院及浙江省立同德医院2014年3月～2015年3月的80例冠心病患者(BMI<30 kg/m2，心率<65 次/min)按CT号码的单双号分成A、B两组，每组各40例。两组均采用冠状动脉双源CT前瞻性大螺距扫描，A组采用低电压和低浓度对比剂及迭代重建(SAFIRE)进行冠状动脉CT检查;B组采用常规电压及常规浓度对比剂及滤波反投影(FBP)对冠状动脉进行重建。两位有经验的心血管系统诊断医师采用双盲法，以5分法评定系统对冠状动脉16段分支血管成像质量进行评分，对两组有效辐射剂量、平均CT值、图像噪声、信噪比(SNR)、对比信噪比(CNR)、图像质量评分进行比较。采用t检验比较计量资料组间差异。结果两组患者一般资料、辐射剂量、图像质量比较，除了辐射剂量中的管电流具有统计学差异(P < 0.05)外，其余差异均无统计学意义(P > 0.05)。两组CNR、SNR、CT值比较差异均无统计学意义(P > 0.05)。结论在BMI<30 kg/m2，心率<65 次/min条件下，前瞻性大螺距扫描、迭代重建算法和低浓度非离子型造影剂及低管电压综合的多种技术进行冠状动脉CTA检查时，可以使辐射剂量明显降低且对冠状动脉诊断的准确性无明显影响。

　　[关键词] 体层摄影术;冠状动脉血管造影术;X线计算机

　　虽然冠状动脉造影术仍是诊断冠心病患者冠状动脉病变的金标准，但是因其有创性的缺点仍不能得到临床的广泛应用[1-2]。近年来多层螺旋CT的飞速发展，CT的空间分辨率和时间分辨率迅猛的提高，CT冠状动脉成像因其非创伤性的巨大优势逐渐得到了临床医生的青睐。况且冠状动脉CT成像还能了解冠状动脉管腔内情况及钙化积分的数据化信息，这是冠状动脉造影无法企及的地方[3]。但是冠状动脉CT成像的显著高于其他扫描部位CT检查的辐射剂量是毋庸置疑的事实[4]。冠状动脉CT成像时，为了获得理想的冠状动脉图像，放射技术人员常使用高浓度的碘对比剂，可是高浓度的碘剂给患者带来的肾功能损伤是难以预测的[1，5-6]。而冠心病患者往往年龄比较大，心、脑、肺、肾功能普遍降低，所以对比剂肾病的发生率也有潜在的高发率[7-8]。降低造影剂肾病的并发症，减少造影剂的不良反应发生率，也是目前亟待解决的问题之一[9]。随着双源CT的发展，第二代双源(炫速双源)CT的出现，其时间分辨率75 ms，空间分辨率0.17 mm，机架旋转时间达到0.28 s，螺距扫描技术达到了3.4，进床达到了45 cm/s，有研究表明，冠状动脉CT成像应用前瞻性大螺距扫描能够实现较低辐射剂量达到较为完美的图像效果，这为研究低浓度对比剂冠脉成像奠定了良好的研究基础[10]。

　　本研究的前瞻性大螺距扫描技术与低浓度对比剂采用西门子迭代重建技术(sinogram affirmed iterative reconstruction，SAFIRE)和低电压进行冠状动脉CT成像，对比常规浓度对比剂、滤波反投影(filtered-back projection，FBP)重建技术和常规电压，分析评价两者冠状动脉的图像质量、辐射剂量，以期在冠状动脉成像中研究更低辐射剂量和更低对比剂浓度的可行性。

　　1、资料与方法

　　1.1 一般资料

　　收集2014年3月～2015年3月宁波市第二人民医院及浙江省立同德医院的冠心病患者80例并行双源CT冠状动脉成像。80例患者均为窦性心律且律齐，心率<65次/min，心率波动范围-5～5次/min，按CT号码为单、双号分成A、B两组，每组各40例。A组采用低电压和低浓度对比剂及SAFIRE进行冠状动脉CT检查;B组采用常规电压及浓度对比剂及FBP对冠状动脉进行重建。排除有碘过敏史和甲状腺疾病的患者;有严重心、脑、肺功能不全，呼吸不能配合者;严重的肾功能不全(肌酐清除率≤120 μmol/L)者;体重质量指数(body mass index，BMI)≥30 kg/m2者;心律不齐及心率过快者;检查前服用β受体阻滞剂调整心率仍<65次/min者。80例患者中男57例，女23例，年龄45～84岁，平均(68±13)岁，BMI 17.4～29.3 kg/m2，平均(26.4±2.8) kg/m2。本研究经宁波市第二人民医院及浙江省立同德医院伦理委员会批准，所有受检者均于检查前签署知情及过敏试验同意书。

　　1.2 方法

　　80例患者均采用西门子双源CT检查(德国)，患者采取仰卧位，头先进方式扫描。电极置放位置按照美国标准(AHA)胸前4导联连接监测心电图。扫描前严格训练患者呼吸及屏气。心率>65次/min的患者排除禁忌证后于扫描前口服倍他乐克50 mg进行心率的控制;仍有心率过快和心律不齐患者，由心内科医生辅助进行检查前的药物控制，仍有心率>60次/min和心律不齐患者，选择回顾性心电门控螺旋扫描模式(Spiral)或给予放弃冠状动脉CTA检查，不予入组。扫描分A、B两组，分别在A组采用270 mg I/100 mL欧乃派克等渗低浓度对比剂，B组使用常规浓度350 mg I/100 mL欧乃派克高渗对比剂。扫描范围按照常规的心脏扫描检查方法：上、下界分别为：气管隆突下、心脏膈面下。选取肘正中静脉，常规留置，按照1.0 mL/kg注入50～60 mL造影剂，速率4.5～5.0 mL/s并以相同流率注入50 mL生理盐水推送血管内余量造影剂。应用对比剂团注追踪法，当CT值在100 Hu时，在主动脉根部层面测得后，CT机自发扫描。

　　扫描参数：两组数据均采用单扇区重建技术及前瞻性心电触发大螺距扫描技术，同时开启实时动态管电流调节技术(CARE DOSE 4D)。探测器准直128 mm×0.6 mm，层厚0.75 mm，重建增量0.4 mm，螺距3.4，球管旋转时间0.28 s，有效管电流380 mAs，卷积核B26 f。扫描开始及采集时相为60%R-R间期。A组采用西门子SAFIRE，迭代重建值选择SAFIRE=3，管电压80 kV;B组采用FBP重建，管电压100 kV。

　　1.3 后处理及重建

　　两组扫描结束后传到西门子后处理平台MMWP工作站，由专门从事冠脉重建技术人员应用Syngo软件中Circulation对扫描的冠状动脉血管进行重建，图像矩阵512×512。利用容积数据进行后重建处理。重建包括：多平面重组(multiplanar reformation，MPR)、容积再现(volume rendering，VR)、最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)、曲面重建(curved planar reformation，CPR)[11]。

　　1.4 图像评价

　　为了客观评价冠状动脉图像，统一图像的窗位和窗宽。请两位中级以上专攻胸部影像诊断医师对冠状动脉CT轴位扫面的原始图像进行客观指标的测量，两位医师在互不干扰情况下，测量右侧冠状动脉主干(RCA)、左侧冠状动脉的主干(LMC)、左侧冠状动脉的前降支(LAD)、左侧冠状动脉的回旋支(LCA)的CT值，并计算4支冠状动脉CT值的标准差设定为图像噪声，以左侧冠状动脉主干层面背部肌组织的CT值为测定标准，背景噪声为其背部肌肉组织的标准差。需要注意的是，划分区域要避开骨骼钙化和脂肪[12]。信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)和对比噪声比(contrast-to-noise ratio，CNR)按照公式计算如下：SNR=管腔平均CT值/管腔CT值的SD;CNR=(管腔平均CT值-背部肌组织平均CT值)/肌组织CT值的SD[13]。　　两位医师独立观察横断面图像及后重建数据的图像，对冠状动脉血管按照美国标准的5分法进行评分，即按照冠状动脉图像清晰度和有无运动伪影来划分：冠状动脉图像边缘清晰，无运动伪影为5分;轻度模糊，有轻度伪影为4分;中度模糊，有中度运动伪影但无明显错层为3分;边缘模糊、运动伪影明显为2分;管腔不能辨认，无法诊断为1分[14]。

　　1.5 辐射剂量计算

　　扫描仪每次检查结束后会自动生成容积CT剂量指数(CT dose index，CTDIvol)及剂量长度乘积(dose length product，DLP)。有效剂量(effectived dose，ED)，根据公式ED=DLP×K换算而成，其中K为Monte Carlo转换系数，胸部K值采用0.017[15]。

　　1.6 统计学方法

　　采用SPSS 11.5软件进行对比分析，计量资料数据用均数±标准差(x±s)表示，两组间比较采用t检验;计数资料用率表示，组间比较采用χ2检验，采用Kappa一致性检验(Kappa值，即K值)评价两名医师的一致性，标准如下：0.75

　　2、结果

　　2.1 统计学Kappa检验结果

　　两位医师的一致性检验(K值=0.85)，诊断一致性极好。

　　2.2 两组患者一般资料比较结果

　　两组患者一般资料比较差异均无统计学意义(P > 0.05)。见表1。

　　2.3 两组患者辐射剂量及图像质量比较结果

　　除了辐射剂量中的A组与B组管电流的比较差异有统计学意义(P < 0.05)外，其余比较差异均无统计学意义(P > 0.05)。见表2。

　　2.4 两组患者图像质量比较结果

　　两组患者图像噪声、CNR、SNR及CT值比较，差异无统计学意义(P > 0.05)，表明A组、B组对冠状动脉诊断的准确性无明显影响。见表3。

　　3、讨论

　　随着社会发展，双源CT已经有广泛的应用。随之而来的是人们对它带来的辐射剂量的重视，特别是冠状动脉CT成像，因其具有无创、检查时间短、无需住院及患者容易耐受的优势，被临床广泛应用于冠心病筛查和冠脉支架术后的评估[16]。

　　CT的辐射剂量与图像质量在一定范围内存在着正相关性，换句话说图像质量越好，噪声越低，那么相应的剂量就越大。而影响图像质量有多种因素，如管电压、管电流、螺距、造影剂浓度及准直器等，许多研究表明其可以降低一定的辐射剂量，并取得了一定的研究成果[17]。新一代的炫速双源CT因为安装两套管球系统和两套与之相对应的128排探测器，机架旋转速度达到了0.28 s/圈，将时间分辨率提高到75 ms，对冠状动脉可以进行单扇区重建。另外其低电压扫描和大螺距前瞻性扫描联合技术在降低冠状动脉成像的辐射剂量方面的研究得到了肯定[18]。本试验旨在探讨通过CT的改变重建算法结合低电压，低浓度对比剂的应用来降低CT剂量。

　　试验表明使用双源CT低电压(80 kV)技术进行冠状动脉成像时，如果应用常规的FBP重建，会明显增加图像的噪声，以致影响图像的客观指标的观察[19]，前瞻性大螺距扫描模式和SAFIRE重建技术在炫速双源CT进行冠状动脉CTA低剂量成像时，通过把球管电压降低至80 kV，降低了辐射剂量同时，图像质量与常规电压、FBP重建并无明显统计学意义，能满足临床诊断的需要。A组的图像噪声平均(31±3)高于B组的(23±4)，A组的平均SNR(16.7±1.2)，CNR(18.6±2.4)均低于B组SNR(20.3±1.6)，CNR(22.8±2.0)，但两组统计均无统计学意义(P > 0.05)。

　　笔者观察到虽然A组CTDI(1.87±0.67)mGy、DLP(34.2±2.3)mGy・cm、ED(0.46±0.07)mSv均较B组CTDI(2.43±0.84)mGy、DLP(76.2±3.4)mGy・cm、ED(1.21±0.58)mSv低，但是A组的管电流(384±35)mAs较B组管电流(325±43)mAs明显增高，差异有统计学意义(P < 0.05)，因此如何进一步降低管电流，把X线剂量进一步减低是本试验认真研究的下一个课题。

　　对比剂肾病发生率不高，但无疑是CT增强检查的潜在危险因素。常规冠状动脉CT检查时，大剂量、高浓度碘对比剂的使用，容易引起或加重肾功能损伤，特别是中老年患者[20]。降低对比剂的使用量，减少对比剂肾病的发生一直是研究的热点问题，然而降低对比剂浓度和剂量往往引起冠状动脉成像不清，给后重建带来困难[21]。本研究发现应用双源CT大螺距前瞻性扫描的SAFIRE重建技术，注射270 mg I/100 mL对比剂，主动脉根部及冠状动脉各主要血管CT值均>450 Hu以上，完全达到诊断的需要，且两者间差异无统计学意义(P > 0.05)，仍不影响图像质量对临床的辅助作用，值得推广。

　　本研究亦存在一些不足之处：①冠脉造影“金标准”的对照没有做到，条件允许时须做冠脉造影对照研究。②研究数据量不大，还需大样本研究。③BMI指标单一且小于30 kg/m2，没有对中等以及偏重体型患者进行研究。在今后工作中可以对这些不足之处进行相应深入的研究。

　　综上所述，在BMI<30 kg/m2，心率<65次/min条件下，应用前瞻性大螺距扫描、迭代重建和低浓度碘对比剂及低电压联合应用技术进行冠状动脉CTA检查时，可以使辐射剂量明显降低。

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