劉淑蓉 孫凱

014040，內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)包頭市中心醫(yī)院影像科

低輻射劑量冠狀動(dòng)脈成像的研究進(jìn)展

劉淑蓉 孫凱

014040，內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)包頭市中心醫(yī)院影像科

冠狀動(dòng)脈CT成像（CCTA）已成為一種準(zhǔn)確率較高的評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈解剖形態(tài)的無(wú)創(chuàng)手段，但是檢查產(chǎn)生的高劑量輻射越來(lái)越受到人們的普遍關(guān)注。如何在盡可能降低輻射劑量的同時(shí)保證診斷質(zhì)量已成為CCTA的研究熱點(diǎn)。筆者就該方面近年的研究進(jìn)展做一綜述。

冠狀血管；體層攝影術(shù)，X線計(jì)算機(jī)；低輻射劑量

Fund programs:National Natural Science Foundation of China（81560286）；The Inner Mongolia Autonomous Region Health and Family Planning Commission（201302124）

近年來(lái)，冠狀動(dòng)脈CT成像（coronary computed tomography angiography，CCTA）已成為一種準(zhǔn)確率較高的評(píng)價(jià)冠狀動(dòng)脈形態(tài)的無(wú)創(chuàng)手段[1-2]，但較高的輻射劑量是限制其廣泛應(yīng)用的主要因素，如何在盡可能降低輻射劑量的同時(shí)又能保證圖像診斷質(zhì)量已成為CCTA的研究熱點(diǎn)[3-7]。降低CCTA輻射劑量的主要方法有降低管電壓、降低管電流、迭代重建技術(shù)、前瞻性大螺距掃描、精確掃描范圍等。筆者就以上各方法逐一進(jìn)行綜述。

1 降低管電壓

輻射劑量一般與管電壓的n（一般為2或3）次冪成正比，所以管電壓對(duì)輻射劑量有較大影響。研究表明[8-9]，使用低千伏的管電壓技術(shù)不僅可以更多地降低輻射劑量，還可以提供更好的圖像對(duì)比噪聲比和較佳的低密度分辨率，有助于微小病灶的顯示。Lee等[8]將53例患者隨機(jī)分為3組，分別為前瞻性心電門控CCTA（prospective electrocardiogram triggeringCCTA，P-CCTA）100kV組、120kV組和回顧性心電門控CCTA（retrospective electrocardiogram gating CCTA，R-CCTA）120 kV組。P-CCTA 100 kV組有效劑量當(dāng)量為（3.3±0.4）mSv，低于R-CCTA組的（6.7±1.0）mSv，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.001），P-CCTA120kV組有效劑量當(dāng)量為（4.6±1.2）mSv，結(jié)果表明在保證圖像質(zhì)量的同時(shí)降低管電壓可以降低輻射劑量。Labounty等[9]將208名（體重指數(shù)<25kg/m2）無(wú)冠狀動(dòng)脈疾病病史的受試者分為80 kV組（n=103）和100 kV組（n=105）進(jìn)行比較，80 kV組輻射劑量下降47%，圖像質(zhì)量提高27%[（756±157）HU vs.（594±105）HU，P<0.001]；對(duì)比劑用量增加 25%[（890±156）HU vs.（709±108）HU，P＜0.001]；信噪比降低15%（15±5 vs.17±5，P＜0.001）；對(duì)比信噪比降低16%（17±6 vs.21±5，P＜0.001）；圖像質(zhì)量的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（99%vs.99%，P=0.99），提示降低管電壓的同時(shí)可增加對(duì)比劑的用量。

2 降低管電流

管電流量代表X射線的量。研究表明，適當(dāng)降低管電流可以用最低的輻射劑量獲得最佳的圖像質(zhì)量，同時(shí)減少序列掃描和螺旋掃描中掃描部位所接受的射線劑量[6，10]。Shen等[6]將294例患者分為固定管電流組（組1，n=102）和調(diào)整管電流組（n= 192），調(diào)整管電流組又分為采用濾波反向投影算法組（組2，n=99）和采用迭代重建組（組3，n=93），組1的圖像噪聲為28.41～36.49 HU，組2為34.17～35.08 HU，組3為34.34～35.03 HU，與組1（均值11.5 mSv）相比，組2（均值9.9 mSv）和組3（均值6.8 mSv）的輻射劑量分別下降將近14%和41%，提示降低管電流可降低輻射劑量。心電門控調(diào)制管電流曝光技術(shù)可根據(jù)心動(dòng)周期在預(yù)選時(shí)相范圍內(nèi)采用高毫安輸出，其余時(shí)相則為低毫安，可以降低輻射劑量。May等[10]將56例患者分為心電門控電流調(diào)整組和固定管電流組，有效劑量當(dāng)量分別為（7.1±2.1）mSv/100 mAs（心電門控管電流調(diào)整）和（12.5±5.3）mSv/100 mAs（固定管電流）（P＜0.001），與固定管電流組相比，心電門控管電流調(diào)整可將輻射劑量降低至52%。

3 迭代重建技術(shù)

迭代算法比傳統(tǒng)的濾波反投影算法能夠更好地提高圖像的信噪比和消除或抑制圖像偽影。Ebersberger等[11]運(yùn)用雙源CT對(duì)37例置入支架患者進(jìn)行研究，分別采用迭代重建技術(shù)和濾波反投影算法（filtered back projection，F(xiàn)BP），兩者相比，迭代重建技術(shù)的支架內(nèi)信噪比明顯改善（18.2±6.9 vs.14.3±6.7，P＜0.01）；圖像質(zhì)量沒有明顯差別（3.5±1.0 vs. 3.7±1.1，P＞0.01）；迭代重建技術(shù)有效劑量當(dāng)量從（8.7±5.2）mSv降低到（4.3±2.6）mSv，表明迭代重建技術(shù)明顯優(yōu)于FBP。Takx等[12]選取20例患者，分為兩組：FBP投影算法組（組1）和低劑量迭代重建算法組（組2），其中組1又分標(biāo)準(zhǔn)FBP投影算法組（組1a，100%管電流，70%RR間期）和低劑量組（組1b，20%管電流，20%～90%RR間期，80%重建）。與組1b相比，組2的圖像噪聲降低了22%（P＜0.0001～0.0033），提示運(yùn)用迭代重建算法可降低圖像噪聲。Maffei等[13]研究結(jié)果表明，160例患者[平均心率為（64.3±11.9）次/min]采用迭代重建算法有效劑量當(dāng)量均值為（7.2±2.1）mSv，提示采用迭代重建算法能夠降低輻射劑量。

4 前瞻性大螺距掃描

前瞻性心電觸發(fā)大螺距掃描是Flash雙源CT所特有的一種新型螺旋采集技術(shù)。普通螺旋CT需要低螺距（＜1.5）以保證容積采集無(wú)間隙，但身體同一部位在連續(xù)的幾次機(jī)架旋轉(zhuǎn)中持續(xù)接受射線輻射，從而增加了輻射劑量。64層雙源CT擁有兩套球管和相應(yīng)的兩套探測(cè)器系統(tǒng)，第二套探測(cè)器的數(shù)據(jù)可以填補(bǔ)第一套探測(cè)器的間隙，其擁有更寬的探測(cè)器（38.4 mm）和更快的旋轉(zhuǎn)速度，實(shí)現(xiàn)了大螺距（3.4）無(wú)間隙掃描，可在一個(gè)心動(dòng)周期（0.25 s）內(nèi)完成全心掃描，避免多個(gè)心動(dòng)周期采集時(shí)重疊掃描，從而降低了輻射劑量。Leschka等[14]對(duì)45例患者進(jìn)行大螺距掃描研究，采取圖像處理中無(wú)需特異評(píng)價(jià)的冠脈區(qū)段為積極意義圖像，以冠狀動(dòng)脈造影結(jié)果為參考標(biāo)準(zhǔn)，冠脈狹窄靈敏度、特異度、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值、陰性預(yù)測(cè)值分別為94%、96%、80%、99%（每個(gè)節(jié)段評(píng)價(jià)）；100%、91%、88%、100%（每例患者評(píng)價(jià)）；97.5%、91.2%、61.4%、99.6%（每個(gè)血管評(píng)價(jià)）；有效劑量當(dāng)量為（0.9±0.1）mSv，提示采用大螺距掃描可以降低輻射劑量。Sun等[15]研究結(jié)果表明，20% RR間期～30%RR間期大螺距掃描和回顧性心電門控有效劑量當(dāng)量分別為（1.0±0.16）mSv和（7.1±1.05）mSv（P=0.001），說(shuō)明前瞻性大螺距掃描是降低輻射劑量的有效方法。Wolf等[16]研究12例患者冠狀動(dòng)脈支架不同放置位置的模型，大螺距組（3.4）與低螺距組（0.2）相比，容積CT劑量指數(shù)分別為5.17 mGy和55.97 mGy，有效劑量當(dāng)量可降低10倍，提示采用大螺距掃描可降低輻射劑量。Sun等[17]對(duì)82例患者采用前瞻性大螺距掃描模式進(jìn)行冠狀動(dòng)脈和頸部血管聯(lián)合掃描，有效劑量當(dāng)量為（1.42±0.44）mSv[范圍（0.88～3.35）mSv]，提示前瞻性大螺距掃描模式可以降低輻射劑量。Gordic等[18]研究第三代雙源CT CCTA大螺距掃描模式其有效劑量當(dāng)量為（0.4±0.1）mSv，心臟掃描時(shí)間（0.17±0.02）s，也提示第三代雙源CT大螺距掃描模式可以降低輻射劑量。

5 精確掃描范圍

CCTA應(yīng)根據(jù)冠狀動(dòng)脈鈣化積分掃描圖像來(lái)精確所需的冠狀動(dòng)脈走行范圍并確定掃描層數(shù)，避免因范圍設(shè)置不當(dāng)而產(chǎn)生不必要的輻射劑量，但同時(shí)應(yīng)防止吸氣幅度不一致導(dǎo)致心臟位置不同而遺漏病變圖像。Zimmermann等[19]對(duì)45例可能患有冠狀動(dòng)脈疾病的患者按Z軸范圍調(diào)整掃描長(zhǎng)度為14 cm（2例患者）、12.8 cm（3例患者）、12 cm（40例患者）和16 cm（45例患者，必須執(zhí)行的掃描長(zhǎng)度），基于個(gè)人心臟大?。?.6±1.1）cm，確定CCTA掃描范圍是（12.1±0.5）cm。根據(jù)低劑量冠狀動(dòng)脈鈣化積分掃描調(diào)整的總的有效輻射劑量小于相應(yīng)16 cm組（無(wú)低劑量的冠狀動(dòng)脈鈣化積分掃描）[（8.5±4.7）mSv vs.（9.1±6.0）mSv，P=0.006]。精確掃描范圍對(duì)降低冠脈成像的輻射劑量是有必要的。

6 小結(jié)與展望

CCTA輻射劑量的優(yōu)化是綜合性的，結(jié)合多種低劑量技術(shù)的綜合應(yīng)用，優(yōu)化掃描參數(shù)，降低患者的輻射劑量以達(dá)到放射醫(yī)學(xué)所追求的低劑量原則。目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)為雙低，即低輻射劑量和低對(duì)比劑用量。第三代雙源CT大螺距低輻射劑量掃描是一種全新掃描模式，可以進(jìn)一步顯著降低對(duì)比劑用量。然而對(duì)比劑的使用參數(shù)目前尚未見明確定論[20-22]，因此可進(jìn)一步探討對(duì)比劑用量。

利益沖突 本研究由署名作者按以下貢獻(xiàn)聲明獨(dú)立開展，不涉及任何利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明 劉淑蓉負(fù)責(zé)論文撰寫；孫凱負(fù)責(zé)提出命題、論文審閱。

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The advances of low radiation dose coronary computed tomography angiography imaging

Liu Shurong,Sun Kai
Department of Image,Baotou Central Hospital of Inner Mongolia Medical University,Baotou 014040，China

Sun Kai,Email：Henrysk@163.com

Coronary computed tomography angiography（CCTA）has become a noninvasive method with high accuracy for evaluation of the coronary artery morphology,meanwhile,people have been paying more attention to the high radiation dose delivered during the imaging procedure.In recent years,it has been a hot research topic of keeping the radiation dose as low as possible with no sacrifice of the imaging quality.This article summarized and explored the advances of methods in reducing radiation dose for CCTA.

Coronary vessels;Tomography,X-ray computed;Low radiation dose

孫凱，Email：Henrysk@163.com

10.3760/cma.j.issn.1673-4114.2016.04.011

國(guó)家自然科學(xué)基金（81560286）；內(nèi)蒙古自治區(qū)衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)項(xiàng)目（201302124）

2016-03-20）