冠状动脉CTA已被认为诊断冠心病首选的非侵袭性检查方法。但随着冠状动脉CTA临床应用普及, CT辐射致癌的危险越来越受到关注^[1]。在保证诊断图像质量的同时降低辐射剂量已成为CT冠状动脉造影的重点关注环节^[2]。

1 材料与方法 1.1 对象

对2010年9月30日至2010年11月10日期间临床拟诊为冠心病的连续135例病例行640层CT冠状动脉造影, 分析其中100例右心优势病例并将其分为3组, 分别为1beat组31例(心率 < 65 bit/min), 2beat组53例(心率65-79 bit/min), 3beat组16例(心率> 80bit/min)。男性58例、女性42例, 年龄32~81岁, 平均60岁, 体质指数16.44~32.0, 平均23.81。扫描时心率43~102 bit/min (次/分), 平均心率64.5 bit/min, 97例为窦性心律, 3例为起搏器心律, 心律齐。所有患者均无严重肾功能不全、碘过敏史, 均不服用降心率药物控制心率。

1.2 扫描技术

应用Toshiba Aquilion one 640层容积CT进行前瞻性心电门控容积扫描。扫描前舌下含服硝酸甘油(0.5mg)以扩张冠状动脉。经右侧肘前静脉以5.5 ml/s流率应用双筒高压注射器注射对比剂(碘普胺, 370 mg I/m1)55~60ml, 继以相同流率注射生理盐水30ml。扫描范围覆盖隆突下1 cm至心尖下1 cm左右。采用Sure Start软件智能触发扫描, 触发点定于扫描野中央层面胸主动脉, 触发阈值> 250 HU或个体化手动触发。扫描参数:100~120 kV, 管电流300~550 mA, 容积数据采集范围200~280 × 0.5 mm, 机架转速350 ms/周, 扫描时间0.35~2.476s。患者心率 < 65 bit/min的采集时相为R-R间期70%~80%之间, 采集一个beat; 心率65~79 bit/min的采集时相为R-R问期30%~80%之间, 采集两个beat; 心率> 80bit/min的采集时相为R-R间期30%~80%之间, 采集三至四个beat。

1.3 图像后处理方法

选择心动周期75%时相或采用心脏高级重建技术选择心脏容积中央层面三支冠脉显示最清晰的时相完整重建容积数据, 并重组出冠状动脉图像, 层厚0.5 mm, 间距0.25mm。采用Vitrea FX 3.0工作站进行后处理重组图像, 行容积再现(VR)、最大密度投影(MIP)、多平面重建(MPR)及曲面重建(CPR)。

1.4 图像评价方法

参照美国心脏协会(American Heart Association, AHA)推荐的15分段法, 本研究分析右优势冠状动脉的1~13个节段, 而左旋支的第14、15节段在右优势心脏通常不发达, 排除在外。冠状动脉图像质量分为4级:1级(3分), 血管显示良好, 边缘清晰, 无伪影; 2级(2分), 血管显示连续, 边缘模糊, 有轻度伪影; 3级(1分), 血管显示连续, 有中度伪影, 但仍可诊断; 4级(0分), 严重伪影, 不能诊断。由2名有经验的专业医师独立对图像质量进行评价, 不一致时共同讨论得出结论。

1.5 统计学处理

数据经整理后, 使用SPSS13.0进行统计学处理。病例一般资料与扫描参数以及心率和辐射剂量用方差检验, 冠脉整体图像质量评价用Kruskal Wallis和Median检验, 冠脉三个分支以及13个节段图像质量用方差检验。

2 结果

病例一般资料与扫描参数无统计学差异, P > 0.05, 见表 1。

冠脉整体图像质量评价无统计学差异, Kruskal Wallis Test, Chi-Square 1.155, P=0.561。Median Test, Chi-Square 1.061, P=0.588, P > 0.05, 见表 2。分别按冠状动脉三个主要RCA、LAD、LCX和冠脉13节段统计, 图像质量均无统计学差异, P > 0.05。

辐射剂量和心率有显著的统计学差异, P < 0.05, 高心率组的辐射剂量显著地高于低心率组。见表 3。

3 讨论

640层CT是一款动态容积CT, 具有320排0.5 mm探测器、一次扫描覆盖16 cm等特点。通过采用前瞻心电门控技术可降低患者的射线剂量。本研究旨在探讨640层CT图像质量、心率和辐射剂量三者之间的相互关系。

3.1 辐射剂量与图像质量的关系

在其他部位的CT成像中, 辐射剂量与图像质量存在着明显的线性相关关系, 但在冠脉动脉的CT成像中却不尽然。由于心脏是个非自主控制的快速运动器官, 高辐射剂量并不一定带来高图像质量, 而是与冠脉动脉是否有运动伪影有关。

3.2 图像质量与心率的关系

低心率有利于提高冠脉成像质量, 心率越高成像质量越差, 冠脉成像质量与心率成负相关^{[3, 4]}。640层CT单扇区时间分辨率与64层CT一样为175 ms, 不及双源CT的83 ms, 但640层容积CT具有320 × 0.5 mm探测器, 1圈扫描覆盖范围为16 cm, 具有非常高的器官时间分辨率, 完成整个器官检查的时间大为缩短, 可以实现同期相成像^[5]。本研究中低心率, 中等心率和较高心率时, 640层CT冠脉图像质量没有差异, 见图 1~图 3。这一点可能与多扇区重建的理想应用有关, 也与最佳重建期相的选择有关。区别于传统多层螺旋CT, 心脏的跳动、床的移动、螺旋扫描的拼接、造影剂的充盈时相不同都是影响心脏成像质量的直接因素, 而640层CT只需一圈不动床扫描即可完整覆盖全心, 无需螺旋扫描和重叠重建, 规避了以往的长时间螺旋扫描带来的多次心跳、螺旋错层伪影、增强时相不一致等各类问题, 在心率整齐的患者身上多扇区重建技术得到了理想应用, 提高了时间分辨率, 即层面时间分辨率35.0~175 ms。在心率快或心律不稳的情况下, 多扇区重组的传统CT成像由于始终存在扫描床的移动、数据的对位和配比问题, 常常会导致伪影。640层CT由于采用断面容积扫描方式, 数据采集期间扫描床保持静止, 每次扫描都可获得完整容积数据, 多扇区重组不需要连续数据, 只需相似采集数据即可融合重组出满意图像, 对采集间隔没有要求, 既保证了各期相数据对位的准确性, 又避免了螺旋插值算法给数据配比带来的影响, 使得多扇区算法得以充分应用^[6]。同时, 心脏高级重建技术的应用, 也使冠脉运动最小的期相被重建成像, 提高了图像质量的评分等级。

3.3 辐射剂量与心率的关系

当心率 < 65bit/min时640层CT可在一个心动周期内获取重建冠脉所需数据, 减少曝光脉冲时间, 从而减少射线剂量。文献报道当心率 < 65bit/min时, 95%的高图像质量的冠脉位于心动周期的72%~81%^[3]。本研究低心率组患者采用了与之相同的心动周期采集(70%~ 80%时相)。国内外64排CT前瞻性心电门控冠状动脉成像平均剂量为7.5mSv^[7], 高于本研究低心率组剂量。双源CT前瞻性心电门控冠状动脉成像平均剂量为3.2 mSv^[8], 与本研究低心率组剂量(2.4 ± 0.9) mSv一致, 但双源CT未能避免阶梯伪影。国外报道320排CT低剂量冠状动脉成像平均射线剂量为5.3 mSv^[3], 高于本研究低心率组, 可能与国外患者体重较大, 采用较高管电压、电流及较宽曝光窗有关。对于心率 < 65bit/ min的患者采用低剂量技术, 既可降低射线剂量, 又可获得高质量的冠脉图像。640层CT为了改善层面时间分辨率, 采用了多扇区重建技术, 但是需要多采集几个心动周期的数据, 显然增加了辐射剂量。当心率65~79 bit/min的采集时相为R-R间期30%~80%之间, 采集两个心动周期; 心率> 80bit/min的采集时相为R-R间期30%~80%之间, 采集三至四个心动周期。为了控制辐射剂量的成倍增长, 控制心率将是一个性价比最高的手段。

综上所述, 对于无明显禁忌症的患者服用降心率药物使心率 < 65次/min时, 采用前瞻性单次心动周期, 窄曝光脉冲采集技术可明显降低射线剂量而不降低图像质量, 控制心率将是640CT冠状动脉成像一个性价比最高的手段。