顧圣佳 秦 樂(lè) 馬澤鵬 朱 蘭 嚴(yán)福華 楊文潔

近年來(lái)冠脈CTA的對(duì)比劑注射方案不斷優(yōu)化，趨向個(gè)體化發(fā)展，即以患者的具體情況和檢查項(xiàng)目的具體要求來(lái)制訂注射方案。

影響對(duì)比劑注射效果的因素眾多，主要包括CT掃描的相關(guān)參數(shù)、患者本身的個(gè)體差異以及對(duì)比劑注射的相關(guān)參數(shù)。首先，已有研究證明改進(jìn)CT的掃描技術(shù)、縮短掃描時(shí)間[1-2]、降低管電壓[3-4]可以減少對(duì)比劑的使用量；其次，前期的研究認(rèn)為制訂對(duì)比劑注射方案時(shí)必須結(jié)合患者的體重、BMI以及心功能等因素才能獲得更好的強(qiáng)化效果[5]；第三，調(diào)整對(duì)比劑注射的參數(shù)也會(huì)影響血管顯影的效果，包括注射速率、團(tuán)注時(shí)間、碘濃度以及CT延遲掃描時(shí)間等。

血管強(qiáng)化的程度顯著影響圖像質(zhì)量，對(duì)于冠脈這樣的小血管尤為重要。不合適的對(duì)比劑注射方案會(huì)降低血管強(qiáng)化程度，甚至造成偽影[6]。

以往研究試圖通過(guò)建立生理學(xué)及藥物動(dòng)力學(xué)模型，個(gè)體化地管理對(duì)比劑的使用及優(yōu)化掃描時(shí)間的估算。有研究顯示，心超等其他影像學(xué)方法測(cè)得的心輸出量是其重要的影響因素。只要有患者相關(guān)生理學(xué)數(shù)據(jù)以及對(duì)比劑注射參數(shù)（包括對(duì)比劑濃度，注射速率及劑量），就可計(jì)算出較為準(zhǔn)確的時(shí)間-密度預(yù)測(cè)曲線。但在實(shí)際臨床工作中，并不能確保在冠脈CTA檢查前得到患者心輸出量值，而另一方面Wada和Ward等[7]發(fā)現(xiàn)小劑量團(tuán)注測(cè)試的信息與心輸出量的相關(guān)性較好，因此他們最先提出用小劑量團(tuán)注測(cè)試的信息來(lái)建立血流動(dòng)力學(xué)的模型。

因此，我們?cè)噲D通過(guò)小劑量團(tuán)注測(cè)試，結(jié)合患者體重、身高、性別和年齡等因素，自動(dòng)預(yù)估全劑量的強(qiáng)化效果，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。本研究中采用了基于生理學(xué)及藥物動(dòng)力學(xué)的原型軟件（SmartContrast，GE），旨在通過(guò)小劑量團(tuán)注測(cè)試的數(shù)據(jù)得到冠脈CTA主團(tuán)注對(duì)比劑的預(yù)測(cè)強(qiáng)化曲線。

本研究試圖研究：與現(xiàn)有的常規(guī)對(duì)比劑注射方案相比，使用原型軟件可否減少對(duì)比劑使用量；冠脈的強(qiáng)化效果能否得到提高；能否減少個(gè)體差異對(duì)冠脈強(qiáng)化程度的影響。以上述幾個(gè)方面驗(yàn)證此原型軟件的效能。

方 法

1.臨床資料

本研究通過(guò)我院倫理委員會(huì)的審批，并得到所有患者的知情同意。連續(xù)收集自2016年6月至9月于我院行冠脈CTA檢查的患者，并隨機(jī)分入A組（團(tuán)注對(duì)比劑跟蹤組）、B組（小劑量團(tuán)注測(cè)試組）和C組（原型軟件計(jì)算組）。排除標(biāo)準(zhǔn)為：冠脈旁路移植術(shù)后的患者；對(duì)含碘對(duì)比劑過(guò)敏的患者；）血肌酐＞120μmol/L的腎病患者；未經(jīng)治療的甲亢患者；孕婦；心率90次/分以上的患者（不滿足64排CT時(shí)間分辨率）。

2.掃描方案

采用64排GE Discovery CT750HD寶石能譜CT進(jìn)行冠脈CTA掃描。球管的轉(zhuǎn)速為350ms?；颊連MI＜28，球管管電壓為和管電流分別為100kVp和500mAs，BMI＞28時(shí)，管電壓為和管電流分別為120kVp和650mAs，并根據(jù)心律選擇適用的前或者后門控掃描方式。心率大于90次/分的患者被排除。

圖像重建層厚為0.625mm。自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代重建設(shè)定為40%。根據(jù)心率選擇45%或75%心動(dòng)周期期相重建。如果這兩期運(yùn)動(dòng)偽影過(guò)大而影響診斷，則由放射科醫(yī)師另外尋找運(yùn)動(dòng)偽影較小的期相。

3.對(duì)比劑管理

采用非離子型對(duì)比劑（350mgI/ml碘濃度，碘海醇注射液，GE），由雙頭高壓注射器經(jīng)肘靜脈注入。根據(jù)不同BMI值選擇對(duì)應(yīng)的對(duì)比劑注射速率（BMI＜20，注射速率 3.5ml/s；20.1 ～ 23，速率4ml/s；23.1～28，速率5ml/s；＞28.1，速率6ml/s ）。小劑量團(tuán)注測(cè)試在16ml對(duì)比劑團(tuán)注開(kāi)始后10s起掃描，后以相同速率追加16ml生理鹽水。

三種掃描模式的對(duì)比劑主團(tuán)注劑量及掃描延遲時(shí)間見(jiàn)表1。實(shí)際掃描時(shí)，對(duì)比劑團(tuán)注后，也以相同速率追加16ml生理鹽水。

主團(tuán)注劑量下主動(dòng)脈強(qiáng)化峰值時(shí)間由小劑量團(tuán)注測(cè)試的主動(dòng)脈強(qiáng)化程度峰值決定。本研究中，B組的延遲掃描時(shí)間根據(jù)以下公式計(jì)算：延遲掃描時(shí)間=小劑量團(tuán)注測(cè)試峰值時(shí)間+(主團(tuán)注劑量-16)/注射速率，其中“主團(tuán)注劑量-16”代表增加的對(duì)比劑注射持續(xù)時(shí)間。C組的對(duì)比劑劑量由原型軟件計(jì)算得到。需要輸入的數(shù)據(jù)包括：注射速率、管電壓、患者體重、身高、性別、年齡和目標(biāo)強(qiáng)化CT值（350HU）。經(jīng)過(guò)計(jì)算輸出預(yù)測(cè)的強(qiáng)化曲線和延遲掃描時(shí)間。操作者界面見(jiàn)圖1，分別將兩個(gè)感興趣區(qū)（ROI）自動(dòng)描畫(huà)在升主動(dòng)脈和肺動(dòng)脈干以得到時(shí)間-密度曲線。

表1 基于患者體重的個(gè)體化對(duì)比劑注射方案

4.原型軟件

原型軟件（SmartContrast軟件，美國(guó)GE公司）為內(nèi)部開(kāi)發(fā)。在此正式研究前，共有675例采用相同掃描參數(shù)和對(duì)比劑注射參數(shù)的小劑量團(tuán)注測(cè)試和對(duì)應(yīng)的冠脈CTA數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入軟件中，并以小劑量對(duì)比劑團(tuán)注測(cè)試曲線和主團(tuán)注掃描的曲線建立數(shù)據(jù)模型。此模型已經(jīng)得到了Kalafut等[8]人的研究應(yīng)用和驗(yàn)證，在對(duì)比劑首過(guò)時(shí)掃描，左右循環(huán)（肺動(dòng)脈升主動(dòng)脈）都參與模型的建立計(jì)算。由于此模型中需要的生理循環(huán)因素不易得到，因此我們通過(guò)先前提到的方法，即從導(dǎo)入的冠脈CTA的檢查中提取所需要的生理循環(huán)數(shù)據(jù)，即當(dāng)小劑量團(tuán)注測(cè)試的時(shí)間-密度曲線和主團(tuán)注速率輸入模型，就能得出主團(tuán)注的預(yù)測(cè)強(qiáng)化曲線。輸入的對(duì)比劑注射方案不同，得到強(qiáng)化曲線也不同，從而滿足不同臨床需求。在本研究的軟件中輸入團(tuán)注速率、管電壓、患者體重、身高、性別、年齡和目標(biāo)強(qiáng)化CT值（350HU），即可得到預(yù)測(cè)強(qiáng)化曲線和延遲掃描時(shí)間。

5.圖像評(píng)估

冠脈強(qiáng)化值由手工測(cè)定，ROI劃在如下區(qū)域：左主干管腔中央（S5）；左前降支近段管腔中央（S6）；右冠狀動(dòng)脈近、中、遠(yuǎn)段管腔中央（S1、S2、S3）；主動(dòng)脈根部及升主動(dòng)脈肺動(dòng)脈干水平。主動(dòng)脈根部的ROI劃在軸位左主干開(kāi)口水平，ROI盡量大以包含整個(gè)管腔。冠狀動(dòng)脈的ROI盡量大但避開(kāi)管壁、斑塊及鈣化，如果冠脈管腔顯示欠佳，則標(biāo)記為不可評(píng)估。圖像的噪聲值通過(guò)測(cè)量主動(dòng)脈根部CT值的標(biāo)準(zhǔn)差而得到。

圖1 A.兩個(gè)ROI都由軟件自動(dòng)描畫(huà)，以消除患者的個(gè)體差異。紅色ROI位于升主動(dòng)脈，藍(lán)色ROI位于肺動(dòng)脈干。 B.藍(lán)色和紅色曲線分別是肺動(dòng)脈干和升主動(dòng)脈的小劑量測(cè)試的時(shí)間-密度曲線，綠色曲線則是對(duì)主團(tuán)注實(shí)際對(duì)比劑注入后強(qiáng)化程度的預(yù)測(cè)，同時(shí)也給出了達(dá)峰時(shí)間，將其設(shè)定為掃描的延遲時(shí)間。

6.輻射劑量

CT掃描后由系統(tǒng)自動(dòng)生成劑量長(zhǎng)度乘積（DLP），根據(jù)有效劑量（effective dose， ED）根據(jù)公式ED(mSv)=DLP×k計(jì)算，其中k為換算常數(shù)，與掃描的解剖結(jié)構(gòu)相關(guān)，對(duì)于胸部檢查為0.014mSv/(mGy×cm)[9]。

7.統(tǒng)計(jì)分析

所有數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)采用SPSS 18.0分析。所有連續(xù)性變量以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。三組的均數(shù)用單因素方差分析（one-way Anova），多重比較采用SNK法（Student-Neuman-Keuls），方差不齊時(shí)采用基于方差不齊的Dunnett T3法作樣本間的兩兩比較。采用Levene檢驗(yàn)方差齊性。三組的患者性別及掃描模式的樣本率比較采用卡方檢驗(yàn)。P＜0.05時(shí)認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

本研究共入組199例患者?；颊咭话阗Y料及CT掃描參數(shù)見(jiàn)表2。經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)方差檢驗(yàn)分析，3組病例中年齡、性別、心率、體重及BMI無(wú)顯著差異。A、B、C三組中分別有6、5、6例因心率＞90次/分而被排除。

表2 患者一般資料及CT掃描參數(shù)

表4 A、B、C三組冠脈各節(jié)段強(qiáng)化程度組間比較

A、B、C三組的冠脈各節(jié)段強(qiáng)化程度見(jiàn)表3，組間比較結(jié)果見(jiàn)表4。三組中，A組（自動(dòng)觸發(fā)掃描組）的冠脈強(qiáng)化程度最高，但其強(qiáng)化值遠(yuǎn)高于目標(biāo)強(qiáng)化值（350HU）。與B組相比，C組中右冠中遠(yuǎn)段的強(qiáng)化程度更高，而其他節(jié)段強(qiáng)化程度與B組相仿。C組所用的對(duì)比劑最少。我們也比較了不同管電壓下（100 kVp和120 kVp）各組冠脈的強(qiáng)化程度，得到的結(jié)果仍然是A組的冠脈強(qiáng)化程度最高，但遠(yuǎn)高于目標(biāo)強(qiáng)化值，而C組除了右冠遠(yuǎn)段外的其他節(jié)段強(qiáng)化程度與B組相仿。

用Levene檢驗(yàn)比較組內(nèi)個(gè)體間差異，除了S2、S3段外，C組的冠脈強(qiáng)化程度的標(biāo)準(zhǔn)差最小，表明C組（除了S2、S3段外）在三組中冠脈強(qiáng)化程度的個(gè)體差異最小。

討 論

以往研究報(bào)道的冠脈強(qiáng)化值范圍較廣。在管電壓為120kVp下，16排或64排螺旋CT掃描冠脈CTA，其冠脈近段及主動(dòng)脈根部的CT值范圍在259～409HU[5，10]。近年來(lái)，對(duì)比劑注射方案越來(lái)越注重根據(jù)患者個(gè)體情況及曝光時(shí)間進(jìn)行個(gè)體化調(diào)整。更多選用低管電壓（如100kVp和80kVp）掃描，也導(dǎo)致了對(duì)比劑造影效果的變化，已報(bào)道的冠脈強(qiáng)化范圍在418～645HU[3-4]。目前還沒(méi)有較為統(tǒng)一的冠脈CTA強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)。

冠脈強(qiáng)化程度過(guò)高會(huì)影響低密度斑塊的顯示，從而導(dǎo)致管腔狹窄的假陰性診斷[10-11]。另一方面，冠脈強(qiáng)化程度過(guò)低會(huì)降低冠脈狹窄診斷的準(zhǔn)確性，尤其是在遠(yuǎn)段分支，導(dǎo)致假陰性率和假陽(yáng)性率升高[10]。對(duì)于64排螺旋CT來(lái)說(shuō)，300～350HU是推薦的診斷冠脈狹窄的最佳強(qiáng)化值范圍[10-11]。Fei等[11]的模體研究認(rèn)為強(qiáng)的上限為500HU。

使用對(duì)比劑自動(dòng)測(cè)算軟件的目的是：希望在CCTA檢查中得到理想的冠脈最佳強(qiáng)化程度（350HU），并提高血管間的強(qiáng)化均一性，克服各種影響對(duì)比劑注射效果的復(fù)雜因素。在本研究中，原型軟件組的主動(dòng)脈及冠脈強(qiáng)化程度接近于目標(biāo)強(qiáng)化值（350HU），并且組內(nèi)變異（標(biāo)準(zhǔn)差）更小；相反，對(duì)照組（對(duì)比劑跟蹤組，A組）的主動(dòng)脈及冠脈強(qiáng)化程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于350HU。而小劑量團(tuán)注測(cè)試加手動(dòng)計(jì)算組的冠脈強(qiáng)化值雖然達(dá)到了目標(biāo)值，但是組內(nèi)均一性較差，同時(shí)右冠狀動(dòng)脈中遠(yuǎn)段的強(qiáng)化值較低。

在我們的研究中也考慮到了不同管電壓對(duì)冠脈強(qiáng)化程度的影響。我們的模型可以改變管電壓值，分析小劑量團(tuán)注測(cè)試和主要團(tuán)注掃描的信息，從而使劑量最小化并且根據(jù)患者個(gè)體差異來(lái)調(diào)節(jié)管電壓值。因此在我們的研究中，C組（原型軟件計(jì)算組）和B組（小劑量團(tuán)注測(cè)試組）相對(duì)于A組（團(tuán)注對(duì)比劑跟蹤組）的冠脈強(qiáng)化程度更接近于目標(biāo)值（350HU），但C組的對(duì)比劑用量小于B組。

目前臨床上，團(tuán)注對(duì)比劑跟蹤和小劑量團(tuán)注測(cè)試兩種掃描技術(shù)都在冠脈CTA掃描中廣泛應(yīng)用，而哪一種方法更適合至今尚無(wú)定論。通常團(tuán)注對(duì)比劑跟蹤技術(shù)更便于操作，并且不需要額外16～20ml對(duì)比劑用以團(tuán)注測(cè)試，但其只監(jiān)測(cè)一個(gè)血管，無(wú)法考慮患者個(gè)體的循環(huán)因素。以往的研究也報(bào)道過(guò)，心輸出量低的患者，較難獲得好的冠脈強(qiáng)化效果[5]。因此學(xué)界傾向于小劑量團(tuán)注測(cè)試技術(shù)。在本研究中，團(tuán)注對(duì)比劑跟蹤組較其他兩組的冠脈強(qiáng)化程度遠(yuǎn)高于目標(biāo)值，且強(qiáng)化程度在個(gè)體間的變異也最大。原型軟件組的主動(dòng)脈及冠脈強(qiáng)化程度接近于目標(biāo)強(qiáng)化值（350HU），并且個(gè)體間變異（標(biāo)準(zhǔn)差）更??；相反，對(duì)照組（對(duì)比劑跟蹤組，A組）的主動(dòng)脈及冠脈強(qiáng)化程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于350HU。而小劑量團(tuán)注測(cè)試加手動(dòng)計(jì)算組的冠脈強(qiáng)化值雖然達(dá)到了目標(biāo)值，但是個(gè)體間均一性較差，同時(shí)右冠狀動(dòng)脈中遠(yuǎn)段的強(qiáng)化值較低。

本研究有幾項(xiàng)不足。首先，我們圖像質(zhì)量?jī)H評(píng)估了冠脈的CT值，沒(méi)有與冠脈造影進(jìn)行對(duì)比，以致診斷的準(zhǔn)確性無(wú)法評(píng)估，因此本研究沒(méi)有進(jìn)行圖像質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)。第二，考慮到左前降支及左回旋支的中遠(yuǎn)段管徑較小，因此并未對(duì)其進(jìn)行評(píng)估。第三，B組和C組為了得到時(shí)間-密度曲線額外多使用了16ml對(duì)比劑。

與傳統(tǒng)的對(duì)比劑注射方案相比，原型軟件可以使用較少的對(duì)比劑得到更好的強(qiáng)化效果（更接近目標(biāo)強(qiáng)化CT值），與此同時(shí)，除右冠中遠(yuǎn)段以外，冠脈各節(jié)段強(qiáng)化程度的組內(nèi)差異也是最小的。

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