李杰生，崔運能，劉懷忠，何樂為，鄧 凌，歐陽可勛，黃 洲

1佛山市三水區(qū)人民醫(yī)院醫(yī)學影像科，廣東 佛山 528100；2佛山市婦幼保健院放射科，廣東 佛山 528000

CT冠狀動脈成像（CCTA）作為無創(chuàng)性成像技術，能夠可靠地篩查出高風險患者冠狀動脈病變，評估斑塊性質，已成為冠心病的臨床首選方法[1]。目前，高輻射劑量的后門控技術仍是目前最常采用的掃描方法，因此如何在保證檢查成功，保障圖像質量的基礎上減低射線劑量成為放射科醫(yī)生十分重視的問題[2]。CT能譜成像（GSI）不但能提供形態(tài)學信息，還能提供功能信息，開創(chuàng)了CT功能成像的新篇章[3]。能譜CT利用寶石探測器、ASIR重建技術及Cine掃描模式，具有根據(jù)不同體質量指數(shù)優(yōu)化掃描條件，在保證圖像質量滿足臨床診斷需要的前提下，最大限度降低患者射線輻射劑量的特點[4-6]。然而，冠狀動脈GSI模式能譜成像輻射劑量和前門控、后門控輻射劑量對比的研究目前罕有報道。筆者推測冠狀動脈GSI模式能譜成像應具有更低的輻射劑量。為驗證這一假設，本研究通過分析162例冠狀動脈CT成像患者，對比GSI能譜成像、前門控和后門控成像三者的輻射劑量及圖像質量，探討冠脈成像GSI掃描模式優(yōu)勢及臨床應用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回歸性隨機選擇2019年5月～2020年5月在佛山市三水區(qū)人民醫(yī)院進行CT冠狀動脈檢查254例患者資料。納入標準：CT冠狀動脈成像圖像質量滿足診斷要求；無運動偽影導致的冠狀動脈錯層、重影；無冠狀動脈彌漫性鈣化及軟斑塊等；全部患者簽署知情同意書。排除標準：無嚴重心、肝、腎功能不全，無明確碘過敏史；檢查不合作者。按掃描模式將患者分為3組，A組為GSI掃描模式，B組為后門控模式，C組為前門控模式。最終入選病例數(shù)為162例，A、B、C 3組入選病例分別為81例、52例和29例。

1.2 儀器與方法

掃描方法：采用Discovery CT750 HD第3代（GE）進行掃描。患者仰臥于掃描床上，訓練好受檢者呼吸，上好心電門控，行胸部正、側位定位像掃描，覆蓋整個胸廓心臟區(qū)域。掃描方式采用小劑量測試法：在主動脈根部層面進行小劑量試驗（timingbolus），以一定的流率經(jīng)肘靜脈注入20 mL非離子型對比劑及10 mL生理鹽水，延時10 s屏氣開始進行同層動態(tài)掃描，當主動脈密度由高轉低時停止掃描，每層掃描時間1 s，間隔時間1 s。計算出最佳延遲掃描時間后，以相同的流率經(jīng)肘靜脈注入非離子型對比劑生理鹽水進行冠狀動脈掃描，掃描范圍為心底至心尖部掃描期間囑患者屏氣。觀察冠狀動脈的成像情況。心率65次/min的患者并心率穩(wěn)定者采用前門控+GSI技術掃描，選擇cine模式，對比劑為非離子型對比劑優(yōu)維顯，碘濃度為370 mg/mL，對比劑量（mL）為體質量（kg）×0.8，流率（mL/s）對比劑量/12，生理鹽水量（mL）為對比劑量的1/3～1/2。掃描參數(shù)采用GSI預設設置的條件Cardiac-Small0.35s40mm（12.84mGy），重建層厚0.625 mm，重建層間距35 mm。心率65次/min并心率不太穩(wěn)定者，采用單純前門控技術掃描，選擇cine模式，關閉GSI模式，其他參數(shù)掃描與A組一致。心率＞65次/min的患者采用回顧性門控技術掃描，其他掃描條件與A組掃描參數(shù)一致。

圖像后處理：將收集入選的患者冠脈圖像資料傳輸至ADW4.7工作站，用CardiacIQ軟件包分別采用容積重現(xiàn)、最大密度投影、曲面重建、多平面重建等完成心臟及冠狀動脈的后處理，并對冠脈樹的各主要節(jié)段進行血管分析。

1.3 輻射劑量計算

各組檢查時記錄由計算機生成的CT容積劑量指數(shù)，用CT容積劑量指數(shù)（mGy）×掃描長度得出劑量長度乘積（mGy·cm）；有效劑量（ED）=劑量長度乘積×C，其中C為有效劑量權重因子，在冠狀動脈掃描時C的取值為0.017，分別計算各組ED值。

1.4 圖像質量評價

觀察40%、45%和75%時相圖像，選擇冠脈顯示最為清晰的重建時相的薄層橫斷面圖像，傳送至后處理工作站（ADW4.7），根據(jù)紐約心臟協(xié)會（NYHA）冠狀動脈節(jié)段定義[7]，測量升主動脈根部管腔CT值和標準差，以及右冠狀動脈近段、左冠狀動脈主干管腔CT值和鄰近脂肪組織CT值。測量時避開血管壁、斑塊或鈣化，不同患者之間測量位置和測量野大小統(tǒng)一。將升主動脈根部CT值的標準差定義為噪聲，將冠狀動脈CT值與鄰近脂肪組織CT值之差定義為對比度，計算并比較右冠狀動脈近段和左冠狀動脈主干的信噪比（SNR）、對比噪聲比（CNR）及圖像優(yōu)良指數(shù)（FOM），SNR=冠狀動脈CT值/噪聲，CNR=冠狀動脈對比度/噪聲，F(xiàn)OM=CNR2/ED。

1.5 統(tǒng)計學方法

采用SPSS19.0軟件進行統(tǒng)計分析，符合正態(tài)分布的以均數(shù)±標準差表示。3組數(shù)據(jù)對比采用方差分析，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 一般資料

各組患者年齡、BMI及心率變化值均具有良好一致性，各組間差異無統(tǒng)計學意義（F=0.455、1.431、0.384，P＞0.05）；后門控組患者心率均高于GSI組和前門控組，差異有統(tǒng)計學意義（F=41.387，P＜0.01，表1）。

表1 各組基本情況比較Tab.1 Comparison of the basic situation of each group(Mean±SD)

2.2 各組冠狀動脈圖像質量比較

圖像噪聲（SD）在GSI模式組（圖1）明顯低于后門控組（圖2）及前門控組（圖3），差異具有統(tǒng)計學意義（P＜0.01，表2），而后門控及前門控組兩者間差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。SNR、CNR及FOM在GSI模式組均明顯高于后門控組（P＜0.01）及前門控組（P＜0.05）；另外，前門控組上述指標均高于后門控，但兩者間差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。冠脈圖像對比度，造影劑所需劑量在各組間差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。

圖1 男，51歲，GSI模式Fig.1 Male,51 yearsold,GSI model.

圖2 男，55歲，傳統(tǒng)后門控模式Fig.2 Male, 55 years old, traditional backdoor control model.

圖3 男，47歲，傳統(tǒng)前門控模式Fig.3 Male, 47 years old, traditional frontdoor control model

2.3 輻射劑量比較

GSI模式平均ED最低，而后門控組ED最高。GSI模式組和前門控組有效輻射劑量平均值分別為2.87±0.83、3.34±2.36 mSv，明顯低于后門控組（9.04±3.06 mSv）（P＜0.01）；前兩者之間ED的差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。GSI模式及前門控組ED分別較后門控組降低68.25%和63.05%；另外，GSI模式與前門控對比，劑量降低約14.07%（圖4）。

表2 各組冠狀動脈圖像質量比較Tab.2 Comparison of coronary artery image quality of each group(Mean±SD)

圖4 各組有效輻射劑量比較Fig.4 Comparison of effective radiation dose in each group.

3 討論

隨著多層螺旋CT（MSCT）技術的革新和飛躍發(fā)展，CT檢查的輻射劑量已占醫(yī)用輻射劑量的50%以上[8]。電離輻射能在組織內通過釋放能量損傷正常細胞，從而明顯增加細胞發(fā)生變異甚至癌變的風險。MSCT冠脈成像憑借無創(chuàng)、簡便、經(jīng)濟及準確性特征已被廣泛用于冠脈疾病的診斷。由于MSCT冠脈血管成像檢查需要行大范圍數(shù)據(jù)采集，采集層厚小，其輻射劑量必定遠高于其他部位的CT掃描[9-10]。因此，在CCTA過程中必須重視輻射的危害性，嚴格遵循最低有效劑量原則，即在滿足臨床診斷要求的前提下，最大程度減低患者輻射劑量[11-13]。目前，研究均一致顯示前門控觸發(fā)掃描技術被認為CCTA檢查降低輻射劑量最有效方法，較傳統(tǒng)的后門控技術降低輻射劑量50%～90%，同時保留較好的圖像質量[14-15]。本研究再次證實了該觀點，結果提示前門控ED明顯低于后門控技術，輻射劑量降低約63%，在以往文獻報道范圍內。CT后門控技術輻射劑量較高主要是由于該技術采用螺旋采集時，球管需連續(xù)不斷的曝光實現(xiàn)每個時相中連續(xù)地采集數(shù)據(jù)，射線利用效率較低，導致增加了很多額外的輻射劑量。而前門控技術是在特定的時相內采集數(shù)據(jù)，因此射線利用率高，輻射劑量少。另外，本研究結果顯示雖然前門控技術采集圖像具有較高的SD，且兩者之間冠脈圖像對比度，SNR、CNR差異均無統(tǒng)計學意義，但是前門控組患者圖像均上述指標均高于后門控組，同時發(fā)現(xiàn)FOM顯著高于后門控組，印證前門控技術不但能大幅度降低ED，而且能同時提高圖像質量，增強冠脈病變細節(jié)顯示能力。另外前門控技術對于患者的心率及心律要求比較嚴格，而后門控技術對心率不穩(wěn)，心率較快者同樣適用，本結果數(shù)據(jù)顯示后門控技術患者心率及心率波動值均高于前門控組，同樣支持既往的觀點[16]。

寶石能譜CT在傳統(tǒng)設備基礎上對高壓發(fā)生器、球管、探測器、數(shù)模采集轉換系統(tǒng)等影像鏈進行革新，極大提高了全身組織的空間和密度分辨率；憑借高效的降噪技術提升了X射線的利用效率而增加約30%的細節(jié)顯示，而在心臟成像上增加了47%的數(shù)據(jù)與細節(jié)顯示[1,3,16-17]。GSI成像模式最大的優(yōu)越性在于后處理工作中整合了適應性統(tǒng)計迭代重建（ASIR）技術，該技術利用迭代的方法高效識別和抑制圖像SD，提高組織精細結構的顯示能力，最終提高圖像的SNR、CNR及對比度，進一步改善CTA的圖像質量。因此能譜CT能夠在低劑量的掃描條件就可得到與原先相同質量甚至更優(yōu)質的圖像[18]。據(jù)報道，ASIR可在不改變空間分辨率的前提下降低圖像噪聲，得到更清晰的影像資料，在降低劑量80%的同時提高分辨率達50%[19-20]。本結果顯示心臟冠脈GSI掃描模式，冠脈圖像SD明顯低于前門控組及后門控組，而圖像SNR、CNR和FOM均明顯高于后兩者，3組之間的造影劑使用量均無差異性，證實冠脈GSI成像模式，冠脈圖像質量更高，具有更高的細節(jié)顯示能力。有學者對冠脈疾病能譜CT成像結果與冠狀動脈造影進行對比，發(fā)現(xiàn)GSI冠脈成像對冠心病診斷敏感性、特異性及陽性預測值均高達96%以上，高于傳統(tǒng)CT技術，與冠狀動脈造影有高度的一致性[4]，這主要得益與GSI模式圖像質量及細節(jié)顯示能力的提升。雖然GSI模式具有較高的圖像質量，然而因其掃描過程中在40～140 keV反復瞬時切換，因此GSI冠脈成像是否較傳統(tǒng)前門控技術及具有更低輻射劑量，一直是學界存在的疑惑。本研究對冠脈GSI模式成像與前門控輻射劑量進行對比，發(fā)現(xiàn)雖然兩者輻射劑量差異無統(tǒng)計學意義，但是GSI組平均ED較前門控組仍降低約14%?？梢?，在冠脈成像中，與傳統(tǒng)前門控技術相比，GSI模式不但具有更低輻射劑量，同時能獲取SNR、CNR和FOM更高的優(yōu)質圖像資料。

總之，寶石能譜冠脈GSI掃描技術并結合寶石探測器、ASIR重建技術及Cine掃描模式，與后門控及前門控技術相比，不但能有效地大幅度降低患者的輻射劑量，同時能顯著提高圖像的質量，提高冠脈圖像細節(jié)顯示能力。但由于單一的心動時相重建模式，對病人的心率及屏氣要求較高，掃描失敗風險較高。因此，需要在掃描前充分了解病人情況（基礎心率的快慢、心律是否整齊、屏氣情況是否符合要求等），進行有效的訓練及合理選擇。