第二代双源CT大螺距模式低辐射剂量血管成像进展

徐佳欢 孙凯

014040，包头医学院（徐佳欢）；014040，包头市中心医院影像科（徐佳欢、孙凯）

第二代双源CT大螺距模式低辐射剂量血管成像进展

徐佳欢 孙凯

014040，包头医学院（徐佳欢）；014040，包头市中心医院影像科（徐佳欢、孙凯）

双源CT应用临床以来，在CT血管造影方面越来越显示出其独特优势，其较高的时间和空间分辨率及较快的扫描速度使获得高质量的图像成为可能。双源CT大螺距扫描模式在血管成像方面具有图像质量好、有效射线剂量低、扫描时间快等优点。笔者就第二代双源CT大螺距模式在血管成像方面的进展及临床应用价值进行综述。

体层摄影术，螺旋计算机；辐射剂量；CT血管成像

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

近年来，随着多层螺旋CT技术的飞速发展，CT血管成像（computed tomography angiography，CTA）以其检查的无创性、快捷性和准确性等优点得到了广泛应用[1-2]，但伴随而来的较高辐射剂量也越来越引起人们的关注。2009年，第二代双源CT问世，它的时间分辨率达到75 ms，扫描速度45 cm/s，最大螺距3.4。双源CT的大螺距扫描模式，又称Flash spiral模式（Flash模式）。它实现了前瞻性螺旋扫描单个心动周期心脏成像，采集数据时间减少到0.25 s，明显降低了有效射线量。双源CT大螺距血管成像使得CT血管造影在很大程度上满足了临床的各种需要，使CT血管造影技术又达到了一个新高度。

1 大螺距扫描模式原理

2006年，第一代双源CT问世，它由两个相互成90°角的X线球管和两组64层探测器构成，每组探测器包括40排探测器，时间分辨率为83 ms，空间分辨率为0.33 m，最大螺距1.5，两套X线系统每套最大功率为80 kV，每个球管都可以分别设置为80、100、120、140 kV，从而可进行双能量数据采集。2009年，第二代双源CT应用于临床，机架内的两套X线球管呈94°角放置，两套对应的探测器系统增加到128层，时间分辨率提高至75 ms，空间分辨率为0.17 mm，最大螺距提高至3.4，两套X线系统最大功率提升为100 kV，利用能谱纯化技术，实现了前瞻性大螺距扫描。在对冠状动脉及主、肺动脉的扫描时，能以较快的速度及较低的辐射剂量取得较好的图像质量。另外，原始数据的迭代重建技术可以双重减少噪声和伪影，大大增加图像信噪比，大幅度降低了辐射剂量。

2 双源CT大螺距模式低辐射剂量冠状动脉成像

2．1 低心率患者的大螺距模式成像

前瞻性心电门控技术、大螺距扫描模式、较快的进床速度以及0．28 s/圈的旋转时间促使两组球管-探测器在大螺距旋转扫描模式下能在1/4机架旋转时间内覆盖整个心脏容积范围，从而满足在一个心动周期内完成整个心脏的扫描。Achenbach等[3]对不同心率患者的双源CT冠状动脉图像质量进行评价发现，心率≤80次/min患者的最佳成像时间窗为RR间期的70%；Husmann等[4]研究认为，心率＜60次/min最佳成像时间窗选择为RR间期的50%～60%。低心率患者采用回顾性心电门控模式时，利用冠状动脉舒张末期低速平台，采集时相选择为RR间期的70%～80%；采用Flash模式时，由于单个心动周期成像，扫描时间至少需要250 ms，如果在RR间期的70%～80%成像，则会落入下一周期的P波后产生伪影，因此，大螺距双源CT默认的扫描时间窗为RR间期的55%或60%[5]。

2．2 高心率患者的大螺距模式成像

Goetti等[6]对心率≥70次/min的患者采用大螺距前瞻性心电门控进行冠状动脉血管成像，结果发现，高心率患者在RR间期的30%成像，不可诊断的血管节段为2．8%，采用RR间期的60%采集数据成像，不可诊断的血管节段高达8．3%。Sun等[7]研究显示，高心率患者（平均心率90次/min）采用Flash模式在RR间期的20%～30%成像可获得较好的图像质量，不可诊断的冠状动脉节段仅为1．5%，这在以往的多层螺旋CT是难以达到的。另有研究表明，随着心率的增加，采用收缩期采集数据成像可降低伪影的发生[8]。

2．3 冠状动脉支架患者的大螺距模式成像

对支架植入术后的评价，传统的多层螺旋CT的时间分辨率较低，支架的线束硬化伪影致使冠状动脉成像的图像质量较差，多层螺旋CT对支架内管腔观察受限，尤其对＜3．5 mm的支架内再狭窄诊断受限。有研究发现，双源CT诊断支架内再狭窄的灵敏度为85．7%，特异度为95．7%，当支架直径＞2．75 mm时，诊断支架内再狭窄的灵敏度与特异度均为100%[9]。另有研究显示，双源CT诊断支架直径≥3．50 mm、支架直径=3．00 mm和支架直径≤2．75 mm的再狭窄特异度分别为100%、80%和 66%，阳性预测值分别为100%、95%和53%[10]。Wang等[11]研究结果显示，在173例支架植入术后的患者中，有156例获得了较好的图像质量，44例支架直径＜3 mm的患者中，冠状动脉CTA发现有10例患者发生支架内再狭窄，而同样行冠状动脉血管造影仅发现9例。由此可见，双源CT诊断支架内再狭窄有较好的可行性，支架内径是影响支架内腔成像的关键因素。

2．4 冠状动脉旁路移植术后双源CT大螺距模式成像

冠状动脉旁路移植术后5年内有25%的患者发生桥血管的狭窄或闭塞，随访复查至关重要。由于桥血管较长，因此，冠状动脉搭桥术后患者冠状动脉CT成像扫描范围较常规扫描范围大，辐射剂量高。Lee等[12]研究显示，使用Flash模式的辐射剂量可较回顾性心电门控扫描模式降低65%左右。Heye等[13]利用二代双源CT评价110条桥血管，诊断灵敏度和特异度分别为97．9%和100%，Goetti等[14]同样利用第二代双源CT评价125条桥血管的465个血管节段，不可诊断的血管比例仅为0．6%，有效剂量为2．3 mSv。由此可见，双源CT对桥血管狭窄或闭塞的诊断准确性优于多层螺旋CT。

2．5 冠状动脉低辐射剂量大螺距模式成像

冠状动脉CT成像的主要局限性是对人体的电离辐射，一项评价冠状动脉辐射剂量的多中心临床研究显示，采用传统的回顾性心电门控平均有效剂量为12 mSv[15]。根据放射防护最优化合理使用剂量原则，在满足诊断需求的前提下，应尽可能降低辐射剂量。双源CT Flash模式其螺距可高达3．4，根据容积 CT剂量指数（computed tomographic dose index，CTDIvol）的定义（CTDIvol=CTDIw/CT螺距因子）可知，螺距越大，剂量越低。双源CT结合低管电压及迭代重建方法，在保证冠状动脉图像质量的同时，应将辐射剂量降低到1mSv以下[16－18]。Fuchs等[19]报道，冠状动脉CTA辐射剂量仅为0．21 mSv，接近普通X射线剂量。另有报道，低体重患者辐射剂量可低至0．1 mSv[20]。

双源CT冠状动脉CTA有效辐射剂量见表1。

3 双源CT大螺距模式主动脉成像

主动脉夹层是主动脉疾病中常见的病变之一，多层螺旋CT诊断主动脉夹层的灵敏度和特异度接近100%，但多层螺旋CT由于时间分辨率的限制，主动脉根部产生明显运动伪影造成主动脉夹层假阳性或根窦部不能评价，且辐射剂量大，一次扫描的辐射剂量为12～14 mSv。近年来，一系列减少辐射剂量的扫描方法应用于临床，如大螺距扫描模式，降低管电压、管电流模式。Apfaltrer等[24]对110例患者分别采用大螺距模式和传统模式行主动脉成像，结果显示，主动脉的图像质量在两种模式下具有较高的一致性，而有效辐射剂量却仅为传统扫描模式的50%[（9．6±3．0）mSv vs．（19．8±8．2）mSv]。Bolen等[25]的研究同样显示，大螺距模式下的主动脉成像图像质量清晰，辐射剂量仅为（5．4±1．8）mSv。双源CT大螺距主动脉扫描在减少患者辐射剂量及提高图像质量方面具有独特优势，能为主动脉病变的及时检出提供准确显示和评价，进而有助于医生早期制定治疗方案。

表1 双源CT冠状动脉CT血管成像有效辐射剂量Table 1 Dual-source CT coronary CT artery effective radiation dose

4 双源CT大螺距模式肺动脉成像

肺动脉栓塞是急诊常见病，病死率高。肺动脉CT血管成像凭借着其较高的灵敏度与特异度成为诊断肺动脉栓塞的主要方法。但是，传统的肺动脉CT血管成像需要患者屏气且辐射剂量偏高，难以克服呼吸运动伪影的影响。大螺距扫描模式突破了上述限制，图像质量高，可明显降低辐射剂量。有研究在肺动脉CTA中，比较双源CT大螺距模式、双能量模式、传统128层螺旋CT模式及64层CT 4种扫描模式的图像质量与辐射剂量，结果显示，双源CT大螺距模式下辐射剂量最低，仅为2．34 mSv，其他分别为3．24、3．58、4．21 mSv[26]。Lu等[27]将100例怀疑肺栓塞患者随机分为两组，分别行普通模式和大螺距模式肺动脉扫描，结果显示，大螺距模式的辐射剂量低于1 mSv，与普通组相比，辐射剂量降低了50．3%，对比剂用量仅为20 mL，是普通组对比剂用量的1/3，但两者的图像质量相当。Bauer等[28]研究显示，大螺距模式下的肺动脉CT成像可以在自由呼吸下进行，有效剂量为（1．99±0．43）mSv，图像质量清晰，可供临床诊断。双源CT较高的空间分辨率有效避免了心跳呼吸带来的伪影，患者无需屏气即可完成检查，重建后的薄层图像经最大密度投影、多平面重组、曲面重建、容积再现等后处理工作站技术实现多种图像重组，通过比较分析，能清楚显示肺动脉形态、管径及周围解剖关系，更有助于肺段及亚段肺栓塞的检出以达到最佳诊断效果，双源CT大螺距模式以其独特的优势为低辐射剂量的肺动脉成像的研究提供了方向。

5 双源CT大螺距模式心脑血管联合成像

动脉粥样硬化是一种全身性疾病，冠状动脉粥样硬化与颈动脉、脑动脉粥样硬化密切相关。传统的多层螺旋CT对头颈部及冠状动脉血管造影需要分2次进行，且辐射剂量高，对比剂用量大，操作复杂。Wang等[29]研究发现，利用双源CT大螺距模式对47例患者进行心脑血管联合扫描其平均辐射剂量为3．58 mSv，利用前瞻性序列扫描模式对51例患者行冠状动脉CTA，其平均辐射剂量为3．56 mSv，二者辐射剂量值相当，而前者使用了65 mL对比剂获得了3个部位的数据，显著降低了辐射剂量及对比剂用量。Sun等[30]应用双源CT大螺距模式进行心脑血管“一站式”联合扫描，即单次注射对比剂完成心脏和头颈血管3个部位的扫描，图像质量与传统分次扫描无显著差异，平均辐射剂量仅为1．4 mSv，对比剂用量为分次扫描的1/2。双源CT扫描模式心脏和头颈动脉“一站式”联合CTA扫描，为检测心脑血管病变提供了低辐射剂量、高图像质量的无创性方法。为早期干预、降低心脑血管事件的发生提供依据，具有重要临床意义。

6 展望

综上所述，第二代双源CT极大地提高了时间分辨率，以其较高的准确率，较清晰的图像质量及超低的辐射剂量，基本满足了临床血管疾病检查的需要。2014年，第三代双源CT应用于临床，时间分辨率提高至66 ms，机架旋转速度达到0．25 s，冠状动脉成像仅0.13 s。其大螺距模式又称Turbo Flash模式，第三代双源CT大螺距扫描有望进一步提高图像质量，降低辐射剂量，值得临床进一步研究。

利益冲突 本研究由署名作者按以下贡献声明独立开展，不涉及任何利益冲突。

作者贡献声明 徐佳欢负责论文撰写；孙凯负责提出命题、论文审阅。

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Application of high-pitch and low-dose mode using dual-source CT by computed tomography angiography

Xu Jiahuan,Sun Kai
Baotou Medical College,Baotou 014040,China（Xu JH）;Department of Image,Baotou Central Hospital, Baotou 014040,China（Xu JH,Sun K）

Sun Kai,Email:Henrysk@163.com

Given the unique advantages of dual-source computed tomography（DSCT）,such as high temporary and spatial resolutions and fast scanning speed,its application in angiography has made possible for high-quality images to be obtained.In high-pitch scanning mode,DSCT can obtain high-quality angiography images with low effective radiation dose at a short scan time.This paper reviewed the progress and clinical applications of high-pitch mode DSCT in computed tomography angiography.

Tomography,spiral computed;Radiation dosage;Computed tomography angiography

孙凯，Email：Henrysk@163.com

10.3760/cma.j.issn.1673-4114.2016.04.011

2016－04－11）

国家自然科学基金（81560286）；内蒙古自治区卫生和计划生育委员会项目（201302124）