256层iCT双低剂量扫描联合全模型迭代重建在左心房-肺静脉CTA中的应用

曹 建，陈井亚，陈 凯，武惠明，陈 虎，王雅静，张 愉，王中秋*

（1.南京中医药大学附属医院放射科，南京210009；2.南京中医药大学附属医院心内科，南京210029；3.南京中医药大学附属医院核医学科，南京210029）

0 引言

心房颤动患者射频消融术术前需常规了解左心房及肺静脉的结构及形态等信息，以指导手术方案的制订。左心房-肺静脉CT血管造影（CT angiography，CTA）在心房颤动患者射频消融术术前中的应用日益广泛，但由于CT检查的电离辐射及对比剂对肾功能的影响，该检查的辐射剂量安全性和对比剂肾病风险引起了人们的重视[1-2]。因此，探索既能获得满足临床诊断要求的图像质量，又能尽量减少患者受到的辐射剂量及对比剂摄入量的扫描方式成为临床研究的热点。全模型迭代重建（iterative model reconstruction，IMR）[3]技术可以通过降低管电压、管电流或者管电流与时间的乘积来降低辐射剂量，且不降低图像的空间分辨力，从而进一步降低图像噪声并提高图像质量。目前关于多层螺旋CT（multi-slice CT，MSCT）在辐射剂量及对比剂剂量双低条件下进行左心房-肺静脉CTA检查的研究少见。本研究旨在探讨低辐射剂量（低管电压）和低对比剂碘摄入量扫描联合IMR对左心房-肺静脉CTA成像质量的影响，为其临床应用提供理论依据。

1 资料与方法

1.1 病例资料

选取2019年1—10月因临床怀疑心脏病变需行左心房-肺静脉CTA检查的50例患者纳入本研究。排除标准：（1）严重心肝肾功能不全者；（2）体质量指 数（body mass index，BMI）过 大（BMI≥25 kg/m2）者；（3）碘对比剂过敏者；（4）支架植入术后有明显金属伪影者；（5）妊娠期或哺乳期女性。本研究为前瞻性研究，获得了医院伦理委员会批准，且患者检查前均被告知并签署知情同意书。所有患者随机分为对照组和观察组，每组25例。观察组与对照组患者的性别、年龄、BMI、心率等比较，差异均无统计学意义（P＞0．05），详见表1。

1.2 检查方法

所有患者扫描前均由有经验的医师讲解检查过程，以消除患者紧张情绪，并进行呼吸训练。选用荷兰Philips Brilliance 256层iCT检查，患者取仰卧位，足先进。利用双筒高压注射器经右肘正中静脉以5 mL/s的流速注入非离子型对比剂碘海醇（350 mgI/mL），对照组剂量为1 mL/kg，观察组剂量为0.7 mL/kg，随后以同样速率注射生理盐水30 mL。扫描参数：对照组管电压为120 kV，观察组管电压为100 kV，探测器宽度128×0.625 mm，螺距0.27，层厚0.9 mm，层间距0.45 mm，旋转时间330 ms，采用管电流自动调节技术。采用对比剂跟踪触发技术，于主动脉弓根部层面勾画出感兴趣区（region of interest，ROI），触发阈值为100 HU。将扫描原始图像输入Philips后处理工作站，采用IMR技术进行图像重建。

表1 2组患者的一般资料比较

1.3 图像处理

原始图像各期相经重建后传至Philips工作站进行后处理。所有图像均由2名资深放射科医师采用容积重建（volume rendering，VR）及多平面重建（multiple planar reformation，MPR）后处理方法对左心房、左心耳及肺静脉进行多角度观察分析，意见不一致时则由2名医师协商确定。

1.4 图像评价

图像质量的主观评价采用5分法[4]：1分，图像质量差，解剖结构显示不清，有严重伪影，无法诊断；2分，图像质量不佳，解剖结构显示不清，中度伪影；3分，图像质量尚可，有较多伪影，但大部分解剖结构显示好，可以满足诊断；4分，图像质量较好，解剖结构显示较清楚，有少许伪影；5分，图像质量优秀，无伪影，解剖细节显示清晰。3分以上的图像为满足临床诊断要求。客观评价：每名患者均在横断面选取左心房中心位置、肺静脉主干开口处、左心耳腔及胸大肌4个位置，分别测量强化CT值，ROI 3~8 mm2，注意ROI应避免钙化、血管壁以及左心耳内柱状嵴的干扰。图像噪声定义为升主动脉根部强化CT值的标准差（SD血管）。采用信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）和对比噪声比（contrast-to-noise ratio，CNR）评估图像噪声，计算方法为：SNR=CT血管/SD血管，CNR=（CT血管－CT肌肉）/SD血管。

1.5 辐射剂量与对比剂摄入量

记录并比较2组患者CT机自动生成的X射线剂量参数CT容积剂量指数（volume CT dose index，CTDIvol）和剂量长度乘积（dose-length product，DLP），并计算有效剂量（effective dose，ED）。ED=DLP×k，其中k为转换系数，在胸部CTA扫描中k值为0.017 1 mSv/（mGy·cm）。同时计算并比较2组对比剂碘摄入量I（g）=对比剂浓度（350 mg/mL）×对比剂剂量（mL）/1 000。

1.6 统计学方法

采用SPSS 19.0软件进行统计学分析，首先对数值变量进行正态性检验，如果各组均满足正态分布且2组间方差相等，以均数±标准差进行统计描述，采用t检验进行组间比较；否则，采用中位数（四分位数间距）进行统计描述，采用非参数检验（Mann-Whitney检验）进行组间比较。对于分类变量，采用n（%）的形式描述，组间比较采用χ2检验或精确概率法检验。

2 结果

2.1 主观评价

观察组患者图像质量主观评分为（3.9±0.63）分，对照组为（4.2±0.56）分，差异无统计学意义（t=1.43，P＞0.05），2组图像质量均能满足临床诊断要求，如图1、2所示。

图1 观察组患者影像图

2.2 客观评价

观察组患者在肺静脉主干开口处、左心房中心位置及左心耳腔等ROI的强化CT值均高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），详见表2。观察组SNR、CNR均略低于对照组，差异无统计学意义（P＞0.05），详见表3。

图2 对照组患者影像图

表2 2组患者的CT测量值比较单位：HU

表3 2组患者的客观评价指标、辐射剂量及碘摄入量比较

2.3 辐射剂量及对比剂碘摄入量比较

观察组和对照组的ED分别为（3.56±0.37）、（6.72±0.69）mSv，对比剂碘摄入量分别为（17.5±0.49）、（27.8±0.56）g，差异具有统计学意义（P＜0.05），详见表3，观察组有效辐射剂量较对照组降低47.0%，对比剂碘摄入量降低约37.1%。

3 讨论

房颤是临床最常见的心房性心率失常，房颤患者常伴有左心室收缩功能减退，从而引起左心耳部的血流淤滞，极易形成心源性栓子，其脱落后会引起体循环栓塞，心源性脑卒中的栓子脱落约60%由房颤导致[5]。肺静脉消融术常用于治疗药物难治性房颤，左心耳封堵术可用于预防心耳内血栓脱落导致的卒中风险[6]。术前准确了解左心房、肺静脉及左心耳的解剖和病理情况，对术前制订手术方式、缩短手术操作时间、监测术后并发症及动态随访具有重要的临床意义。

随着CT技术的飞速发展，MSCT在临床中的应用日益广泛。MSCT具有很高的时间分辨力及空间分辨力，在心血管检查方面具有较高的应用价值[3，7-8]。MSCT检查不仅可以为临床提供肺静脉开口宽度、左心耳开口宽度及左心房系统内血栓情况等信息，还能评估肺静脉及左心耳与食道之间的三维位置关系等信息，可充分应用于房颤患者的术前检查[9]。随着CTA技术在临床的广泛应用，CT的电离辐射及碘对比剂的应用对人体的潜在伤害问题逐渐引起了人们的关注[1，10-11]。人体的甲状腺、性腺等腺体及部分对射线敏感的器官在CT检查时暴露于高剂量的电离辐射环境下，其致癌风险明显增高。同时，CTA所使用的碘对比剂对肾脏功能具有较大的影响，可能诱发对比剂肾病，导致肾功能损害[12]。因此，寻求降低X射线辐射剂量及碘对比剂剂量以使患者身体损害的可能性降低到最小且不影响诊断所需影像图像质量的扫描方式的需求日益紧迫[13]。而影响CT扫描辐射剂量的参数包括管电压、管电流、扫描范围、螺距及层厚等。降低CT辐射剂量的方法主要包括降低管电流或管电压。降低管电流的方法易行，在常规胸部体检时应用较多，但管电流降低过多可致图像噪声增加，进而使图像质量下降。而降低管电压不仅可以减少辐射剂量，还可提高血管增强时的对比度，使低管电压及低碘对比剂的双低剂量扫描技术具有可行性[14，4]。

本研究中50例患者均成功完成左心房-肺静脉CTA检查。观察组及对照组检查均获得了左心房CTA图像，对左心房、肺静脉开口及分支、左心耳、左心房系统与食道的毗邻关系等均能清晰显示，图像质量均可满足临床诊断要求。2组图像质量CT测量值比较，观察组CT值较对照组高，但主观评分比较无明显统计学差异。说明双低剂量扫描技术在降低患者辐射剂量及对比剂摄入量的前提下，仍不影响所获取图像的诊断效能。

蔡武等[15]验证了双低剂量扫描技术应用于头颈部CTA检查中的可行性，结果表明双低剂量扫描技术在头颈部CTA检查中不仅降低了辐射剂量、减少了对比剂碘摄入量，还提高了图像质量。韩磊等[16]探讨了行冠状动脉CTA检查时应用双低剂量扫描技术联合迭代重建保持图像质量的可行性，结果表明在辐射剂量减少34.4%、碘摄入量减少26.8%的情况下，冠状动脉CTA的图像质量无明显降低。本研究与既往研究结果一致，在辐射剂量降低47.0%、碘摄入量降低37.1%的情况下，图像质量仍可满足临床诊断需求，表明双低剂量扫描技术联合IMR在左心房-肺静脉CTA检查中具有较高的应用价值。

降低管电压可增加X射线的光电效应，增加含碘组织对X射线的衰减，从而提高碘对比剂的CT值，使心房及肺静脉血管与周围组织的对比度增强[2，17]。本试验与该理论相符，观察组测得的CT值高于对照组。但同时管电压的降低导致X射线的穿透力下降，使图像噪声增大，从而影响图像质量[18-19]。IMR技术综合了X射线线束宽度、探测器像素尺寸、体素大小等多种因素，在数据和图像空间上对统计模型进行优化，从而可以准确地还原图像信息，使管电压降低导致的噪声减小。在这种背景下，可以在一定程度上弥补采用低剂量对比剂造成的CT值降低，使双低剂量扫描技术具备了理论可行性[20]。本研究的结果表明，观察组患者的SNR和CNR均较对照组有所降低，考虑为低电压使噪声增高所致，但总体未见明显统计学差异，表明应用IMR技术可降低双低剂量扫描所获取的图像噪声，从而提高图像质量。

但本研究仍有不足之处，如纳入的样本量较小，尤其在临床中常见的高BMI患者未纳入本研究，对该部分患者的个体化扫描方式仍需进一步研究；本研究的对比剂剂量采用的是固定剂量模式，未按照BMI进行个性化设计，下一步将对每位患者进行个性化方案设计，观察个体化扫描方式对图像质量的影响。

综上所述，采用双低剂量扫描技术联合IMR行左心房-肺静脉CTA检查可以在保证图像诊断质量的情况下降低患者所受的辐射剂量，减少对比剂碘摄入量，从而提高患者检查的安全性。