Influence of reducing contrast agent dose on image quality in patients with 256-slice CT coronary angiography
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摘要:目的 探讨降低对比剂剂量对256层螺旋CT冠状动脉造影检查成像质量和辐射剂量的影响。方法 将120例患者随机分为观察组和对照组，每组60例。采用回顾性心电门控冠状动脉成像技术，对照组按照1 mL/kg标准注入对比剂，观察组参照对照组标准减少10 mL对比剂剂量。测量2组左主动脉干（AO）、左前降支近远段（LADp、LADd）、右冠状动脉近远段（RCAp、RCAd）、回旋支近远段（LCXp、LCXd）平均CT值。评估冠状动脉节段图像质量，分析左心室、室间隔、右心室显示情况，计算有效辐射剂量。结果 2组均顺利完成CT检查，2组LCXp、LCXd、RCAp、RCAd、LADp、LADd的平均CT值差异无统计学意义（P>0.05）。2组冠状动脉节段优良率差异无统计学意义（P>0.05）。2组图像质量评分差异无统计学意义（P>0.05）。观察组左心室壁、室间隔、上腔静脉和右心室伪影情况等显示良好的比率高于对照组，差异有统计学意义（P < 0.05）。观察组对比剂用量低于对照组，差异有统计学意义（P < 0.05）。结论 在256层CT冠状动脉造影检查中，降低对比剂剂量可明显降低辐射剂量，同时图像质量也能满足诊断要求。Abstract:Objective To investigate the influence of reducing contrast agent dose on the image quality and radiation dose in patients with 256-slice CT coronary angiography.Methods Totally 120 patients were randomly divided into experimental group and control group, with 60 cases in each group. A retrospective electrocardiography-gated coronary artery imaging technique was applied. The control group was injected with contrast agent according to the standard of 1 mL/kg, and the observation group reduced the dose of 10 mL contrast agent according to the standard of the control group. The mean CT values of left aortic stem (AO), the left anterior descending branch of proximal and distal parts (LADp, LADd), right coronary artery proximal and distal parts (RCAp, RCAd), LCX proximal and distal parts (LCXp, LCXd) were measured. The image quality of coronary artery segments was evaluated, the display of left ventricle, interventricular septum and right ventricle was analyzed, and the effective radiation dose was calculated.Results All the patients successfully completed their CT examinations. There were no significant differences in the mean CT values of LCXp, LCXd, RCAp, RCAd, LADp and LADd between the two groups (P>0.05). There was no significant difference in the excellent rate of coronary segment between two groups (P>0.05). There was no significant difference in image quality score between the two groups (P>0.05). The observation group showed better ratios of cases with good artifact display in left ventricular wall, interventricular septum, superior vena cava and right ventricular artifacts than the control group (P < 0.05). The dosage of contrast agent in the observation group was significantly lower than that of the control group (P < 0.05).Conclusion In 256-slice CT coronary angiography, reducing the dose of contrast agent can significantly reduce the radiation dose, and the image quality can also meet the diagnostic requirements.
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Keywords:
- contrast agent dose /
- coronary angiography /
- image quality /
- radiation dose
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冠状动脉CT血管成像(CCTA)是冠状动脉病变筛查及诊断的重要影像学检查方法[1-2]。在保证CCTA图像质量的前提下，探讨降低辐射剂量的最适宜对比剂用量是研究的热点[3]。256层螺旋CT具有成像速度快、辐射剂量小等特点，为减少造影剂剂量和辐射剂量提供了可能。本研究探讨降低对比剂剂量以获取满意的CCTA图像质量的可行性，现将结果报告如下。
1. 资料与方法
1.1 一般资料
选取2019年2月—2020年1月本院行256层CT冠状动脉造影检查的患者120例，其中男63例，女57例，年龄23~76岁，平均(57.19±6.41)岁，体质量指数18.5~24.4 kg/m2, 平均(21.75±5.62) kg/m2。将120例患者随机分为观察组和对照组，每组60例。2组一般资料差异无统计学意义(P > 0.05)，见表 1。所有患者均签订知情同意书。排除合并严重心、肝、肾功能障碍，心率不齐、心肌梗死、冠心病，严重代谢障碍、肺动脉高压、对比剂过敏及妊娠期、哺乳期患者。
表 1 2组一般资料比较(x±s)组别 男 女 年龄/岁 体质量指数/(kg/m2) 心率/(次/min) 扫描范围/mm 观察组(n=60) 31 29 56.97±6.07 21.97±5.45 73.11±5.32 125.33±11.43 对照组(n=60) 32 28 57.55±6.61 21.52±5.94 72.54±4.91 124.72±10.57 1.2 扫描方法
采用Brilliance 256iCT机(飞利浦公司)，回顾性心电门控冠状动脉成像技术。检查前行碘过敏试验，训练患者掌握正确的屏气、吸气方法。扫描前5 min给予硝酸甘油0.5 mg舌下含服。扫描参数: 机架旋转速度0.27 s/转, 管电压100 kV, 管电流700~1 200 mAs, 准直器宽度128×0.625 mm, 重建层厚0.75 mm, 重建间距0.45 mm。对比剂采用碘普罗胺，浓度每100 mL为370 mg, 流速5.0 mL/s。采用双筒高压注射器注射，注射后加30 mL生理盐水冲洗。观察组按照1 kg体质量1 mL对比剂再减去10为最终对比剂剂量，对照组按照1 kg体质量1 mL注入对比剂。采用对比剂示踪技术，触发点位于升主动脉，触发阈值180 HU, 触发后5 s自动开始扫描。扫描范围定为气管分叉处至心脏下缘1 cm。
1.3 图像处理
将图像传至EBW工作站，重建方法包括曲面重组(CPR)、三维容积再现(VR)、最大密度投影(MIP), 在横断面上测量3次左主动脉干(AO)、左前降支近远段(LADp、LADd)、右冠状动脉近远段(RCAp、RCAd)、回旋支近远段(LCXp、LCXd)CT值，并取平均值。由2名经验丰富的放射科医生采用全盲法对冠状动脉血管成像图片进行评估，包括冠状动脉节段、冠状动脉狭窄程度、图像质量。
1.4 图像质量分析
1.4.1 客观图像质量评价
在横断面上，对AO、LADp、LADd、RCAp、RCAd、LCXp、LCXd的CT值平均值进行比较。
1.4.2 主观图像质量评价
参考美国心脏协会(HAH)冠状动脉16节段分法, 1~3段(右冠状动脉的为近、中、远段)，第4段(后室间支)，第5段(左冠状动脉主干); 6~10段(左冠状动脉前降支近、中、远段，第一、第二对角支); 11~16段(回旋支近、中、远段，第一、二钝缘支)。冠状动脉节段评分采用5分制[4], 1分(伪影严重、血管壁模糊、图像不能诊断), 2分(伪影较严重，图像不能完全诊断), 3分(较多伪影，图像能诊断), 4分(少量伪影，图像清晰), 5分(无伪影，图像非常清晰)。评分≥3分视为可以评价图像，≥4分为优良图像。室间隔评价分为清晰(室间隔右侧缘、右心室壁内缘均显示清晰)、尚可(室间隔右侧缘、右心室壁内缘可辨认)、差(无法辨认)。左心室室壁评价分为良好(显示清晰)、一般(显示尚可)、差(显示差，与心腔的对比差)。根据上腔静脉及右心室密度是否均匀、是否有对比剂产生的干扰伪影分为0、1、2级进行评价[5-6]。0级，密度均匀，无干扰伪影; 1级，密度不均匀，有少量伪影，但未影响冠状动脉显示; 2级，有大量对比剂和干扰伪影，影响冠状动脉显示。
1.5 统计学方法
采用SPSS 22.0软件包对数据进行统计分析，血管CT值、对比剂用量比较采用t检验，冠状动脉节段评价(率)结果比较采用χ2检验。P < 0.05为差异有统计学意义。
2. 结果
2.1 2组血管强化水平图像质量评价
2组患者均顺利完成CT冠状动脉成像且图像清晰，可满足诊断需求。2组冠状动脉各分支血管CT平均值差异均无统计学意义(P>0.05)。见表 2。
表 2 2组冠状动脉各分支血管CT值分析(x±s)HU 组别 AO LCXp LCXd RCAp RCAd LADp LADd 观察组(n=60) 391.32±75.71 382.44±67.63 384.20±56.25 408.91±47.15 409.82±39.41 392.54±54.06 393.61±52.22 对照组(n=60) 387.63±74.92 389.23±65.75 387.52±52.62 406.71±46.31 407.43±37.72 390.63±52.11 392.58±51.69 AO: 升主动脉; LCXp: 回旋支近段; LCXd: 回旋支远段; RCAp: 右冠状动脉近段; RCAd: 右冠状动脉远段;
LADp: 左冠状动脉前降支近段; LADd: 左冠状动脉前降支远段。2.2 2组冠状动脉节段图像质量评价
观察组60例显示冠状动脉762段，对照组60例显示冠状动脉757段，2组图像质量评分、可评价段数、图像优良率差异均无统计学意义(P>0.05)。见表 3。
表 3 2组冠状动脉节段图像质量评价[n(%)]组别 图像质量评分 可评价节段 优良节段 1分 2分 3分 4分 5分 观察组(n=762) 3 6 47 154 552 753(98.82) 706(92.65) 对照组(n=757) 4 7 45 150 551 746(98.55) 701(92.60) n为节段计数。 2.3 左心室、室间隔、右心室显示情况
观察组左心室壁、室间隔显示良好或清晰的比率高于对照组，观察组上腔静脉及右心室出现伪影的比率低于对照组，差异均有统计学意义(P < 0.05)。见表 4、5。
表 4 2组左心室、室间隔显示情况比较[n(%)]组别 左心室壁 室间隔 良好 一般 差 清晰 尚可 差 观察组(n=60) 41(68.33)* 19(31.67)* 0 34(56.67)* 23(38.33)* 3(5.00) 对照组(n=60) 27(45.00) 30(50.00) 3(5.00) 21(35.00) 38(63.33) 1(1.67) 与对照组比较, *P < 0.05。 表 5 2组上腔静脉及右心室伪影显示情况[n(%)]组别 0级 1级 2级 观察组(n=60) 43(71.67)* 17(28.33)* 0 对照组(n=60) 31(51.67) 29(48.33) 0 与对照组比较, *P < 0.05。 2.4 2组对比剂用量及有效碘用量比较
观察组对比剂用量、有效碘用量分别为(53.81±7.09) mL、(20.17±3.23) g, 对照组分别为(64.07±8.54) mL、(23.92±2.91) g, 差异均有统计学意义(P < 0.05)。
3. 讨论
CCTA具有诊断准确率高、速度快、非侵入性、风险小等特点，已成为目前诊断冠心病的主要方法。本研究发现，与既往多层螺旋CT相比, 256层螺旋CT具有速度快、辐射量小、后处理工作站先进、对比剂用量小等特点。256层螺旋CT拥有0.27 s/转的转速，是目前业界转速最快的，探测器更宽, 3~5 s即可完成单次检查，且检查时不受人体心率的制约[7]。本研究观察组管电压为100 kV, 低于常规管电压120 kV, 较低的管电压使光子能量与碘的结合更近，增强了光电效应，提高了血管强化CT值，进而使增强血管与其周围组织结构的对比更加明显，可减少含碘对比剂的用量[8-10]。
评价心脏功能时需要清晰显示心室、室间隔等心腔结构。若对比剂用量过大或者浓度过高，对比剂不容易被生理盐水稀释，容易产生伪影，影响心脏结构的显示; 若对比剂用量过小或者浓度过低，又会影响对比剂充盈程度，进而影响图像质量。本研究观察组左心室壁显示良好的比率及室间隔显示清晰的比率均显著高于对照组(P < 0.05), 观察组上腔静脉及右心室伪影显示情况也显著优于对照组(P < 0.05), 提示适宜的低对比剂用量更有利于左心室壁、室间隔、上腔静脉的显示，对比剂在右心室腔内充盈，与室间隔形成一定的密度差，可清晰显示与室间隔右侧缘分界和左心室壁的范围及右心室内部结构、疾病等，从而有利于心功能评价。
CCTA检查中，冠状动脉血管腔对比剂的CT值为250~450 HU, 可满足临床诊断要求[11]。本研究中, 2组AO、LADp、LADd、RCAp、RCAd、LCXp、LCXd的CT平均值均在上述范围，且2组各CT平均值无显著差异，提示适当减少对比剂用量并不会降低血管强化CT值，同时可获得满意的冠状动脉图像质量。本研究结果表明，在不同的对比剂用量下, 2组均可较好地显示冠状动脉图像。本研究根据患者体质量调节对比剂用量，使所有患者均获得适宜的对比剂用量。本研究观察组对比剂用量为(53.81±7.09) mL, 低于70 mL的常规用量。研究[12]显示，体质量与血管的强化水平呈负相关。如果采用相同的对比剂用量，体质量较轻患者的对比剂浓度就会太高，肥胖患者对比剂用量就会不足，导致冠状动脉充盈不足，从而影响显示和诊断。
在CCTA检查中，对比剂剂量与冠状动脉CT值密切相关。然而，大剂量对比剂可增加机体肾毒性，导致对比剂肾病的发生，且随着对比剂剂量的增加，发生肾病的概率也相应增加[13-14]。本研究中，观察组对比剂用量低于对照组，随着观察组对比剂用量的减少，患者吸收碘的量也明显减少。研究[15]显示，大剂量对比剂还可能使冠状动脉的微小钙化模糊不清，导致假阴性结果。本研究结果显示，降低对比剂用量既可以保证清晰的冠状动脉图像，又可以减少对肾脏的损伤。本研究根据不同的患者设置不同的对比剂注射方案，使对比剂浓度维持在峰值时进行扫描，保证了CCTA扫描的顺利完成，同时也避免了盲目性; 同时还使对比剂流率、扫描时间、CT值保持在适宜的范围内，减少了上腔静脉伪影的产生，有利于心室和主动脉保持一致。
综上所述，在其他参数相同的情况下，降低对比剂用量可获得清晰的冠状动脉成像质量，完全能满足诊断要求，同时也能很好地显示左心室、室间隔，可为心功能的评级提供可靠依据。
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表 1 2组一般资料比较(x±s)
组别 男 女 年龄/岁 体质量指数/(kg/m2) 心率/(次/min) 扫描范围/mm 观察组(n=60) 31 29 56.97±6.07 21.97±5.45 73.11±5.32 125.33±11.43 对照组(n=60) 32 28 57.55±6.61 21.52±5.94 72.54±4.91 124.72±10.57 
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表 2 2组冠状动脉各分支血管CT值分析(x±s)
HU 组别 AO LCXp LCXd RCAp RCAd LADp LADd 观察组(n=60) 391.32±75.71 382.44±67.63 384.20±56.25 408.91±47.15 409.82±39.41 392.54±54.06 393.61±52.22 对照组(n=60) 387.63±74.92 389.23±65.75 387.52±52.62 406.71±46.31 407.43±37.72 390.63±52.11 392.58±51.69 AO: 升主动脉; LCXp: 回旋支近段; LCXd: 回旋支远段; RCAp: 右冠状动脉近段; RCAd: 右冠状动脉远段;
LADp: 左冠状动脉前降支近段; LADd: 左冠状动脉前降支远段。
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表 3 2组冠状动脉节段图像质量评价[n(%)]
组别 图像质量评分 可评价节段 优良节段 1分 2分 3分 4分 5分 观察组(n=762) 3 6 47 154 552 753(98.82) 706(92.65) 对照组(n=757) 4 7 45 150 551 746(98.55) 701(92.60) n为节段计数。
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表 4 2组左心室、室间隔显示情况比较[n(%)]
组别 左心室壁 室间隔 良好 一般 差 清晰 尚可 差 观察组(n=60) 41(68.33)* 19(31.67)* 0 34(56.67)* 23(38.33)* 3(5.00) 对照组(n=60) 27(45.00) 30(50.00) 3(5.00) 21(35.00) 38(63.33) 1(1.67) 与对照组比较, *P < 0.05。
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表 5 2组上腔静脉及右心室伪影显示情况[n(%)]
组别 0级 1级 2级 观察组(n=60) 43(71.67)* 17(28.33)* 0 对照组(n=60) 31(51.67) 29(48.33) 0 与对照组比较, *P < 0.05。
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