16 cm宽体探测器全胸轴模式在胸痛三联检查中的可行性研究

2018/08/27 15:14

本站原创

1702

陈玉环1，贾永军2，杨琪2，于楠2，贺太平1,2（1 陕西中医药大学, 陕西咸阳 712000; 2陕西中医药大学附属医院，陕西咸阳 712000）摘要：研究目的：探讨使用16cm宽体探测器两个连续轴位扫描一次完成胸痛三联检查的可行性。研究方法：前瞻性连续选择我院40例行胸痛三联受检者，随机分为两个连续轴位单次扫描组（A组，20例）和常规三次扫描组（B组，20例）。两组均使用对比剂追踪技术（bolus tracking），阈值触发。A组采用两个连续心脏轴扫模式一次完成肺动脉、冠状动脉及胸主动脉的扫描。B组首先螺旋扫描肺动脉，扫描结束8～9秒后，分别采用心脏轴扫模式、螺旋扫描模式完成冠状动脉和胸主动脉扫描；比较两组主观图像质量、客观图像质量（肺动脉、冠状动脉、主动脉CT值与CNR）及有效辐射剂量。研究结果：两种扫描模式图像质量的主、客观评价无明显差异（P>0.05）。两个连续轴位单次扫描组有效剂量（3.3±1.2mSv）较常规三次扫描组（5.6±0.7mSv）降低40.3%，差异有统计学意义（t=-3.665，P =0.003）。结论：在胸痛三联检查中，16cm宽体探测器CT 的两个连续轴位一次扫描方案在保障图像质量的条件下，能够有效降低辐射剂量。关键词：针灸；胸痛三联征；辐射剂量；轴位扫描； X线计算机体层摄影术 Feasibility Study of Thoracic axial scans with 16cm wide -detector scanner in triple-rule-out CT Angiography CHEN Yuhuan1, JIA Yiongjun2, YU Nan2, YANG Qi2, HE Taiping1,2*（1 Shaanxi University of Traditional Chinese Medicine, Xianyang, Shaanxi, 712000; 2 Affiliated Hospital of Shannxi University of Traditional Chinese Medicine，Xianyang, Shaanxi, 712000）Abstract: Objective: To investigate the feasibility of of using two consecutive axial scans in the triple-rule-out (TRO) examination for chest pain on a 16cm wide-detector CT system. Mathods： Forty patients with acute chest pain underwent TRO scan and were assigned to study group (Group A, n=20) and control group (Group B, n=20). bolus tracking in both groups were used.For Group A, The pulmonary artery, coronary artery and aorta were scanned in succession in axial mode.  For Group B, pulmonary artery was scan by helical mode; the coronary artery was scanned after 7 seconds delay, followed immediately by scanning aorta in an helical mode. The subjective quality,objective quality ( CT number and CNRof the thoracic aorta, pulmonary artery, coronary artery）and effect radiation dose of the two groups of images were compared. Results： subjective quality and objective quality of the two groups of were statistically the same (p>0.05). However, There was a significant difference in total effective radiation dose between group A (3.3±1.2 mSv ) and group B（5.6±0.7mSv）(-3.132，P =0.003）),resulting in 40.3% effective dose reduction using the 2 consecutive axial scan mode. Conclusion：Using 2 consecutive axial scans in in triple-rule-out (TRO) CTA on a 16cm wide-detector CT reduces radiation dose while maintaining image quality compared with the conventional TRO scanning protocol.Key words: Acupuncture and moxibustion, triple-rule-out; Radiation dose; Axial scanning; X-ray computed; Tomography      胸痛三联征(triple-rule-out，TRO)是指临床上表现为急性胸痛的发作的包括急性冠状动脉综合征、肺动脉栓塞和主动脉夹层3种疾病及各种并发征，发病急骤且严重威胁患者生命[1]。胸痛三联检查CTA是指在应用CT一次检查能完成肺动脉、冠状动脉及主动脉的扫描并显示其各种病变[2]。应用64排CT、128排CT及双源CT应用于胸痛三联检查，已逐步成熟，但其共同的特点依然是心电门控式全胸部螺旋扫描，由于是宽度为4cm或8cm探测器CT时间分辨率较低而使用大范围、小螺距等扫描致辐射剂量较大[3-6]，研究证实，CT辐射剂量每增加1Sv，致癌风险癌将增加4.1％[7]，加之胸痛三联征的极高致死率及发病急骤性、，如何在保证图像质量基础上，尽可能有效减低射线剂量，已经成为业内关注的焦点，合理控制剂量成为关键。与窄体探测器CT相比，16cm宽体检测器CT大大增加了单次旋转覆盖范围，本研究旨在探讨使用16cm宽探测器CT连续两个心脏轴扫模式在胸痛三联检查中减少辐射剂量的可行性。1 资料与方法       1.1 一般资料选择 2016年11月～2017年2月我院因急性胸痛就诊并拟行胸痛三联扫描患者，纳入标准：无碘对比剂过敏，体重指数（body mass index，BMI）<28.0kg/m2；排除标准：严重肝肾功能不全者，不能配合检查者。按纳入排除标准共纳入40 例患者，A组患者20例，男 11例，女9例，年龄 41～74(56.6±8.2)岁，体重指数 17.57～27.53(24.61±3.70)kg/m2。B组患者20例，男 12例，女8例，年龄 50～91(60.5±13.0)岁，体重指数 20.20～27.78(23.54±2.81)kg/m2，检查前均知情同意并签署知情同意书。       1.2 方法  设备采用256层 CT扫描机（Revolution CT，GE healthcare，Waukesha，WI）。高压注射器为德国Ulrich 双筒注射器，对比剂为碘帕醇（370 mgI/mL）。管电压固定为100kVp，智能毫安( Smart mA )，管电流范围为320~600mA。噪声指数（Noise index，NI）设为25 ，重建层厚和间隔为0.625mm，转速0.28r/s，自动匹配前置多模型迭代重建算法(adaptive statistical iterative reconstruction-VEO ，ASIR-V)，后置Asir-v固定为50%权重。两组均使用对比剂追踪技术（bolus tracking），阈值触发。      两组扫描方案如下：      A组：气管分叉下1cm监测降主动脉，阈值设为220HU，延迟1.6~2.2s开始扫描，采用smart coverage心脏轴扫模式，依患者心影大小选择探测器宽度12cm和16cm叠加，或8cm和16cm叠加，准直器宽度256×0.625mm，一次完成肺动脉、冠状动脉及主动脉的扫描，两个轴位之间移床间隔约1.4s~1.6s，总平均扫描时间约3.5s。扫描范围包括胸廓入口处至膈顶水平，对比剂分两期注射，第一期以25mgI/Kg/s的注射方案，根据体重计算（体重×25mgI/Kg/s）对比剂总用量，注射时间12s，第二期采用持续注射流率为3.0ml/s对比剂共20ml，以保证主动脉及肺动脉全程持续显影。（图1）。      B组：气管分叉下1cm监测肺动脉干，阈值设为100HU，延迟2.2~2.5s开始扫描，常规三次扫描完成，分别为螺旋扫描肺动脉（范围包括胸廓入口处至膈顶水平、扫描时间0.8~1.2s）、心脏轴扫模式扫描冠状动脉（范围包括气管分叉下1cm至心底、扫描时间0.4~0.7s）、螺旋扫模式扫描主动脉（范围包括主动脉弓上至膈顶水平、扫描时间0.7~1. 0s）。其中肺动脉扫描结束，延迟8~9s后开始扫描冠状动脉，冠脉扫描结束后，以最短延迟时间（一般约2.0s）开始扫描主动脉，总平均扫描时间13.0~15.0s。肺动脉及主动脉螺旋扫描时，探测器宽度为8cm，准直器宽度为128×0.625mm，螺距为0.992:1；冠状动脉轴扫选用cardical模式探测器宽度依据患者心影大小不同选择12cm、14cm或16mm，转速0.28s/r，。对比剂采用25mgI/Kg/s，注射时间14s。（图1）<img src="/Public/uploads/image/20180827/1535353570616539.png" title="1535353570616539.png" alt="QQ截图20180827150517.png"/>                          图1 实验组与对照组扫描方案与对比剂注射方案1.3 图像处理与分析      1.3.1   图像后处理  由专业影像医师分别对两组图像冠状动脉、肺动脉及主动脉扫描原始数据进行薄层重建，层厚0.625cm（其中对两组冠状动脉原始扫描数据均选择最佳期相重建）。将所有重建后数据传入后处理工作站( ADW4.6) 应用软件进行处理，分别以多平面重组（multi-planarreformation， MPR）、最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）、血管树的提取及容积再现（volume rendering， VR）等多种后处理技术来处理冠状动脉的图像。      1.3.2  图像评价  分主观及客观评价，主、客观评价均有两名工作8 年以上的 CT 医师共同完成。       客观评价：测量胸主动脉（升主动脉、主动脉弓及降主动脉）、肺动脉（主肺动脉、左、右肺动脉近段）、冠状动脉（右冠状动脉、左前降支及左回旋支近段）、冠状动脉邻近脂肪以及竖脊肌CT值、标准差SD值，并计算出各支血管的对比噪声比(Contrast noise ratio，CNR)，其中，胸主动脉CNR=（胸主动脉CT值-竖脊肌CT值）/竖脊肌SD，冠状动脉CNR=（冠状动脉CT值-脂肪CT值）/脂肪SD。测量时尽量避开血管壁、钙化斑块，不同患者之间测量位置相对统一，测量野的大小为接近管腔直径的最大径，三次测量后取平均值。      主观评价：参考美国心脏病协会(American Heart Association， AHA) 制定的 15 节段的冠状动脉分段标准改良法[8]对冠状动脉血管进行分段，并采用 5 分法[9]分别对冠状动脉及肺动脉图像质量进行主观评价，5 分: 几乎无伪影，血管显示清楚，边缘清晰、光滑，与周围软组织对比良好； 4分: 伪影很少，血管显示基本清楚，边缘基本清晰、光滑，与周围软组织对比基本良好； 3分:有少许伪影，血管显示尚可，边缘局部稍模糊，与周围软组织对比尚良好；2 分: 伪影稍多，血管显示不佳，边缘模糊，与周围软组织对比不佳，较难进行诊断和血管评价；1 分: 伪影严重，血管显示差，无法进行诊断和血管评价。以得分≥3 分为满足诊断要求，当观点不同时，两医师经过协商直至结论一致。其中冠状动脉评分以各节段水平血管最低评分为该分支血管水平最终评分，并对各分支血管评分取平均值。        1.3.3 辐射剂量评价辐射剂量只计算增强扫描过程辐射剂量长度乘积(dose length product，DLP)，不包括定位相等的辐射剂量。有效剂量( effective dose，ED)=K×DLP，其中 k 值采用欧盟委员会推荐的值 0.014[10] 。       1.4 统计学方法本文采用 SPSS 21.0 统计软件对数据分析软件对所测得数据进行统计学处理，所得数据结果均采用平均值±标准差的形式表示. 采用独立样本t 检验统计比较两组的辐射剂量、客观图像质量及对比剂用量，用Mann-Whitney秩和检验比较两组图像的主观质量评分。P<0.05 表明差异有统计学意义。2 结果  2.1 两组一般资料   A、B两组年龄（岁）（56.6±8.2 vs. 60.5±13.0）、平均心率（bpm）（80.9±27.4 vs.70.4±16.7）、体重（kg）（68.8±8.1 vs. 67.1±11.5）及体重指数（kg / m2）（24.6±3.7 vs. 23.5±2.8）无统计学差异（P> 0.05），（表1）。2.2 两组主、客观图像质量   A组升主动脉和肺动脉主干的CT值（HU）分别为456.04±56.20和434.30±46.79，B组升主动脉和肺动脉主干的CT值（HU）分别为440.42±58.25和423.85±95.43两组无统计学意义（P> 0.05）（表2）。两组主动脉、肺动脉及冠状动脉主要分支血管CNR无统计学差异（P＞0.05），（表2）。A组和B组右冠状动脉（RCA）的图像质量主观评分分别为（4.20±0.60）和（4.20±0.70）（Z = -0.314，P = 0.753），左冠状动脉（LCA）图像质量主观评分分别为（3.70±0.40）和（4.20±0.70）（Z = -0.186，P = 0.278），与B组比较，A组图像质量主观评分略有下降（3.95±0.50 Vs. 4.20±0.70）然而，两者的差异不具有统计学意义（P＞0.05）。（表3）（图3）。2.3 两组的辐射剂量  A组（3.30±1.20 mSv）和B组（5.56±0.67mSv）之间总有效辐射剂量（ED）差异有明显统计学意义（P <0.05）（表1）（图2），即使用两个连续心脏轴扫模式组较常规三次扫描组有效剂量降低40.3％。  <img src="/Public/uploads/image/20180827/1535353666763443.png" title="1535353666763443.png" alt="QQ截图20180827150701.png"/> <img src="/Public/uploads/image/20180827/1535353827295291.png" title="1535353827295291.png" alt="QQ截图20180827150828.png"/><img src="/Public/uploads/image/20180827/1535353858669703.png" title="1535353858669703.png" alt="QQ截图20180827151013.png"/> 2.3 两组辐射剂量比较：A组有效剂量（3.3±1.2mSv）较B组（5.56±0.67mSv）降低40.3%，差异有统计学意义（t=-3.132，P =0.003），见表1，图2。<img src="/Public/uploads/image/20180827/1535353918456008.png" title="1535353918456008.png" alt="QQ截图20180827151111.png"/>                 图2 两组辐射剂量：实验组（A组）有效剂量（3.3±1.2mSv）较对照组（B组）（5.56±0.67mSv）显著降低。                                    图3   两组VR、MIP图像      （A-C）：患者1，59岁男性，胸痛三联常规扫描方案，即3次扫描：肺动脉螺旋扫描+心脏轴扫+主动脉螺旋扫描的图像。（D-F）：患者2，63岁男性，通过两个连续轴位扫描一次完成胸痛三联扫描的图像。A 、D为VR图像，B、E为轴位MIP图像，C、F为矢状MIP图像。患者1肺动脉及左、右冠状动脉评分分别为5分、5分、4分；患者2肺动脉及左、右冠状动脉评分分别为4分、4分、4分。3 讨论       胸痛三联征在临床上指以胸痛、呼吸困难和咯血三个主要表现的为主的临床征状，症状缺乏特异性，起病急骤，根据相关数据显示，该类病人占到急诊患者的5%～20%左右[11]，尤其是急性心梗、肺动脉栓塞和主动脉夹层以胸痛为表现严重的致死性疾病，为明确诊断，必要的辅助检查不可忽视。随着 CT 设备的不断发展，TRO“一站式”检查，做为无创血管成像技术，能够较好地同时显示肺动脉、主动脉及冠状动脉各种病变，逐渐被广泛应用于临床工作，但传统窄体探测器CT完成TRO检查时，由于常采用全门控的螺旋扫描模式，其扫描时间长、辐射剂量大而限制其临床广泛应用[12-13]。Revolution CT 具有16cm超宽的高清宝石探测器，配置有 256 个0.625mm 的探测器阵列，可以实现一个心动周期（one  beat）内覆盖整个心脏，即one beat心脏成像[14]。Revolution CT还具有最新的迭代重建算法ASiR-V，可以大幅度降低辐射剂量[15]。本研究利用16cm探测器CT全轴扫模式，通过持续低流率对比剂维持肺动脉CT值，一次扫描完成肺动脉、冠状动脉及主动脉成像。研究中的对照组（B组），即分三次分别扫描肺动脉、冠状动脉及主动脉。相比于传统的窄体探测器的螺旋扫描方式，利用了16cm探测器CT高的时间分辨力，可以在14.0s左右完成TRO扫描，能够大幅度降低辐射剂量和缩短扫描时间，在本研究中对照组的平均辐射剂量为5.56±0.67msv，较目前所报道的其他大多数TRO约9.1mSv[16]的平均辐射剂量大幅度降低。因此这个方案是目前临床工作中常规使用的方案。实验组（A组）即两个连续心脏轴扫模式的TRO方案，平均扫描时间约3.5s即能完成扫描，且能得到与本研究中常规三次分别扫描的肺动脉、冠状动脉及主动脉TRO相似的血管增强效果，CNR及主观图像质量，而辐射剂量却从5.56msv进一步降低至3.30msv，降低了40.3%。这是主要由于以下两个方面。首先，是两组曝光范围的差异，本研究A组扫描相对于解剖结构是时顺序扫描，没有重复扫描部分，三次扫描的B组扫描肺动脉时同时也覆盖了冠状动脉及主动脉，主动脉扫描时也覆盖了冠状动脉。另外，虽然本研究B组三次扫描组较以往常规TRO检查剂量大大减低，但相对于本研究中A组的全轴扫模式，由于其肺动脉及主动脉扫描采用螺旋扫描，螺旋扫描存在过扫描，所以辐射剂量较实验组有所增加。       本研究实验组对比剂注射方案中，第二期采用持续注射3.0ml/s的低流率对比剂取代传统注射生理盐水，是为了确保主动脉及肺动脉全程持续显影，对比剂平均总量（75.78±6.58ml）较B组（63.45±11.01ml）方案有所增加，但相对以往TRO扫描方案也大大较少，在Haidary等[17]及Johnson等[18] 64排和双源CT研究中，对比剂分别用到130～164 ml。于淑靖等[19]320排640层动态容积CT胸痛三联检查中对比剂也用到了80～90 ml。       本研究依然存在一些局限性，首先，病例数较少，且未纳入过低和过高体重受检者；其次，虽然肺动脉、主动脉CT造影检查可由TRO“一站式”检查明确诊断，但两组检查冠状动脉敏感性、特异性未经DSA确诊和对比；此外，A组扫描方案扫描时肺循环内含有一定量的对比剂导致肺静脉显影，考虑到完全减少肺静脉在技术上本身存在一定困难[20]，且在对诊断肺栓塞影响较小，在能明显减少受检者辐射剂量这一优势下仍值得临床推广。       在TRO检查中，本研究所提出的用16cm宽体探测器CT 的两个连续轴位一次扫描方案与常规三次扫描方案相比，在图像质量有保障的情况下可以大幅度降低辐射剂量，临床可行性大，值得推广。参考文献[1] Ghersin E, Litmanovich D, Dragu R, et al. 16-MDCT coronary angiography versus invasive coronary angiography in acute chest pain syndrome: a blinded prospective study[J]. Ajr American Journal of Roentgenology, 2006, 186(1):177.[2]Johnson T R, Nikolaou K, Becker A, et al. Dual-source CT for chest pain assessment.[J]. European Radiology, 2008, 18(4):773-780.[3] Hein P, Romano V A, May J, et al. Initial experience with a chest pain protocol using 320-slice volume MDCT.[J]. European Radiology, 2009, 19(5):1148-1155.[4]Gallagher M J, Raff G L. Use of multislice CT for the evaluation of emergency room patients with chest pain: the so-called "triple rule-out".[J]. Catheterization & Cardiovascular Interventions, 2010, 71(1):92-99.[5] Haidary A, Bis K, Vrachliotis T, et al. Enhancement performance of a 64-slice triple rule-out protocol vs 16-slice and 10-slice multidetector CT-angiography protocols for evaluation of aortic and pulmonary vasculature[J]. Journal of Computer Assisted Tomography, 2007, 31(6):917.[6] Fernández D V A, Delgado S C, Oca P R, et al. High pitch CT in triple rule-out studies: Radiation dose and image quality compared to multidetector CT.[J]. Radiología, 2015, 57(5):412-418.[7] Mayo J R, Aldrich J, Muller N L, et al. Radiation exposure at chest CT: a statement of the Fleischner Society[J]. Radiology, 2003, 228(1):15-21.[8]Wong D T L, Soh S Y, Ko B S H, et al. Superior CT coronary angiography image quality at lower radiation exposure with second generation 320-detector row CT in patients with elevated heart rate: a comparison with first generation 320-detector row CT[J]. Heart Lung & Circulation, 2013, 22(4):S198-S198.[9]Hong C, Becker C R, Huber A, et al. ECG-gated reconstructed multi-detector row CT coronary angiography: effect of varying trigger delay on image quality[J]. Radiology, 2001, 220(3):712.[10] Akai H, Kiryu S, Shibata E, et al. Reducing CT radiation exposure with organ effective modulation: A retrospective clinical study[J]. European Journal of Radiology, 2016, 85(9):1569-1573.[11]程祝忠, 温志鹏, 许国辉,等. 多层螺旋CT血管成像胸部三联检查在急性胸痛诊断中的临床应用[J]. 西部医学, 2013, 25(12):1875-1878.[12] Valle A F D, Sánchez-Gracián C D, Pernas R O, et al. High pitch CT in triple rule-out studies: Radiation dose and image quality compared to multidetector CT ☆[J]. Radiología, 2015, 57(5):412-418.[13] European Study Group. European guidelines on quality criteria for computed tomography: EUR16262. (1999) [2010-10-07].http://www.drs.dk/guidelines/ct/quality/index.html. [14]梁俊福, 王辉, 徐磊,等. 256层CT单个心动周期冠状动脉成像在高心率患者中应用的可行性研究[J]. 中华放射学杂志, 2017, 51(2):108-113.[15]张卓璐, 刘卓, 綦维维,等. 基于多模型的迭代重建算法在胸部低剂量CT筛查中的应用[J]. 中国介入影像与治疗学, 2015, 12(11):691-695[16] Burris A C, Boura J A, Raff G L. Triple Rule Out Versus Coronary CT Angiography in Patients With Acute Chest Pain: Results From the ACIC Consortium [J]. JACC: Cardiovascular Imaging 2015, 8(7):817-825[17]Haidary A, Bis K, Vrachliotis T, et al. Enhancement performance of a 64-slice triple rule-out protocol vs 16-slice and 10-slice multidetector CT-angiography protocols for evaluation of aortic and pulmonary vasculature[J]. Journal of Computer Assisted Tomography, 2007, 31(6):917.[18]Johnson T R, Nikolaou K, Becker A, et al. Dual-source CT for chest pain assessment.[J]. European Radiology, 2008, 18(4):773-780.[19] 马国军, 于淑靖, 何翔,等. 320排640层动态容积CT在急性胸痛检查中的初步探讨[J]. 中国医药导刊, 2011, 13(10):1663-1664.[20] 李帆, 王利东, 姜琨. 容积螺旋穿梭技术在肺动脉血管造影成像中的应用[J]. 包头医学院学报, 2017, 33(1):53-55.