不同心率前后门控CT冠状动脉成像图像质量与辐射剂量的相关性分析.pdf
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1、不同心率前后门控CT冠状动脉成像图像质量与辐射剂量的相关性分析赵德春,余可斌,刘嘉,杨璐希,朱琪,潘志华成都医学院第二附属医院(核工业四一六医院)放射科,四川 成都 610051【摘要】目的:分析不同心率前后门控CT冠状动脉(简称冠脉)成像图像质量与辐射剂量的相关性。方法:收集行256层螺旋CT冠脉成像检查患者135例,其中行前门控扫描(即前瞻性心电门控)66例(前门控组),根据患者心率分为80次/min(前门控低心率亚组,39例)与80次/min组(前门控高心率亚组,27例);行后门控扫描(即回顾性心电门控)69例(后门控组),其中心率80次/min者45例(后门控低心率亚组),80次/mi
2、n者24例(后门控高心率亚组);比较4组基线资料、图像质量 平均CT值、图像噪声、信噪比(SNR)、主观图像质量评分 及辐射剂量 CT容积剂量指数(CTDIvol)、剂量长度乘积(DLP)、有效剂量(ED)差异,分别分析前门控组与后门控组中图像质量与心率、辐射剂量的相关性。结果:前门控低心率亚组与后门控低心率亚组的心率均低于前门控高心率亚组与后门控高心率亚组(P0.05)。前门控低心率亚组CTDIvol、DLP、ED均显著低于前门控高心率亚组及后门控低心率亚组、后门控高心率亚组(P0.05),前门控高心率亚组则均低于后门控低心率亚组及后门控高心率亚组(P0.05)。结论:256层螺旋CT冠脉成
3、像主观与客观图像质量与辐射剂量无关,前门控扫描较后门控扫描可降低辐射剂量,且保证图像质量,对于符合条件的高心率患者同样适用,且能降低辐射剂量水平,适合在临床推广应用。【关键词】冠状动脉成像;螺旋CT;前瞻性心电门控;回顾性心电门控;图像质量;辐射剂量【中图分类号】R811.1【文献标志码】A【文章编号】1005-202X(2024)02-0185-06Correlations between image quality and radiation dose in prospective and retrospective ECG-gated CT coronary angiography in
4、 patients with different heart ratesZHAO Dechun,YU Kebin,LIU Jia,YANG Luxi,ZHU Qi,PAN ZhihuaDepartment of Radiology,The Second Affiliated Hospital of Chengdu Medical College(China National Nuclear Corporation 416Hospital),Chengdu 610051,ChinaAbstract:Objective To explore the correlations between ima
5、ge quality of prospective and retrospective electrocardiogram(ECG)-gated CT coronary angiogram and radiation dose in patients with different heart rates.Methods A total of 135 patientsundergoing 256-slice spiral CT coronary angiography were enrolled in the study.Among them,66 cases received prospect
6、iveECG-gated scanning(prospective ECG-gated group)and further divided into two subgroups with heart rate 80 beats/min(prospective ECG-gated+low heart rate subgroup,n=39)and 80 beats/min(prospective ECG-gated+high heart ratesubgroup,n=27).The other 69 cases underwent retrospective ECG-gated scanning(
7、retrospective ECG-gated group),including 45 cases with heart rate 80 beats/min(retrospective ECG-gated+low heart rate subgroup)and 24 with heartrate 80 beats/min(retrospective ECG-gated+high heart rate subgroup).The baseline data,image qualitymean CT value,image noise,signal-to-noise ratio(SNR),subj
8、ective image quality scoreand radiation dosCT volume dose index(CTDIvol),dose length product(DLP),effective dose(ED)were compared among 4 subgroups.The correlations of imagequality with heart rate and radiation dose in prospective and retrospective ECG-gated groups were analyzed.Results Theheart rat
9、es in prospective and retrospective ECG-gated+low heart rate subgroups were lower than those in prospective and【收稿日期】2023-06-15【基金项目】四川省卫生和计划生育委员会科研课题(18PJ494)【作者简介】赵德春,主管技师,研究方向:CT、MR扫描技术,E-mail:【通信作者】潘志华,主任医师,研究方向:影像诊断及肿瘤介入治疗,E-mail:DOI:10.3969/j.issn.1005-202X.2024.02.010第41卷第2期2024年 2月中国医学物理学杂志C
10、hinese Journal of Medical PhysicsVol.41 No.2February 2024医学影像物理-185前 言CT冠状动脉(简称冠脉)成像是筛查冠心病的主要手段,具有无创、简便等优点,64层、128层螺旋CT是临床最常用的冠脉成像工具,并以回顾性心电门控(后门控)为主要扫描方式,虽然空间分辨率良好,但辐射剂量较大1。使用前门控(即前瞻性心电门控)扫描可有效缩短扫描时间、降低辐射剂量,但对受检者心率要求较高,心率过快可造成心动周期缩短,CT识别受限,扫描得到的图像不能达到诊断要求2。256层螺旋CT作为高端CT仪器,具有良好的时间分辨率(135 ms)及较宽的探测器
11、(80 mm),同时还具备一定的心电编辑功能,可提升高心率时的扫描图像成功率3。然而,临床仍倾向于选择后门控扫描。最新的一项调查显示,全国30家二级医院与45家三级医院的系统性抽样调查中,前门控扫描模式应用比例仅为38.5%,并呼吁我国影像技术及操作技能需要提高4。本研究分析256层螺旋CT冠脉成像中前门控扫描与后门控扫描的图像质量与心率、辐射剂量的相关性,旨在为256层螺旋CT前门控扫描的推广及普及提供指导意见。1 对象与方法1.1 入组对象收集2022年1月2022年12月在成都医学院第二附属医院行256层螺旋CT冠脉成像检查的135例患者。纳入标准:疑似冠心病;心率90次/min;血流动
12、力学稳定;意识清醒。排除标准:既往冠脉搭桥等心脏介入或手术史;静脉通路不畅,碘对比剂过敏;合并房颤等心律失常或心律不齐;肾功能或肺功能障碍;体质量指数30 kg/m2;屏气时间不足10 s。1.2 方法1.2.1 扫描方法使用荷兰Philips Brilliance 256层螺旋CT扫描仪,扫描前做好呼吸训练准备,碘对比剂使用碘佛醇注射液(H20143027,350 mg/mL,江苏恒瑞医药有限公司),注射剂量1.0mL/kg,注射速率5mL/s,注射完毕后使用 30 mL生理盐水冲管。135例患者中行前门控66例(前门控组),使用1280.625 mm探测器,管电压120 kV,管电流200
13、 mAs,层厚0.9 mm,层间距0.45 mm,视野165 mm165 mm,重建矩阵512512,转速0.27 s/转;行后门控69例(后门控组),使用1280.625 mm探测器,管电压120 kV,管电流800mAs,层厚0.9mm,层间距0.45mm,视野165mm165 mm,重建矩阵 512512,转速 0.27 s/转;采用人工智能触发扫描,触发阈值为110 HU,延迟时间6 s,扫描范围为气管隆突下1 cm至心脏膈面下方。1.2.2 重建方法将原始数据传输至配套的工作站(Extended Brilliance Work Space),前门控组中,心率80次/min者(前门控低
14、心率亚组,39例)以75%R-R间期为重建期相,80次/min者(前门控高心率亚组,27例)以45%R-R间期为重建中心。后门控组采用多相位重建方案,首先重建 45%及 75%期相,再以10%间隔在5%95%期相内重建,并以心率分组,心率80次/min者45例(后门控低心率亚组),80次/min者24例(后门控高心率亚组)。1.3 观察指标1.3.1 图像质量 其中客观图像质量包括平均CT值、图像噪声、信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR),将面积为(501)mm2的感兴趣区置于升主动脉根部,测量其CT值,测量时需避开血管壁钙化与斑块灶,得到平均CT值与标准差,其标准差即
15、为图像噪声,SNR=CT值/标准差。主观评估则使用主观图像质量评分,由2retrospective ECG-gated+high heart rate subgroups(P0.05).TheCTDIvol,DLP and ED in prospective ECG-gated+low heart rate subgroup were significantly lower than those in the other3 subgroups(P0.05),and the indicators in prospective ECG-gated+high heart rate subgroup
16、were lower than those inretrospective ECG-gated group(including low and high heart rate subgroups)(P0.05).Conclusion Thesubjective and objective image quality of 256-slice spiral CT coronary angiography is not correlated with radiation dose.Prospective ECG-gated scanning can reduce the radiation dos
17、e and ensure the image quality as compared with retrospectiveECG-gated scanning.This holds true for eligible patients with high heart rate,and the former can effectively reduce radiationexposure.Therefore,prospective ECG-gated scanning is worthy to be promoted in clinic.Keywords:coronary angiography
18、;spiral CT;prospective electrocardiogram-gated;retrospective electrocardiogram-gated;image quality;radiation dose中国医学物理学杂志第41卷-186名工作年限5年以上的放射科医生阅片,意见不一时协商得到一致结果;对右冠脉、左前降支及左回旋支的血管与周围结构对比度、血管边缘清晰度、运动伪影等主观评估,按照5分法评估图像质量5,其中4分为图像对比优质、血管边缘清晰、无运动伪影,3分为可接受的图像对比、伴轻度运动伪影但不影响图像评价,2分为图像对比差、运动伪影较多,图像评价困难,1分为血管
19、显示不清、无法评价,0分为错误图像。由图1和图2可见,前门控图像对比度稍差,后门控图像更清晰,但两组图片均满足诊断需求。b:左前降支c:左回旋支d:冠脉树枝VR图a:右冠脉主支图1 前门控CT冠脉成像Figure 1 Prospective ECG-gated CT coronary angiographyb:左前降支c:左回旋支d:冠脉树枝VR图a:右冠脉主支图2 后门控CT冠脉成像Figure 2 Retrospective ECG-gated CT coronary angiography1.3.2 辐射剂量包括CT容积剂量指数(CT volumedose index,CTDIvol)、
20、剂量长度乘积(Dose LengthProduct,DLP)及有效剂量(Effective Dose,ED),其中CTDIvol在操作界面读取,DLP=CTDIvol扫描长度,ED=DLP系数,系数取胸部系数0.0146。1.4 统计学方法采用SPSS24.0统计软件分析,计量资料以均数标准差表示,多组间比较采用单因素方差分析,两两比较采用LSD-t检验;计数资料以例(%)表示,行2检验;相关性采用Pearson相关系数分析。P0.05),前门控低心率亚组与后门控低心率亚组的心率均低于前门控高心率亚组与后门控高心率亚组(P0.05,表2)。2.3 各组辐射剂量比较前门控低心率亚组CTDIvol
21、、DLP、ED均显著低第2期赵德春,等.不同心率前后门控CT 冠状动脉成像图像质量与辐射剂量的相关性分析-187于前门控高心率亚组及后门控低心率亚组、后门控高心率亚组(P0.05),前门控高心率亚组则均低于后门控低心率亚组及后门控高心率亚组(P0.05),见表3。组别前门控低心率亚组前门控高心率亚组后门控低心率亚组后门控高心率亚组F/2值P值n39274524男/女22/1716/1129/1615/90.6220.891年龄/岁55.879.2256.269.6157.379.3857.0810.170.2040.893体质量指数/kgm-223.722.0223.441.9823.092.
22、1423.281.990.6860.562心率/次 min-167.443.9785.812.89a67.913.56b85.213.08ac277.2100.001表1 4组患者基线资料比较Table 1 Comparison of baseline data among 4 subgroupsa表示与前门控低心率亚组比较,P0.05;b表示与前门控高心率亚组比较,P0.05;c表示与后门控低心率亚组比较,P0.05组别前门控低心率亚组前门控高心率亚组后门控低心率亚组后门控高心率亚组F值P值n39274524平均CT值/HU519.4648.49503.3244.19513.0945.334
23、97.1242.291.4020.246图像噪声/HU23.274.9422.675.2222.564.4322.485.310.1970.890SNR23.154.3523.184.4223.443.9023.064.250.0580.981主观图像质量评分/分3.690.693.480.693.820.743.540.711.5870.196表2 4组患者图像质量比较(x s)Table 2 Comparison of image quality among 4 subgroups(MeanSD)组别前门控低心率亚组前门控高心率亚组后门控低心率亚组后门控高心率亚组F值P值n39274524
24、CTDIvol/mGy15.442.8920.463.06a49.587.19ab50.226.55ab377.0200.001DLP/mGycm221.4926.56286.4627.31a796.3135.44ab805.2434.08ab3323.1290.001ED/mSv3.100.374.010.38a11.150.50ab11.270.48ab3304.0550.001表3 4组患者CTDIvol、DLP及ED比较(x s)Table 3 Comparison of CTDIvol,DLP and ED among 4 subgroups(MeanSD)a表示与前门控低心率亚组比
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