随着CT技术的迅速发展，冠状动脉CT血管造影(CTA)已经广泛应用于临床，但存在X射线辐射损害和造影剂对肾功能损伤的风险。近年来，基于剂量最优化(ALARA)原则^[1]，要求在满足影像诊断的情况下，尽量降低CT辐射剂量^{[2, 3, 4]}。同时，减少对比剂总碘量可降低对比剂肾病(CIN)的风险。此外，肥胖患者会导致X射线穿透力下降，影像的噪声增加，会使冠状动脉图像质量明显下降，有时甚至造成诊断准确率降低，如何对肥胖患者行低剂量检查，是目前面临的难题之一。国际心血管CT指导委员会建议，在行冠状动脉CTA检查时，对于体重<85 kg或体质量指数(BMI)<30 kg/m²的患者，要尽可能优先选择100 kV管电压^[5]。目前已有低浓度对比剂与低管电压技术联合应用于冠状动脉CTA的报道^{[2, 6]}，但在肥胖人群BMI≥30 kg/m²中能否应用双低技术进行扫描尚未见到报道。本研究利用等渗低浓度对比剂与第三代适应性迭代降噪技术(AIDR-3D)重建技术，采用低管电压对肥胖人群进行CCTA检查，以确定其在肥胖人群中应用的可行性。

1. 一般资料：连续收集2014年10月至2015年4月本院门诊疑诊冠心病的肥胖患者(BMI≥30 kg/m²)48例，按随机抽样法分成两组行320排容积CT冠状动脉CTA检查，每组24例，其中男性36例，女性12例，年龄36～87岁，平均年龄(59±12)岁。患者一般资料和采集参数见表 1。根据世界卫生组织(WHO)分类，32例为Ⅰ级肥胖(BMI 30.0～34.9 kg/m²)，14例为Ⅱ级肥胖(BMI 35.0～39.9 kg/m²)，2例为Ⅲ级肥胖(BMI≥40 kg/m²)。排除标准：严重的心律不齐、心功能不全；冠状动脉支架植入术后及冠状动脉搭桥术后；严重的肾功能不全(肌酐清除率≤120 μmolL)；孕妇或已知碘对比剂过敏；心律失常(心房颤动或频发期前收缩)。本研究获得本院伦理委员会批准，所有患者均签署知情同意书。

表1()

表1 两组患者的一般情况(x±s)

表1 两组患者的一般情况(x±s)

2. 扫描设备及参数：所有CT检查均采用320排CT扫描仪(Aquilion ONE，日本Toshiba公司)。患者仰卧位，扫描前严格训练患者屏气，扫描时足先进，胸前4导联监测心电图。准直器320×0.5 mm，旋转时间0.35 /s圈，z轴覆盖范围16 cm。对心率超过70 次/min同时无禁忌证的患者，CT检查前1 h口服美托洛尔(50 mg，阿斯利康无锡制药有限公司)。所有患者检查前5 min舌下含服硝酸甘油(0.5 mg，北京益民药业有限公司)以扩张冠状动脉。扫描范围从气管分叉水平到膈肌覆盖整个心脏，并调整到准确包括整个心脏(150 mm×150 mm～180 mm×180 mm)。管电流在管电压基础上根据BMI进行调节，范围为330～400 mA。所有患者均采用前瞻性心电门控触发序列进行扫描。扫描参数如下：心率≤70次/min时，以数据采集范围为65%～75% R-R间期，心率≥70次/min时为35%～45%间期。两组均采用非离子型对比剂，注射前置于37℃保温箱内。其中对照组对比剂为优维显(370 mgI/ml，拜耳医药保健有限公司广州分公司)，以常规120 kV扫描，重建采用传统滤过反投影法(FBP)；试验组对比剂为碘克沙醇(270 mgI/ml，美国GE电气药业上海有限公司)以100 kV扫描，重建采用AIDR-3D算法。采用双筒高压注射器(Stellant，美国Medrad公司)，右侧肘正中静脉留置20 G留置针，两组采用相同的对比剂注射时间(12 s)，对比剂量(ml)=体重(kg)×0.8 ml/kg，对比剂流速(ml/s)=对比剂用量(ml)/12 s，然后以相同的速率注入30 ml生理盐水。应用对比剂示踪法，在主动脉根部层面选择感兴趣区(ROC，面积100 mm²)监测CT值，当感兴趣区(ROI)内CT值达到180 HU时，延迟4 s自动触发扫描。

3. 图像重建和后处理：图像重建包括3个步骤，自动最佳期相、心电图编辑和多期相选择。重建层厚为0.5 mm，间隔为0.25 mm，图像重建采用软组织卷积函数。重建后的图像传送到后处理工作站(Vitrea Fx 4.0)进一步分析，图像处理包括最大密度投影(MIP)、曲面重建(CPR)和容积再现(VR)。

4. 图像质量评价

(1)图像质量主观评价：根据美国心脏协会(AHA)冠状动脉15段分段标准^[7]，评价直径<1.5 mm的冠状动脉段。由2名有经验的医师(均具有5年以上心脏CT诊断经验)用双盲原则对图像独立分析。图像质量评价标准如下：冠状动脉图像边缘清晰，无运动伪影者为5分；图像边缘略模糊，有轻度运动伪影者为4分；图像边缘中度模糊，有中度运动伪影、但没有明显错层，不影响诊断者为3分；边缘模糊、运动伪影明显者为2分；冠状动脉管腔不能辨认、无法诊断者为1分。3分及以上者为可诊断图像。对于存在显著钙化的血管段不做评价。

(2)图像质量客观评价：将最佳重建时相的薄层横断位在原始轴面图像上进行图像客观指标的测量，测量时固定窗宽800 HU，窗位100 HU。分别于左主干、左前降支近段、左回旋支近段、右冠状动脉近段4个部位设定ROI，ROI选取圆形或椭圆形且不包括血管壁的最大面积值，尽量避开管壁的钙化、斑块和斑块区域，测量其CT值，并以其标准差作为图像噪声；测量左主干层面前胸壁肌组织的CT值，并以标准差作为背景噪声，ROI尽量避开脂肪组织和骨伪影较多区域。计算信噪比(SNR)，SNR=管腔平均CT值/管腔CT值的标准偏差(SD)；对比噪声比(CNR)，CNR=(管腔平均CT值-前胸壁肌组织平均CT值)/肌组织CT值的SD；图像优良指数(FOM)，FOM=CNR²有效剂量(E)。

5. 辐射剂量及总碘量评价：仅统计了CTCA的辐射剂量，不包括定位像和触发扫描的辐射剂量。自动记录每例患者检查时由计算机自动生成的容积CT剂量指数(CTDI_vol)和剂量长度乘积(DLP)，由DLP乘以特定的转换系数k来计算E，转换系数k值采用0.014 mSv·mGy^-1·cm^-1。计算碘摄入量(包括总碘量及碘注入率)，计算公式：总碘量(g)=对比剂浓度(mg/m1)×对比剂使用量(m1)/1 000，碘注入率(g/s)=对比剂浓度(mg/m1)×对比剂注射速率(ml/s)/1 000。

6. 注射对比剂相关不适感：注射对比剂相关不适感是指注射对比剂后产生的冷感、热感及疼痛感。冠状动脉CTA检查完成后询问每例患者是否有注射对比剂相关不适感，并根据强度分为轻、中、重三度^[8]。

7. 统计学处理：计量资料均用x±s表示。采用SPSS 19.0软件进行分析，应用两独立样本t检验，比较两组患者的基本资料(如年龄、BMI、心率等)、图像质量、有效剂量等；应用χ²检验，比较两组计数资料间的差异。利用Kappa检验，评价2名医师诊断的一致性，Kappa值为0.81～1.00时，表示吻合度非常强；Kappa值为0.61～0.80时，表示吻合度较强；Kappa值为0.41～0.60时，表示吻合度一般；Kappa值<0.40时，表示吻合度差。两组间注射对比剂相关不适感采用精确概率法进行比较。P<0.05为差异有统计学意义。

1. 两组一般资料与图像质量主观评价：两组患者的年龄、性别、BMI和心率等平均数据均差异无统计学意义(P>0.05)。两组冠状动脉主观图像质量评分的分布结果列于表 2。48例共567个冠状动脉节段用于主观图像质量评价两组的图像质量，其中，解剖变异未显示或管腔直径<1.5 mm未评价。 对照组24例279支冠状动脉节段中96.4%(269279)可用于诊断，试验组24例288支冠状动脉节段中97.2%(280/288)可用于诊断。对照组和试验组的冠状动脉图像如图 1所示。两组图像质量评分分别为(4.47±0.77)和(4.53±0.71)分，两组结果差异无统计学意义(P>0.05)。两位观察者的一致性 良好(Kappa=0.88，P<0.05)。

表2()

表2 两组冠状动脉主观图像质量评分的分布

表2 两组冠状动脉主观图像质量评分的分布

图1()

注：RCA. 右冠状动脉； LAD. 左前降支； LCX. 左回旋支 图 1 对照组和试验组各冠状动脉主干曲面重建图 A. 对照组右冠状动脉曲面重建图； B. 对照组前降支曲面重建图；C. 对照组回旋支曲面重建图； D. 试验组右冠状动脉曲面重建图； E. 试验组前降支曲面重建图； F. 试验组回旋支曲面重建图 Fig. 1 Curved planar reconstruction (CPR) map of coronary artery in control and test groups A. CPR map of right coronary artery (RCA) in control group; B. CPR map of left anterior descending artery (LAD) in control group; C. CPR map of left circumflex artery (LCX) in control group; D. CPR map of RCA in test group; E. CPR map of LAD in test group; F. CPR map of LCX in test group

2. 两组患者图像质量客观评价：两组患者冠状动脉各节段客观评分比较结果列于表 3。所有患者图像CT值均高于300 HU，两组图像平均CT值差异无统计学意义(P>0.05)。两组间各段SNR、CNR差异无统计学意义(P>0.05)；与对照组相比，试验组各段FOM明显增高(t=-9.250、-8.604、-9.158、-5.341，P<0.05)。

表3()

表3 两组患者冠状动脉各节段客观评分比较(x±s)

表3 两组患者冠状动脉各节段客观评分比较(x±s)

3. 辐射剂量及碘摄入量的评价：两组患者的有效剂量和碘摄入量比较结果列于表 4。由表 4可知，试验组患者的CTDI_vol和E值均明显低于对照组(t=7.647、8.373，P<0.01)，试验组E值较对照组降低约55.7%；两组所用造影剂量差异无统计学意义(P>0.05)，但试验组接受的总碘量和碘注入率均低于对照组(t=7.628、8.480，P<0.01)。

表4()

表4 两组患者的有效剂量和碘摄入量比较(x±s)

表4 两组患者的有效剂量和碘摄入量比较(x±s)

4.注射对比剂相关的不适感：48例患者中，对照组有22例(91.7%)发生注射对比剂相关的不适感，试验组有9例(37.5%)发生注射对比剂相关不适感，试验组注射对比剂相关不适感的发生率低于对照组。两组间注射对比剂相关的不适感发生的频率及程度见表 5。以注射对比剂不适感为分析单位，试验组的热感及疼痛感的发生率均明显低于对照组(χ² =18.70、6.25，P<0.05)。

表5()

表5 两组间注射相关不适感的频率及程度的比较

表5 两组间注射相关不适感的频率及程度的比较

肥胖患者使冠状动脉CTA图像质量明显下降，并可造成诊断准确率降低^[9]。Alkadhi等^[10]发现患者BMI>26.0 kg/m²时，不能用于评价的冠状动脉节段数从1.4%升至2.4%，原因可能是X射线光子散射以及衰减增加，导致图像噪声增加，SNR和CNR降低。为了得到较好的图像质量，在肥胖患者冠状动脉CTA检查时，往往需要提高管电压和增加对比剂量，使得肥胖患者接受的辐射剂量及短时间内的碘摄入量均较高，容易引起或加重肾功能损伤，严重时易并发对比剂肾病。有研究对比了几种不同浓度对比剂CT冠状动脉的成像效果，当采用相同对比剂总量、相同流率时，低浓度组的冠状动脉强化效果明显低于高浓度组，这可能会导致冠状动脉图像质量和狭窄评价准确性的降低^[11]。提高血管的强化程度可以通过增加对比剂的注射流率或使用高浓度对比剂来实现，但增加注射流率大大增加了对比剂外渗的风险。而使用高浓度对比剂，由于黏稠度明显增加，也会增加操作的难度和对比剂外渗的风险。因此，使用低浓度对比剂，可以降低患者的肾脏碘负荷，对比剂外渗风险也明显下降，但是靶血管的强化程度也会下降，而低kV扫描可以弥补CT值的不足。

对于低kV扫描，X射线光子平均能量更接近碘的k缘、康普顿散射降低，CT值增加，辐射剂量降低^[12]，这为低浓度对比剂的使用提供了依据。研究表明，冠状动脉增强后CT值在250～300 HU，即可达到诊断要求。在冠状动脉CTA中，并非一味地追求高浓度为优，浓度过高不利于钙化斑块的显示，血管强化过于明显时，减小了管腔与管壁钙化的密度差，并且若强化过高，还会由于高浓度伪影的干扰而掩盖非钙化斑块的检出^[13]。本研究采用相同的对比剂注射时间(12 s)，根据体质量个性化设置对比剂量和对比剂流率。尽管试验组的总碘量和碘注入率分别减低了23.4%和24.3%，但低kV扫描后，两组冠状动脉各分支主干强化CT值均300 HU，且差异均无统计学意义，完全达到诊断要求。本研究结果进一步证实了低kV扫描升高血管CT值的作用。本研究中试验组联合运用了多种降低辐射剂量的技术，即轴面容积扫描、低管电压技术(100 kV)、前瞻性门控数据采集技术结合AIDR-3D重建算法，得到的有效剂量为1.61 mSv，较对照组3.64 mSv降低约为55.7%。较以前报道的螺旋扫描模式下，肥胖患者所接受的E为8.8 mSv和22 mSv^{[9, 14]}；对于BMI>30 kg/m²或胸壁较厚的患者，使用320排容积CT行冠状动脉CTA检查，患者所接受的辐射剂量为5.2～18.1 mSv^[15]，明显降低。近年来，为了标准化比较不同辐射剂量对图像质量的影响，提出了FOM概念，将图像对比度、噪声和辐射剂量综合考虑，其数值越高，表示CT图像的优良指数越高^[16]。与对照组相比，试验组冠状动脉CNR值无明显下降，但由于E值下降幅度大，最终使得试验组FOM值增大，提示采用100 kV管电压可以提高冠状动脉CTA图像的优良指数。更重要的是，使用低浓度等渗对比剂的患者可以明显减少对比剂注入的相关不适感。

辐射剂量与管电压的平方成正比。在冠状动脉CTA检查时，使用低管电压(100 kV)是降低患者辐射剂量的有效方法^[17]。然而，通常情况下100 kV用于BMI <30 kg/m²或体质量<85 kg的患者。

低kV会导致图像噪声和伪影增加，使图像质量明显降低，在肥胖患者中表现尤为显著。这是由于X射线光子能量的降低，使得对kV值高敏感的硬线束伪影随之增加，这一限制使得低kV技术难以发挥其优势，且无法在临床得以广泛应用。

新近应用于临床的AIDR-3D迭代重建算法是将获得的图像数据与基于统计的、考虑到光子和电子噪声的理想噪声模型进行比较，去除噪声，得到校正图像，可以大幅度提高图像重建速度，减少蜡像样伪影，在重建图像时使噪声降低，提高SNR和CNR。这一优势已在以往报道中得到验证^{[9, 12, 18]}，这为低管电压在肥胖患者中的应用提供了保证。有研究进一步对比了不同迭代强度的图像质量，发现强度越高，图像噪声越低，但所得的图像会有较为严重的“模糊”效应，影响病变的判断，因此，一般推荐使用中等强度迭代值^[12]。因此，本研究采用50%AIDR值进行迭代重建，以达到控制图像噪声和提高图像质量的目的。本研究中对24例肥胖患者使用低管电压扫描序列结合AIDR-3D重建算法，得到了与常规120 kV扫描序列结合FBP重建算法相似的图像噪声、SNR、CNR，另外，两组图像质量评分差异无统计学意义，与其他学者在正常体质量指数患者的研究结果一致^{[19, 20]}。

本研究的不足在于评价冠状动脉CTA图像时，未以冠状动脉造影为标准，评价其诊断冠状动脉狭窄的准确率；样本量较小，虽然本研究入选病例为连续病例，但绝大部分肥胖患者为WHO分类Ⅰ级肥胖患者，研究结果是否适合用于Ⅱ和Ⅲ级肥胖患者尚需进一步研究观察。

总之，在肥胖人群中，使用等渗低浓度对比剂及迭代重建算法，进行低管电压冠状动脉检查是可行的，可以在不降低图像质量的前提下，大幅度减低辐射剂量和碘摄入量。并且，使用低浓度等渗对比剂，可以明显减少患者的不适感。

利益冲突   本研究接受宁波市社会发展科研项目(2011C50075)资助，进行“低剂量冠状动脉CTA”相关研究，本人与本人家属、其他研究者，未因进行该研究而接受任何不正当的职务或财务津贴，并对研究的独立性和科学性予以保证

作者贡献声明   潘宇宁设计研究方案，收集数据后统计并起草论文；李爱静分析及数据统计；任大卫、王健协助提供符合病例并分析数据；陈晓敏、黄求理指导、监督试验进行，修改论文；陈兆乾负责进行试验，执行扫描方案