随着螺旋CT的迅速发展，冠状动脉CT血管造影 (coronary computed tomography angiography，CCTA) 已成为评估冠状动脉疾病的有效诊断方法。但其带来的X射线辐射危害及对比剂引起的不良反应引起重视^[1]。采用心电触发、大螺距、减少X射线持续时间、缩小扫描范围、降低管电压、管电流调节、后处理重建算法等多种方法，降低CCTA的辐射剂量。研究表明，应用100和80 kV低管电压可以大幅度降低辐射剂量^[2-3]。应用传统的滤波反投影技术 (flitered back projection，FBP) 对数据的要求较高，为了降低辐射剂量，采用降低管电压、大螺距扫描等方法后应用FBP重建会增加图像噪声，降低信噪比 (signal to noise ratio，SNR)，重建的图像就可能无法满足诊断需要^[4]。近年来推出迭代重建 (iterative reconstruction，IR) 技术能够通过多次的迭代和校正会重建出质量高和噪声低的图像，能够在降低辐射剂量的同时优化图像质量。本研究旨在探讨应用德国西门子双源CT迭代重建 (sinogram affirmed iterative reconstruction，SAFIRE) 技术在前瞻性心电门控大螺距扫描模式联合“三低方案”低管电压80 kV、低对比剂剂量0.7 ml/kg、低注射流速3.5 ml/s CCTA中能否获得满足诊断需要的图像并能够降低辐射剂量。

1.一般资料：连续选取2015年10月—2016年5月于泰山医学院附属新泰医院进行CCTA检查的患者120例，其中男69例，女51例。入组标准：心率＜65次/min，心律整齐，心率波动＜5次，BMI 18.6~24.9 kg/m²。排除标准：有支架植入术或冠状动脉搭桥术病史，碘对比剂过敏、肝肾功能不全和甲亢等不能耐受碘对比剂增强扫描的患者。所有患者均接受知情同意书。分成FBP组和SAFIRE组，每组60例。FBP组中男32例，女28例，平均年龄 (59.98±9.69) 岁；SAFIRE组中男37例，女23例，平均年龄 (58.85±9.17) 岁。

2.扫描技术：采用西门子炫速双源CT (somatom definition flash) 进行扫描，扫描范围从气管分叉下1~1.5 cm至心底水平，增强扫描采用美国STALLENT-D双筒高压注射器，两组均应用非离子型对比剂碘海醇 (350 mgI/ml)，FBP组对比剂用量为0.9 ml/kg，以5.0 ml/s的流率，经肘静脉注入，图像重建采用FBP。SAFIRE组对比剂用量为0.7 ml/kg，以3.5 ml/s的流率，经肘静脉注入，图像重建采用SAFIRE技术，Strength 3。对比剂注射完毕立即以同样流速追加50 ml生理盐水。两组均采用对比剂跟踪法 (bolus-tracking)，在主动脉弓根部选择感兴趣区并监测CT值，当感兴趣区内CT值达到100 HU时，延迟10 s自动触发扫描。FBP组采用前瞻性心电门控扫描，管电压120 kV，管电流采用自动毫安控制技术 (CARE Dose 4D，Siemens)；SAFIRE组采用前瞻性心电门控大螺距扫描，螺距3.4，管电压80 kV，参考管电流370 mAs，触发扫描预设在60%R-R间期。准直128×0.6 mm，层厚0.75 mm，重建卷积核I26f，重建间隔0.4 mm，矩阵512×512，视野 (FOV)150 mm×150 mm。

3.图像后处理：所有原始扫描数据均传至工作站 (Syngo Multi Modality Workplace，Siemens Health-care) 应用心血管后处理软件对图像进行多平面重组 (multi planner reconstructionm，MPR)、最大密度投影 (maximum intensity projection，MIP)、曲面重建 (curved planner reconstruction，CPR)、容积再现 (volume rendering，VR) 等后处理。

4.图像评价方法：图像质量评价分为主观评价和客观评价。主观评价将图像质量分为4级^[5]，节段显示清晰，无伪影为4分；节段轻微模糊，轻微伪影为3分；中等伪影，中等模糊，但结构尚连续为2分；不可评估，节段走行可疑或不连续，以至不能评估或结构不可区分为1分。若血管离断，则统一判为1分。2分及以上视为可诊断图像，3分及以上视为优良图像。由两位放射专业医师独立对图像质量做出评价。

客观评价为分别测量左、右冠状动脉开口处、升主动脉根部和左室底部增强后的强化CT值及图像噪声。计算信噪比 (signal-to-noise ratio，SNR)=管腔内CT值/噪声；对比噪声比 (contrast-to-noise ratio，CNR)=(管腔内CT值-左室底部心肌CT值)/左室底部心肌噪声。

5.有效剂量评估：记录机器自动测量的平均容积CT剂量指数 (CTDI_vol) 和剂量长度乘积 (DLP)。根据DLP计算有效剂量 (E)，E=k×DLP，k值采用胸部系数0.014 mSv·mGy^-1·cm ^-1[6]。

6.统计学处理：应用SPSS 18.0软件处理数据，计量数据用x±s表示；两组比较采用两样本t检验，分类数据用百分数表示，组间比较采用χ²检验，P＜0.05为差异有统计学意义。采用κ一致性检验评价两名医师的一致性，κ>0.75代表一致性很好，0.40~0.75代表一致性中等，＜0.40代表一致性较差。

1.统计学κ检验结果：两位医师的κ一致性检验 (κ=0.80)，诊断一致性极好。

2.一般资料和扫描参数：所有患者均一次性完成CCTA检查，患者一般资料和扫描参数列于表 1，两组资料的年龄、心率、体质量指数差异无统计学意义 (P>0.05)。

表 1(Table 1)

表 1 120例患者临床资料和基本参数 (x±s) Table 1 The clinical data and basic parameters for 120 patients (x±s) 组别 例数 年龄 (岁) 心率 (次/min) 体质量指数 (kg/m2) 男 女 FBP组 32 28 59.98±9.69 58.46±4.56 22.16±2.09 SAFIRE组 37 23 58.85±9.17 56.97±4.49 22.09±2.16 t值 0.58 1.83 0.07 P值 0.56 0.26 0.26   注：FEP.滤波反投影技术；SAFIRE.西门子公司研发的迭代重建技术。性别对测量结果无明显影响，未做统计学比较

表 1 120例患者临床资料和基本参数 (x±s) Table 1 The clinical data and basic parameters for 120 patients (x±s)

3.两组主观和客观图像质量：图像质量评价结果列于表 2和表 3。图 1和图 2分别是采用FBP和SAFIRE图像重建的冠状动脉VR和CPR图像。其中，图 1患者为男，58岁，BMI 24.5 kg/m²，采用前瞻性心电门控扫描，管电压120 kV，管电流296 mAs, 碘海醇 (350 mgI/ml) 0.9 ml/kg，注射流速5.0 ml/s，有效剂量为3.911 mSv，图像重建采用FBP。图 1B显示右冠状动脉 (RCA) 近段管腔内结节状小纤维斑块形成，相应管腔轻度狭窄约20%，图 1C显示左冠状动脉前降支 (LAD) 管腔较细，中段部分壁冠状动脉。图 2患者为男，68岁，BMI 23.5 kg/m²，采用前瞻性心电门控大螺距扫描，管电压80 kV，管电流370 mAs, 碘海醇 (350 mgI/ml) 0.7ml/kg，注射流速3.5 ml/s，有效剂量为0.385 mSv, 图像重建采用SAFIRE。图 2B显示RCA近段管腔内条状纤维斑块形成，管腔轻度狭窄约15%；图 2C显示LAD近段管腔内结节状小纤维斑块形成，相应管腔轻度狭窄约10%。

表 2(Table 2)

表 2 两组的主观图像质量评分 (节段数%) Table 2 Subjective scores of two groups for image quality (number of segmengts %) 组别 例数 4分 3分 2分 1分 2~4分 FBP组 60 449(54.10) 309(37.23) 68(8.19) 4(0. 48) 826(99.52) SAFIRE组 60 441(53.71) 302(36.78) 72(8.77) 6(0. 73) 815(99.27) χ2值 0.024 0.035 0.177 0.425 0.425 P值 0.876 0.852 0.674 0.515 0.515   注：FEP.滤波反投影技术；SAFIRE.西门子公司研发的迭代重建技术

表 2 两组的主观图像质量评分 (节段数%) Table 2 Subjective scores of two groups for image quality (number of segmengts %)

表 3(Table 3)

表 3 两组图像的客观图像质量及平均质量评分比较 (x±s) Table 3 The comparison of two groups of images for objective image quality and average quality scores (x±s) 兴趣区 FBP组FBP重建 SAFIRE组SAFIRE重建 t值 P值 升主动脉根部CT值 400.70±19.90 395.20±22.90 0.815 0.429 噪声 (HU) 16.16±5.17 16.56±6.39 0.377 0.707 SNR 25.32±6.91 25.04±7.27 0.215 0.830 CNR 17.73±4.78 16.03±5.24 1.857 0.066 右冠状动脉开口CT值 409.60±18.00 406.40±20.90 0.910 0.365 噪声 (HU) 17.18±6.95 17.16±6.78 0.016 0.987 SNR 23.89±5.91 23.52±6.23 0.362 0.718 CNR 19.29±3.97 18.83±5.09 0.605 0.546 左冠状动脉开口CT值 402.00±20.90 399.70±19.90 0.534 0.594 噪声 (HU) 16.26±5.91 16.67±6.47 0.362 0.718 SNR 24.13±5.27 23.86±6.68 0.246 0.806 CNR 18.07±5.02 17.99±5.89 0.070 0.944 左心室底部肌肉CT值 94.14±15.33 96.31±19.78 0.672 0.503 噪声 (HU) 16.19±6.34 16.89±6.97 0.638 0.502 平均质量评分 3.06±0.69 2.95±0.67 0.886 0.378   注：SNR.信噪比；CNR.对比噪声比；FEP.滤波反投影技术；SAFIRE.西门子公司研发的迭代重建技术

表 3 两组图像的客观图像质量及平均质量评分比较 (x±s) Table 3 The comparison of two groups of images for objective image quality and average quality scores (x±s)

图 1 采用滤波反投影技术 (FBP) 图像重建的冠状动脉容积再现 (VR) 和曲面重建 (CPR) 图像A.冠状动脉VR图像；B.右冠状动脉 (RCA) CPR图像；C.左冠状动脉前降支 (LAD) CPR图像 Figure 1 The images of volume rendering (VR) and curved planner reconstruction (CPR) of coronary artery reconstructed by FBP A. The VR image of coronary; B. The CPR image of right coronary artery (RCA); C. The CPR image of left anterior descending of the coronary artery (LAD)

图 2 采用迭代重建 (SAFIRE) 图像重建的冠状动脉容积再现 (VR) 和曲面重建 (CPR) 图像A.冠状动脉VR图像；B.右冠状动脉 (RCA) CPR图像；C.左冠状动脉前降支 (LAD) CPR图像 Figure 2 The images of volume rendering (VR) and curved planner reconstruction (CPR) of coronary artery reconstructed by sinogram affirmed iterative reconstruction (SAFIRE) A. The VR image of coronary; B. The CPR image of right coronary artery (RCA); C. The CPR image of left anterior descending of the coronary artery (LAD)

冠状动脉分段根据美国心脏协会 (AHA) 的标准分为16个节段进行评价，闭塞血管以远端以及冠状动脉直径 < 2.0 mm不计入分析。FBP组中实际显示节段数830段，可以满足诊断的共有826段，占99.52%，SAFIRE组实际显示节段数821段，可以满足诊断的共有815段，占99.27%，差异无统计学意义 (P>0.05)。

比较两组的冠状动脉管腔内CT的值、图像噪声、SNR、CNR及主观质量评分差异无统计学意义 (P>0.05)。

4.辐射剂量：记录所有患者的CTDI_VOL和DLP，并计算有效剂量E。SAFIRE组有效剂量为 (0.39±0.02) mSv比FBP组有效剂量 (4.99±1.36) mSv显著降低，差异有统计学意义 (t=26.31, P < 0.05)。

表 4(Table 4)

表 4 两组CTDIVOL、DLP及E比较 Table 4 The comparison of two groups of CTDIVOL, DLP and E 组别 例数 CTDIVOL (mGy) DLP (mGy·cm) E(mSv) FBP组 60 31.63±6.73 357.13±97.30 4.99±1.36 SAFIRE组 60 1.68±0.01 27.83±1.49 0.39±0.02 t值 34.49 26.21 26.31 P值 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05   注：CTDIVOL.平均容积CT剂量指数；DLP.剂量长度乘积；E.有效剂量

表 4 两组CTDIVOL、DLP及E比较 Table 4 The comparison of two groups of CTDIVOL, DLP and E

冠状动脉CT血管成像已经在临床得到广泛应用，如何降低CCTA的X射线辐射危害及对比剂不良反应的同时能够得到密度分辨率高、病变显示良好的图像是放射科医生关注的主要问题。西门子第二代双源CT (Somatom Definition Flash) 时间分辨率达到75 ms，独有的前瞻门控大螺距 (Pitch 3.4) 螺旋扫描技术完成整个心脏扫描仅需0.25 s，采集数据时间明显缩短，双源CT低管电压扫描和大螺距前瞻性扫描联合技术在降低冠状动脉成像的辐射剂量方面的研究得到了肯定^[7]，实现了 < 1.0 mSv的冠状动脉CT成像，在所有的CCTA扫描技术中辐射剂量最低^[8]，使减少辐射剂量、减少对比剂剂量和降低注射流速成为可能。本研究中SAFIRE组有效辐射剂量为 (0.39±0.02) mSv比FBP组有效剂量 (4.99±1.36) mSv显著降低。

碘对比剂通过肾脏代谢，特别是老年人和长期患病者，肾功能减低、周围静脉条件较差，更容易诱发肾病 (contrast induced nephropathy，CIN) 及周围静脉对比剂外渗，因此要在保证图像质量的同时尽可能减少对比剂用量及对比剂注射流速。降低光子能量能提高碘的对比度，增加腔内碘对比剂的CT值。研究表明冠状动脉血管强化CT值达300~350 HU就能达到诊断要求^[9]，有关CCTA低剂量对比剂的研究较多^[10-11]，Lembcke等^[11]通过对100例患者低剂量对比剂CCTA研究发现，使用高浓度对比剂370 mgI/ml，女性30 ml和男性40 ml对比剂用量就能够达到诊断要求。冠状动脉中管腔的CT值保持在合适的范围内，对比剂用量与注射流速的合理应用是关键^[12]，应用低浓度对比剂或者降低高浓度对比剂的注射流速能有效降低应用低管电压后血管内的CT值升高的方法。本研究中，SAFIRE组采用非离子型对比剂碘海醇 (350 mgI/ml)，对比剂用量为0.7 ml/kg，注射流速3.5 ml/s，管腔内CT值平均约400 HU，能达到诊断需求，有利于降低肾脏不良事件发生率，并且还能够使部分周围静脉血管条件较差的患者也能进行CCTA检查。

自CT应用于临床以来，FBP一直是传统的CT图像重建技术，尽管时间较快，但是噪声较高，其投射后的原始数据噪声会在FBP后被放大，为了保证图像质量，使降低辐射剂量受到限制。随着计算机的发展，迭代重建技术 (iterative reconstruction，IR) 应用于临床, 通过多次的迭代和校正，能够在降低辐射剂量的条件下提高图像质量^[13]。目前，IR技术的发展速度很快，各大公司都推出了自己的IR算法：GE公司推出的基于模型的迭代重建 (model based iterative reconstruction，MBIR) 技术，东芝公司的适应性迭代剂量减低技术 (adaptive iterative dose reduction，AIDR) 及SAFIRE。SAFIRE重建是以IR技术为基础建立的一种迭代重建算法，该方法首先 在原始数据空间进行迭代消除图像伪影，然后在图 像空间再进行迭代降低噪声。 通过不断与原始图 像对比，根据检查的类型不断循环，直到重建出最 好质量的图像^[14]。SAFIRE重建分为5个强度，迭代次数从1至5逐步增加，能使图像噪声进一步降低，王海燕等^[15]在临床应用中发现迭代次数为5时尽管可以进一步降低图像噪声，但是迭代次数为5时图像有蜡像感，所以本研究中采用次数为3。有研究表明^[16]图像采用SAFIRE重建，能够大幅度降低辐射剂量并且能够得到满意的图像质量。试验表明使用双源CT低管电压80 kV技术进行冠状动脉CTA时，如果应用常规的FBP重建，能明显增加图像的噪声，以致影响图像的客观指标的观察^[17]。本次研究中采用大螺距、80 kV管电压、低对比剂剂量、低注射流速，图像重建选用迭代重建后，图像质量与常规电压、FBP重建并无明显统计学意义，得到的图像能够保证诊断需求，管腔内CT值、图像噪声、SNR和CNR差异均无统计学意义。两组的图像质量比较差异无统计学意义。

本研究中存在一些局限性：(1) 患者的BMI限制在19.0~24.9 kg/m²及心率＜65次/min，在后续的研究中将尝试扩大研究范围。(2) 未做数字减影血管造影 (DSA) 对照研究，其诊断准确性有待进一步证实。(3) 为了保证图像质量本研究未使用CARE Dose 4D，希望今后的研究中尝试适当降低管电流，进一步降低辐射剂量。

综上所述，在双源CT三低方案冠状动脉CTA中应用迭代重建算法能得到满意的图像质量，并且有效剂量仅为 (0.39±0.02) mSv，所得的图像质量能满足诊断需要，具有较好的临床应用价值。