冠心病是常见的心脏病之一，肥胖和超重者多发动脉粥样硬化，是发展为冠心病的重要危险因素^[1-2]。冠状动脉CT血管造影(coronary CT angiography，CCTA) 已成为冠心病重要的无创性检查手段^[3-4]。在冠状动脉扫描中，为了保证肥胖患者的图像质量及诊断准确率，多采用高管电压进行扫描，这会增加患者的辐射剂量。同时，对于肥胖患者，碘对比剂的用量会随着体重的增加而增加。碘对比剂的大量使用会导致患者出现急性肾损伤或急性过敏等不良反应^[5]。在肥胖患者的CCTA扫描中，降低辐射剂量和对比剂用量成为了临床关注的重点。随着CT迭代重建技术的广泛应用，多个厂家推出了多种迭代重建算法来改善低剂量下的图像质量，基于国产联影CT的KARL 3D混合迭代重建算法是一种降低图像噪声、改善图像质量的有效方法^[6-7]。目前已有低管电压技术与低浓度对比剂联合应用于冠状动脉CTA的报道，但在体重>85 kg且体质量指数(body mass index，BMI) >30 kg/m²的肥胖人群中能否应用低管电压结合低碘流率(IDR) 进行扫描鲜见报道^[8-11]。本研究利用低管电压和低碘流率的双低技术联合KARL 3D迭代重建对肥胖人群进行CCTA检查，以确定其在肥胖人群中应用的可行性。

1. 病例资料：前瞻性纳入2022年8月至2023年3月于本院放射科行冠脉CTA检查的肥胖受检者。纳入标准：①病人超重或I级肥胖。②患者存在胸痛、胸闷等冠心病症状。③临床疑诊冠状动脉狭窄及血流动力学异常。④患者同意行CCTA检查，并签署知情同意书。排除标准：①年龄<18岁。②体重<85 kg且BMI<30 kg/m²。③碘对比剂过敏。④妊娠。⑤严重肾功能不全(肌酐清除率≤ 120 μmol/L)。⑥心脏功能不全或无法屏气接受CCTA检查。⑦冠脉旁路移植术后。⑧支架置入手术后。⑨冠状动脉严重钙化(Agatston score ≥ 400)。本研究共纳入患者57例，年龄30~77岁，体重85~119 kg且BMI 30~38 kg/m²。研究初步将患者分为对照组和试验组均20例患者，在保证试验组图像均满足临床诊断的基础上，考虑到减少患者所受辐射剂量，此后的17例患者均安排到试验组，行低剂量采集。对照组共20例患者：年龄30~72岁，体重90~115 kg，BMI 30~39 kg/m²。试验组共37例患者：年龄25~77岁，体重85~119 kg，BMI 30~37 kg/m²。本研究已通过本院医学科学伦理委员会审核[审批号：(2022) 医伦审第(420-01) 号]，所有受检者均签署知情同意书。

2. CCTA扫描及图像重建：所有检查均在320排CT扫描机(uCT 960+，上海联影医疗科技股份有限公司) 上进行，采用前瞻性心电门控扫描，扫描范围为气管分叉下1~2 cm至膈肌水平，单心动周期采集范围为30%~80% R-R间期。对照组20例受检者采用常规剂量方案，管电压为120 kVp，管电流为200 mAs，试验组37例受检者采用低剂量方案，管电压为100 kVp，管电流为200 mAs。其余扫描参数两组相同：z轴覆盖范围为12、14或16 cm，取决于受检者的心脏大小；机架转速0.25 s。

两组受检者均采用高压注射器经肘正中静脉注射非离子对比剂碘美普尔(400 mg I/ml)，两组采用了相同的注射时间12 s。对照组与试验组的注射速率分别为5.5和3.8 ml/s，根据碘流率公式IDR (g I/s) =对比剂浓度(g I/ml)×对比剂注射速率(ml/s)，计算得到对照组与试验组的IDR分别为2.2和1.5 g I/s ^[12]。此外，根据公式对比剂总用量(ml) =注射时间(s) ×对比剂注射速率(ml/s)，得到对照组与试验组的碘对比剂总用量分别为66和45 ml，注射完后再以同样的流速注入40 ml生理盐水。CCTA触发扫描使用对比剂团注跟踪法，感兴趣区(region of interest，ROI) 设置于气管分叉下1 cm水平层面的降主动脉内，触发阈值为100 HU，达到该阈值后延迟6 s开始扫描。

对照组和试验组采集的原始数据分别使用混合迭代算法KARL 3D 4级和8级进行图像重建，重建矩阵512 × 512，层厚0.5 mm，层间距0.5 mm。所有图像均采用最佳采集时相技术ePhase自动选择最佳重建时相，并使用基于深度学习的心脏运动伪影校正算法Cardio Capture抑制冠状动脉运动伪影。

3. 图像后处理和分析：将所有数据传至联影后处理工作站进行图像后处理，后处理技术包括容积再现(volume rendering，VR)、曲面重建(curved planner reformation，CPR) 及多平面重建(multi-planer reformation，MPR)。

主观评价：由2名具有5~10年CCTA影像诊断经验的医师分别采用双盲法评价图像质量，比较两名医师主观评分的一致性。按照冠状动脉18节段模型，对每一节段冠状动脉依据Likert标准进行4分制评分^[13]。评分标准：4分(优秀)：血管边界清晰，无伪影；3分(良好)：血管边界清晰，有微小伪影；2分(中等)：血管边界局部模糊，有部分伪影；1分(差)：血管显示不清，有明显伪影。图像主观评分≥3分认为满足诊断要求。

客观评估：由1名高年资医师分别测量主动脉根部(aorta, AO)、左前降支(left anterior descending, LAD) 近段与右冠状动脉(right coronary artery, RCA) 远段血管的CT值及标准差(standard deviation, SD)，以及同层面目标血管邻近心包内脂肪组织的CT值，并计算冠状动脉CT图像信噪比(signal-to-noise ratio, SNR) 及对比噪声比(contrast-to-noise ratio, CNR)。计算公式：SNR=管腔CT值/管腔SD，CNR= (管腔CT值-脂肪组织CT值) /管腔SD^[14-15]。其中主动脉根部管腔的ROI取100 mm²，心包内脂肪组织的ROI取12 mm²，冠状动脉管腔的ROI尽可能大地勾画，范围在1.2~1.7 mm²，应避开血管壁钙化。

4. 辐射剂量：记录扫描系统自动生成的容积CT剂量指数(CTDI_vol)、剂量长度乘积(DLP)，并计算患者接受的有效辐射剂量(E)。E = k×DLP，转换系数k=0.014 mSv·mGy^-1·cm^-1。

5. 统计学处理：应用SPSS 21.0软件进行数据统计与分析。计数资料以n (%)表示，样本间比较采用χ²检验。采用Kolmogorov-Smirnov检验验证数据的正态性，符合正态分布的计量资料以x±s表示，样本间比较采用独立样本t检验。非正态分布的计量资料以中位数及四分位数M (Q₁, Q₃)表示，样本间比较采用Mann-Whitney U检验。2名医师主观评分的一致性评估使用Kappa分析，Kappa值=0.81~1.00提示两者一致性非常好；Kappa值= 0.61~0.80提示两者一致性好；Kappa值=0.41~0.60提示两者一致性一般；Kappa值<0.40提示两者一致性差。以P<0.05为差异具有统计学意义。

1. 研究对象基本资料比较：两组受检者的性别、年龄、体重、BMI和心率差异均无统计学意义(P>0.05)，详见表 1。对照组和试验组受检者年龄分别为(47.55±11.34) 和(52.95±14.24) 岁，体重分别为96 (93, 104.75) 和92 (89, 100) kg，BMI分别为31.89 (30.77, 33.81) 和31.22 (30.46, 32.83) kg/m²。

表 1(Table 1)

表 1 对照组与试验组受检者基本资料 Table 1 Comparison of the patient demographics between the two groups 组别 例数 年龄(岁) 体重(kg) BMI (kg/m2) 心率(次/min) 性别 女 男 对照组 20 47.55±11.34 96 (93, 104.75) 31.89 (30.77, 33.81) 64.50 (57.50, 87.50) 2 18 试验组 37 52.95±14.24 92 (89, 100) 31.22 (30.46, 32, 83) 66 (57.50, 76.50) 5 32 t值 -1.46a -1.91 -0.62 -0.55 0.00b P值 0.150 0.056 0.536 0.581 1.000 注：BMI. 体质量指数；a为z值，b为χ2值

表 1 对照组与试验组受检者基本资料 Table 1 Comparison of the patient demographics between the two groups

2. 主观图像质量评分：对照组20名受检者共评价251个冠状动脉节段，根据Likert标准，图像质量评分为1~4分的占比分别是：0%、0.4%、13.1%及86.5%；试验组37名受检者共评价461个冠状动脉节段，1~4分的占比分别是：0、0、14.5%及85.5%，两组受检者CCTA主观图像质量整体评分差异没有统计学意义(P>0.05)，所有评分值均分≥3分，可以满足诊断要求(图 1)。此外，2名医生的评分一致性非常好，两组的Kappa值均大于0.80。

注：VR. 容积再现；CPR. 曲面重建；BMI. 体质量指数；RCA. 右冠状动脉；LAD. 左前降支 A~C. 对照组：患者女，73岁，BMI=32.33 kg/m2，RCA近段局部毛糙，少许软斑块影，管腔狭窄<30% (红色箭头)，LAD中段管壁不规则，局部见非钙化斑块影，管腔狭窄约30%(红色箭头)；D~F. 试验组：患者男，59岁，BMI=31.14 kg/m2，RCA与LAD各段见多发钙化斑块(白色箭头) 与混合斑块(黄色箭头)，RCA管腔狭窄程度为>70%，LAD管腔狭窄程度为50%~70% 图 1 对照组和试验组患者冠状动脉CT血管成像的图像 A-C. VR and CPR images of a 73-year woman (BMI = 32.33 kg/m2) in the control group diagnosed with soft plaques and stenosis < 30% on RCA (red arrow) and soft plaques and stenosis = 30% on LAD (red arrow); D-F. VR and CPR images of a 59-year man (BMI = 31.14 kg/m2) in the low-dose group diagnosed with calcified plaques (white arrow) and soft plaques (yellow arrow), stenosis > 70% on RCA and stenosis =50%-70% on LAD Figure 1 CCTA images of patients in control and low-dose group

3. 客观定量评估：对照组与试验组的CCTA图像主动脉根部、左前降支近段及右冠状动脉远段管腔的CT值及噪声值、左前降支近段及右冠状动脉远段管腔的SNR和CNR值差异无统计学意义(表 2)。

表 2(Table 2)

表 2 两组受检者冠状动脉CT血管成像图像质量客观评估 Table 2 Comparison of objective image quality of the coronary artery branches between the two groups 组别 主动脉根部 LAD近段管腔 RCA远段管腔 噪声 噪声 SNR CNR 噪声 SNR CNR 对照组 25.72±1.92 20.15±1.65 19.53±3.24 24.99±3.60 21.02±1.49 18.38±3.05 23.69±3.32 试验组 26.72±2.63 19.14±2.42 19.27±2.67 25.34±3.23 20.09±2.50 18.20±2.73 24.02±3.24 t值 -1.51 1.65 0.33 -0.37 1.51 0.23 -0.36 P值 0.137 0.104 0.740 0.713 0.137 0.818 0.719 注：LAD. 左前降支；RCA. 右冠状动脉；SNR. 信噪比；CNR. 对比噪声比

表 2 两组受检者冠状动脉CT血管成像图像质量客观评估 Table 2 Comparison of objective image quality of the coronary artery branches between the two groups

4. 辐射剂量及对比剂用量：对照组和试验组受检者CCTA检查的有效剂量E分别为7.58 (6.71, 8.98) 与4.49 (4.10, 5.01) mSv (Z=-5.46, P<0.05)，对比剂用量分别为66与45 ml，试验组受检者辐射剂量和对比剂用量分别较对照组降低41%和32%(表 3)。

表 3(Table 3)

表 3 两组受检者的辐射剂量与对比剂用量 Table 3 Comparison of the radiation dose and iodine contrast dosage between the two groups 组别 CTDIvol (mGy) DLP (mGy·cm) E (mSv) 对比剂用量(ml) 对照组 37.91 (30.91, 40.21) 541.20 (479.33, 641.56) 7.58 (6.71, 8.98) 66 试验组 21.24 (19.34, 23.94) 320.47 (293.00, 357.52) 4.49 (4.10, 5.01) 45 Z值 -5.54 -5.46 -5.46 - P值 <0.001 <0.001 <0.001 - 注：“-”为无数据。CTDIvol. 容积CT剂量指数；DLP. 剂量长度乘积；E. 有效剂量

表 3 两组受检者的辐射剂量与对比剂用量 Table 3 Comparison of the radiation dose and iodine contrast dosage between the two groups

本研究将低管电压和低对比剂碘流率应用于肥胖患者的冠脉状动CTA成像，对常规剂量和低剂量方案扫描的图像进行了比较研究。试验组检查方案获得的CCTA图像能够满足诊断需求，且客观与主观图像质量相比于对照组图像均无统计学差异。此外，为了保证低剂量下肥胖患者CCTA图像质量，研究中采用了高等级的KARL 3D混合迭代算法来抑制图像噪声和提升分辨率。同时，考虑到肥胖患者碘对比剂的大量使用容易引起或加重肾功能损伤，本研究中也减少了碘对比剂的用量，可以降低肥胖患者发生相关不良反应的概率。

对于肥胖患者的CCTA检查，降低管电压同时降低碘流率的扫描方案具有可行性。国内外诸多研究已经证实了肥胖患者的低剂量扫描方案，在保持良好图像质量的同时，可以有效降低辐射剂量，但该类研究多集中于不同管电压与碘浓度用于肥胖患者冠脉CTA的比较，但是没有考虑到低碘流率对于肥胖患者的影响^[8-11]。既往研究已证明动脉血管的CT强化程度取决于碘流率，相同体重及扫描条件下，血管内CT强化程度亦取决于碘流率^[16-17]。在本研究中，将常规使用的碘流率降低32%后，对比剂用量减少到45 ml，相比于其他研究的77 ml降低了42%^[9-10]。本研究结果显示试验组患者CCTA图像质量的主观评分和客观评估均与对照组差异无统计学意义，说明在肥胖患者CCTA检查中降低管电压和碘流率是可行的。

KARL 3D迭代重建算法是在图像域与生数据域均进行迭代降噪，可以很好地保持图像的解剖细节，确保临床诊断的准确性。研究表明迭代重建技术在CT剂量优化方面具有很好的表现，在低剂量下对图像质量具有明显改善作用^[18]。本研究中试验组100 kVp管电压尝试采用KARL 3D 8级重建，结果显示试验组受检者主动脉根部SD值均介于20~30，达到指南中图像质量客观评估的目标。其次，在图像质量主观评价中针对血管边界与病灶的清晰程度的评估亦满足临床诊断要求，冠脉节段图像质量优秀率占比达86%。因此，KARL 3D技术的高迭代等级在一定程度上可以保持图像的解剖细节来满足诊断。

在肥胖患者CCTA检查中，降低辐射剂量的同时也要保证扫描的成功率。本研究在设计扫描条件时参考了国内外的多项研究^[10-11]，最大程度地保证了低剂量扫描方案的合理性，肥胖患者均进行了成功的冠脉CTA检查。本研究中所有患者的采集时间窗不受心率的影响，均在30%~80%的相对时相进行采集。在管电压与本研究相同的条件下，一项国外的相关研究在图像采集时仅采用了10%的时间窗，心率≤70次/min的患者采集心动周期的65%~75%相对时相，心率≥70/min的患者采集心动周期的35%~45%相对时相^[10]。相较于该研究，本研究中50%的采集时间窗确保了扫描的成功率。

然而，本研究在现阶段仍有一定的局限性。①研究样本量小，其所选的肥胖患者多数为世界卫生组织(WHO) Ⅰ级肥胖(BMI 30.0~34.9 kg/m²)，仅有7例患者为WHO II级肥胖(BMI 35.0~ 39.9 kg/m²)，其研究结果对于WHO Ⅱ和Ⅲ级肥胖患者是否适用还需要进一步论证。②本研究仅评估了AO、LAD、RCA的客观图像质量。由于考虑到LCX个体发育差异比较大，在血管评估时不具有可比性，因此未进行LCX的测量。③本研究为了优先保证图像质量满足临床诊断的要求，试验对象中未纳入冠状动脉支架植入术后及冠状动脉严重钙化患者。④本研究仅评估肥胖患者CCTA的图像质量，未对肥胖患者冠状动脉诊断的准确率进行探究。

综上所述，使用低管电压(100 kVp) 和低碘流率(1.5 gI/s) 联合混合迭代重建获得的肥胖患者冠脉CTA图像质量与常规扫描和重建参数下获得的差异没有统计学意义，且辐射剂量与对比剂用量显著降低。因此，在肥胖患者群体中，使用低管电压(100 kVp) 和低碘流率(1.5 gI/s)并使用混合迭代重建算法重建图像进行CCTA检查是可行的，能够在不影响图像质量的情况下降低辐射剂量和碘对比剂用量。

利益冲突  署名作者未接受任何赞助，不涉及各相关方的利益冲突

作者贡献声明  狄爱辉负责设计实验、采集数据、论文撰写；宁春芳、王莹负责数据处理及主客观分析；李静、韩锦涛负责分析结果以及论文修改；张艳指导试验设计及论文修改