昆明医科大学学报2021,42(3):35-40 Journal of Kunming Medical University DOI:10.12259/j.issn.2095-610X.S2*******
CN53-1221/R
冠脉CTA在肥胖患者中的应用：APSCM与
100kVp管电压的比较
钟弋D，周正扬》
(1)南京大学医学院附属金陵医院医学影像科，江苏南京210002;
2)南京大学医学院附属鼓楼医院医学影像科，江苏南京210008)
［摘要］目的在自动管电压选择(automated tube voltage lection,APSCM)与定向100KVp管电压两种情况下，比较超重患者冠状动脉计算机体层血管造影(coronary computed tomography angiography,CCTA)的图像质量和辐射剂量。方法选取115位体重指数(BMI)在25-30kg/m2之间，并且体重低于90kg的患者在第二代双源CT扫描仪上进行CCTA检查，所有检查均采用前瞻性心电门控及大螺距(3.4)模式。所有患者被随机分为A、B 两组：A组75例，采用APSCM技术进行检查；B组40例，接受固
定100kVp管电压检查。测量CT衰减和图像噪声，并计算信噪比(signal-to-noi ratio,SNR)和对比噪声比(contrast-to-noi ratio,CNR)。对两组图像质量及辐射剂量进行比较。结果A组中，1例(1.3%)、51例(68%)和23例(30.7%)患者的管电压自动选择为80kVp、100kVp、120kVp，平均CT衰减和图像噪声显著低于B组(P<0.001)。A组的平均CNR髙于B组，平均SNR较低(P<0.05)o两组的主观图像质量得分无显著差异(P>0.05),B组的辐射剂量比A组低22.2%(P=
0.004)o结论对于BMI高于25kg/n?、低于30kg/m2，且体重低于90kg的患者，与使用APSCM的CCTA
相1£,100kVp CCTA可以降低辐射剂量而不影响图像质量。
［关键词］计算机断层扫描；血管造影；冠状动脉；管电压；辐射剂量
［中图分类号］R814.42；R541.4［文献标志码］A［文章编号］2095-610X(2021)03-0035-06 Application of Coronary Computed Tomography Angiography in Overweight Patients:Comparison of Automated Tube Voltage Selection Versus100kVp Tube Voltage
ZHONG Yi D,ZHOU Zheng-yang2)
(1)Dept,of R adiology,Affiliated Jinling Hospital,Medical School of N anjing University,
Nanjing Jiangsu210002;2)Dept,of R adiology,Affiliated Drum Tower Hospital9
海边日落
Medical School of N anjing University,Nanjing Jiangsu210008,China)
［Abstract］Objective To compare the image quality and radiation do of automated tube voltage lection (APSCM)and100kVp coronary computed tomography angiography(CCTA)in overweight patients.Methods A total of115patients with a body mass index(BMI)higher than25kg/m2and less than30kg/m2and body weight lower than90kg underwent high-pitch prospectively ECG-triggered CCTA on a cond-generation dual-source CT scanner.All patients were classified into two groups:Group A,75patients were examined with APSCM;Group B, 40patients with a fixed tube voltage of100kVp.The attenuation and image noi were measured and signal-to-noi ratio(SNR)and contrast-to-noi ratio(CNR)were calculated.Image quality was evaluated and radiation do was recorded.Results In Group A,80kVp,100kVp and120kVp were automatically lected in1(1.3%),51 (68.0%)and23(30.7%)patients,respectively.The mean CT attenuations and image noi in APSCM group were
［收稿日期］2020-12-11
［基金项目］国家自然科学基金资助项目(81871410；81671751)
［作者简介］钟弋(1989~)，女，江苏徐州人，医学硕士，住院医师，主要从事影像诊断工作。
［通信作者］周正扬，E-mail:**************
36昆明医科大学学报第42卷
significandy lower than tho in Group B(all P<0.001).Group A showed a higher mean CNR but a lower mean SNR(all P<0.05)than Group B.The subjective image quality scores have no significant difference between the two groups(all P<0.05).The radiation do in Group B was22.2%lower than in Group A(P=0.004).Conclusion In patients with BMI higher than25kg/m2and less than30kg/m2,100kVp CCTA allows lower radiation do without compromising image quality when compared with CCTA using APSCM.
[Key words]Computed tomography;Angiography;Coronary artery;Tube potential;Radiation do
冠状动脉血管造影(coronary computed tomography angiography,CCTA)被广泛应用于临床实践⑴，是一种快速的、可靠的、无创的评估冠状动脉病
变的影像学检查方法。随着CCTA的应用不断增加，人们对辐射剂量安全性的担忧也不断增加⑵。
近年来，CT技术在实现低管电压、自动管电压调制、前瞻性心电触发等降低辐射剂量和提高图像质量方面取得了一定的进展⑷。在这些技术中，由于管电压与辐射剂量⑷呈指数关系，故降低管电压是降
低辐射剂量最有效的方法之一。
目前，CCTA管电压通常是根据患者的身体质量指数(body mass index,BMI)手动选择的。近年提出的一种新的管电压调制软彳一自动管电压选择系统(automated tube voltage lection,APSCM)o APSCM是可以根据所进行研究的类型、所成像的身体区域和病人的生理特征『6〕，为每个患者选择最佳的管电压。多项研究表明，与传统基于BMI的方案选择管电压相比，APSCM是CCTA的一种节省剂量的技术卩9〕。与基于患者BMI方案选择管电压相比，APSCM组的辐射剂量减少可达39%。对于BMI为25kg/m2的患者，基于BMI 的方案推荐使用100kVp o而在APSCM组中，对于体重指数较小或正常的患者，APSCM更常选择80kVp o这种选择管电压的差异导致APSCM 组的辐射剂量显著降低，并可能导致39%的辐射剂量降低。但是对于BMI大于25kg/n?且小于30kg/m2的患者(定义为超重患者)，基于BM方案，推荐使用100kVp，而APSCM是否也有同样的效果？本研究假设在超重患者中，与APSCM组相比，在100kVp时CCTA(根据SCCT推荐)可以在不增加辐射剂量的情况下获得相似的图像质量。因此，本研究的研究目的是对行冠脉CTA的患者，比较APSCM和固定的100kVp CCTA两种方法的辐射剂量和图像质量。
1资料与方法
1.1临床资料
选取2013年8月至2014年7月期间在南京大学医学院附属金陵医院行CTA检查、体型超重(BMI25~30kg/m2，体重小于90kg)的患者115例，其中男性67例，女性48例，年龄31-82岁，平均(57.6±8.9)岁；心率低于70次/min。在无禁忌症的情况下，心率＞70次/min的患者检查前1h 内口服25~50mg倍他乐克，当心率降至70次/ min以下后进行CCTA检查。对碘对比剂过敏、肾功能不全(血清肌酹：1.4mg/dL)，心律不齐、妊娠、涉及超过2个连续冠状动脉节段的弥漫性钙化、冠状动脉搭桥术和冠状动脉支架植入术的患者均排除在研究范围以外。记录所有患者的临床特征(性别，年龄，身高，体重)。前75名患者［43名男性和32名女性，年龄范围31-82岁，平均年龄(58.7±9.0)岁］接受了APSCM的CCTA 检査，另外40名患者［24名男性和16名女性，年龄范围33-71岁，平均年龄(55.6±8.5)岁］接受了固定的100kVp管电压CCTA检查。所有患者均知情并签署同意书。
1.2扫描方法
CT扫描和对比剂注入方案所有患者均通过第二代双源CT(Definition Flash,Siemens Healthcare, Forchheim,Germany)进行扫描。患者采用仰卧位，并按照标准位置放置心电导联线，以前瞻性心电门控大螺距模式由气管分叉处至膈肌水平进行采集，并从R-R间期的60%开始。开启实时动态曝光剂量调节(CARE Do4D)管电压，对进入APSCM组的患者进行检査。100kVp组的患者均接受100kVp固定管电压的检查。除管电压外，其他采集参数保持恒定如下：球管旋转时间为0.28s，螺距为3.4，准直器宽度为0.6mm x64X 2mm o将密闭式静脉留置针(20-gauge i.v)埋于患者肘前静脉。采用5mL/s的
流速注射60mL优维显(370mg I/mL)，然后，同样以5mL/s的流率注射40mL生理盐水。兴趣区(R0I)设在主动脉根部，当CT值达100HU后延迟4s后触发扫描。1.3图像重建
两组图像均以层厚0.75mm、间隔0.6mm的模式重建，采用基于原始数据域迭代重建算法
第3期钟弋，等.冠脉CTA在肥胖患者中的应用：APSCM与100kVp管电压的比较37
(sinogram affirmed iterative recon-struction,SAFI-
RE)〔I。]，卷积核为与B26相对应的126。本研究
采用了西门子公司推荐的SAFIRE5种不同级别
中的第3级重建算法。
1.4图像质量的客观评价
上传所有图像数据到MMWP工作站进行评
估[11-12]o由1名拥有丰富工作经验的放射科医师对每种方案的图像质量进行客观评估，依次测量
出每个患者升主动脉(ascending aorta,AA)根部、左冠状动脉主干(left main coronary artery,LMA)、左冠状动脉前降支(left anterior descending artery, LAD)起始处、左冠状动脉回旋支(left circumflex artery,LCX)起始处、右冠状动脉(right coronary artery,RCA)起始处及纵膈脂肪组织的CT值，并计算标准差，以主动脉根部的标准差作为图像噪声。测量兴趣区时应避免软斑、钙化及狭窄，并将R0I画得尽可能大。最后，对每支血管的SNR 和CNR进行计算。计算方法如下3-⑷：
SNR=管腔内平均CT值/图像噪声
CNR=(管腔内的平均CT值-纵膈脂肪CT值)/噪声。
1.5图像质量的主观评价
上传所有图像数据至工作站Syngovia(Siemens)进行曲面重建(CPR)0美国心脏病学会制定的冠状动脉分段标准3将冠状动脉分为15段，当有左冠状动脉中间支存在时，则被记为第16段。由两名经验丰富的放射科医生独立观察横断面图像和CPR，并对每段血管进行评分，图像评分采用4分法3。1分：血管不连续，管壁不清晰，运动伪影大，血管对比差，噪声大，不能用于诊断；2分：中度运动伪影及噪声，血管对比一般；3分：轻度运动伪影及噪声，血管对比好；4分：无运动伪影，噪声很小，血管对比很好。2〜4分被认为是诊断图像质量。当出现两名医师评价结果不一致的情况时，由两名医师共同商议并确定最后评分。最后，每支冠状动脉(RCA,LMA,LAD, LCX)所有段中的最低分被定义为该支
冠状动脉的分数。
如图1所示，图1A显示了lOOkVpCCTA组，由于第2段中出现明显的运动伪影，因此获得1分。图1B显示了APSCM CCTA组，由于第2段的轻微运动伪影，获得了2分。图1C显示了100kVp CCTA组，由于第2段轮廓轻微模糊，获得3分。图1D显示APSCM CCTA组，血管无运动伪影，得到4分。图1100kVp CCTA组和APSCM CCTA组的曲面重组(CPR)图像质量对比
Fig.1Comparison of curved planar reformations(CPR) image quality between100kVP CCTA group and
火神庙供奉的是谁APSCM CCTA group
A：100kVp CCTAM;B：APSCM CCTA组；C：100kVp CCTA组；D：APSCM CCTA组。
1.6辐射剂量的计算
得到每位患者的CT容积剂量指数(vohime computed tomography do index,CTDIvol)后，将剂量长度乘积(do length prod-uct,DLP)乘以胸部换算系数(0.014mSv x mGy_1x cmT)来计算出有效剂量(effective do,ED)[17]，最后计算体型特异性剂量估计(size-spe-cific do estimates,SSDE)[18]o 1.7统计学处理
统计分析工具为SPSS软件16.0版(美国伊利诺伊州芝加哥市SPSS公司)。计量资料以平均值土标准差(元±$)表示，计数资料以频率或百分比表示。使用Kolmogorov-Smirnov检验对辐射计量和图像参数(噪声，衰减和CNR)的正态分布进行测试。使用独立样本f检验比较正态分布的参数。Kappa分析用于评估主观图像质量评估观察者之间的一致性。K<0.20表示一致性差；K 0.21-0.40表示一致性稍差；K0.41-0.60表示一致性中度；K0.61-0.80表示一致性好；K 0.81〜1.00表示一致性非常好。P<0.05为差异有统计学意义。
2结果
2.1患者一般特征比较
所有115名患者，67名男性和48名女性；年龄31-82岁；平均(57.6±8.9)岁，均成功接受了CCTAo PSCM组和100Wp组间患者的性别(男女比例：59.0%vs66.7%,P=0.39)，年龄(58.7±9.0)岁vs(55.6±8.5)岁,P=0.082,BMI (26.8±1.3)kg/m2vs(26.7±1.3)kg/m2,P=0.397，以及APSCM组和100kVp组之间患者的心率(59.5±6.2)次/min vs(60.9±5.4)次/min,P= 0.226，均无统计学差异
。
38
昆明医科大学学报第42卷
2.2图像质量比较
表1显示了在上述所有位置测得的CT 值。
100 kVp 组中所有目标血管位置的图像噪声显著
高于 APSC 皿组(P< 0.001)。100 kVp 组的 RCA,
LMA 和 LCX 的 SNR 高于 APSCM 组(P < 0.05),
而 LAD 的 SNR 无明显差异(P= 0.053)。100 kVp 组中四个冠状动脉的CNR 显着低于APSCM 组
(P< 0.001)。
表1两组CCTA 的客观图像质量比较(X±5)
T#b ・ 1 Objective image quality evaluation of CCTA in the
two groups (x± 5)
&*P<0.05o
位置
APSCM 组
]00kVp 组
t P
RCA CT(HU )
我真幸福作文426.0 土 95.0504.0 ±71.0-4.527<0.001*
SNR 2&2 ±16.433.7 ± 1&0-1.7610.038*
CNR 31.4 ±5.5
27.2 ± 5.8
3.841<0.001*
LMA CT(HU )
431.0 ±105.0505.0 ±83.0
-3.915<0.001*SNR 36.0 ±21.0
43.4 ±23.6-2.282
0.005*
CNR 31.5 ±5.327.3 土 6.0
3.924<0.001*
LAD
CT(HU )
422.0 土 8&048&0±8&0-3.842<0.001*SNR 31.1±31.0
3&7 ±30.3
-
1.660
0.053*
CNR
31.1 ±4.626.5 ± 6.0 4.631<0.001*
LCX CT(HU )
42&0 ±95.0501.0 ±97.0-3.895<0.001*SNR 30.5 土 24.83&3 ±15.4
-1.705
0.001*CNR
31.6 ±5.2
27.3 土 7.3 3.652
0.002*
平均
CT(HU )
426.0 土 8&0500.0 土 7&0-4.432<0.001*SNR 31.4 ±15.239.8 ±13.1-2.976
0.004*
CNR
31.4 ±4.5
27.0 ±6.1 4.349<0.001*图像噪声(HU)
17.0 ±3.0
22.0 土 4.0
—&410<0.001*
2.3主观图像质量分析
对126例血管管腔直径> 1.5 mm 的患者进行
了 1484个分段(APSCM 组为969个分段,100 kVp
组为515个分段)的主观图像质量评估。表2显示
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了四个冠状血管的图像质量评分。两组之间的四
个冠状动脉的平均图像质量得分差异无统计学意
义(P=0.181)o APSCM 组的观察者间一致性中度
(K = 0.466, P< 0.001)，而 100 kVp 组的观察者间
一致性好(K = 0.620, P< 0.001 )o
2.4辐射剂量比较
在 APSCM 组和 100 kVp 组之间，DLP (P= 0.04),
表2两组冠状动脉的主观图像质量评分比较(X±5)
Tab ・ 2 Subjective image quality scores of coronary arteries
in the two groups (x±s)
血管
100 kVp 组80 kVp 组
U P
RCA
3.5 ±0.8 3.3 ±1.01396.500.488LMA 3.9 ±0.3
3.9 ±0.3
1450.000.528LAD 3.5 ±0.7 3.3 ±0.8
1287.500.162LCX
3.4 土 0.7 3.1 ±0.81242.000.096平均
3.6 ±0.4
3.4 ±0.6
1277.00
0.181
CTDIvol (P = 0.046),ED (P =0.04)和 SSDE (P =
0.004)之间差异有统计学意义。与APSCM 组相比,
100 kVp 组 DLP, CTDIvol, ED 和 SSDE 分别降低
T 21.7%, 23.3%, 20.0% 和 22.2% ，见表 3。
表3两组辐射剂量比较(X+5)
Tab. 3 Radiation do comparison between the two CCTA
groups (元土 s)
注「F < 0.05； CTDIvol = CT 容积剂量指数;DLP =剂量
长度乘积;ED =有效剂量;SSDE =体型特异性剂量估计。
参数
APSCM 组
]00kVp 组t p
CTDI (mGy) 4.3 ±1.6 3.3 ±0.3失恋者
3.9090.046*DLP (mGyxcm)
74.5 土 27.65&3 土 7.2 3.6510.040*ED (mSv) 1.0 ±0.40.8 ±0.1
3.651
0.040*
SSDE (mGy)
5.4 ± 1.8
4.2 土 0.4 3.9090.004*
如图 2示，2A 、2C 和 E 、G 是 RCA, LMA,
LAD 和LCX 的曲面重建图像。2D 和H 是3维体
图2 100 kVp 组和APSCM 组的CT 图像示例Fig. 2 Examples of CT images from the 100 kVp group
and the APSCM group
A ： 100 kVpCCTAM;
B ： 100 kVp CCTA 组；
C ： 100 kVp CCTA 组；
D ： 100 kVp CCTA 组；
E ： APSCM CCTA 组；
F ： APSCM CCTA 组；
G ： APSCM CCTA 组；
H ： APSCM CCTA 组
。
第3期钟弋，等.冠脉CTA在肥胖患者中的应用：APSCM与1OOkVp管电压的比较39
积重建图像。2A~2D是来自100kVp组中的一名70岁女性的图像，E-H是来自APSCM组中一个82岁男性的图像。APSCM选择的管电压为120kVp o 平均图像质量得分为4,SSDE为7.4mGy。
3讨论
在本研究中，与APSCM组相比，100kVp组的辐射剂量降低了22.2%，这与其他研究的结果不同。在先前的研究中，与基于BMI的方案相比，使用APSCM可使CCTA的放射剂量降低25%~ 39%口9切］。这种差异可以归因于研究人群与不同的研究样本。但是，伴随着CT技术的飞速发展，电子管的电势越来越低，例如100kVp、80kVp 甚至70kVp已被广泛应用于临床实践，尤其是CT血管造影。几项研究甚至证明了BMI低于25kg/rr?或26kg/m2的患者在70kVp时进行CCTA 的可行性，并且可显着降低辐射
剂量并提高诊断图像质量。在另一项研究中，与基于BMI的方案相比，使用APSCM在CCTA中将放射剂量降低T25%⑵］。这其中的差异可能归因于基于BMI组中更多的亚组。讎于BMI的小组中，BMI<19kg/m2的患者在80kVp时进行了CCTA,BMI在19~ 27kg/m2的患者在100kVp时进行CCTA,BMI> 27kg/m2的患者在120kVp时进行CCTAo在本研究中，当选取BMI高于25kg/m2而低于30kg/m2的患者进行检査时，APSCM组甚至达到了更高的放射剂量。
此外，APSCM组冠状动脉的平均CT衰减和图像噪声显著降低，因为APSCM组以120kVp进行的CT扫描数量较多（30.7%患者）。另外，和100kVp组相比，APSCM组显示出较低的SNR和较高的CNR。但是，对于可接受的客观图像质量, CNR的最佳值尚无共识。因此，主观图像质量评分（定义为四个冠状动脉的分数）在两组之间没有显著差异。
在本研究中，前75名患者接受APSCM的CCTA 检査，后40名接受100kVp的检査。虽然两组患者人数不同，但两组患者在一般特征方面差异没有统计学意义，因此进行比较是可靠的。其次，为了计算APSCM组不同管电位的比例，本研究APSCM组招募了75名患者。第三，本研究仅包括BMI高于25kg/m?、低于30kg/m2且体重低于90kg的患者，因为该研究的目的是比较这些特殊患者的辐射剂量和图像质量。本研究得出的结论是，当设计基于BMI方案的更多亚组时，使用APSCM也可能会导致更高的辐射剂量。第四，未采用侵入性冠状动脉造影作为参考标准评估两种CCTA方案的诊断准确性。
该研究表明，对于BMI在25-30kg/m2之间，且体重低于90kg的患者，100kVp组CCTA可能更趋向于降低辐射剂量。本研究的结果表明，与使用APSCM组的CCTA相比，在超重患者中100kVp CCTA可使放射剂量减少22.2%，而不会影响图像质量。
综上所述，对于BMI高于25kg/m\低于30kg/m2且体重低于90kg的患者，与使用APSCM 的CCTA方法相比，固定100kVp的CCTA可以在不影响图像质量的情况下，有效降低辐射剂量。
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