128层双源CT前瞻性冠状动脉CTA低剂量研究

摘要

背景: 冠状动脉粥样硬化性心脏病（冠心病）是严重危害人类健康的常见的重大疾病之一，已成为最为国内外常见的致死病因之一，对现阶段经济发展带来沉重的负担。 目前，诊断冠心病的方法很多，其中多层螺旋CT冠状动脉CTA成像的检查过程方便快捷、检查结果准确可靠，己成为用于冠心病疾病筛查、确诊、疗效评价及预后监测的重要影像学检查方法之一。得益于CTA检查的各种优势，该检查在国内外临床应用广泛。冠状动脉CTA检查应严格遵守放射业界公认的“尽可能低、合理使用辐射剂量”(ALARA)的防护法则。因此，如何保证图像诊断质量良好的基础上减少辐射剂量是最近热门课题。 冠状动脉CTA图像数据采集有三种扫描方式:回顾性螺旋扫描、前瞻性大螺距螺旋扫描和前瞻性序列扫描，不同扫描方式适用人群、图像质量及辐射剂量各有不同。 在不影响影像诊断的前提下，国内外学者除了改变图像数据采集扫描方式外，目前主要采用降低管电压、降低管电流和自动曝光等方法来降低冠状动脉CTA患者CT检查的辐射剂量，但双定位像扫描在冠状动脉CTA及其辐射剂量相关性的研究并不多见。国外学者研究发现，在采用自动曝光技术下，使用互相垂直的定位像可有效降低胸腹部CT辐射剂量。 目的: 本研究目的之一，旨在使用第二代双源CT，探讨前瞻性序列扫描和大螺距螺旋扫描对低心率患者行冠状动脉CTA检查，对其图像质量、辐射剂量、造影剂用量等进行对比分析，探讨大螺距螺旋扫描的适用人群及对图像质量、辐射剂量的影响。本研究目的之二，旨在使用第二代双源CT，采用正侧位双定位像(anterior-posterior and lateral topogram，AP和lat)结合Care Dose4D及Care kV技术分别进行冠状动脉前瞻性序列扫描或大螺距螺旋扫描，与常规单个正位定位像(AP)结合Care Dose4D及Care kV技术相比，探讨其在降低CTA检查辐射剂量中的临床应用价值。 方法: 研究一: 收集2016年1月至6月行冠状动脉CTA检查患者180例，心率≤70次/分，心率变异率＜10次/分，心律平稳，无明显心律不齐。排除标准包括:心律不齐、肾衰竭、临床症状不稳定、β-受体阻滞剂禁忌症及不能屏住呼吸者。共160例病人用随机数表法分为A、B两组，每组各80例。A组为大螺距螺旋扫描组，及Flash组，B组为序列扫描组。扫描范围自气管隆突下lcm至心脏膈面。组A是由前瞻性心电门控触发并在一个心动周期的60％R-R间期开始扫描并采集数据。组B为前瞻性心电门控触发序列扫描，扫描期相为70％R-R间期，3-4个心动周期后完成数据采集。扫描时应用自动飞焦点技术及管电压自动选择技术(CARE kV)。 研究二: 收集2016年7月至2017年12月行冠状动脉CTA检查患者412例。根据患者心率情况分为两组，A组为Flash扫描（心律平稳、心率≤70次/分，心率变异率小于10次/分），用随机数表法将病人分为两亚组，A1组为单个正位像扫描，A2组为正侧位双定位像扫描。B组为前瞻性序列扫描（心率≥70次/分，心率变异率大于10次/分者），用随机数表法将病人分为两亚组，B1组为单个正位像扫描，B2组为正侧位双定位像扫描。扫描方法及范围与研究一相同。 冠状动脉成像增强扫描，经右肘静脉应用双筒高压注射器注射欧乃派克，注射完再以相同流速注射追加40mL生理盐水。使用自动触发扫描，触发阈值为120HU。 扫描数据由图像后处理工作站(Syngo.Via，Siemens Forchheim，Germany)进行分析。采用美国心脏协会AHA标准将冠状动脉分为16段或4段进行分析，图像质量评价标准采用4级分法。分别测量主动脉根部(AA)、左冠状动脉主干(LM)近段、右冠状动脉(RCA)近段、左前降支(LAD)近段、左回旋支(CX)近段及纵隔脂肪的CT值，并计算图像噪声、信噪比、对比噪声比。 通过CT自动计算得到剂量长度乘积(dose-length product，DLP)和CT容积剂量指数(volume CT dose index，CTDIvol)，由DLP乘以特定的转换系数k计算有效剂量（effective dose，ED），转换系数k值为0.014mSv·mGy-1·cm-1)。 研究一组A与组B间、研究二组A与组B间、A1与A2间、B1与B2间、A1与B1间、A2与B2间患者的一般资料（年龄、体重指数、平均心率、心率变异率）、扫描参数（心脏水平胸廓宽度）和辐射剂量参数（容积CT剂量指数、剂量长度乘积、有效剂量、体型特异性剂量估算值）比较使用Student t检验或Mann-Whitney U检验。对于各组间的性别比例、β-受体阻滞剂的使用比例、不同管电压使用比例、每节段及每个病人可诊断率用Pearson卡方检验比较差异。各组间图像质量客观测量值（感兴趣区的信号强度、图像噪声、信噪比和对比噪声比）、组间主观图像质量得分的差异使用Mann-Whitney U检验。 用Kappa检验两组主观评价图像质量的一致性。以P＜0.05为有统计学意义。 结果: 研究一: 两组间的图像质量得分、辐射剂量、图像噪声、对比剂用量及对比噪声比有统计学差异（P＜0.05）。两组间平均心率、心率变异率及其他扫描参数无统计学意义。 在节段、血管水平，两组图像质量的平均主观评分组间差异有统计学意义（P＜0.05），个体水平无统计学意义，A组图像质量明显优于B组。两位评价者主观评分的一致性较好(Kappa=0.530)。两组间可诊断节段率、血管率及病人率组间差异无统计学意义。 A组35例病人（413段）、B组36例病人（425段）在分别行大螺距螺旋扫描及序列扫描后，于4周内行传统冠状动脉造影检查。两组诊断准确性分别为97.8％(404/413)和97.9％(416/425)，差异无统计学意义。 在组A、B间，在升主动脉(AA)、右冠状动脉(RCA)、左冠状动脉主干(LM)、左前降支(LAD)及左回旋支(LCX)的图像质量客观测量参数值中，图像的信号强度、图像噪声、对比噪声比均有统计学差异，两组间图像的信噪比无明显统计学差异。 研究二: A组和B组间病人的年龄、身高、体重、BMI、心脏宽度间差异无统计学意义（P＞0.05）。 A1和A2组、B1和B2组间图像质量得分差异无统计学意义;感兴趣区信号强度、图像噪声、信噪比、对比噪声比间差异有统计学意义。（P＜0.05）。 A组和B组间主观图像质量评分组间差异有统计学意义，A组图像质量优于B组。两组评价者的主观评分的一致性较好（Kappa=0.565）。单定位像扫描组（A1+B1组）和双定位像扫描组(A2+B2组)间图像质量评分差异无统计学意义(P=0.918)。 A1组和B1组间感兴趣区信号强度、图像噪声、管电压选择数差异有统计学意义，图像信噪比、对比噪声比间差异无统计学意义。A2和B2组间感兴趣区信号强度、图像噪声、图像信噪比、对比噪声比、管电压的选择数间差异无统计学意义（P值均＞0.05）。单定位像扫描组（A1+B1组）和双定位像扫描组（A2+B2组）间感兴趣区信号强度、图像噪声、感兴趣区图像的信噪比、对比噪声比、管电压的选择间有差异，且差异存在统计学意义（P＜0.05）。 在血管水平，A、B两亚组间、A1组和B1组、A2组和B2组、单定位扫描组（A1+B1组）和双定位像扫描组（A2+B2组）、A组和B组间血管水平诊断率差异无统计学意义。 大螺距螺旋扫描组（组A）的平均剂量长度乘积(DLP)、有效剂量(ED)较前瞻性序列扫描（组B）低26.13％、26.0％，两者间的差异有统计学意义。A、B两亚组间DLP及ED组间差异有统计学意义，双定位像组分别降低27.5％和23.0％。 结论: 本研究之一，使用第二代128层双源CT对160例可疑冠心病患者行大螺距螺旋扫描或前瞻性序列扫描，对比分析其不同扫描方式的图像质量、辐射剂量和对比剂用量。结果提示，较序列扫描相比，大螺距螺旋扫描对于心率低，且心率平稳者成像速度更快、辐射剂量及对比剂用量更低，而不会有图像质量受损;与DSA结果对照提示，两种扫描方式与DSA诊断结果的依从性很好，尤其是其较高的敏感性和阴性预测值，对冠心病的筛查提供了理论依据。 本研究之二，使用第二代128层双源CT对412例怀疑冠心病的患者行大螺距螺旋扫描或前瞻性序列扫描，并分别分为两亚组，行单个正位定位像扫描或正侧位双定位像扫描，结果提示，使用正侧位双定位像扫描，CARE KV和CAREDose4D技术的结合，较单个正位定位像扫描，能够增加扫描过程中低电压的使用率，更高效地智能降低辐射暴露，且临床操作简单、可行，可用于冠状动脉CTA检查常规操作中;基于研究一的结果，本研究将序列扫描的应用范围扩大，纳入了高心率及心律不齐者，结果提示序列扫描检查成功率高，且保持了优秀的图像质量及诊断效能;二代双源CT计算机技术(SAFIRE重建、CARE kV、CAREDose4D)可降低图像噪声、明显提高图像质量，间接降低管电压及辐射剂量，可大范围应用于临床。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章双源CT冠状动脉成像大螺距螺旋扫描与前瞻性序列扫描低剂量对比研究

4．1前言

4．2材料与方法

4．2．1临床资料

4．2．2检查前准备

4．2．3扫描设备和技术

4．2．4图像处理和数据分析

4．2．5辐射剂量统计

4．2．6统计学处理

4．3结果

4．3．1一般资料

4．3．2图像质量

4．3．3与DSA对比结果

4．4．1双源CT冠状动脉CTA检查成像技术及扫描方式

4．4．2不同冠状动脉CTA检查扫描方式的期相选择

4．4．3冠状动脉CTA检查影响图像图像质量的因素分析

4．4．4冠状动脉CTA检查的辐射剂量影响因素分析

4．4．5冠状动脉CTA检查的不良反应—对比剂肾病

4．4．6冠状动脉CTA与DSA结果对比

4．5结论

第二章基于正侧位双定位像低剂量冠状动脉CTA研究

5．1前言

5．2材料与方法

5．2．1临床资料

5．2．2检查前准备

5．2．3扫描设备和技术

5．2．4图像处理和数据分析

5．2．5辐射剂量统计

5．2．6统计学处理

5．3 结果

5．3．1一般资料

5．3．2图像质量

5．3．3辐射剂量

5．4讨论

5．4．1冠状动脉CTA不同扫描方式扫描期相选择

5．4．2 CARE-KV、CARE Dose 4D技术

5．4．3双源CT冠状动脉成像新技术-SAFIRE重建

5．4．4正侧位像扫描的应用

5．5结论

第三章总结

附表附图

参考文献

第四章CT、MRI在心脏疾病诊断的影像学应用(综述)

7．1前言

7．2双源CT心脏疾病的诊断及临床应用

7．2．1双源CT冠状动脉CTA检查低剂量成像基础研究

7．2．2冠状动脉CTA低剂量扫描模式的选择

7．2．3冠状动脉CTA重建技术

7．2．4 CARE KV、CARE dose 4D技术的应用

7．2．5冠状动脉CTA检查左心室功能的评价

7．3 MRI对心脏疾病诊断的临床应用

7．3．1扫描方位

7．3．2扫描序列

7．3．3磁共振对心脏疾病的诊断

7．3．4磁共振对左心室功能的评估

7．3．5心肌灌注的评价

7．3．6磁共振冠状动脉成像

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文目录

学位论文评阅及答辩情况表

外文论文