低剂量冠脉成像

随着多排螺旋CT在高质量的冠状动脉成像、胸痛三联检查等心脏临床应用中的不断深化, 人们对心脏CT的射线剂量对人体可能造成的潜在危害和如何在保证图像质量的前提下有效地降低剂量越来越关注。

冠脉成像研究中贯穿着两条主线索，一条是与扫描成功率和图像诊断可靠性相关的“价值”型研究；另一条是下面要谈的与射线剂量捆绑在一起的“代价”型研究。两条主线索并行时，就演变成如何用最小的代价索取最高价值的问题。

最完美的降低射线剂量的方法就是不做，而最失败的降低射线剂量的方法则是图像质量无法诊断。这两句话提醒我们首先要严格判断患者是否有必要接受冠脉CT检查，同时心率条件是否适用于医院设备的扫描条件。当切实可行时，一系列低剂量的扫描条件设置才有了依存的价值。

目前有很多方法可以降低 CCTA 检查中的辐射剂量。其中包括优化扫描参数 ( 包括 mA、kVp、FOV、Z 轴覆盖范围等 )、心电门控电流调控技术（ECG mA modulation）, 心脏轴位扫描模式(SSP)和心脏后置滤线器(C2) 以及迭代重建低剂量技术等。

图1、扫描范围示例

• 扫描范围：扫描范围和剂量成正比关系，在保证解剖结构被完全覆盖时，尽量避免额外范围的无效扫描。

• 管电压（kVp）：射线剂量和管电压的平方成正比关系，而图像噪声和管电压成反比关系，意味着管电压从120kVp降低到100kVp时，射线剂量会降低31%，而图像噪声增加20%。通常体重≤60kg或BMI≤22.5kg/m²的选择80kVp，体重≤90kg或BMI≤30kg/m²的选择100kVp（此阈值会因设备和审美指数略有不同）。

• 管电流(mA)：射线剂量和管电流成正比关系，而图像噪声和管电流成线性反比关系，降低20%管电流，通常会降低20%射线剂量，但会增加12%的图像噪声。

• 螺距（pitch）:心脏小螺距（0.2左右）重叠数据扫描是心脏螺旋扫描中剂量过高的原因，螺距和剂量成反比关系，螺距增加2倍，剂量降低50%。但在心脏扫描模式下，螺距和噪声没有一定的相关性。

图2、心脏前置滤线器示意图

• 心脏前置滤线器：由于心脏在体内的特殊位置,可使用专业心脏前置滤线器来达到优化心脏成像的目的。通过优化的前置滤线器形状设计，在大大减少外围皮肤剂量的同时增加心脏部位信号。使用Large Bowtie，随着机架旋转角度的变化，有效地衰减扫描边缘的X射线照射，可以显著提高X射线的有效利用率，在提高图像质量的同时，比用常规的体部滤线器降低15％的辐射剂量。

图3、迭代重建技术ASiR

• 迭代重建技术：迭代重建技术相比传统反投影重建会明显降低中的图像中的噪声，这就意味着在选择迭代重建技术时，可以把管电压、管电流等参数设置的更低一些，以降低射线剂量。

图4、心电门控管电流调制技术（ECG modulation）示意图

• 心电门控管电流调制技术（ECG modulation）：当心率高时，心血管成像中大多采用螺旋采集方法,心脏扫描覆盖所有心动相位。在低心率情况下心脏舒张期末期的图像通常用来得到冠状动脉图像而其它心相的图像则用来获取心脏功能信息。由于心脏功能的研究不需要很高的空间分辨率, 因此我们可以用ECG信号调制的方法来降低对非冠状动脉成像相位的剂量。也就是说ECG自动毫安功能可根据心脏搏动的周期，在收缩期采用低毫安技术，而在舒张期采用设定的最高毫安输出。在保证心脏扫描图像质量的同时，可减少高达50％辐射剂量。

• 心脏轴位成像模式（Snapshot Pulse）当心率适中或者在高心率条件下，配合SSF冠脉运动追踪冻结技术，可以用轴扫的模式进行心脏成像，这种扫描模式回归最原始的CT扫描模式: 即扫描和进床分离,避免了螺旋扫描中重叠扫描而产生的对病人的过多辐射剂量。由于使用了这种采集方法，心脏成像中的辐射剂量能够较常规的螺旋扫描降低70%-80%。

图5、回顾性螺旋扫描模式与前瞻性轴扫模式的区别

回到本文最初的观点，只有辩证地看待冠脉CT检查成功率，辩证地看待冠脉CT检查低剂量，心脏成像的低剂量之路才能越走越远。

        本文作者：曹会志  CT 影像研究中心