尹卫华，吕滨

中国医学科学院 北京协和医学院阜外心血管病医院 放射科，

北京 100037

心血管CT低剂量扫描临床应用

尹卫华，吕滨

中国医学科学院 北京协和医学院阜外心血管病医院 放射科，

北京 100037

CT的出现使医源性辐射剂量大大增加，降低病人的辐射剂量成为医务工作者关心的问题。本文阐述患者辐射剂量的因素及实施一些降低辐射剂量的临床解决方案。

体层摄影术；螺旋计算机；辐射剂量

0 前言

随着 CT 技术的飞速进步，心血管 CT 广泛应用于临床，人们开始日益关注X线辐射剂量与其所带来的潜在致癌风险之间的关联，因此，厂家不断致力于改善设备性能，临床应用时不断优化扫描方案，以尽可能地降低辐射剂量。我们应致力于以病人为中心的剂量优化扫描，遵循尽可能降低辐射剂量的原则，并使其标准化的实施。辐射剂量的影响因素很多，包括心电门控采集模式、管电压、管电流及螺距（螺旋扫描）、扫描长度及范围、准直器的宽度、前置滤线器的大小及重建后处理技术等。

1 辐射剂量的影响因素

1.1 回顾性心电门控螺旋扫描

回顾性心电门控螺旋扫描是传统的心脏冠状动脉CT血管造影（CTA）最常使用的方法，扫描连续贯穿整个心动周期，因此，允许在不同时相进行回顾性重建，以便在心脏运动周期中最慢的时相重建和分析图像，但这是以辐射剂量的增加为代价的。通过心电管电流调制功能可在心动周期内预选时相采用高毫安输出，其余时相为低毫安，可有效地降低辐射剂量达 40%[1]。实际应用中，心动周期内高毫安区域的心电时相、幅度和宽度可根据患者的心率、心律和体重指数（BMI）等情况进行个性化调整，但低毫安区域采集的图像质量会下降。此扫描在心率 ＞70 次 /min且心律不齐或者有潜在检查失败的风险（比如患者不能很好地配合屏气、肥胖、钙化较多）、以及评价瓣膜（能在多个时相重建）、心功能、主动脉病变（因扫描长度长，回顾性螺旋扫描比轴扫时间缩短）时推荐使用。

1.2 前瞻性心电门控触发轴扫

采用“步进-轴扫”方式采集数据，仅在R波（恒定的心电时相）后一个预定点发出射线，在其他时相都处于关闭状态，没有射线发出。大量研究表明前瞻性心电门控轴 扫 的辐射剂量约 1～6 mSv[2-5]。 一 个 大 的 随机、 多 中 心、非劣效性试验通过图像质量对比了前瞻与回顾性两种扫描模式的辐射剂量，结果表明其辐射剂量降低了 69%（分别为（3.5±2.1) mSv ；(11.2±5.9) mSv）[6]。 因 此 我 们 强 烈 推荐此种扫描，这是目前最有效的降低剂量的方法，特别是对于心律齐或心率较低、复查冠状动脉病变的患者、冠心病排查、婴幼儿或儿童先天性心脏病 CTA 检查[7-8]，更加适用。

1.3 前瞻性心电门控大螺旋扫描

2009 年双源 CT 开发出了大螺距扫描，为降低辐射剂量开辟了一个新的纪元[9]。传统的心电门控螺旋扫描螺距＜ 1，表明机架旋转 1周时，床进的速度小于准直器的宽度，允许覆盖宽度之间必要的数据重叠，因此增加了辐射剂量。螺距大，覆盖宽度之间出现间隔，容易丢失数据，然而双源 CT 有两个呈 94°排列的球管及探测器，能填补数据之间的间隔，螺距能达到 3.0 以上[10]，这使扫描时间大大缩短，辐射剂量降低。研究表明大螺距扫描对于心率＜ 60次/min 且心律齐的患者行冠状动脉 CTA 检查，当管电压设置在 100 kV 时，辐射剂量＜ 1 mSv[11]。但是，这种采集技术要求受检患者的心率小于 65 次 /min，且心律平稳。

1.4 管电压

管电压决定了X线束的能量，辐射剂量与使用的管电压和设定的管电压的比值呈平方关系。因此，120 kV 的管电压降至 100 kV 时，其辐射剂量降低了 31%（其他参数不变的情况下）[12]。对于体重 ＜ 60 kg[13]或 BMI ≤ 22.5 kg/m2[14]的患者行冠状动脉 CTA 检查，80 kV 的管电压能获得良好的图像质量。但是降低管电压，噪声增加，评估小血管病变（如非钙化斑块）的可行性有待通过更多的研究加以证实。一个大的随机、多中心研究表明，对于体重≤ 90 kg 或 BMI≤ 30 kg/m2的患者使用 100 kV 的管电压是可行的[14-15]，对于极肥胖的患者则使用 135 kV 或 140 kV 的管电压[16]。

1.5 管电流

管电流与辐射剂量呈正相关线性关系。如果管电流降低（其他参数不变的情况下），辐射剂量降低，为了获得可接受的图像噪声，可以使用心电门控或自适应性管电流调制。应用管电流调制，辐射剂量可以降低 50% 以上，这取决于患者的心率[17]、设置的低毫安值[18]以及高毫安曝光脉冲时间宽度[19]。自适应性管电流调制是根据定位相上的人体组织厚度自动调节，而不增加图像噪声，与固定的管电流值相比，降低了 20% 的辐射剂量[20]。

1.6 扫描长度

扫描长度决定了人体沿Z轴的扫描范围，与辐射剂量成正比，扫描长度应该在满足临床诊断的前提下调至最短，100 mm 的扫描长度足以满足对冠状动脉病变的评估。Raff等[21]认为对于无冠状动脉起源异常及搭桥史的患者行冠状动脉 CTA 检查，定位时上端位于主肺动脉干的中下段（常规是将其定在气管隆突下 10 mm），下至心膈面。另外除非临床上需要了解主动脉弓的情况，否则不应包括在扫描范围内，这样会降低患者的辐射剂量。为了达到理想的扫描长度，在扫描前应训练患者做深吸气后屏气动作，每次屏气幅度尽量保持一致，以减少呼吸对心脏位置的影响。另外，借鉴冠状动脉钙化扫描确定的冠状动脉范围，更加实际有效。

1.7 视野

视野是人体内所选定的、要用于重建并传至工作站的区域，因此应包括所有的感兴趣区域。前置滤线器能吸收低能量的软X线，在增加心脏部位信号的同时，能大大减少外围皮肤的辐射剂量。前置滤线器的大小应适应患者的不同体型，对于不同大小的前置滤线器，其辐射剂量可相差达 25%（其他参数不变的情况下）。因此，选择合适的滤线器很关键，因为选定的视野不恰当，不仅影响辐射剂量也影响图像质量。

1.8 迭代重建

不同的迭代重建技术正应运而生，迭代重建在获得和传统的滤波反投影法无差异的信噪比及空间分辨率的同时，通过降低管电压或管电流降低了辐射剂量[22-23]。目前，有两种迭代重建算法并被各CT厂商应用于临床。第一代迭代算法建立在图像空间或预设图像噪声模具，仅能降低图像噪声。第二代原始数据空间的迭代算法，则能降低螺旋伪影，增加解剖细节。虽然此技术相对复杂、耗时，但能使伪影减少，剂量降低。此技术还有待更多的深入研究。

1.9 层厚重建

层厚重建选择性地影响Z轴图像。对于传统的滤波反投影法重建，层厚决定了图像的噪声，在相同的辐射剂量下，3 mm 的层厚较 1 mm 的层厚降低了 73% 的噪声。因此，为维持相一致的图像噪声，我们通过层厚重建，降低管电压或管电流来降低辐射剂量。但是，降低剂量是以图像的空间分辨率下降为代价的，不适于冠状动脉病变的评估。所以，层厚重建适于冠状动脉钙化及大血管（如主动脉或肺静脉）的非增强扫描。

2 临床解决方案

2.1 冠状动脉钙化扫描

根据不同的扫描模式，其辐射剂量在 1～3 mSv 之间[24]。最近的一项研究报道 ：分别使用 120 kV 及 100 kV 的管电压对同一名患者先后进行两次冠状动脉钙化扫描，其辐射剂量减低了 40%，且 100 kV 的管电压对不同体重的患者均适用[25]。但由于低的管电压导致钙化衰减增加，对图像分析有一定的影响，低估了实际的钙化积分，我们不推荐常规使用。根据患者心率选用不同的扫描模式，我们建议使用 120 kV 管电压，与患者体型相匹配的管电流，最大的准直器宽度，以及 3 mm 层厚重建来最大化降低辐射剂量。

2.2 冠状动脉增强扫描

根 据 患 者 的 体 重 ≤ 90 kg 或 BMI ≤ 30 kg/m2， 选 择80～100 kV 管电压，体重＞ 90 kg 或 BMI＞ 30 kg/m2，选择120～140 kV 管电压，根据患者的体重、BMI及已设置的管电压选择合适的管电流。若患者心率≤ 80 次 /min 且律齐，选择前瞻性心电门控轴扫，如果机器未配备心电门控触发轴扫，则使用回顾性心电门控螺旋扫描，使用管电流调制功能，尽量缩短高毫安曝光时相，在低毫安时相最大化的降低管电流值。若患者心率＞ 80 次 /min 或心律不齐，则使用回顾性心电门控螺旋扫描，尽量调宽高毫安时相，在低毫安时相设置一个稍高的管电流值，以充分保证图像质量。

随着CT 的发展，目前第二代双源 CT采集对于快心率患者可以常规采用前瞻性触发轴位扫描，部分心律不齐如室早也常采用前瞻性心电门控轴扫模式。

2.3 胸痛三联征

可通过一次检查完成肺动脉、冠状动脉及主动脉的增强扫描，由于上述血管血液循环时间不同，为了获得高质量的图像，使用回顾性心电门控螺旋扫描（大范围双期），与单独进行一次冠状动脉扫描相比，造影剂及辐射剂量均明显增高。据报道，扫描冠状动脉时，同时也能发现部分主动脉或肺动脉的可疑异常[26-27]。然而，相比临床上采取冠状动脉扫描和主动脉或肺动脉的两次扫描程序，胸痛三联征的一次排查扫描方案既降低辐射剂量，又降低造影剂剂量[28]。尽管先前有观点认为可疑肺栓塞患者使用 β 受体阻滞剂药物对肺血管有负面效应，但在临床应用中，我们还是应控制心率来排查胸痛三联征[15]。如果临床上排斥应用β受体阻滞剂药物，那么除非患者心率足够低或机器空间分辨率足够高，否则就暂不做CT检查。

2.4 非冠状动脉疾病

非冠状动脉疾病包括心肌病、心包疾病、瓣膜病、心脏肿瘤、先天性心脏病、主动脉病变及静脉病变等，与冠状动脉扫描相比，允许较低的空间分辨率及较高的噪声，因此通过厚层重建，扫描中降低管电压及管电流，以此来降低辐射剂量。对于房颤患者的左心房及肺静脉扫描，因心脏运动与心电图信号不同步以及左心房容积在心动周期中无明显改变，推荐使用非心电门控螺旋扫描，其较回顾性心电门控螺旋扫描的辐射剂量低[29-31]。

2.5 CT心肌灌注成像及延迟增强扫描

这个领域降低辐射剂量的焦点在于最新技术的进展，依赖于宽的探测器及二代双源 CT。通过降低管电压及应用前瞻心电门控轴扫来降低辐射剂量。心肌CT延迟增强扫描是可行的，但是其对比度 - 噪声比较低。Chang 等[32]报道降低管电压的同时增加管电流，能提高对比度-噪声比，辐射剂量也更低。

总之，辐射剂量的影响因素很多，包括扫描模式、管电压、管电流、扫描长度及范围、重建技术、曝光时间、螺距、准直器及前置滤线器的大小、探测器的宽窄等。同时，我们应合理把握心血管 CT适应证，避免不必要的CT 检查，始终遵循尽可能降低辐射剂量的原则（As Low As Reasonably Achievable，ALARA 原则）。

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Clinical Application of Low-dose CT Scanning in Cardiovascular System

YIN Wei-hua, LV Bin
Department of Radiology, Fu wai Hospital, Peking Union Medical College, Chinese Academy of Medical Sciences, Beijing 100037, China.

With the emergency of CT, iatrogenic radiation dose has been increased quickly. As a result, medical workers have paid more attention on how to reduce the radiation dose. This paper introduces the impact factors of radiation dose and some solutions about reducing the radiation dose.

CT; spiral computer; radiation dose

R816.4

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.07.022

1674-1633(2012)07-0077-03

2012-04-25

2012-06-30

作者邮箱：blu@vip.sina.com