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第一部分超低碘负荷CT冠状动脉成像的可行性研究[目的]联合前瞻性心电门控及大螺距技术,以100KVp管电压、60ml浓度为370mgI/ml的对比剂冠状动脉CT血管成像(coronary computed tomography angiography, CCTA)检查为对比,探讨80kVp管电压、30m1浓度为270mgI/ml对比剂CCTA成像的可行性。[材料和方法]82例质量指数(body mass index, BMI)≤25kg/m2、心率(heart rate, HR)≤70次/分(beat per minute,bmp)行CCTA检查的病人(女33例,男49例,年龄35-84岁,平均年龄56岁)随机分成两组,其中43例患者(女21例,男22例,年龄36-77岁,平均年龄56岁)采用100kVp管电压、60ml碘普罗胺(Iopromide,370mg I/ml, Bayer, Berlin, Germany)的扫描方案进行CCTA检查,另外39名患者(女12例,男27例,年龄35-84岁,平均年龄55岁)采用80kVp管电压、30ml碘克沙醇(iodixanol,270mg I/ml, GE Healthcare)的对比剂进行CCTA检查。所有CCTA检查都在前瞻性心电门控及大螺距(3.4)模式下进行,其余描参数为：开启实时动态曝光剂量调节(CARE Dose4D)管电流,球管旋转时间为0.28s,准直为2×64×0.6mm。对比剂均以5ml/s的速率注入,随后以相同的速率注入40ml生理盐水。检查后询问每名患者是否有注射对比剂相关不适感(发冷、发热、疼痛)并对其进行分级(无、轻度、重度)。100kVp组数据用滤波反投影重建算法(filtered back projection, FBP)进行重建,而80kVp组数据用基于原始数据域迭代重建算法(sinogram-affirmed iterative reconstruction, SAFIRE)进行重建。SAFIRE有5种重建等级,本研究采用第3种重建等级。由一名医师测量每名患者升主动脉(ascending aorta, AA)根部、右冠状动脉(right coronary artery, RCA)起始处、左冠状动脉主干(left main coronary artery, LMA)起始处、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)起始处及纵隔脂肪CT值和标准差并计算图像的信噪比(signal-to-noise ratio, SNR;SNR=管腔内的平均CT值/图像噪声)和对比噪声比(contrast-to-noise ratio, CNR;CNR=(管腔内平均CT值-纵隔脂肪CT值)/图像噪声)。四支冠状动脉(RCA、LMA、LAD及LCX) CT值的平均值记为冠状动脉平均CT值,其SNR及CNR的平均值记为平均SNR及平均CNR。两名放射科医师对所有图像以4分法进行评分：1分代表血管壁显示不清,血管不连续,运动伪影大,血管对比不好,噪声大,不能用于诊断；2分代表有中度运动伪影、噪声,血管对比一般；3分代表轻度的运动伪影、噪声,血管对比好；4分代表无运动伪影,噪声小,血管对比很好。意见不一致时,共同商议确定最后评分。把每支冠状动脉所含有段中的最低分定义为该支冠状动脉的分数,把每名患者所有冠状动脉段中的最低分定义为该患者的分数。以HR=65bmp及BMI=23kg/m2为分界点,观察比较100kVp组及80kVp组HR及BMI对图像质量的影响。记录每名患者的CT容积剂量指数(CT volume dose index, CTDIvol)及剂量长度乘积(dose length product, DLP)并计算每名患者的有效剂量(effective dose, ED)及体型特异性剂量估计(size-specific dose estimates, SSDE)。用两样本t检验比较图像客观质量(CT值、SNR及CNR)及辐射剂量(CTDIvo1、DLP、ED及SSDE),用两独立样本非参数秩和检验比较主观图像质量。用精确概率法比较两组间的注射对比剂相关不适感。[结果]80kVp组(365±72HU)冠状动脉平均值CT值明显低于100kVp组(507±±69HU,P<0.001),100kVp组的图像噪声(25±±4HU)比80kVp组高(22±5HU,P=0.003)。80kVp组的平均SNR明显低于100kVp组(17.4±4.7,20.8±3.7,P<0.001),而两组的平均CNR无显著差异(22.6±6.2,24.5±4.0,P=0.099)。82名患者共有1014段冠状动脉纳入分析,另外298段冠状动脉由于解剖变异或者管腔直径小于1.5mm而被排除。1014个节段中,100kVp组有538个节段,80kVp组中476个节段。100kVp组评价1分的有15个(3%)节段,评价2分的有17个(3%)节段,评价3分的有189个(35%)节段,评价4分的有317个(59%)节段。80kVp组评价1、2、3、4分的分别有16个(3%)、26个(6%)、189个(30%)、291个(61%)个节段。100kVp组观察者的一致性为kappa=0.588(P<0.001),80kVp组观察者一致性为kappa=0.620(P<0.001)。以患者为单位,两组之间的主观图像质量没有统计学差异(100kVp组为2.5±0.9,80kVp组为2.4±0.9,P=0.764)。以冠状动脉为单位,100kVp组和80kVp组RCA的平均分分别为2.9±1.1和2.9±1.0(P=0.984),LMA分别为3.8±±0.5和3.7±0.6(P=0.556),LAD分别为3.2±0.5和3.1±0.8(P=0.991), LCX分别为2.9±±0.8和2.9±0.9(P=0.696),100kVp组与80kVp组各冠状动脉主观图像质量无统计学差别。100kVp组中,除LCX的CT值及图像噪声在HR≤65bmp及HR>65bmp的患者中有统计学差别外(P分别0.048及0.031),余CT值、SNR及CNR均无统计学差别(P均>0.05)。80kVp组中,所有测量值在HR≤65bmp及HR>65bmp的患者中无统计学差别(P均>0.05)。100kVp组中主观图像质量在HR≤65bmp及HR>65bmp的患者中无统计学差别(P均>0.05)。80kVp组中HR≤65bmp患者RCA的主观图像质量高于HR>65bmp的患者(3.1±0.9vs.2.1±1.1,P=0.014).100kVp组及80kVp组中,BMI≤23kg/m2患者的图像噪声均低于BMI>23kg/m2患者的图像噪声(100kVp组：24±4HUvs.27±5HU, P=0.010;80kVp组：20±4HUvs.25±3HU, P<0.001)。100kVp组所有测量值在BMI<23kg/m2及BMI>23kg/m2的患者中无差异(P>0.05),80kVp组中BMI<23kg/m2患者的SNR及CNR均高于BMI>23kg/m2的患者(P<0.05)。100kVp组及80kVp组图像的主观图像质量在BMI<23kg/m2及BMI>23kg/m2的患者中无统计学差异(P<0.05)。80kVp组注射对比剂相关不适感的发生率低于100kVp组(P<0.001),产生更少的对比剂相关的热感及疼痛感。与100kVp组相比,80kVp组患者所受的辐射剂量降低了54%,对比剂所用的碘降低了64%。[结论]联合前瞻性心电门控、大螺距及迭代重建技术,80KVp管电压,30ml浓度为270mg I/ml对比剂的CCTA扫描方案在正常体型(BMI≤25kg/m2)、HR小于65bmp的患者中是可行的,可以大幅度降低辐射剂量和对比剂用量。并且,使用低浓度等渗对比剂,可以明显减少患者的不适感。第二部分探讨70kVp管电压、30ml对比剂CT冠动脉成像的可行性[目的]：联合前瞻性心电门控及大螺距技术,以100kVp管电压、标准对比剂用量(60ml)CCTA为对比,探讨70kVp管电压、30ml对比剂CCTA的可行性。[材料和方法]将80例BMI≤5kg/m2、HR≤70bmp(男42例,女38例,平均年龄58岁,年龄36-81岁)行CCTA的患者随机分为两组,其中40例患者行(男21例,女19例,年龄36-76岁,平均年龄56岁)用100kVp管电压,60ml碘普罗胺(Iopromide,370mg I/ml)的扫描方案进行CCTA检查,另40例患者(男21例,女19例,年龄43-81岁,平均年龄60岁)用70kVp管电压,30ml碘普罗胺(Iopromide,370mg I/ml)的扫描方案进行CCTA检查。所有CCTA检查都在前瞻性心电门控及大螺距(3.4)模式下进行,除了管电压外,其余扫描参数均一致：开启实时动态曝光剂量调节(CARE Dose4D)管电流,球管旋转时间为0.28s,准直为2×64×0.6mm。对比剂均以5ml/s的速率注入,随后以相同的速率注入40ml生理盐水。100kVp组数据采用FBP进行重建,而70kVp组数据采用SAFIRE(采用第3种重建等级)进行重建。测量每名患者AA根部、RCA起始处、LMA起始处、LAD起始处及LCX起始处及纵隔脂肪CT值和标准差并计算图像的信噪比(同上)和对比噪声比(同上)。计算冠状动脉平均CT值及平均SNR及CNR。两名放射科医师对所有图像以4分法进行评分。以HR=65bmp及BMI=23kg/m2为分界点,观察比较BMI及HR对图像质量的影响。记录每名患者的CTDIvol和DLP并计算每名患者的ED和SSDE.用两样本t检验比较客观图像质量(CT值、SNR及CNR)和辐射剂量(CTDIvol.DLP.ED及SSDE),用两独立样本非参数检验比较主观图像质量。[结果]70kVp组冠状动脉的平均CT值(603±86HU)明显高于100kVp组冠状动脉的平均CT值(503±68HU, P<0.001)。70kVp组图像噪声(42±5HU)亦明显高于100kVp组的图像噪声(25±4HU)。70kVp组的SNR及CNR(14.6±±3.0,17.8±3.4)均明显低于100kVp组(20.7±3.8,24.44.4.1,P值均<0.001)。80名患者,共987段血管纳入分析,另外213段血管由于解剖变异或者管腔直径小于1.5mm而被排除。987段血管中,100kVp组有499个节段,70kVp组中488个节段。100kVp组评价1分的有15个(3%)节段,评价2分的有17个(4%)节段,评价3分的有181个(36%)节段,评价4分的有286个(57%)节段。70kVp组评价1分、2分、3分及4分的分别有5个(1%)、34个(7%)、161个(33%)及288个(59%)节段。100kVp组观察者的一致性为kappa=0.560(P<0.001),70kVp组观察者的一致性为kappa=0.639(P<0.001)。以患者为单位,两组间主观图像质量评分无统计学差异(100kVp组vs.70kVp组,2.4±0.9vs.2.4±0.7,P=0.644)。以冠状动脉为单位,100kVp组和70kVp组RCA的平均分分别为2.9±1.1和3.2±0.7(P=0.416), LMA分别为3.8±0.5和3.9±0.3(P=0.509),LAD分别为3.2±0.5和3.2±0.6(P=0.923), LCX分别为2.9±0.7和2.7±0.8(P=0.102),70kVp组与100kVp组各冠状动脉的主观质量无差别。在100kVp组及70kVp组中,所有测量值在(CT值、SNR及CNR) HR≤65bmp及HR>65bmp的患者中无差异(P均>0.05)。100kVp组,HR对主观图像质量无影响(P>0.05)。70kVp组HR≤65bmp患者的RCA的主观图像质量高于HR>65bmp的患者(3.3±0.7,2.8±0.7, P=0.027)。100kVp及70kVp组,BMI≤23kg/m2患者的图像噪声均低于BMI>23kg/m2的患者(100kVp组：24±3HU vs.27±5HU,P=0.021;70kVp组：41±5HUvs.44±4HU,P=0.04)。100kVp患者RCA的SNR及70kVp患者RCA的CT值及RCA、LMA、LAD的CNR在BMI<23kg/m2及BMI>23kg/m2的患者中有差别(P值均<0.05),而100kVp组及70kVp组的主观图像质量无差别(P>0.05)。70kV组的患者所受的辐射剂量比100kVp组降低了76%,对比剂用量降低了50%。[结论]联合前瞻性心电门控、大螺距及迭代重建技术,70kVp管电压、30ml对比剂CCTA在BMI≤25kg/2、心率≤65bmp的患者中是可行的,可在大幅度降低辐射剂量及对比剂用量的条件下获得满足诊断的图像质量。