本研究由北京协和医院放射科的Yan Yi、Xue-mei Zhao、Yun Wang、Zheng-yu Jin、Yi-ning Wang以及Philips Healthcare CT临床科学部门的Run-ze Wu和Mani Vembar共同完成，发表于《International Heart Journal》2019年第60卷第608至617页。研究旨在探讨双层光谱探测器CT（dual-layer spectral detector CT, SDCT）在降低对比剂用量和辐射剂量的条件下，低keV单能量重建在冠状动脉CT血管成像（coronary CT angiography, CCTA）中的图像质量表现。

冠状动脉CT血管成像目前是排除低至中危冠心病患者冠状动脉狭窄的首选无创检查方式之一，但传统单能量CT仅能提供形态学评估。心脏双能量CT因具备更好的组织分辨能力和伪影减少潜力，正逐渐成为实现冠心病患者解剖与功能一体化评估的研究热点。然而传统双能量CT通常采用双管电压设置，其辐射剂量往往高于常规低管电压扫描技术，文献报道范围为4至13 mSv，这在一定程度上限制了其在心脏成像中的广泛应用。新型双层光谱探测器CT能够在120 kVp或140 kVp管电压下同步采集能量敏感投影数据，经物质分解后生成多种光谱重建图像，包括不同能级的虚拟单能量图像。本研究假设低keV单能量重建能够在低对比剂用量和与100 kVp常规扫描相当的辐射剂量条件下，维持或改善冠状动脉CT血管成像的图像质量。

研究经北京协和医院伦理委员会批准，纳入2017年4月至6月期间因疑似冠心病而转诊行冠状动脉CT血管成像的有症状患者。排除标准包括体重指数低于20 kg/m²或高于25 kg/m²、妊娠或哺乳期女性、碘对比剂过敏、肾功能不全、冠状动脉旁路移植术后、无法配合屏气、扫描期间出现心律失常或心率变异性超过5次/分钟等。最终60例患者被随机分为A、B两组，每组各30例。A组采用120 kVp光谱扫描模式，B组采用100 kVp常规管电压扫描模式。所有检查均在双层光谱探测器CT（IQon, Philips Healthcare）上完成。两组均采用前瞻性心电触发轴扫模式，探测器准直为64×0.625 mm，机架旋转时间为0.27秒，触发窗口根据心率设置在R-R间期的78%或45%。扫描范围从气管隆突水平至膈肌水平。两组均注射36 mL碘对比剂（370 mgI/mL），注射流速为3 mL/s，随后以相同流速注射30 mL生理盐水。采用团注追踪技术，感兴趣区置于降主动脉，当CT值达到90 HU阈值后延迟6秒启动扫描。A组重建40、50、60、70、80 keV单能量图像及常规120 kVp图像，B组重建常规100 kVp图像。A组图像采用光谱重建算法，B组采用混合迭代重建算法。记录容积CT剂量指数和剂量长度乘积，并计算有效辐射剂量。

定量图像评价由一名经验丰富的心血管放射科医师完成。在主动脉根部及左前降支、左回旋支和右冠状动脉的远端节段放置圆形感兴趣区，测量平均CT值及主动脉根部噪声，并计算信噪比和对比噪声比。所有远端节段感兴趣区均选择直径大于2.0 mm的血管，以保证测量的可靠性。结果显示，A组40至60 keV单能量图像在主动脉根部的CT值显著高于所有常规图像，而70 keV图像与100 kVp图像之间无显著差异，80 keV图像则显著低于100 kVp图像。在左前降支和左回旋支远端，40 keV图像的CT值显著高于100 kVp图像，50 keV和60 keV图像与100 kVp图像无显著差异，而70至80 keV及120 kVp图像的CT值均显著低于100 kVp图像。右冠状动脉远端40 keV图像CT值显著更高，50 keV图像与100 kVp图像无显著差异，60至80 keV和120 kVp图像均显著低于B组100 kVp图像。主动脉根部噪声在B组显著高于A组所有图像。信噪比和对比噪声比在主动脉根部40至70 keV单能量图像中均显著高于B组100 kVp图像，而80 keV和120 kVp图像与100 kVp图像无显著差异。在左前降支和左回旋支，40至60 keV图像的信噪比和对比噪声比均显著高于100 kVp图像；在右冠状动脉，40至50 keV图像显著更高。70至80 keV及120 kVp图像与100 kVp图像之间无显著差异。

定性图像评价由两名经验丰富的心血管放射科医师独立完成，评分采用4分Likert量表，评分标准涵盖管腔显示、对比剂充盈、运动伪影、噪声相关模糊和结构连续性。评分不一致时由第三名医师裁定。两组分别评估了398个和421个冠状动脉节段。结果显示，60至80 keV及120 kVp图像的评分显著低于100 kVp图像，而40 keV和50 keV图像的评分与100 kVp图像无显著差异。40至50 keV图像中评分4分的节段比例明显高于常规120 kVp图像。两名阅片者之间的一致性Kappa值为0.94。狭窄分析显示，在血管水平和患者水平上，斑块检出率分别为17.8%和35.0%。所有常规图像与40至80 keV单能量图像对斑块的检出一致性为100%。在病变水平上，81.6%为轻中度狭窄，18.4%为重度狭窄；斑块构成中52.6%为钙化斑块，18.4%为非钙化斑块，28.9%为混合斑块。

以上结果表明，在相同低辐射剂量和低对比剂用量条件下，40至50 keV单能量光谱重建的定量图像质量优于或等同于100 kVp常规重建。这主要归因于低keV图像在提高碘对比增强的同时，其噪声并未显著增加，从而获得更高的信噪比和对比噪声比。而传统认知中低keV图像噪声升高的问题在该研究中未出现，可能与光谱探测器CT的投影数据对齐及抗相关统计重建技术有关。此外，低keV单能量重建能够在120 kVp管电压下实现更低的对比剂用量，这对合并慢性肾功能不全的冠心病患者具有重要临床意义。本研究将有效辐射剂量控制在1.4至1.5 mSv，较既往双能量CT冠状动脉成像研究进一步降低了辐射剂量。

本研究的亮点在于证实了双层光谱探测器CT在低keV单能量重建条件下，不仅能够保持较低噪声水平，还能显著提高血管内对比增强，从而实现辐射剂量与对比剂用量同时降低的“双低”冠状动脉CT血管成像方案。研究也存在一定局限性：仅纳入体重指数在20至25 kg/m²之间的患者，样本量较小；40至50 keV图像可能增加钙化斑块的 blooming 伪影，对钙化病变的评估可能并非最佳；此外，研究仅评估了冠状动脉图像质量，未进行诊断准确性验证。未来需要在更广泛人群中进一步探讨不同病变类型和狭窄程度下的最佳能级选择及诊断效能。