家兔肝臟低劑量CT灌注成像的可行性研究

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家兔肝臟低劑量CT灌注成像的可行性研究

楊茹，胡富碧，吳少平，馮俊榜，宋曉琴，張志，曾雪琴

(成都醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院放射科，四川成都610500)

【摘要】目的:探討低劑量CT灌注成像對家兔肝臟灌注成像參數(shù)及圖像質(zhì)量的影響。方法:對9只家兔行常規(guī)劑量、中等劑量和低劑量肝臟CT灌注成像，對圖像進(jìn)行后處理，測量肝臟灌注參數(shù)值，包括肝血容量(BV)、肝血流量(BF)、肝動(dòng)脈灌注量(APL)，并對獲得的肝臟灌注圖進(jìn)行主觀質(zhì)量評分，對3組灌注參數(shù)值和圖像質(zhì)量評分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。同時(shí)記錄三種條件下的輻射記錄值。結(jié)果:低劑量組、中等劑量組和常規(guī)劑量組的BF、BV、APL值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。低劑量組、中等劑量組和常規(guī)劑量組圖像主觀評分分別為(4.11±0.65)分、(4.38±0.61)分和(4.56±0.58)分，2名醫(yī)師觀察者間一致性較好(Kappa值為0.507)。低劑量組所接受輻射劑量遠(yuǎn)低于常規(guī)記錄，容積CT劑量指數(shù)(volume CT dose index，CTDI-vol)和劑量長度乘積(dose length product，DLP)均下降了75％。結(jié)論:基于降低管電流方式的家兔肝臟低劑量CT成像是可行的。

【關(guān)鍵詞】肝臟;灌注成像;低劑量;兔

CT檢查的主要劣勢在于具有輻射損傷風(fēng)險(xiǎn)，尤其是對于婦女兒童，輻射劑量的增加導(dǎo)致放射相關(guān)疾病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)和幾率增大［1-2］。低劑量CT檢查技術(shù)已經(jīng)成為醫(yī)療界共同關(guān)注的焦點(diǎn)。目前公認(rèn)CT灌注成像在各種肝臟疾病評價(jià)中具有重要的價(jià)值，但是肝臟是一個(gè)輻射敏感器官［3］，并且CT灌注成像由于掃描周期長，其輻射劑量大，限制了其臨床應(yīng)用。雖然降低輻射劑量會(huì)為患者降低輻射損傷的風(fēng)險(xiǎn)，但是未經(jīng)驗(yàn)證和過度的降低輻射劑量提供損壞影像信息以至出現(xiàn)診斷錯(cuò)誤等問題。如何在盡可能低的輻射劑量條件下，獲得能夠滿意的肝臟CT灌注圖像是相關(guān)學(xué)者研究的重點(diǎn)。筆者旨在通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)探討低劑量CT灌注成像的可行性，為肝臟低劑量CT灌注成像的臨床應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

1　材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)對象

大白兔9只，體重約2.0 kg，月齡約4～6個(gè)月，雌雄不限，由成都醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院實(shí)驗(yàn)研究中心提供并飼養(yǎng)。

1.2掃描前準(zhǔn)備

掃描前禁食12 h，3 h前飲少量水。兔耳緣靜脈置入21G留置針并固定備用。采用3％的戊巴比妥鈉(1 mL/kg)經(jīng)兔耳緣靜脈麻醉后，使用自制腹帶加壓固定以盡量抑制呼吸運(yùn)動(dòng)及移動(dòng)偽影。將實(shí)驗(yàn)兔仰臥固定于自制木板并放置在CT掃描床上。

1.3成像技術(shù)

采用SIEMENS SOMATOM Definition AS VA44A 128層螺旋CT掃描儀，先行肝臟CT平掃，參數(shù):120 Kv，電流200 mAs，層厚5 mm，層間距5 m，螺距1.0，F(xiàn)OV15 cm，矩陣512×512，掃描范圍自膈頂至肝下緣。選取約肝門層面后，然后以肝門層面為中心，行肝臟CT灌注掃描，掃描參數(shù):常規(guī)劑量組管電流120 mA，中等劑量組管電流90 mA，低劑量組管電壓為30 mA;其他參數(shù)相同(管電壓120 Kv)，層厚5 mm，F(xiàn)OV99 mm，掃描延遲時(shí)間為2 s，連續(xù)40 s動(dòng)態(tài)掃描，對比劑為碘佛醇320 mgl/mL，使用高壓注射器經(jīng)耳緣靜脈注入。對比劑劑量為4 mL，注射流率為1.2 mL/s。

1.4圖像后處理與數(shù)據(jù)測量

灌注掃描完成后，將原始數(shù)據(jù)傳入西門子CT工作站灌注分析軟件(Syngo MMWP VE40A)，選擇肝臟應(yīng)用程序(最大斜率法數(shù)學(xué)模型)，使用VPCT Body灌注分析進(jìn)行圖像后處理與灌注參數(shù)測量。首先進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校準(zhǔn)，然后進(jìn)行圖像分割，確定閥值為-50 Hu和150 Hu，其次進(jìn)行定義血管，并以腹主動(dòng)脈為輸入動(dòng)脈，門靜脈主干或主要分支為輸入靜脈，自動(dòng)生成時(shí)間-密度曲線(TDC)、灌注偽彩圖后，測量肝左右葉肝實(shí)質(zhì)區(qū)灌注參數(shù)值，包括血流量(blood flow，BF)、血容量(blood volume，HBV)、肝動(dòng)脈灌注量(arterial liver perfusion，ALP)。記錄容積CT劑量指數(shù)(volume CT dose index，CTDIvol)和劑量長度乘積(dose length product，DLP)評價(jià)輻射劑量。

1.5圖像質(zhì)量評分

由2名不知掃描條件的腹部組放射醫(yī)師在工作站上獨(dú)立進(jìn)行圖像質(zhì)量的主觀評分。5分:圖像質(zhì)量優(yōu)，肝實(shí)質(zhì)色彩均勻，血管清晰、分界明確，邊緣完整光滑;4分:圖像質(zhì)量良，肝實(shí)質(zhì)色彩尚均勻，血管結(jié)構(gòu)較清晰、分界確定模糊、邊緣尚整光滑; 3分:圖像質(zhì)量一般，肝實(shí)質(zhì)色彩欠均勻、顆粒感粗糙、血管模糊、界限不明確，觀察輕度受影響; 2分:圖像質(zhì)量差，肝實(shí)質(zhì)色彩不均、局部缺失、血管顯示不清、不能分界、邊緣模糊; 1分:圖像質(zhì)量太差，局部缺失中斷、偽影嚴(yán)重，不能提供可靠的信息。大于等于3分的圖像被認(rèn)為是臨床可以接受的圖像。

1.6統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

用SPSS 11.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件處理。計(jì)量資料用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。不同管電流掃描的灌注參數(shù)間進(jìn)行方差分析，各組左右葉灌注參數(shù)值采用配對t檢驗(yàn)。2名觀察者對各組圖像質(zhì)量主觀評分的一致性采用Kappa檢驗(yàn)。P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2　結(jié)果

低劑量、中等劑量與常規(guī)劑量獲得的BV、BF、ALP參數(shù)值，見表1、圖1、圖2和圖3。低劑量、中等劑量組與常規(guī)劑量條件下BV、BF、ALP參數(shù)值差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，3組間兩兩比較結(jié)果顯示差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。各組肝左右葉各灌注參數(shù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。

低劑量組、中等劑量和常規(guī)劑量組圖像質(zhì)量主觀評分分別為(4.11±0.65)分、(4.38±0.61)分和(4.56±0.58)分，所有圖像均達(dá)到診斷要求。2名觀察者之間的一致性Kappa值為0.507，一致性一般。

3組的輻射劑量比較: CT掃描結(jié)束后劑量報(bào)告顯示常規(guī)組、中等劑量組和低劑量組CTDIvol值和DLP分別為320.6 m Gy、239.77 m Gy、80.82 m Gy 和1 231.09 m Gy.cm、920.73 m Gy.cm、310.36 m Gy.cm，與常規(guī)組相比，低劑量組CTDIvol和DLP下降的百分比均為75％。

表1　各劑量組肝實(shí)質(zhì)灌注參數(shù)比較(±s，n =9)

表1　各劑量組肝實(shí)質(zhì)灌注參數(shù)比較(±s，n =9)

組別BV(mL/100mL)左葉　　右葉BF(mL/100mL/min)左葉　　右葉ALP(mL/100mL/min)左葉　　右葉低劑量組　7.85±1.08　7.99±1.11　36.41±6.14　34.4±5.34　32.32±7.84　30.58±5.25中等劑量組　8.21±1.90　7.75±1.34　35.90±4.63　33.57±4.46　31.04±4.84　32.66±5.89常規(guī)劑量組　7.47±1.48　8.43±1.98　34.75±4.57　33.82±4.29　32.52±7.17　28.89±8.47 F值　0.370　0.450　0.437　0.075　0.127　0.720 P值0.695　0.643　0.651　0.928　0.881　0.497

圖1　常規(guī)劑量兔肝臟BF、BV、APL偽彩圖

圖2　中等劑量兔肝臟BF、BV、APL偽彩圖

圖3　低劑量兔肝臟BF、BV、APL偽彩圖

3　討論

CT灌注成像是一種定量反映組織血流動(dòng)力學(xué)特征的成像技術(shù)。近年來，研究表明CT灌注成像在評價(jià)各種肝臟疾病中具有重要的價(jià)值，如慢性肝疾病相關(guān)肝纖維化程度和肝損害，肝癌新生血管形成評價(jià)，預(yù)測腫瘤的治療應(yīng)答，評價(jià)術(shù)后或放療后肝臟灌注改變［4］。特別是在腫瘤的應(yīng)用價(jià)值已被臨床廣為接受。然而，常規(guī)條件下CT灌注成像所需劑量是腹部常規(guī)CT掃描的1～2倍［5］。常規(guī)CT灌注成像使受檢者接受輻射劑量明顯增高，限制了它的臨床應(yīng)用，而采用低劑量CT灌注成像掃描將是必然趨勢［6］。輻射防護(hù)與安全最優(yōu)化(as low as reasonably achievable，ALARA)理論作為劑量控制的原則被放射學(xué)界普遍接受，即采用最低的放射劑量來獲得合適的圖像質(zhì)量以用于準(zhǔn)確診斷?；诖死碚?，低劑量CT灌注成像就是在滿足圖像診斷質(zhì)量的前提下，盡可能降低CT灌注成像帶來的輻射劑量，它目前已成為了國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。目前許多方法和措施已經(jīng)用于降低CT掃描劑量，如降低管電壓、管電流，加大螺距，個(gè)性化動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)技術(shù)，自動(dòng)曝光調(diào)節(jié)，圖像過濾以及迭代重建等各種重建算法［7-9］。目前國內(nèi)部分臨床上使用均是常規(guī)多排CT掃描儀，此類機(jī)型不具如備迭代算法等降低輻射劑量同時(shí)減少噪聲的重建技術(shù)。

Naidich等［10］在1990年首次提出低劑量CT的概念，降低管電流的同時(shí)，保持其他掃描參數(shù)不變的條件下獲得能夠滿足診斷要求的圖像。本研究將此引用于肝臟CT灌注成像，以期待保證圖像質(zhì)量和獲得穩(wěn)定灌注參數(shù)的同時(shí)，能夠降低輻射劑量。有研究報(bào)道［11］通過降低管電流來降低CT劑量進(jìn)行肺部CT灌注成像，結(jié)果在200 mAs和30 mAs條件下獲得肺部灌注值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，但輻射劑量CTDI值降了85％。金彪等［12］的臨床研究發(fā)現(xiàn)低劑量CT灌注成像(80 KV、50 mAs)與常規(guī)劑量CT灌注成像(80 KV、160 mAs)獲得的非小細(xì)胞肺癌血流量、血容量以及通透性值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，他們認(rèn)為低劑量螺旋CT灌注成像可用于非小細(xì)胞肺癌的臨床診斷、術(shù)前分期、術(shù)后及放化療的療效評估。本研究將管電流分別降至90、30 mAs，結(jié)果表明與中等劑量和常規(guī)條件下的CT灌注成像比較，低劑量CT灌注成像獲得家兔肝臟的灌注參數(shù)并沒有明顯的改變，三組間灌注參數(shù)值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，而且輻射劑量明顯降低了75％。與王文晶等［13］的臨床研究結(jié)果較相似。CT灌注值主要反映的是造影劑流經(jīng)組織器官造成CT值的變化，因?yàn)楣茈娏鳑Q定X線的量，不會(huì)明顯改變組織器官的CT值，降低管電流則能直接降低輻射劑量，同時(shí)又未改變X線穿透力，所以通過降低管電流的低劑量CT灌注成像不會(huì)影響灌注參數(shù)計(jì)算的準(zhǔn)確性。盡管降低管電流會(huì)帶來額外的圖像噪聲，影響圖像質(zhì)量，但是CT灌注成像主要提供定量數(shù)據(jù)信息，對圖像質(zhì)量要求相對不高，因此降低一定的圖像質(zhì)量，可以獲得較低輻射劑量和相對準(zhǔn)確的灌注參數(shù)。作者認(rèn)為通過降低管電流這種直接簡便的方法行肝臟低劑量CT灌注成像可以獲得可靠和準(zhǔn)確的肝臟微血流灌注參數(shù)。

目前臨床常用的輻射劑量評價(jià)指標(biāo)有CT劑量指數(shù)(CT dose index，CTDI)、劑量長度乘積(dose length product，DLP)和有效劑量(effective dose，ED)。容積CT劑量指數(shù)(volume CT dose index，CTDIvol)是掃描完成后在操作界面上直接獲取。CTDIvol表示CT掃描時(shí)對于標(biāo)準(zhǔn)參考模型的輻射輸出水平。劑量長度乘積(dose length product，DLP)是CTDIvol(m Gy)和掃描長度(cm)的乘積，表示標(biāo)準(zhǔn)參考模型所接受的總輻射能量。兩者與患者體型大小無關(guān)，反映的是設(shè)備輸出的輻射劑量，而非患者接受的輻射劑量。體型特異性劑量估計(jì)(SSDE)是指經(jīng)過患者體型校正的患者接受的CT劑量估算值，是基于CTDIvol通過體型相關(guān)轉(zhuǎn)換系數(shù)得到的［14］。本研究采用不同的管電流，30 mAs的輻射劑量可降了75％。此外影響輻射劑量的參數(shù)如官電壓、螺距、掃描期相以、曝光時(shí)間以及掃描層厚均設(shè)置為固定值，只研究管電流變化帶來的影響。此外，本研究沒有考慮體型因素的影響，因?yàn)樗脒x動(dòng)物體重及體型較一致，所以也只使用CTDIvol和DLP評價(jià)輻射劑量。

本研究存在一定局限性。首先，兔肝臟模型與人體肝臟生理學(xué)和組織學(xué)特點(diǎn)存在一定差異性，此外沒有研究病理狀態(tài)下低劑量CT成像。其次，樣本量偏少，我們選擇同一受檢動(dòng)物前后兩次檢查進(jìn)行對照，保證一致性。此外，實(shí)際臨床工作降低CT輻射劑量是一個(gè)多因素復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要不斷的深入研究及實(shí)踐才可能獲得合理的方案。今后將進(jìn)行加大樣本量及進(jìn)行疾病模型和臨床實(shí)踐研究。

綜上所述，本研究結(jié)果顯示通過直接降低管電流這種簡便的方法，獲得了與常規(guī)劑量CT相似圖像質(zhì)量，并提供了穩(wěn)定準(zhǔn)確的灌注參數(shù)。

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(學(xué)術(shù)編輯:黃小華)

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間: 2015-3-5 12∶47網(wǎng)絡(luò)出版地址: http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1254.R.20150305.1247.019.html

The feasibility study of hepatic low-dose CT perfusion imaging in rabbit

YANG Ru，HU Fu-bi，WU Shao-ping，F(xiàn)ENG Jun-bang，SONG Xiao-qin，ZHANG Zhi，ZENG Xue-qin

(Department of Radiology，The First Affiliated Hospital of Chengdu Medical College，Chengdu 610500，Sichuan，China)

【Abstract】Objective: To explore the effect of hepatic lose-dose CT perfusion imaging for perfusion parameters and image quality.Methods:9 rabbits were undergone routine dose，median dose and low-dose CT perfusion scanning.The original images were processed by perfusion software.The value of blood volume (BV)，blood flow (BF)and arterial liver perfusion (ALP)were measured and image quality were evaluated，and statistical analysis was performed.Results: The differences of BF，BV，and ALP among the three groups were not statistically significant (P＞0.05).The scores of image quality in routine dose group，median dose group and low-dose group were 4.11±0.65，4.38±0.61 and 4.56±0.58，respectively.The two reviewers keep good consistency.Kappa value of two reviewers was 0.507.Compared with the routine dose group，the value of CTDIvol and DLP of the low-dose group decreased 75％.Conclusion: Low-dose hepatic CT perfusion imaging based on reducing tube current in rabbit was feasible.

【Key words】Liver; Perfusion imaging; Low dose; Rabbit

通訊作者:胡富碧，E-mail: yingxianghu_cmc@163.com

作者簡介:楊茹(1986-)，女，陜西周至人，碩士，研究方向:體部影像學(xué)。

基金項(xiàng)目:成都醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院科研資助項(xiàng)目(CYFY13DL-002)

收稿日期:2014-03-26

doi:10.3969/j.issn.1005-3697.2015.01.19

【文章編號】1005-3697(2014)01-0081-05

【中圖分類號】R-332

【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A