高低濃度造影劑不同注射速度的CT肺動(dòng)脈造影圖像質(zhì)量分析

孫 瀟孔祥凌郭笑寒馬 麗解禮冰朱 力

高低濃度造影劑不同注射速度的CT肺動(dòng)脈造影圖像質(zhì)量分析

孫 瀟1孔祥凌2郭笑寒1馬 麗1解禮冰1朱 力2

目的 比較高低濃度造影劑不同注射速度的CT肺動(dòng)脈造影（CTPA）圖像質(zhì)量，為臨床提供造影劑注射方案。資料與方法 收集臨床疑似肺栓塞且需要進(jìn)行CTPA的患者346例，按造影劑濃度分為高濃度組181例（370 mgI/ml）和低濃度組165例（320 mgI/ml），每組再按注射速度分為3.0、3.2、3.4、3.6、3.8、4.0 ml/s組。測(cè)量主肺動(dòng)脈、右肺上葉動(dòng)脈及右肺下葉后基底段動(dòng)脈的CT值并計(jì)算其平均值。結(jié)果 高濃度組不同亞組間肺動(dòng)脈平均CT值、噪聲、信噪比（SNR）及對(duì)比噪聲比（CNR）比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＆gt;0.05）。低濃度組不同亞組間肺動(dòng)脈平均CT值比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＆gt;0.05）；3.0 ml/s組的噪聲、SNR及CNR與其他亞組比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＆lt;0.05）。高低濃度組相同流速亞組間肺動(dòng)脈平均CT值比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＆gt;0.05）。高低濃度組3.0 ml/s亞組的噪聲、SNR及CNR的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＆lt;0.05），高低濃度組其余亞組間的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＆gt;0.05）。結(jié)論 低濃度造影劑聯(lián)合低流速CTPA圖像的肺動(dòng)脈CT值與高濃度造影劑相比無差異，且進(jìn)入體內(nèi)的碘總量及碘流速較低，可降低患者的腎臟及血管負(fù)荷，有利于降低造影劑相關(guān)腎病及造影劑外滲發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

肺栓塞；體層攝影術(shù)，螺旋計(jì)算機(jī)；肺動(dòng)脈；血管造影術(shù)；造影劑；注射

CT肺動(dòng)脈造影（CT pulmonary angiography，CTPA）以無創(chuàng)、快速等優(yōu)勢(shì)取代了傳統(tǒng)的有創(chuàng)肺動(dòng)脈導(dǎo)管造影，成為診斷肺栓塞的首選檢查，已納入臨床疑似肺栓塞的常規(guī)檢查，其診斷敏感度和特異度為94％～96％和94％～100％[1]。CTPA的圖像質(zhì)量主要取決于肺動(dòng)脈的強(qiáng)化程度，而后者主要依靠掃描技術(shù)及造影劑注射方案。在管電壓固定的情況下，血管內(nèi)的碘流量對(duì)肺動(dòng)脈的強(qiáng)化至關(guān)重要[2]。但是碘對(duì)比劑有腎毒性，快速注射會(huì)增加心臟負(fù)荷[3-4]。既往研究以不同濃度和（或）不同造影劑劑量為主，且注射速度主要為4～5 ml/s[5-9]。而對(duì)于不同濃度搭配不同注射速度的研究較少。本研究通過比較高低濃度組不同注射速度的CTPA圖像質(zhì)量，觀察注射速度由高到低的CTPA圖像質(zhì)量間的差異，找到臨界注射速度，判斷是否可應(yīng)用于CTPA。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 收集2015年10月—2016年3月寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院臨床疑似肺栓塞并行CTPA檢查的患者346例，按造影劑濃度分為高濃度組（370 mgI/ml）和低濃度組（320 mgI/ml），每組再按注射速度分為3.0、3.2、3.4、3.6、3.8、4.0 ml/s亞組。高濃度組181例，其中男90例，女91例；年齡20～85歲，平均（59±14）歲；體重指數(shù)（BMI）為（23.98±3.20）kg/m2、心率（81±13）次/min；3.0～4.0 ml/s亞組分別為27、28、34、33、28、31例。低濃度組165例，其中男84例，女81例；年齡24～84歲，平均（59±14）歲；BMI為（23.32±3.44）kg/m2、心率（81±14）次/min；3.0～4.0 ml/s亞組分別為20、32、26、30、24、33例。排除標(biāo)準(zhǔn)：年齡＆lt;18歲；妊娠及哺乳期；幽閉恐懼癥；甲狀腺功能亢進(jìn)未治愈；碘過敏；腎功能不全。所有患者均簽署知情同意書。高濃度組不同流速、低濃度組不同流速及不同流速高低濃度組比較，性別、年齡、BMI為及心率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＆gt;0.05）。

1.2 儀器與方法 采用Philips Brilliance 256層螺旋CT掃描儀。掃描參數(shù)：管電壓100 kV，管電流自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，螺距0.9 mm，準(zhǔn)直器寬度0.9 mm，轉(zhuǎn)速0.5 s/r，層厚1 mm，采用迭代重建算法對(duì)圖像進(jìn)行后處理。注射方案：高濃度組注射370 mgI/ml造影劑（碘普羅胺）50 ml，注射速度分別為3.0、3.2、3.4、3.6、3.8、4.0 ml/s，隨后以相同速度注射35 ml生理鹽水；低濃度組采用320 mgI/ml造影劑（碘佛醇）50 ml，再以相同速度注射35 ml生理鹽水?；颊呷☆^先進(jìn)，右側(cè)肘正中靜脈埋置20G套管針，連接雙筒高壓注射器，雙臂舉過頭頂，掃描范圍由胸廓入口至膈肌水平，平掃完成后直接進(jìn)行增強(qiáng)掃描。感興趣區(qū)（ROI）置于主肺動(dòng)脈，觸發(fā)閾值為100 HU，延遲5 s后自動(dòng)掃描，隨后圖像傳至PACS系統(tǒng)。

1.3 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià) 由1位副主任醫(yī)師及1位主治醫(yī)師利用Philips工作站，行CTPA圖像質(zhì)量客觀及主觀評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果不一致時(shí)討論達(dá)成一致。

1.3.1 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià) 客觀評(píng)價(jià)包括肺動(dòng)脈主干、右肺上葉動(dòng)脈及右肺下葉后基底段動(dòng)脈CT值，并計(jì)算肺動(dòng)脈平均CT值；背闊肌CT值作為背景噪聲，肺動(dòng)脈主干CT值標(biāo)準(zhǔn)差作為噪聲，然后計(jì)算圖像信噪比（SNR）、對(duì)比噪聲比（CNR），公式見（1）、（2）：

主觀評(píng)價(jià)主要是對(duì)上腔靜脈周圍射束硬化偽影的評(píng)分：無偽影為0分；有偽影但局限在上腔靜脈周圍為1分；有偽影放射至右上葉肺動(dòng)脈并影響右肺上葉動(dòng)脈栓塞的判斷為2分[9]。

1.3.2 輻射劑量 CT自動(dòng)掃描CT容積劑量指數(shù)（CT dose index of volume，CTDIvol）和劑量長度乘積（dose length product，DLP），計(jì)算有效劑量（effective dose，ED。即ED=DLP×K，其中K值為0.017。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 11.5軟件。計(jì)量資料采用Shapiro-Wilkins檢驗(yàn)其正態(tài)性分布，正態(tài)分布參數(shù)、高低濃度組資料比較采用t檢驗(yàn)；不同流速的CTPA客觀圖像質(zhì)量參數(shù)比較采用方差分析；非正態(tài)分布數(shù)據(jù)采用秩和檢驗(yàn)；性別比例用χ2檢驗(yàn)。P＆lt;0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 客觀圖像質(zhì)量分析 高濃度組不同流速亞組間比較，肺動(dòng)脈平均CT值、噪聲、SNR、CNR差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＆gt;0.05）。低濃度組不同流速亞組間比較，肺動(dòng)脈平均CT值的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＆gt;0.05）；3.0 ml/s亞組的噪聲、SNR及CNR與其他亞組比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＆lt;0.05），其他不同流速亞組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＆gt;0.05）。高低濃度組3.0 ml/s亞組的噪聲、SNR及CNR比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＆lt;0.05），平均CT值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＆gt;0.05）；其余同一流速亞組間的肺動(dòng)脈平均CT值、噪聲、SNR及CNR比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＆gt;0.05）。見圖1～4、表1。

2.2 主觀圖像質(zhì)量分析 高濃度組的上腔靜脈周圍射束硬化偽影評(píng)分：0分101例，1分79例，2分1例；低濃度組：0分109例，1分55例，2分1例。兩組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＆gt;0.05）。

2.3 輻射劑量 高低濃度組3.0 ml/s亞組的CTDIvol、DLP、ED比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＆lt;0.05）；其他相同流速亞組間比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＆gt;0.05）。見表2。

圖1 男，56歲，無肺栓塞。320 mgI/ml注射速度4.0 ml/s的MIP重建圖像，肺動(dòng)脈平均CT值419.7 HU

圖2 女，49歲，無肺栓塞。320 mgI/ml組注射速度3.0 ml/s的MIP重建圖像，肺動(dòng)脈平均CT值420.2 HU

圖3 女，62歲，右肺下葉主干栓塞（箭）。370 mgI/ml組注射速度4.0 ml/s的MIP重建圖像，肺動(dòng)脈平均CT值423.9 HU

圖4 女，58歲，雙側(cè)胸腔積液。370 mgI/ml組注射速度4.0 ml/s的MIP重建圖像，肺動(dòng)脈平均CT值432.5 HU

表1 不同流速亞組間、高低濃度組的客觀圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

表2 不同流速亞組間、高低濃度組的輻射劑量

3 討論

在CTPA中，肺動(dòng)脈的強(qiáng)化程度可隨著造影劑的注射速度發(fā)生改變，在保持造影劑劑量不變的情況下，注射速度越快，肺動(dòng)脈的強(qiáng)化程度越高，并且達(dá)到峰值強(qiáng)化的時(shí)間越短，但缺點(diǎn)是縮短肺動(dòng)脈掃描的時(shí)間窗，容易錯(cuò)失肺動(dòng)脈峰值強(qiáng)化的最佳掃描時(shí)機(jī)[10]。既往研究比較了劑量為80～150 ml、注射速度為4～5 ml/s的CTPA圖像質(zhì)量及對(duì)肺栓塞的診斷效能，肺動(dòng)脈CT值為250～300 HU，均能得到滿足診斷需求的圖像質(zhì)量[5-7,10]。但是上述研究中造影劑劑量過大，進(jìn)入體內(nèi)的碘總量較多，不利于腎臟健康，尤其是易感人群和基礎(chǔ)腎臟疾病患者；且注射速度較快，會(huì)增加老年患者造影劑外滲的風(fēng)險(xiǎn)以及心臟負(fù)荷。注射速度降低雖然能延長肺動(dòng)脈峰值強(qiáng)化的掃描時(shí)間窗，卻會(huì)降低碘流速，導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降。

本研究將高低濃度組注射速度從4.0 ml/s依次遞減0.2 ml/s降至3.0 ml/s，造影劑劑量降低至50 ml，以尋找不影響圖像質(zhì)量的最低注射速度，結(jié)果顯示除低濃度組3.0 ml/s亞組的圖像噪聲、SNR及CNR與組內(nèi)其他流速亞組間及高濃度組3.0 ml/s亞組間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＆lt;0.05）外，其余客觀圖像質(zhì)量差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＆gt;0.05），且肺動(dòng)脈平均CT值均高于300 HU，與上述研究相比，雖然降低造影劑劑量及注射速度，但結(jié)果相似。低濃度組不同流速亞組間噪聲、SNR及CNR差異的主要原因?yàn)榱魉龠^慢，血管內(nèi)造影劑混合不均，所得的ROI標(biāo)準(zhǔn)差較大，導(dǎo)致圖像噪聲與其他亞組存在顯著差異。由此可見，在管電壓為100 kV時(shí)3.0 ml/s可進(jìn)行CTPA檢查。決定肺動(dòng)脈強(qiáng)化程度的另一主要因素為造影劑濃度，濃度越高血管的強(qiáng)化程度越強(qiáng)。本研究中，肺動(dòng)脈平均CT值高低濃度組相同流速亞間比較，差異雖然無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＆gt;0.05），但是高濃度組不同流速亞組肺動(dòng)脈平均CT值均大于低濃度組（差異為11～28 HU）。高濃度造影劑主要有兩方面缺點(diǎn)：①增加腎臟負(fù)擔(dān)，容易引起造影劑相關(guān)腎病。Thomsen 等[11]報(bào)道，對(duì)腎功能不全的患者進(jìn)行CT造影檢查時(shí)使用27～40 g碘總量的造影劑，腎病的發(fā)生率為10％。因此使用高濃度造影劑提高圖像質(zhì)量與降低患者造影劑相關(guān)腎病的發(fā)生率之間是相互矛盾的。Kristiansson等[12]研究得出，在80 kV掃描條件下，將碘總量降低到6.4～12 g，造影劑相關(guān)腎病的發(fā)生率可降至1％～5％。本研究采用高低濃度、6種不同注射速度進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示客觀圖像質(zhì)量能滿足臨床診斷需求，碘總量從18.5 g降至16 g，碘流速從1.11～1.48 g/s降至0.96～1.28 g/s，與Thomsen等[11]的研究相比，已大大降低了患者體內(nèi)的碘總量及碘流速；②造影劑濃度越高，形成的上腔靜脈周圍射束硬化偽影就越明顯，越容易影響右肺動(dòng)脈有無肺栓塞的診斷。胡學(xué)梅等[9]報(bào)道注射速度為5 ml/s 時(shí)，270 mgI/ml與370 mgI/ml造影劑相比，前者上腔靜脈周圍射束硬化偽影的發(fā)生率低于后者，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＆lt;0.05）。本研究中，雖然高低濃度組射束硬化偽影評(píng)分比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＆gt;0.05），但高濃度組評(píng)分為1分和2分的例數(shù)為80例，低濃度組為56例，分別占總體的44.2％、33.9％，與上述研究（90％、70％）相比，比例明顯減小，而且1分和2分所占比例在高低濃度組的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＆lt;0.05）。造影劑濃度對(duì)輻射劑量并無影響，對(duì)于研究中出現(xiàn)的輻射劑量間的差異，主要原因：①低濃度組3.0 ml/s流速的樣本量較小，可能存在一定的選擇偏倚；②高低濃度組患者的性別比例在3.0 ml/s間雖然差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＆gt;0.05），但高濃度組女性患者的比例（16/27）高于低濃度組（8/20），可能是因?yàn)榕曰颊唧w內(nèi)脂肪含量偏高，會(huì)不同程度地減弱X線的穿透力，導(dǎo)致組間輻射劑量的差異。

總之，在對(duì)臨床疑似肺栓塞患者進(jìn)行CTPA檢查時(shí)，盡可能使用低濃度造影劑，并且根據(jù)患者情況選擇注射速度。本研究樣本量較小，且未對(duì)患者是否出現(xiàn)造影劑相關(guān)腎病進(jìn)行隨訪。今后將擴(kuò)大樣本量，并加大對(duì)造影劑相關(guān)腎病的進(jìn)一步研究。

[1]Kuriakose J, Patel S.Acute pulmonary embolism.Radiol Clin North Am, 2010, 48(1): 31-50.

[2]Mihl C, Kok M, Wildberger JE, et al.Coronary CT angiography using low concentrated contrast media injected with high fow rates: feasible in clinical practice.Eur J Radiol, 2015, 84(11): 2155-2160.

[3]中華醫(yī)學(xué)會(huì)放射學(xué)分會(huì)對(duì)比劑安全使用工作組.碘對(duì)比劑使用指南(第2版).中華放射學(xué)雜志, 2013, 47(10): 869-872.

[4]胡茂清, 梁長虹.規(guī)范碘對(duì)比劑在CT增強(qiáng)掃描中的應(yīng)用.中華放射學(xué)雜志, 2014, 48(10): 793-794.

[5]Ramadan SU, Kosar P, Sonmez I, et al.Optimisation of contrast medium volume and injection-related factors in CT pulmonary angiography: 64-slice CT study.Eur Radiol, 2010, 20(9): 2100-2107.

[6]Saade C, Bourne R, El-Merhi F, et al.An optimised patientspecific approach to administration of contrast agent for CT pulmonary angiography.Eur Radiol, 2013, 23(11): 3205-3212.

[7]Bae KT, Tao C, Gürel S, et al.Effect of patient weight and scanning duration on contrast enhancement during pulmonary multidetector CT angiography.Radiology, 2007, 242(2): 582-589.

[8]林婷婷, 董江寧, 韋樹華, 等.能譜CT肺動(dòng)脈造影團(tuán)注測(cè)試法單能量圖像在降低碘攝入中的應(yīng)用.中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志, 2016, 24(1): 4-7.

[9]胡學(xué)梅, 馬麗婭, 張進(jìn)華, 等.低劑量、等滲低濃度對(duì)比劑CT肺動(dòng)脈血管成像技術(shù)在診斷肺動(dòng)脈栓塞中的應(yīng)用研究.中華放射學(xué)雜志, 2014, 48(10): 811-815.

[10]Schoellnast H, Deutschmann HA, Berghold A, et al.MDCT angiography of the pulmonary arteries: influence of body weight, body mass index, and scan length on arterial enhancement at different Iodine fow rates.Am J Roentgenol, 2006, 187(4): 1074-1078.

[11]Thomsen HS, Morcos SK, Erley CM, et al.The ACTIVE trial: comparison of the effects on renal function of iomeprol-400 and iodixanol-320 in patients with chronic kidney disease undergoing abdominal computed tomography.Invest Radiol, 2008, 43(3): 170-178.

[12]Kristiansson M, Holmquist F, Nyman U.Ultralow contrast medium doses at CT to diagnose pulmonary embolism in patients with moderate to severe renal impairment: a feasibility study.Eur Radiol, 2010, 20(6): 1321-1330.

（本文編輯 周立波）

Analysis on CTPA Image Quality by Using High and Low Concentration Contrast Agent with Various Injected Flow Velocities

SUN Xiao KONG Xiangling GUO Xiaohan MA Li XIE Libing ZHU Li

Purpose To compare the CTPA image quality by using contrast agent with different concentration at different injection rate so as to provide suitable contrast agent injection for patients.Materials and Methods A total of 346 patients with suspected acute pulmonary embolism who required to undergo CTPA examination were randomly assigned to high (370 mgI/ml) and low (320 mgI/ml) concentration groups, and each group was further divided into six subgroups with different velocity (3.0, 3.2, 3.4, 3.6, 3.8 and 4.0 ml/ s).The CT value of the main pulmonary artery, right pulmonary upper lobe artery and right lung under leaf posterior basal segmental artery was measured.Results In the high concentration group, there were no signifcant differences in pulmonary artery average CT value, noise, single to noise ratio (SNR) and contrast to noise ratio (CNR) among the subgroups with different velocity (P＆gt;0.05).In the low concentration group, the difference was not statistically signifcant in pulmonary artery average CT value (P＆gt;0.05) among the subgroups with different velocity; however, the noise, SNR and CNR of 3.0 ml/s subgroup had significant differences compared with other subgroups (P＆lt;0.05).There was no signifcant difference in average CT value of pulmonary artery between the subgroups with the same velocity in the two concentration groups (P＆gt;0.05).In addition, except that the noise, SNR and CNR of 3.0 ml/s subgroup showed significant differences with other subgroups either in high concentration group or in low concentration group (P＆lt;0.05), there were no signifcant differences in the above-mentioned parameters among other subgroups with the same velocity in both groups (P＆gt;0.05).Conclusion Compared with high concentration contrast agent, the image obtained by using low concentration contrast agent shows no difference in pulmonary artery average CT value but with low iodine fow and iodine fow rate, which can reduce the risks of contrast media induced nephropathy (CIN) and contrast agent extravasation.

Pulmonary embolism; Tomography, spiral computed; Pulmonary artery; Angiography; Contrast media; Injections

10.3969/j.issn.1005-5185.2016.12.018

1.寧夏醫(yī)科大學(xué) 寧夏銀川 750000

2.寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院放射科 寧夏銀川750004

朱 力

Department of Radiology, General Hospital of Ningxia Medical University, Yinchuan 750004, China

Address Correspondence to: ZHU Li

E-mail: zhuli72@163.com

中國分類號(hào)

R563.5；R445.3

2016-05-09

修回日期： 2016-07-26

中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志

2016年 第24卷 第12期：943-947

Chinese Journal of Medical Imaging

2016 Volume 24 (12): 943-947