70kVp結(jié)合個性化對比劑注射方案在糖尿病足下肢CTA檢查中的可行性研究

郭麗，林志勇，楊敏，劉建新，王霄英

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70kVp結(jié)合個性化對比劑注射方案在糖尿病足下肢CTA檢查中的可行性研究

郭麗，林志勇，楊敏，劉建新，王霄英

【摘要】目的：探討70 k Vp結(jié)合個性化對比劑注射方案在糖尿病足下肢CT血管成像（CTA）檢查中的可行性。方法：前瞻性收集因糖尿病足而行下肢CTA檢查的患者資料，所有患者檢查前均簽署知情同意書。CTA掃描范圍自膈下至足尖。管電壓設(shè)定為70 k Vp，采用個性化對比劑注射方案，使用正弦確定迭代重建（SAFIRE）技術(shù)（等級為3）進(jìn)行重建。觀察及評估內(nèi)容：圖像質(zhì)量的主、客觀評價；血管（膝上、膝下動脈）病變程度的評估；患者所受輻射量。結(jié)果：共20例患者入組，其中16例下肢CTA圖像質(zhì)量評分為2～4分，納入評估。下肢動脈各段血管CT值為（319±147）～（702± 150）HU。膝上血管共192段，其中28段血管（14 .6 %）重度狹窄，12段血管（6 .2 %）完全閉塞；膝下血管共224段，其中61段（27 .2 %）血管重度狹窄、閉塞。輻射劑量：容積CT劑量指數(shù)（CTDIvol）為（2 .15±0 .58）m Gy，劑量長度乘積（DLP）為（265±73 .7）m Gy·cm。結(jié)論：70 k Vp下肢CTA在降低輻射劑量的同時提高了血管的CT值，為臨床診治提供良好的影像依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】糖尿?。惶悄虿∽?；下肢動脈；體層攝影術(shù)，X線計(jì)算機(jī)；對比劑

作者單位：100034 北京，北京大學(xué)第一醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科（郭麗、林志勇、楊敏、劉建新、王霄英），糖尿病足病防治中心（郭麗、楊敏），介入血管外科（楊敏）

糖尿病足是糖尿病最常見、且最嚴(yán)重的并發(fā)癥之一，其與血管病變、神經(jīng)病變及感染密切相關(guān)，其中動脈狹窄、閉塞性病變是引起糖尿病足的主要因素，嚴(yán)重者需截肢，甚至可致死［1］。多層螺旋CT血管成像（CTangiography，CTA）是一種準(zhǔn)確、安全、無創(chuàng)的檢查技術(shù)，在評價糖尿病足下肢動脈病變中具有很高的價值。如何在保證臨床診斷要求的前提下，盡可能地減少X線輻射量及對比劑用量已成為當(dāng)今研究熱點(diǎn)之一。本文擬探索低管電壓（70 k Vp）結(jié)合個性化對比劑注射方案在糖尿病足下肢CTA檢查中的可行性。

材料與方法

1.患者資料

此項(xiàng)前瞻性研究獲得機(jī)構(gòu)倫理委員會的批準(zhǔn)，受試者檢查前均簽署知情同意書。入組標(biāo)準(zhǔn)：①經(jīng)臨床綜合評估疑診下肢血管閉塞癥，并進(jìn)行70 k Vp下肢CTA檢查的糖尿病足患者；②患者體質(zhì)量指數(shù)（BMI）為18～30 kg／m2；③患者年齡≥40歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：①有嚴(yán)重的對比劑超敏反應(yīng)史；②腎功能不全（eGFR＜45 m L／min／1 .73 m2）；③患明顯甲狀腺病變；④對研究中所使用的對比劑有禁忌癥。

2 .CTA檢查方法

使用雙源CT進(jìn)行掃描。患者取仰臥位，掃描范圍自膈下至足尖。掃描方案：常規(guī)預(yù)掃描后，采用對比劑追蹤激發(fā)掃描，把感興趣區(qū)域（region of interest，ROI）放置在降主動脈，閾值為150 HU，延遲8 s后，進(jìn)行下肢動脈CTA掃描。掃描參數(shù)：管電壓70 k Vp，管電流調(diào)制技術(shù)選擇CAREDose 4 D，Semi（參考值200 m As），螺距0 .9，轉(zhuǎn)速1 .0 r／s，準(zhǔn)直器寬度128× 0 .6 m m；使用正弦確定迭代重建（sinogra m afirmed iterative reconstruction，SAFIRE）技術(shù)進(jìn)行重建（等級為3），重建層厚1 .0 m m，間距0 .7 m m。采用曲面重組（CRP）、最大密度投影（MIP）、容積再現(xiàn)（VR）以及多平面重組（MPR）等后處理技術(shù)，結(jié)合橫軸面圖像（調(diào)整合適的窗寬、窗位）對下肢動脈病變進(jìn)行分析。

采用高壓注射器經(jīng)靜脈注射非離子型對比劑（碘佛醇320 m g I／m L）和30 m L生理鹽水（相同注射流率）。參考患者身高（cm）、體重（kg）及年齡（歲），使用個性化的對比劑注射方案計(jì)算對比劑的總量和注射流率，具體如下：個性化的對比劑注射方案基于患者的去脂體重（lean body weight，LBW），以一個體重75 kg、身高175 cm及年齡＜60歲的男性為標(biāo)準(zhǔn)，其LBW是59（公式①），對應(yīng)的對比劑總量為100 m L（公式②），注射流率為4 m L／s（公式③）。

LBW的計(jì)算公式：①

LBW男= 1 .1×體重- 128×（體重／身高）^2

LBW女= 1 .07×體重- 148×（體重／身高）^2

對比劑總量（個人）= 100 m L×LBW／59②

注射流率（個人）= 4 m L／s×LBW／59③

如果患者年齡＞60歲

最終對比劑總量=對比劑總量（個人）×0 .9

最終注射流率=注射速率（個人）×0 .9

3 .圖像分析

由兩位5年以上工作經(jīng)驗(yàn)的外周血管影像診斷醫(yī)師共同對圖像進(jìn)行分析。當(dāng)兩位醫(yī)師的診斷意見不一致時，由另一位有10年外周血管影像診斷經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師進(jìn)行判斷，并得出最終結(jié)論。

動脈分段、分部：掃描范圍內(nèi)動脈分為膝上動脈和膝下動脈兩部分，共26段。膝上動脈包括：腹主動脈近段及遠(yuǎn)段，雙側(cè)髂總動脈、股動脈主干、股深動脈、股淺動脈（圖1a）和腘動脈，共12段；膝下動脈（圖1b）包括：雙側(cè)脛前動脈（圖1a）、脛后動脈、腓動脈、足背動脈、足底動脈、足底內(nèi)側(cè)動脈和足底外側(cè)動脈，共14段。

圖像質(zhì)量的主觀評估。根據(jù)4分法對動脈血管的顯示情況進(jìn)行主觀評估：1分為無法診斷（診斷信息差，無法檢出或排除血管病變，或有嚴(yán)重硬化偽影／運(yùn)動偽影影響圖像顯示）；2分為中等診斷質(zhì)量（血管管腔內(nèi)強(qiáng)化不均勻，評估血管病變診斷信心較低，硬化偽影或運(yùn)動偽影不影響圖像顯示）；3分為圖像質(zhì)量良好（血管管腔內(nèi)強(qiáng)化良好且基本均勻，可評估血管病變，僅有輕微硬化偽影或呼吸運(yùn)動偽影）；4分為圖像質(zhì)量非常好（血管管腔內(nèi)強(qiáng)化好且完全均勻，完全能評估血管病變，無硬化偽影或運(yùn)動偽影）。

下肢靜脈污染情況的評估標(biāo)準(zhǔn)：1分為無靜脈顯影；2分為靜脈輕度顯影，不影響圖像的評估；3分為靜脈明顯顯影，影響圖像的評估。

圖像質(zhì)量的客觀評估：對主觀評分為2～4分的病例，進(jìn)一步行CT值的測量和圖像質(zhì)量的定量評估。

CT值測量及定量評估：將ROI放置在以上各段血管的中心，測量其CT值。此外，將ROI放在腰大肌來計(jì)算對比噪聲比（contrast to noise ratio，CNR）。CNR為血管腔和腰大肌之間的CT值差值與腰大肌CT值的標(biāo)準(zhǔn)差的比值。通過測量放置在腹主動脈管腔（腹腔干起始部以上）和胃腔的均勻區(qū)域內(nèi)的圓形ROI的CT值的標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行圖像噪聲的客觀評估。并記錄讀片時的窗寬、窗位。

血管病變程度的評估。對于膝上動脈，采用以下血管狹窄閉塞評分標(biāo)準(zhǔn)：1分為狹窄≤50 %（無或輕度血管狹窄）；2分為狹窄≥50 %且＜70 %（中度血管狹窄）；3分為狹窄≥70 %（血管重度狹窄伴臨床相關(guān)的疾?。?分為完全閉塞（血管腔100 %閉塞）。

對于膝下動脈，采用以下血管評分標(biāo)準(zhǔn)：1分為血管顯影連續(xù)，無或僅有輕中度血管狹窄；2分為血管間斷顯影或完全不顯影，管腔重度狹窄或閉塞。

其它：描述患者足部骨與軟組織病變的顯示情況。

4 .輻射劑量指標(biāo)

記錄CT機(jī)自動生成的容積CT劑量指數(shù)（CTdose index，CTDIvol）、劑量長度乘積（dose length product，DLP），并計(jì)算掃描全長范圍內(nèi)的有效吸收劑量（effective dose，ED）值，ED= k×DLP，常數(shù)k取0 .015［m Sv／（m Gy·cm）］。

結(jié) 果

自2014年6月- 2015年1月共20例患者入組，其中男9例，女11例，年齡42～92歲，糖尿病史1～40年。20例患者均有足部皮膚潰瘍、感染，其中2例有足部手術(shù)史（截肢／趾），1例曾行右髖關(guān)節(jié)置換，1例為腘動脈支架術(shù)后。

1 .圖像質(zhì)量的主觀評估

20例患者中4例（20 %）圖像質(zhì)量評分為1分，其中2例（10 %）由于患肢運(yùn)動偽影較重；1例（5 %）由于髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后金屬硬化偽影較重，影響圖像觀察；1例（5 %）由于硬化偽影影響血管顯示。2例（10 %）圖像質(zhì)量評分為2分，骨硬化偽影中等；7例（35 %）圖像質(zhì)量評分3分，有輕度骨硬化偽影；7例（35 %）圖像質(zhì)量評分4分。

下肢靜脈污染情況：10例評分為1分，無下肢靜脈顯影；6例評分為2分（圖2a），4例評分為3分。

2 .圖像質(zhì)量的客觀評估

將圖像質(zhì)量主觀評分為2～4分的16例患者納入CT值的測量和圖像質(zhì)量的定量評估。下肢動脈各段血管的CT值測量見表1，腰大肌的CT值為（63± 15）HU，SD值為（41±9）HU，CNR為（13 .0± 2 .14）。胃腔的平均CT值為（- 946±31）HU，SD值為（27±7 .7）HU。讀片時的窗寬為（348±123）HU，窗位為（1210±351）HU。

表1　下肢動脈各段血管的CT值

3 .CTA顯示病變程度評估

對于納入評估的16例患者，膝上血管共192段，膝下血管共224段。膝上血管評分1分者129段（67 .2 %），2分者23段（12 .0 %），3分者28段（14 .6 %），4分者12段（6 .2 %）；膝下血管評分1分者163段（72 .8 %），2分者61段（27 .2 %）。16例患者中12例（75 %）除觀察到血管異常外，CTA還顯示足部軟組織病變，包括軟組織腫脹（圖2b、c）、膿腫及積氣，其中9例伴足部骨質(zhì)缺損（關(guān)節(jié)變形1例）。

4 .CTA的輻射劑量指標(biāo)

20例患者平均CTDIvol為（2 .15±0 .58）m Gy，DLP為（265±73 .7）m Gy·cm，掃描全長范圍內(nèi)的ED為（3 .99±1 .1）m Sv。

討 論

糖尿病是一種日益嚴(yán)重的、全球性疾病，我國糖尿病發(fā)病率正呈逐漸增高的趨勢，約12 %～25 %糖尿病在病程進(jìn)展中可并發(fā)糖尿病足。血管病變、神經(jīng)病變和感染是形成糖尿病足的三大因素，判斷是否伴有下肢血管病變造成趾端供血不足，對于糖尿病足的治療和預(yù)后具有至關(guān)重要的作用。數(shù)字減影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）是診斷動脈狹窄或閉塞性疾病的金標(biāo)準(zhǔn)［2］，對糖尿病足患者行下肢動脈DSA檢查，可較其他檢查方法更早、更準(zhǔn)確地了解血管的病變情況。然而，DSA屬于有創(chuàng)檢查，且存在眾多并發(fā)證及禁忌證。CTA為糖尿病足提供了一種無創(chuàng)、快速、準(zhǔn)確的檢查方法［3］。下肢CTA在診斷下肢動脈閉塞性疾病方面具有較高的敏感性、特異性和準(zhǔn)確性［4-7］，可以作為下肢動脈閉塞性疾病檢查、評估和隨訪的有效手段。隨著CT新技術(shù)的發(fā)展，其臨床應(yīng)用越來越廣泛。

1 .70 k Vp掃描方案下的射線劑量

下肢CTA掃描范圍大，患者受到X線的輻射劑量較多。目前有較多關(guān)注降低下肢CTA的輻射劑量的研究，其中最主要的方式是通過降低管電壓。輻射劑量與管電流呈線性關(guān)系，卻與管電壓的平方成反比，因此降低管電壓可顯著降低輻射劑量。文獻(xiàn)報(bào)道將管電壓由120 k Vp降低到80 k Vp，患者接受的輻射劑量可減少約1／3，同時CT圖像中對比劑的CT值會大幅增加，進(jìn)而可減少對比劑的使用量［8，9］。當(dāng)然，降低管電壓的同時，會減低圖像的信噪比，這時，可應(yīng)用迭代重建技術(shù)來提高圖像質(zhì)量。

本研究使用70 k Vp下肢CTA掃描方案，患者接受的ED為（3 .99±1 .1）m Sv。同期國內(nèi)的下肢CTA劑量優(yōu)化研究結(jié)果顯示：120 k Vp條件下，ED為（14 .73±2 .14）～（23 .9±4 .7）m Sv；100 k Vp條件下，ED為（8 .51±1 .39）～（14 .3±0 .2）m Sv；80 k Vp條件下，ED為（8 .55±1 .3）m Sv［10-12］。本研究的ED明顯低于上述結(jié)果。70 k Vp下肢CTA的臨床研究報(bào)道不多，僅為技術(shù)方面的初步探索。文獻(xiàn)報(bào)道［13，14］70 k Vp條件下的下肢CTA掃描，如果只計(jì)算軀干（腎動脈以下到盆腔的范圍）所受ED，分別為（1 .94± 0 .21）和（0 .3±0 .1）m Sv，與本研究的結(jié)果類似。目前對于下肢CTA的掃描，如何計(jì)算患者所接受的ED尚沒有完全統(tǒng)一的規(guī)范，本研究將掃描全長范圍均納入ED的計(jì)算。當(dāng)然，除了管電壓，螺距、管電流等的設(shè)置也會影響ED值。

2 .低劑量下肢CTA及圖像后處理

本研究應(yīng)用70 k Vp的管電壓，并使用SAFIRE技術(shù)（3級）進(jìn)行重建，在保證圖像質(zhì)量的同時，相對于80 k Vp的管電壓，進(jìn)一步降低輻射劑量且提高了血管內(nèi)對比劑的CT值，使膝下血管及足部血管能夠清晰顯示（CT值均＞200 HU）。在本研究中，約65 %的圖像存在骨硬化偽影，雖然大部分偽影較輕，且不影響診斷，但在今后的研究工作中，仍需進(jìn)行參數(shù)調(diào)整以提高圖像質(zhì)量。此外，由于管電壓降低提高了血管腔內(nèi)對比劑的CT值，因此，讀片時進(jìn)行窗寬、窗位的相應(yīng)調(diào)整是必要的［15］，本研究中，讀片窗寬為（348± 123）HU，窗位為（1210±351）HU，均大于既往120 k Vp條件下的窗寬、窗位的設(shè)置。

3 .糖尿病足下肢CTA的特殊表現(xiàn)

糖尿病足患者出現(xiàn)下肢動脈粥樣硬化的時間早、病變程度重、預(yù)后差。目前的研究認(rèn)為，糖尿病足下肢動脈病變的發(fā)病機(jī)制可能為炎性反應(yīng)、血液動力學(xué)和代謝性相互作用的結(jié)果。糖尿病足下肢動脈可見多節(jié)段病變，以股動脈和膝下動脈病變最常見，且后者是糖尿病足下肢動脈病變的特征性表現(xiàn)［16］。本研究中膝下動脈重度狹窄閉塞率（27 .2 %）略高于膝上動脈（20 .8 %），與文獻(xiàn)報(bào)道相符。

在本研究中，6例患者（40 %）的CTA圖顯示下肢靜脈顯影，且出現(xiàn)在病變較重的患足側(cè)，可能與足部感染造成患側(cè)血流加快有關(guān)。盡管輕度的靜脈污染對CTA圖像的評估影響不大，但其對于病變程度及側(cè)支循環(huán)的判斷存在一定的干擾。在后續(xù)的研究中可進(jìn)一步探討優(yōu)化掃描的延遲時間，減輕靜脈污染對下肢血管病變顯示的影響。

此外，下肢CTA不僅能清晰地顯示下肢血管的病變，而且能夠提供足部骨與軟組織的病變信息。本研究中，12例患者（75 %）同時觀察到足部軟組織病變，為臨床提供了更全面的患足病情信息。

本研究仍有不足之處，樣本量只有20例，仍需擴(kuò)充樣本量；同時，本研究未應(yīng)用不同強(qiáng)度的SAFIRE技術(shù)進(jìn)行組間比較。

總之，結(jié)合迭代重建技術(shù)，使用70 k Vp下肢CTA掃描方案的成像效果可達(dá)到臨床診斷要求，同時明顯降低了患者所受輻射劑量。

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Feasibility of 70k Vp with individualized contrastinjection protocolfor CTangiography of lower extremityin patients with dia-betic foot

GUOLi，LINZhi-yong，YANGMin，etal.Department of Radiology，the Peking University First Hospital，Bei-jing100034，P.R.China

【Abstract】Objective：To investigate the feasibility of CTangiography using 70k Vp and individualized contrast injection protocolin patients with diabetic foot and lower extremity vascular disease .Methods：We prospectively collected the imaging data of patients undergoing lower extremity CTangiography because of diabetic foot with informed consent signed . The tube voltage was 70k Vp，using individualized contrast injection protocol，and sinogram afirmed iterative reconstruction （SAFIRE）was applied in reconstructing the images .The observation and evaluation included：subjective and objective evaluation ofimage quality，assessment of degree of vascular diseases（above and below the knee arteries），and also the radiation dose .Results：Atotal of 20 patients were enrolled，and 16 cases with the lower lim b CTAimage quality score of 2～4 scores were included in the assessment .The CTvalue range of the arteries was（319±147）～（702±156）HU.There were 192 segments of the vessels above the knee，28 of 192（14 .6 %）seg ments showed severe stenosis，12 of 192（6 .2 %）seg ments showed vascular occlusion .There were 224 seg ments of the vessels below the knee，61 of 224（27 .2 %）seg ments showed severe stenosis and occlusion .Radiation dose：CTDIvol was（2 .15±0 .58）m Gy，and DLPwas（265±73 .7）m Gy·cm .Conclusion：Lower lim b CTAusing 70k Vp can reduce radiation dose and im prove the CTvalue of the blood vessels，therefore being able to provide reliable imaging information for clinical diagnosis and treatment .

【Key words】Diabetes mellitus；Diabetic foot；Lower lim b artery；To m ography，X-ray co m puted；Contrast mediu m

收稿日期：（2015-12-20 修回日期：2016-01-10）

基金項(xiàng)目：北京市科學(xué)技術(shù)委員會重點(diǎn)項(xiàng)目（D141107005314003）

通訊作者：王霄英，E-mail：cjr .wangxiaoying＠vip .163 .co m

作者簡介：郭麗（1983 -），女，湖北襄陽人，博士，主治醫(yī)師，主要從事血管影像學(xué)工作。

DOI：10 .13609／j.cnki.1000-0313 .2016 .02 .005

【中圖分類號】R587 .29；R814 .42

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】1000-0313（2016）02-0118-05