寬體探測器全腎臟CT灌注掃描持續(xù)時間對灌注參數(shù)的影響

劉靜紅 LIU Jinghong

劉愛連 LIU Ailian

王逸敏 WANG Yimin

方 鑫 FANG Xin

劉義軍 LIU Yijun

劉曉峰 LIU Xiaofeng

田士峰 TIAN Shifeng

寬體探測器全腎臟CT灌注掃描持續(xù)時間對灌注參數(shù)的影響

劉靜紅 LIU Jinghong

劉愛連 LIU Ailian

王逸敏 WANG Yimin

方 鑫 FANG Xin

劉義軍 LIU Yijun

劉曉峰 LIU Xiaofeng

田士峰 TIAN Shifeng

CT灌注成像是一種功能成像，獲得的主要灌注參數(shù)包括血流量（blood flow，BF）、血容量（blood volume，BV）、平均通過時間（mean transit time，MTT）和毛細(xì)血管表面通透性（permeability surface，PS）等。CT灌注成像應(yīng)用受限的主要原因為輻射劑量的增加，既往研究通過減少總掃描時間[1]或增加掃描間隔[2]來減少輻射劑量。本研究探討單獨減少灌注掃描持續(xù)時間是否會對灌注參數(shù)值造成影響，以滿足臨床診斷的不同需求。

1 資料與方法

1.1 研究對象 前瞻性收集2015年10月－2016年3月于大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院進(jìn)行腎臟CT增強(qiáng)及灌注掃描的患者共218例。按照灌注掃描持續(xù)時間將患者分為短灌注組（A組）和長灌注組（B組）。將2015年10月8日－11月20日檢查的患者采用A組掃描模式，2015年11月21日－2016年3月14日檢查的患者采用B組掃描模式。納入標(biāo)準(zhǔn)：腎臟CT增強(qiáng)及灌注掃描顯示腎臟正常者。最終納入42例，男25例，女17例；年齡22～84歲，平均（55±15）歲。兩組性別及年齡差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），見表1。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會審核批準(zhǔn)，所有患者在檢查前均簽署知情同意書。

表1 腎臟CT增強(qiáng)及灌注掃描患者基本資料比較

1.2 儀器與方法 使用Revolution CT機(jī)（Revolution CT，GE Healthcare，USA），所有患者檢查當(dāng)日禁食、禁水，取仰臥位，先進(jìn)行腎臟平掃，然后進(jìn)行灌注掃描，灌注掃描協(xié)議如下：軸掃模式，ASIR-V 60%，球管旋轉(zhuǎn)時間0.5 s，Z軸覆蓋范圍160 mm，矩陣512×512，掃描視野50.0 cm；雙側(cè)腎臟被完全覆蓋；掃描層厚/層間距5 mm/5 mm。掃描時常規(guī)加用腹帶，整個檢查過程要求患者輕微呼吸。

使用高壓注射器（Ulrich，德國），18G靜脈注射導(dǎo)管插入肘前靜脈。首先使用20 ml生理鹽水以5 ml/s注入，沖洗高壓注射器及導(dǎo)管；然后注入85 ml非離子型對比劑（碘海醇，350 mgI/ml，GE Health-care，USA），注射速度5 ml/s；最后再將20 ml生理鹽水以同樣速度注射。

注射對比劑后6 s開始進(jìn)行CT數(shù)據(jù)采集，A組采用管電壓80 kVp，管電流200 mA，每2 s（曝光0.5 s，間隔1.5 s）采集1次，共采集25次，均為軸掃模式，總灌注掃描時間50 s。灌注掃描結(jié)束后分別于第60 s和第150 s時掃描髓質(zhì)期及排泄期：螺旋掃描模式，管電壓120 kVp，自動管電流技術(shù)，噪聲指數(shù)為10，其余掃描條件同灌注掃描；B組采用管電壓120 kVp，管電流55 mA，首次30 s采用憋氣掃描，共獲得15幅圖像，然后分別于第43、63、83、113、153、213、354、594 s各掃描一次，最終獲得23期圖像，每次采集時間均為2 s（曝光0.5 s，間隔1.5 s），軸掃模式。皮質(zhì)期、髓質(zhì)期及排泄期分別于第22 s、63 s及153 s獲取圖像。

1.3 圖像分析 將獲得的原始數(shù)據(jù)傳至GE AW 4.6工作站，采用CT Perfusion 4D腎臟灌注軟件進(jìn)行灌注成像分析計算。選擇右側(cè)腎門水平腹主動脈為輸入動脈，手動定義感興趣區(qū)（ROI），要求ROI完全位于血管內(nèi)，所有ROI為圓形，直徑5 mm；進(jìn)行計算后得到各種偽彩色灌注功能圖，包括BF圖、BV圖、MTT圖、達(dá)峰時間（time to peak，TP）圖及PS圖。分別于雙側(cè)腎臟上、中、下極的皮、髓質(zhì)各放置一個ROI，記錄3個ROI的灌注參數(shù)值并取其平均值進(jìn)行分析。

每次檢查完成時系統(tǒng)自動生成容積CT劑量指數(shù)（CT dose index，CTDIvol）及劑量-長度乘積（dose-length product，DLP），使用適當(dāng)?shù)膋因子[0.015 mSv/（mG·cm）][3]計算有效劑量（effective dose，ED）。A組計算灌注掃描及髓質(zhì)期、排泄期的總ED，B組記錄灌注序列的總ED。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 17.0軟件。兩組性別差異采用χ2檢驗，年齡差異采用成組資料t檢驗。每組中兩側(cè)腎臟皮髓質(zhì)各灌注參數(shù)值的差異、兩組間腎臟皮髓質(zhì)各灌注參數(shù)值的均值及ED的差異性采用獨立樣本t檢驗。P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 組內(nèi)雙側(cè)腎臟灌注參數(shù)比較 兩組組內(nèi)雙側(cè)腎臟各參數(shù)比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），見表2及圖1、2。

2.2 組間灌注參數(shù)比較 兩組間腎臟皮、髓質(zhì)BV、TP及PS值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。兩組腎臟髓質(zhì)MTT值差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），而皮、髓質(zhì)BF值及皮質(zhì)MTT值差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。見表3及圖1、2。

表2 腎臟CT增強(qiáng)及灌注掃描患者組內(nèi)雙側(cè)腎臟各灌注參數(shù)比較（x±s）

表3 腎臟CT增強(qiáng)及灌注掃描患者組間各灌注參數(shù)比較（x±s）

圖1 男，48歲，腎臟無器質(zhì)性病變，短灌注組。A～D分別為BF、BV、TP及PS圖，除PS圖外，腎臟皮、髓質(zhì)色彩帶分界較清晰、均勻，且BF、BV圖中皮質(zhì)色階高于髓質(zhì)，說明皮質(zhì)血流較髓質(zhì)豐富；TP皮質(zhì)色階亦高于髓質(zhì)，說明皮質(zhì)血流達(dá)峰時間早，血流循環(huán)速度快

圖2 女，30歲，腎臟無器質(zhì)性病變，長灌注組。A～D分別為BF、BV、TP及PS圖，除PS圖外，腎臟皮、髓質(zhì)色彩帶分界較清晰、均勻，且BF、BV圖中皮質(zhì)色階高于髓質(zhì)，說明皮質(zhì)血流較髓質(zhì)豐富；TP圖像皮質(zhì)色階明顯高于髓質(zhì)，說明髓質(zhì)血流達(dá)峰時間較皮質(zhì)明顯延長，血流循環(huán)速度慢；PS圖皮質(zhì)色階低于髓質(zhì)，說明皮質(zhì)毛細(xì)血管表面通透性低于髓質(zhì)

2.3 CT灌注成像序列的輻射劑量 A組灌注掃描、髓質(zhì)期及排泄期的總DLP平均為（1539.95±292.71）mGy·cm，ED為（23.10±4.39）mSv；B組總灌注DLP平均為（1545.80±0.00）mGy·cm，ED為（23.19±0.00） mSv。兩組ED差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

3 討論

Chen等[4]報道了正常腎皮質(zhì)與腎細(xì)胞癌各灌注參數(shù)值的差異，CT灌注成像掃描持續(xù)時間為50 s，獲得的正常腎皮質(zhì)的BF、BV、MTT及PS值分別為（454.32± 110.90）ml/（100 g·min）、（23.53±5.71）ml/100 g、（3.62± 1.38）s和（63.95±18.85）ml/（100 g·min）。本研究中A組掃描時間亦為50 s，但是皮質(zhì)的BF值低于該文獻(xiàn)報道值，BV值高于該文獻(xiàn)報道值，MTT值較該文獻(xiàn)報道值延長，而PS值明顯低于該文獻(xiàn)報道值，考慮其原因可能與灌注軟件包的不同計算模型有關(guān)。Mazzei等[1]進(jìn)行腎臟腫瘤的鑒別研究，其CT灌注成像掃描持續(xù)時間為60 s，本研究A組掃描持續(xù)時間與該文獻(xiàn)相近。Cai等[2]采用延長掃描時間、增加采樣間隔的方法，在注射對比劑7 s后開始進(jìn)行動態(tài)容積CT掃描，12～30 s每間隔2 s進(jìn)行采集；暫停3 s，33～48 s每間隔3 s掃描；停頓7 s，55～90 s間隔7 s掃描。該掃描將采集時間延長到90 s，后處理獲得正常腎皮質(zhì)的BF、BV值分別為（268.68±58.77）ml/（100 g·min）和（42.87±27.36）ml/100 ml，正常腎髓質(zhì)的BF、BV值分別為（115.48±38.78）ml/（100 g·min）和（13.27± 12.53）ml/100 ml，本研究B組中除腎皮質(zhì)的BF值高于該文獻(xiàn)報道值外，腎皮質(zhì)的BV值，腎髓質(zhì)的BF值、BV值均低于該文獻(xiàn)報道值?？赡苡捎诒狙芯颗c該文獻(xiàn)掃描方式不同，2個灌注參數(shù)的單位不同導(dǎo)致。

灌注CT的基礎(chǔ)為靜脈注射碘對比劑后組織密度的時間變化。組織的碘濃度決定強(qiáng)化，直接反映組織血管分布和血管生理學(xué)[5-6]。組織強(qiáng)化顯示2個階段，基于對比劑動力學(xué)和對比劑在血管內(nèi)及血管外腔室的分布[5]。第1階段對比劑強(qiáng)化是由于血管內(nèi)間隙的分布，持續(xù)40～60 s[5-7]。對比劑自血管內(nèi)通過毛細(xì)血管基底膜滲出到血管外腔隙表示第2階段出現(xiàn)。BF和BV表示第1階段，而血管通透性是第2階段的主要決定因素[5]。為了獲得PS測量，第2階段需要持續(xù)2～10 min。Ng等[8]將肝臟CT灌注成像的掃描時間延遲到10 min即600 s。本研究亦將掃描時間延長到600 s，以評估組織的PS值。

本研究結(jié)果顯示，無論是長時間灌注還是短時間灌注，雙側(cè)腎臟的灌注參數(shù)值差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），這表明雙側(cè)腎臟的血流動力學(xué)無明顯差異，也說明2種掃描方法所獲得的灌注參數(shù)值均很穩(wěn)定，以后進(jìn)行腎臟病變研究大多數(shù)情況下需要測量相對值，2種掃描方法均適用。

本研究結(jié)果顯示，長時間灌注與短時間灌注之間皮、髓質(zhì)的BF值差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），因為BF值監(jiān)測的是血流速度，其血流速度不會因為掃描時間的長短而變化，因此兩組的皮、髓質(zhì)BF值無差異性。本研究顯示，測量時間延長組織的BV值會有所增加，而髓質(zhì)BV值有所下降（P＜0.05），據(jù)公式BV=BF×MTT計算，掃描時間延長至600 s后髓質(zhì)的MTT明顯減低，而BF無明顯變化，故BV值有所降低；A組皮質(zhì)PS值的標(biāo)準(zhǔn)差值較高，說明數(shù)值個體差異較大，B組較A組有所增高（P＜0.01），并且每次測量的數(shù)值較為穩(wěn)定，提示如果研究PS值，需要增加掃描時間。因此，對于腎臟CT灌注成像，使用較長時間掃描、增加掃描間隔的模式優(yōu)于短時間掃描模式。

本研究中B組雖然增加了掃描時間，反而減少了總掃描次數(shù)。A組共掃描25次，ED為（23.10±4.39）mSv，而B組僅掃描了23次，ED為（23.19±0.00） mSv，均低于文獻(xiàn)報道的標(biāo)準(zhǔn)CT灌注劑量[（33.6±6.8）mSv][9]。與近期CT灌注研究的劑量[10]相仿。此外，本研究使用16 cm寬體探測器，其覆蓋范圍為傳統(tǒng)4 cm探測器的4倍，能夠完全實現(xiàn)全器官灌注，理論上16 cm覆蓋范圍的輻射劑量為4 cm覆蓋范圍的4倍，而本研究的輻射劑量與4 cm探測器相仿，因此其輻射劑量可以接受。常規(guī)腹部多期增強(qiáng)掃描所用劑量甚至超出本研究的灌注輻射劑量。

總之，全腎50 s與600 s的CT灌注成像結(jié)果均穩(wěn)定，使用50 s掃描方案，對于測量皮質(zhì)BF值及MTT值的影響較小，并且更適用于測量兩側(cè)腎臟的相對值；而CT灌注成像為多個灌注參數(shù)的綜合分析，因此更建議使用600 s的掃描方案。

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（本文編輯 周立波）

Inf l uence of Duration of Scan Acquisition on Perfusion Parameters of Whole Renal Perfusion by Wide Detector Multidetector CT

目的 探討應(yīng)用Revolution CT行軸位全腎臟灌注成像，掃描持續(xù)時間對灌注參數(shù)值的影響。資料與方法 前瞻性研究雙側(cè)腎臟無器質(zhì)性病變患者42例，按照灌注掃描持續(xù)時間將患者分為短灌注組（A組）和長灌注組（B組）。使用Revolution CT機(jī)軸掃模式進(jìn)行灌注掃描，探測器寬度16 cm。A組采用管電壓80 kVp，管電流200 mA，每2 s（曝光0.5 s，間隔1.5 s）采集1次，共采集25期圖像，總灌注時間50 s。B組采用管電壓120 kVp，管電流55 mA，采用間隔采集，每次采集時間均為2 s（曝光0.5 s，間隔1.5 s），最終獲得23期圖像，總灌注時間為594 s。使用CT Perfusion4D灌注軟件包進(jìn)行后處理，選擇右側(cè)腎門水平腹主動脈為輸入動脈，得到灌注參數(shù)圖。分別比較兩組組內(nèi)雙側(cè)腎臟皮髓質(zhì)間各灌注參數(shù)及兩組間腎臟皮髓質(zhì)各灌注參數(shù)間的差異。記錄CT容積劑量指數(shù)（CTDIvol）及劑量-長度乘積（DLP），計算并比較有效劑量（ED）。結(jié)果 兩組組內(nèi)雙側(cè)腎臟各灌注參數(shù)對比差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。兩組間腎臟皮、髓質(zhì)的血容量、達(dá)峰時間及表面通透性差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。兩組間腎臟髓質(zhì)的平均通過時間差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），而皮、髓質(zhì)的血流量和皮質(zhì)的平均通過時間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。A組灌注掃描、髓質(zhì)期及排泄期的總ED平均為（23.10±4.39）mSv；B組為（23.19±0.00）mSv，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。結(jié)論 全腎臟灌注成像中，短灌注時間與長灌注時間的灌注參數(shù)具有明顯差異，因此需根據(jù)不同臨床需要設(shè)計掃描時間。

腎；體層攝影術(shù)，X線計算機(jī)；血管造影術(shù)；灌注成像；腎血流量，有效

Purpose To explore the inf l uence of duration of scan acquisition on perfusion parameters in whole renal perfusion with Revolution CT. Materials and Methods Fortytwo patients without pathologic changes in bilateral kidneys were divided into group A (with short perfusion time) and group B (with long perfusion time) according to the duration time of the perfusion scan. The Revolution CT axial scan mode was used for perfusion scan, and the width of detector was 16 cm. The perfusion CT series were performed in 50 seconds, each comprising 25 volumes with identical parameters (80 kVp, 200 mA) in group A. The perfusion CT series were performed in 594 seconds, each comprising 23 volumes with identical parameters (120 kVp, 55 mA) in group B. The source datasets were post-processed with CT Perfusion 4D software, and the perfusion parameter maps were obtained when right renal abdominal aorta was taken as entry artery. Perfusion parameters of bilateral kidneys were compared within and between group A and group B, respectively. CT dosage index of volume (CTDIvol) and dose length product (DLP) were recorded. The effective dose (ED) was calculated and compared. Results There were no statistical difference in all parameters between bilateral kidneys within each group (P＞0.05). However, blood volume, time to peak, and permeability surface in the cortex and medulla of bilateral kidneys all showed differences between the above two groups (P＜0.05). The mean transit time in the medulla between the two groups was different (P＜0.05), but neither the blood flow in the medulla and cortex nor the mean transit time of the cortex had difference between the two groups (P＞0.05). The effective radiation doses were (23.10±4.39) mSv in group A and (23.19±0.00) mSv in group B, respectively (without statistic difference: P＞0.05). Conclusion CT perfusion parameters with different duration time show differences in whole renal perfusion; therefore, scanning time needs to be set according to the clinical application.

Kidney; Tomography, X-ray computed; Angiography; Perfusion imaging; Renal blood flow, effective

10.3969/j.issn.1005-5185.2017.02.017

作者單位
大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科 遼寧大連 116011

劉愛連

Department of Radiology, the First Hospital Aff i liated to Dalian Medical University, Dalian 116011, China

Address Correspondence to: LIU Ailian

E-mail: cjr.liuailian@vip.163.com

R445.3

2016-10-29

修回日期： 2016-12-12

中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志

2017年 第25卷 第2期：141-145

Chinese Journal of Medical Imaging 2017 Volume 25 (2): 141-145