優(yōu)化低劑量一站式全腦CT灌注成像聯(lián)合CTA掃描方案

靖 婧，苗延巍

(大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科，遼寧 大連 116011)

作為一種有效檢查手段，顱腦CT灌注成像(CT perfusion imaging, CTP)聯(lián)合CTA 一站式掃描可直觀、全面地提供腦血流動力學(xué)和顱內(nèi)血管病變情況。顱腦CTP需對全腦或ROI所在的層面進行連續(xù)反復(fù)掃描，X線輻射劑量較常規(guī)CT平掃明顯增加[1]。本研究探討全腦一站式CTP聯(lián)合CTA掃描優(yōu)化方案。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2015年12月—2016年12月于我院接受低劑量一站式全腦CTP聯(lián)合CTA檢查的患者45例，年齡17～78歲，平均(58.4±11.7)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：無碘對比劑過敏史，肝、腎功能正常，掃描范圍內(nèi)無金屬植入物。排除標(biāo)準(zhǔn)：顱內(nèi)占位性病變累及雙側(cè)腦實質(zhì)；雙側(cè)顱內(nèi)血管異常；顱腦術(shù)后改變；腦室內(nèi)積血、蛛網(wǎng)膜下腔出血，且出血原因、責(zé)任血管不明。根據(jù)預(yù)試驗結(jié)果和臨床經(jīng)驗，將患者根據(jù)不同CT掃描方案分為A、B及C組(表1)。A組20例，男8例，女12例，平均年齡(56.3±13.5)歲；B組12例，男5例，女7例，平均年齡(63.0±7.4)歲；C組13例，男8例，女5例，平均年齡(57.4±12.0)歲；3組性別構(gòu)成(χ2=1.633，P=0.442)、年齡(F=1.277，P=0.290)差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。

1.2 儀器與方法 采用GE Revolution 256排多層螺旋CT機。囑受檢者仰臥，經(jīng)雙筒高壓注射器(Ulrich)于肘靜脈注射非離子型碘對比劑(歐乃派克350 mgI/ml)100 ml，速率4～5 ml/s，后以相同速率注射生理鹽水20 ml。掃描范圍為C1椎體下緣至顱頂共16 cm，掃描線與顱底平行。采用容積掃描方式，管電壓100 kV，球管單圈旋轉(zhuǎn)時間1 s，掃描層厚5 mm，掃描野25 cm。全腦動態(tài)掃描，延遲時間5 s，共22個期相。

除B組第10期相外，3組均采用自動管電流調(diào)制(ATCM)技術(shù)和60%自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建(adaptive statistical iterative reconstruction-Veo, ASIR-V)技術(shù)，獲取層厚為5 mm的原始圖像，并將第10期圖像重建為層厚1.25 mm，用于重建CTA圖像。

記錄容積CT劑量指數(shù)(volume CT dose index, CTDIvol)、劑量長度乘積(dose-length product, DLP)，計算有效劑量(effective dose, ED)：ED=k×DLP，其中k=0.002 3 mSv/(mGy·cm)[2-3]。

1.3 圖像評價 由2名從事放射診斷工作5年的醫(yī)師分別進行雙盲法評價。

CTA：將圖像傳至GE AW 4.6工作站，參照文獻[4]方法，選取第10期相原始圖像測量左側(cè)(健側(cè))大腦末端動脈CT值(SI血管)及CT值標(biāo)準(zhǔn)差(SD；噪聲)，ROI(面積89～90 mm2)至少覆蓋末端動脈橫截面75%；測量同側(cè)半卵圓中心腦實質(zhì)CT值(SI背景)。計算SNR和CNR：SNR=SI血管/SD，CNR=(SI血管-SI背景)/SD。各參數(shù)均測量3次，取均值。

對第10期相重建所得顱內(nèi)動脈的MIP、VR圖像質(zhì)量采用4分制評分。1分：顱內(nèi)動脈顯示不清，無法診斷；2分：動脈輪廓顯影模糊，與背景圖像分界不清，低于診斷標(biāo)準(zhǔn)；3分：動脈輪廓顯影清晰，診斷可靠度較高；4分：動脈輪廓顯影銳利，細節(jié)顯示清晰。1～2分為圖像不能滿足診斷需要，3～4分為圖像質(zhì)量較好，可滿足診斷需求[4]。

CTP：參照文獻[5]方法，在基底核區(qū)顯示最清晰層面上，于左側(cè)(健側(cè))大腦及小腦半球手動選取7個ROI，包括額葉白質(zhì)(ROI 1)、尾狀核頭(ROI 2)、豆?fàn)詈?ROI 3)、背側(cè)丘腦(ROI 4)、枕葉白質(zhì)(ROI 5)、同側(cè)半卵圓中心(ROI 6)、小腦半球白質(zhì)區(qū)(ROI 7)；盡量避開血管、偽影， ROI面積38.7～174.0 mm2。

將第1～22期原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入CT Perfusion 4D軟件，手動選取左側(cè)(健側(cè))頸內(nèi)動脈作為輸入動脈、上矢狀竇作為輸出靜脈，獲得腦血流量(cerebral blood flow, CBF)、腦血容量(cerebral blood volume, CBV)、表面通透性(permeability surface, PS)、平均通過時間(mean transit time, MTT)及達峰時間(transit time to the peak, TTP)偽彩圖，記錄所有ROI的CT平均值(Av)及CT值標(biāo)準(zhǔn)差(SD；噪聲)。計算SNR：SNR=Av/SD。各參數(shù)均測量3次,取均值。對灌注偽彩圖進行主觀評價(表2)，將3項評分相加作為最終的主觀評分，共0～6分。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 17.0統(tǒng)計分析軟件。計量資料以±s表示，采用Homogeneity法進行方差齊性檢驗，若方差齊，組間比較用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD法；采用H檢驗比較方差不齊的計量資料及主觀評分，兩兩比較采用U檢驗，以P<0.017為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。采用Kappa檢驗評價2名醫(yī)師主觀評分的一致性，Kappa值≥0.75為一致性高。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

表1 3組掃描方案

表2 CTP各參數(shù)偽彩圖質(zhì)量主觀評分

表3 3組輻射劑量間比較(±s)

表3 3組輻射劑量間比較(±s)

組別CTDIvol(mGy)DLP(mGy·cm)ED(mSv)A組104．11±14．481665．79±231．733．83±0．53B組94．04±5．791504．60±92．653．46±0．21C組91．54±6．961464．57±111．423．37±0．26χ2值12．80512．79612．796P值0．0020．0020．002

表4 3組CTA圖像質(zhì)量評價客觀參數(shù)比較(±s)

表4 3組CTA圖像質(zhì)量評價客觀參數(shù)比較(±s)

組別噪聲(HU)SNRCNRA組11．06±4．3415．95±8．4212．56±6．62B組9．69±3．2115．24±5．8111．89±4．85C組12．67±4．7613．09±6．6710．36±5．45F值1．5770．6160．561P值0．2180．5450．575

圖1 3組顱內(nèi)動脈CTA VR圖像 A.患者男，63歲，采用A組掃描方案所得血管VR圖像，可清晰顯示W(wǎng)illis環(huán)，動脈邊緣銳利，圖像細膩清晰，大腦中動脈末端分支顯示清晰，但鄰近伴行靜脈顯影； B.患者女，64歲，采用B組掃描方案所得血管VR圖像，可清晰顯示腦Willis環(huán)，顱內(nèi)動脈未見明顯狹窄，椎基底動脈顯影清晰，邊緣銳利，大腦中動脈主要分支顯示清晰; C.患者女，59歲，采用C組掃描方案所得血管VR圖像，腦Willis環(huán)顯示清晰，顱內(nèi)動脈走行自然，顯影充分，動脈邊緣光滑銳利，細節(jié)顯示清晰

2 結(jié)果

2.1 輻射劑量 3組ED差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，其中A組ED明顯高于B、C組(P=0.043、0.001)，而A、B組間和B、C組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.043、0.115)，C組輻射劑量較A組約減低12%；見表3。

2.2 CTA圖像質(zhì)量 3組間CTA圖像的噪聲、SNR、CNR差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05，表4)。2名觀察者對A、B、C組圖像的主觀評分具有較高一致性(Kappa=0.875、0.750、0.806)，分歧圖像的最終主觀評分由商議確定。A組6例主觀評分為3分，14例為4分；B組3例為3分，9例為4分；C組3例為3分，10例為4分；3組間主觀評分差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.900)。3組CTA圖像均可清晰顯示顱內(nèi)動脈(圖1)。

2.3 CTP圖像質(zhì)量 3組間各ROI的CTP圖像噪聲、SNR、同一灌注參數(shù)值差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)。3組各灌注偽彩圖均表現(xiàn)為腦灰白質(zhì)分界清晰，圖像均勻、較細膩，圖像偽影輕，圖像質(zhì)量較好(圖2～4)，主觀評分差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)。

3 討論

本研究中A、B、C組掃描方案ED分別為(3.83±0.53)mSv、(3.46±0.21)mSv和 (3.37±0.26)mSv，均符合美國食品藥品監(jiān)督管理局2009年10月提出的顱腦CTP檢查安全性報告要求[1]。本研究采用基于GE Revolution 256排多層螺旋CT的全腦CTP聯(lián)合CTA一站式成像，3組掃描均可獲取更全面的原始數(shù)據(jù)信息，與采用動態(tài)容積掃描及時間疊加技術(shù)相比，輻射劑量更小、掃描時間更短[6]，與Bricout等[7]經(jīng)濾波反投影后處理的改良低劑量CTP聯(lián)合CTA掃描方案相比，各組輻射劑量均有所減低[1]。

圖2 患者女，57歲，采用A組掃描方案 A.CBF偽彩圖示腦實質(zhì)血流量略低，腦灰白質(zhì)分界尚清晰，圖像均勻，無明顯偽影； B.CBV偽彩圖示腦皮層血容量明顯高于白質(zhì)區(qū)，圖像細膩 圖3 患者男，68歲，采用B組掃描方案 A.CBF偽彩圖示左側(cè)大腦半球腦血流量略高于右側(cè)，雙側(cè)灰質(zhì)核團顯示清晰，且其血流量明顯高于腦白質(zhì)區(qū)，圖像細節(jié)顯示清晰； B.CBV偽彩圖示右側(cè)額葉血容量略低于左側(cè)，圖像略呈細顆粒感 圖4 患者男，66歲，采用C組掃描方案 A.CBF偽彩圖示雙側(cè)大腦半球未見明顯低灌注區(qū)，圖像均勻性好，灰白質(zhì)分界清; B.CBV偽彩圖示雙側(cè)大腦半球未見明顯低灌注區(qū)，圖像均勻性較好，無明顯偽影

ATCM技術(shù)是根據(jù)不同患者對X線的衰減特質(zhì)進行管電流調(diào)節(jié)，即在掃描過程中管電流隨掃描體厚度、密度而改變，使到達探測器的信號強度保持不變，其目的是在盡可能低的輻射劑量條件下獲得滿足診斷需要的CT圖像[8]；輻射劑量并不完全取決于掃描時的平均管電流，而等于ATCM調(diào)控后所有組織器官ED的加權(quán)[9]。本研究結(jié)果顯示，采用ATCM技術(shù)一站式全腦CTA聯(lián)合CTP檢查，在適當(dāng)增大圖像噪聲指數(shù)、即適當(dāng)減低調(diào)制強度時，CTA及CTP圖像質(zhì)量無明顯變化，而輻射劑量明顯下降。

迭代重建(iterative reconstruction, IR)算法可有效改善圖像質(zhì)量、減低輻射劑量。第一代迭代重建算法包括自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建(adaptive statistical iterative reconstruction, ASIR)，相比于濾波反投影算法，所需用于圖像重建的投影數(shù)據(jù)更少；雖可增加動態(tài)增強圖像的SNR，但對改善CTP圖像質(zhì)量作用有限[6]。相比于IR，ASIR更關(guān)注模型的噪聲特性和受檢者個體體型特征，對于較大體質(zhì)量者及薄層圖像重建成像效果更佳，可提高圖像的低對比分辨率，降噪和抑制偽影效果明顯。根據(jù)臨床需求及輻射劑量要求，可對ASIR在10%～100%間以10%間隔進行調(diào)整，且隨百分比增加，圖像噪聲降低幅度增大，輻射劑量減低更明顯，但重建圖像過于細膩光滑，可導(dǎo)致圖像失真[10]。相比于ASIR，基于模型的迭代重建算法(model based iterative reconstruction, MBIR)可明顯提高圖像SNR和CNR，但所需重建時間長、運算量巨大[11]。ASIR-V運用ASIR和MBIR的迭代重建過程，被譽為“基于MBIR的增廣ASIR”或“改良MBIR”。在保持掃描管電壓、電流不變情況下，隨著ASIR-V的百分比增加，圖像噪聲逐漸減低，圖像CNR逐漸增加[12]。本研究采用ASIR-V算法與ATCM技術(shù)聯(lián)合進行一站式CTA聯(lián)合CTP掃描，兩者共同參與調(diào)節(jié)管電流，但為保持研究變量單一，3組掃描方案中ASIR-V百分比相同。目前關(guān)于ASIR-V參與掃描管電流調(diào)節(jié)的研究較少，其對輻射劑量的影響程度尚不明確。

在保證CTA、CTP圖像質(zhì)量不受影響的條件下，本研究采用適宜噪聲指數(shù)的C組ED較B組有所減低，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義，與Papadakis等[8]的研究結(jié)果一致，即相比于固定管電流CT掃描，采用ATCM技術(shù)可減低輻射劑量，但其程度取決于掃描協(xié)議條件。但本研究樣本量較小，或因B組所設(shè)定的固定掃描管電流與C組的管電流范圍相近，兩組ED無明顯差異，還需進一步探討。

在保持圖像質(zhì)量滿足診斷需求的條件下，采用自動管電流調(diào)制技術(shù)掃描一站式全腦CTP聯(lián)合CTA可通過適當(dāng)增加噪聲指數(shù)減低輻射劑量。推薦采用ATCM技術(shù)噪聲指數(shù)為2.5的CTA和CTP聯(lián)合檢查。

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