256層CT低管電壓模式頭部CTA降低對(duì)比劑用量的可行性研究

黃炎文 譚文莉 楊爍慧 龔志剛 詹松華 丁曉青 康英杰

腦卒中已成為中國(guó)人的第一位死亡原因，每年由于腦卒中造成的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)高達(dá)400億元，且患病率呈上升趨勢(shì)，城市高于農(nóng)村[1]。

頭部CT血管造影（CTA）可以對(duì)腦血管疾病進(jìn)行快速檢查和評(píng)估，在腦血管疾病的診斷和療效評(píng)估中扮演著重要角色。目前臨床常用的頭部CTA檢查的管電壓均為100～120kV[2-4]，低管電壓的研究較少。由于腦血管疾病的發(fā)病人群以中老年人為主，因此降低對(duì)比劑以減少腎臟損害對(duì)于中老年患者來說意義尤為重要。

本研究通過降低管電壓，優(yōu)化掃描參數(shù)，探討頭部CTA降低對(duì)比劑用量的可行性。

方 法

1.臨床資料

對(duì)2016年6-10月在上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬曙光醫(yī)院放射科接受頭部CTA的患者，隨機(jī)分為試驗(yàn)組和對(duì)照組。排除標(biāo)準(zhǔn)：嚴(yán)重肝腎功能不全、嚴(yán)重失代償性心功能不全的患者。最終納入患者69例。其中試驗(yàn)組34例，其中男性 17例，年齡42～92歲，平均年齡64.6±11.6歲。對(duì)照組35例，其中男性18例，年齡40～84歲，平均年齡63.7±12.1歲。兩組患者一般情況無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）。

2.CT掃描方法

采用Philips Brilliance iCT 256層螺旋CT掃描儀，對(duì)比劑采用碘比醇，碘濃度為350mgI/ml，采用Ulrich高壓注射器?；颊叱Ｒ?guī)仰臥位，囑患者頭頸部不要移動(dòng)，不要在檢查中做吞咽動(dòng)作。經(jīng)上肢淺靜脈注射對(duì)比劑，試驗(yàn)組對(duì)比劑注射方案為40ml對(duì)比劑+40ml生理鹽水，速率4ml/s；對(duì)照組對(duì)比劑注射方案為50ml對(duì)比劑+40ml生理鹽水，速率為5ml/s。采用監(jiān)測(cè)觸發(fā)方式，感興趣區(qū)放置在主動(dòng)脈弓水平，觸發(fā)閾值150HU，在觸發(fā)后4s開始掃描，掃描范圍為頸四椎體水平至顱頂水平。掃描參數(shù)：探測(cè)器準(zhǔn)直度128×0.625 mm，螺距0.758，旋轉(zhuǎn)速度0.5s。試驗(yàn)組采用80kV，自動(dòng)管電流，參考管電流時(shí)間乘積為339mAs，Dose Right指數(shù)為27。對(duì)照組采用120kV，200mAs。重建參數(shù)：層厚0.9mm，層距 0.45mm，iDose 4，level為 4，卷積核 Brain Standard（UB），矩陣512×512。

3.評(píng)估方法

測(cè)量?jī)蓚?cè)頸總動(dòng)脈、兩側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈、兩側(cè)椎動(dòng)脈、兩側(cè)大腦中動(dòng)脈以及頸四水平肌肉的CT值和標(biāo)準(zhǔn)差。計(jì)算各測(cè)量部位的CNR（CNR=(CT血管-CT肌肉)/SD肌肉）。

記錄患者的輻射記錄、CTDIvol和DLP。

主觀圖像質(zhì)量評(píng)估：兩位高年資主治醫(yī)師對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[2]為：5分，血管充盈良好，輪廓清晰，管腔內(nèi)密度均勻，管壁銳利，未見偽影；4分，管壁輕微模糊，或有輕度偽影；3分，血管充盈尚可，管腔內(nèi)密度欠均勻，管壁稍模糊，或有輕度偽影；2分，血管充盈差，管腔內(nèi)密度不均勻，管壁模糊，有嚴(yán)重偽影，診斷受限；1分，血管不能識(shí)別，偽影重，不能用于診斷。評(píng)分≥3分為負(fù)荷診斷要求，評(píng)分≤2分為不符合診斷要求。兩位醫(yī)師分別獨(dú)立進(jìn)行評(píng)分，結(jié)果不一致時(shí)兩人重新觀察圖像，經(jīng)商議后得出一致結(jié)論。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用Office自帶的統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)統(tǒng)計(jì)分析，組間血管CT值進(jìn)行方差分析，組間比較采用LSD-t檢驗(yàn)。

結(jié) 果

1.圖像質(zhì)量

頭頸部CTA圖像血管內(nèi)CT值和標(biāo)準(zhǔn)差見表1，兩組血管的對(duì)比噪聲比CNR見表2。研究發(fā)現(xiàn)，所測(cè)量各個(gè)血管的CT值試驗(yàn)組均高于對(duì)照組，兩組患者CT值除左側(cè)椎動(dòng)脈（P=0.43）和右側(cè)大腦中動(dòng)脈（P=0.14）無顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異之外，其余均有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。經(jīng)過測(cè)量，各個(gè)感興趣血管的對(duì)比噪聲比CNR均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）。

表1 試驗(yàn)組和對(duì)照組血管CT值（HU）和噪聲

表2 試驗(yàn)組和對(duì)照組血管對(duì)比噪聲比(CNR)

圖1 試驗(yàn)組患者VRT，MIP以及CPR圖像，血管顯示清晰，特別是顱內(nèi)小血管遠(yuǎn)端顯示清晰。

圖2 對(duì)照組患者VRT，MIP以及CPR圖像，血管顯示清晰，顱內(nèi)小血管遠(yuǎn)端顯示較試驗(yàn)組差。

2.主觀圖像評(píng)分

所有患者的主觀圖像質(zhì)量得分均≥3分，試驗(yàn)組和對(duì)照組主觀圖像評(píng)分分別為4.47±0.66，4.11±0.63分。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析，兩者主觀圖像質(zhì)量評(píng)分具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05），且試驗(yàn)組的主觀評(píng)分高于對(duì)照組。觀察發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)組血管顯示較好，血管遠(yuǎn)端顯影清晰，對(duì)照組血管顯示不及試驗(yàn)組，血管遠(yuǎn)端顯影一般或較差（圖1，2）。

3.輻射劑量

試驗(yàn)組 CTDIvol為 12.6 ～ 26.5mGy，平均為21.93mGy。對(duì)照組 CTDIvol為 26.5mGy，相對(duì)比對(duì)照組，試驗(yàn)組的輻射劑量降低了21%。

討 論

1.輻射劑量的危害

隨著老齡化時(shí)代的到來，腦卒中及缺血性腦血管疾病在臨床占有很大比例，CT血管造影作為頭頸血管疾病主要檢查診斷方法，越來越受到人們重視。研究表明，CT檢查是醫(yī)源性輻射的主要來源，而輻射的損傷程度又與輻射劑量成正比[5-6]，頭頸部CTA掃描范圍內(nèi)有很多對(duì)輻射敏感的組織如甲狀腺和晶狀體等，常規(guī)CTA易使患者接受過量的輻射。大量含碘對(duì)比劑的使用對(duì)患者的腎臟產(chǎn)生潛在危害。最新研究表明，大劑量的對(duì)比劑對(duì)DNA存在潛在損害作用，可能誘導(dǎo)腫瘤的發(fā)生[7]，因此，CTA的輻射劑量及對(duì)比劑使用的安全性是當(dāng)前首要解決的問題。

2.降低管電壓的可行性

降低管電壓可以顯著降低輻射劑量，Kondratyev等[8]的研究發(fā)現(xiàn)，相比傳統(tǒng)120kV掃描，在其他條件都不變的情況下，最終有效輻射劑量減少了43%。張志鵬等[9]研究發(fā)現(xiàn)，100kV頭頸CTA的CTDIvol較120kV降低了40.08%。

對(duì)于CTA來說，圖像質(zhì)量的好壞主要取決于對(duì)比噪聲比，即頭頸部動(dòng)脈的強(qiáng)化程度與背景噪聲的比值。常規(guī)工作中，患者掃描時(shí)管電流及管電壓一般是不發(fā)生變化的，即背景噪聲變化較小，因此圖像質(zhì)量主要受到頭頸部動(dòng)脈的強(qiáng)化程度影響。李姝琪等[2]使用雙源CT固定100kV，將對(duì)比劑用量降低至40ml，并通過調(diào)整管電流的方法降低了輻射劑量。尤佳等[1]使用100kV加迭代重建可以降低輻射劑量（尤其是肥胖患者）并獲得滿意的圖像質(zhì)量。

3.降低對(duì)比劑用量的可行性

不同管電壓條件下，每毫克碘表現(xiàn)的CT值不同，即增加的CT值不同。120kV升高26HU，100kV升高32HU，80kV升高41HU，由此可見，體素內(nèi)擁有相同的碘含量，在不同管電壓的條件下，CT值增加的幅度不同。降低管電壓，一方面有利于降低輻射劑量，另一方面可以提高碘CT值的表達(dá)。同時(shí)低管電壓會(huì)導(dǎo)致噪聲的增加，需要采用迭代算法或者提高管電流來加以改善[2，10-11]。

本研究通過使用80kV自動(dòng)管電流調(diào)整結(jié)合迭代重建，在保證圖像質(zhì)量的同時(shí)，降低了輻射劑量，并且減少了對(duì)比劑的用量。同時(shí)試驗(yàn)組降低了對(duì)比劑的注射速率，從而減少了不良反應(yīng)的發(fā)生，更利于患者檢查。

曹治婷等[12]使用總碘量下降39.2%，碘流率下降18.9%在CTA檢查中支氣管動(dòng)脈獲得滿足診斷要求的圖像。

4.本研究的局限和下一步的工作

本研究的主要局限：研究的樣本量較少，還需要進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量。由于試驗(yàn)組的CNR普遍高于對(duì)照組，因此，在80kV的基礎(chǔ)上，仍有進(jìn)一步降低對(duì)比劑用量的潛力。下一步研究將進(jìn)一步探討在80kV的基礎(chǔ)上降低對(duì)比劑用量。

[1]尤 佳，岱 岳，李菁菁，等.低管電壓結(jié)合迭代重建技術(shù)在不同BMI患者的頭頸部CT血管成像中的應(yīng)用研究.中國(guó)醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)成像雜志 ，2015，21 :459-465

[2]李姝琪, 郭君武. 雙源CT雙低掃描在頭頸部血管成像中的應(yīng)用. 中華老年醫(yī)學(xué)雜志, 2015, 34:502-505.

[3]姚金龍, 鄒國(guó)林, 包義紅,等. 100kV低管電壓掃描與iDose4重建并用在頭頸聯(lián)合CTA檢查中的應(yīng)用價(jià)值. 中華全科醫(yī)學(xué),2016, 14:1196-1198.

[4]李 楊, 隋慶蘭, 劉 霞,等. 頭頸部血管造影中應(yīng)用256層螺旋CT低管電壓、低濃度對(duì)比劑及個(gè)性化對(duì)比劑用量的可行性.中國(guó)醫(yī)學(xué)影像技術(shù), 2016, 32:609-613.

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[7]Piechowiak E I, Peter J F, Kleb B, et al. Intravenous Iodinated Contrast Agents Amplify DNA Radiation Damage at CT. Radiology,2015, 275:692-697.

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[9]張志鵬, 鐘佳利, 杜司續(xù),等. “雙低”技術(shù)在頭頸部動(dòng)脈成像濾波反投影算法中可行性研究. 醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志, 2016,26:757-761.

[10]胡茂清, 梁長(zhǎng)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, 48:793-794..

[11]牛朋影, 蔣 磊, 劉 淵,等. 雙能量CT不同技術(shù)在低劑量對(duì)比劑頭頸CTA圖像優(yōu)化中的對(duì)比. 中國(guó)醫(yī)學(xué)影像技術(shù), 2017,33:285-289.

[12]曹治婷，劉鐵軍，陳 剛，等.低管電壓結(jié)合低對(duì)比劑碘量在支氣管動(dòng)脈CT成像的應(yīng)用.中國(guó)醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)成像雜志，2017，23：407-411