低管電壓、等滲低濃度對(duì)比劑在頭頸部CTA中的臨床應(yīng)用

胡勤勤，曾國飛，楊華

(重慶市中醫(yī)院放射科，重慶 400021)

近年來，隨著人口的老齡化及多層螺旋CT的普及，頭頸部動(dòng)脈CT血管造影(CT angiography,CTA)已廣泛應(yīng)用于臨床。頭頸部CTA檢查無創(chuàng)，且操作簡便，對(duì)于血管變異、血管病變的顯示具有重要價(jià)值。但頭頸部CTA檢查掃描范圍廣、輻射劑量大，對(duì)患者有潛在的致癌風(fēng)險(xiǎn)[1]；同時(shí)，為了維持血管內(nèi)有效的碘濃度，我們常采用大量高濃度對(duì)比劑，增加了誘發(fā)對(duì)比劑腎病的風(fēng)險(xiǎn)，特別是在年老體弱的患者腎毒性的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)進(jìn)一步增加[2-3]。因此，如何獲得高質(zhì)量圖像的同時(shí)降低輻射量和對(duì)比劑用量成為臨床研究的熱點(diǎn)[4]。目前，國內(nèi)外已有不少關(guān)于低濃度對(duì)比劑應(yīng)用的研究,但對(duì)于各參數(shù)的組合仍存在爭議，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，尚需要進(jìn)一步探討。因而本研究通過對(duì)圖像質(zhì)量多參數(shù)進(jìn)行分析，并與常規(guī)CTA進(jìn)行對(duì)比，旨在探討低管電壓、低濃度碘對(duì)比劑在頭頸CTA檢查中的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2017年1月至2017年8月于重慶市中醫(yī)院行頭頸部CTA檢查的患者(排除碘過敏，心、肝、腎功能不全，不能配合或無法完成檢查者，以及妊娠期婦女)共60例，其中男性27例，女性33例，年齡31～78歲,平均(60.6±10.3)歲，體重指數(shù)(BMI)15.7～29.4 kg/m2。所有患者均被提前告知并簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法

采用GE Optima CT660掃描儀?；颊呷⊙雠P位，頭先進(jìn)，掃描前囑患者檢查過程中制動(dòng)，不能有吞咽動(dòng)作，以免產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)偽影。按不同管電壓、對(duì)比劑濃度將所有患者隨機(jī)分成A、B、C 3組，每組20例。A、B組對(duì)比劑為碘克沙醇(碘濃度為270 mgI/mL)，A組管電壓80 kV，B組管電壓100 kV，C組(常規(guī)掃描組)：對(duì)比劑為碘帕醇(碘濃度為370 mgI/mL)，管電壓為120 kV，所有患者均采用固定管電流350 mA。于患者右側(cè)肘正中靜脈預(yù)置18G套管針，使用高壓雙筒注射器以5 mL/s流率注射對(duì)比劑，對(duì)比劑總量為1.5 mL/kg。對(duì)比劑注射前注射20 mL生理鹽水用于試壓,以免注射過程中流速過高導(dǎo)致血管破裂致造影劑外滲。先行平掃用于數(shù)字減影蒙片，CTA檢查前采用小劑量峰值試驗(yàn)測(cè)定頸總動(dòng)脈的峰值時(shí)間，CTA檢查啟動(dòng)時(shí)間為峰值時(shí)間加4 s。掃描范圍包括主動(dòng)脈弓至顱頂。螺距0.984，轉(zhuǎn)速0.5 s/r，準(zhǔn)直器寬度0.625 mm×40 mm，矩陣512×512。采用60%自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代重建(adaptive statistical interative reconstruction，ASiR)算法，重建層厚0.625 mm，層距0.625 mm。待造影劑注射完后再注射40 mL生理鹽水以加快頭臂、上腔等靜脈系統(tǒng)內(nèi)對(duì)比劑排空，同時(shí)稀釋造影劑,以免造影劑濃度過高,不利于代謝,造成血管刺激作用。

1.3 圖像后處理及分析

所有檢查數(shù)據(jù)傳至ADW 4.3工作站進(jìn)行后處理，重組方式包括容積再現(xiàn)(VR)、曲面重建(CRP)、最大密度投影(MIP)。橫斷位上測(cè)量頭頸部各動(dòng)脈節(jié)段(主動(dòng)脈弓、頸總動(dòng)脈，頸內(nèi)動(dòng)脈，大腦中動(dòng)脈)CT值，感興趣區(qū)(region of interest，ROI)大小約為測(cè)量層面血管管腔面積的1/2，測(cè)量時(shí)避開粥樣斑塊，當(dāng)管腔閉塞時(shí)放棄測(cè)量。分別測(cè)量C4水平右側(cè)頸總動(dòng)脈CT值及同側(cè)胸鎖乳突肌CT值與標(biāo)準(zhǔn)差(SD)，將后者CT值作為本底值，SD值作為噪聲值，計(jì)算圖像的對(duì)比度、信噪比(SNR)和對(duì)比噪聲比(CNR),對(duì)比度=頸總動(dòng)脈CT值-本底值，SNR=頸總動(dòng)脈CT值/噪聲值，CNR=對(duì)比度/噪聲值。由2名從事血管診斷工作的影像科醫(yī)師以雙盲法對(duì)上述各動(dòng)脈節(jié)段圖像進(jìn)行分析，采用4級(jí)評(píng)分法[5]評(píng)價(jià)各部位動(dòng)脈圖像質(zhì)量：1分：圖像質(zhì)量很差，噪聲大，血管邊緣毛糙，血管僅能顯示3級(jí)以內(nèi)分支,不能達(dá)到診斷要求；2分：圖像質(zhì)量較差，噪聲較大，血管邊緣較平滑，血管顯示3級(jí)分支，可以診斷但較困難；3分：圖像質(zhì)量尚可，有輕度噪聲，血管邊緣較平滑，血管顯示3級(jí)以上分支，基本符合診斷要求；4分：圖像質(zhì)量良好，無明顯噪聲，血管邊緣平滑，血管顯示4級(jí)以上分支，完全符合診斷要求。

1.4 輻射劑量及碘攝入量

輻射劑量的測(cè)量，掃描后儀器自動(dòng)生成容積CT劑量指數(shù)(CTDIvol)和劑量長度乘積(DLP)。根據(jù)公式計(jì)算有效輻射劑量(ED)，ED=DLP×K，K值為轉(zhuǎn)換因子，采用歐洲CT質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)指南取值為0.002 3 mSv/(mGy·cm)[6]。碘攝入量計(jì)算包括總碘量及碘注入率兩個(gè)指標(biāo)，計(jì)算公式分別為：總碘量=對(duì)比劑濃度×對(duì)比劑使用量；碘注入率=對(duì)比劑濃度×對(duì)比劑注射速率。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 輻射劑量及碘攝入量

3組患者的輻射劑量相關(guān)指標(biāo)的測(cè)量結(jié)果見表1，輻射劑量(DLP、ED)比較，3組組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。碘總量A、B組較C組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，A、B組總碘量較C組減少約27%。

表1 CT輻射劑量及碘攝入量比較

2.2 圖像主觀評(píng)價(jià)結(jié)果

A、B、C 3組圖像主動(dòng)脈弓CT值均大于300 HU,血管對(duì)比度較好(圖1)。A組圖像背景噪聲較大，周圍軟組織顯示稍差，血管邊緣稍毛糙(圖2A)，B、C組周圍軟組織顯示清晰，血管邊緣銳利(圖2B、2C)。3組圖像上大腦中動(dòng)脈及遠(yuǎn)端終末血管均顯示清晰，3組圖像均能滿足診斷要求(圖3)。3組圖像的主觀評(píng)分結(jié)果見表2，C組評(píng)分最高，A組評(píng)分最低，但各組間評(píng)分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。分析發(fā)現(xiàn)，圖像低劑量掃描時(shí)，圖像評(píng)分與患者BMI值明顯相關(guān)：A組圖像中主觀評(píng)分為4分的患者其BMI值均較低，最大的為24 kg/m2，在評(píng)分為3分的患者中有4例患者BMI值都>24 kg/m2，而評(píng)分為2分的患者BMI值為28.6 kg/m2；B組圖像中主觀評(píng)分為3分的患者中有3例患者BMI值>24 kg/m2。兩名診斷醫(yī)師圖像質(zhì)量主觀評(píng)分一致性較好(Kappa=0.72)。

2.3 圖像客觀評(píng)估結(jié)果

3組主動(dòng)脈、頸總動(dòng)脈、頸內(nèi)動(dòng)脈、大腦中動(dòng)脈的CT值及頸總動(dòng)脈的SNR、CNR值見表3。3組中各支動(dòng)脈CT值無顯著差異(P>0.05)。頸總動(dòng)脈的SNR、CNR值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，A、B組稍低于C組。

表2 圖像主觀評(píng)分結(jié)果

表3 圖像血管內(nèi)CT值(HU)及CNR、SNR測(cè)量結(jié)果

組間兩兩比較：主動(dòng)脈弓CT值A(chǔ)、B，A、C組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.040、P=0.033)，其余各動(dòng)脈組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；SNR值A(chǔ)、C，B、C組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.008、P=0.004)；CNR值A(chǔ)、C，B、C組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.028、P=0.011)，SNR及CNR值A(chǔ)、B組間差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

3 討論

頭頸聯(lián)合CTA成像掃描范圍長，輻射劑量較大，對(duì)人體有著潛在的危害，如何降低檢查輻射劑量一直是學(xué)界研究的熱點(diǎn)。降低輻射劑量的方法主要有降低管電壓、降低管電流及增大螺距等[7]。諸多研究結(jié)果表明：在其余掃描參數(shù)保持不變基礎(chǔ)上，隨著管電壓的增高，組織表面入射劑量以及透過組織的X射線劑量均會(huì)明顯增加，且以組織表面入射劑量增加幅度為甚，因此，組織所吸收的輻射劑量也會(huì)隨之升高。反之，降低管電壓后，臟器組織所吸收的劑量會(huì)降低[8]。從研究結(jié)果可以看出，當(dāng)管電壓從120 kV降到100 kV后，ED降低了40%，而從100 kV降到80 kV后，ED進(jìn)一步降低50%，說明降低管電壓能明顯的降低患者吸收的輻射劑量。然而管電壓的降低可明顯減弱X線的穿透力，進(jìn)而減少探測(cè)器所接收到的光子量，最終增加掃描后圖像的噪聲。自適應(yīng)迭代重建(ASiR)的出現(xiàn)帶來了低輻射檢查的時(shí)代，該算法通過首先建立噪聲性質(zhì)和被掃描物體的模型，能為對(duì)噪聲抑制要求比較高的檢查帶來顯著好處。也就是說，通過降低重建圖像中的噪聲我們能獲得劑量上的優(yōu)勢(shì)，因此在相同噪聲水平下，掃描劑量可以顯著降低[9]。研究表明：隨著迭代權(quán)重比的升高，噪聲水平隨著下降，SNR和CNR隨著上升，圖像質(zhì)量有所提升；但權(quán)重比不能無限制的上升，原因在于ASiR權(quán)重高于70%時(shí)，各組織之間的對(duì)比度降低，病變的顯示能力有所下降，從而影響診斷效果[10]。而且ASiR權(quán)重過高會(huì)過分改變圖像噪聲結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)“塑料樣偽影”,影響臨床診斷。文獻(xiàn)報(bào)道權(quán)重比為60%來重建圖像最佳[11-13]。盡管在80 kV、100 kV與120 kV之間頸總動(dòng)脈的SNR和CNR有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但是不影響診斷，3組圖像的主觀評(píng)分均值均>3分，均能達(dá)到診斷要求。

靜脈注入碘對(duì)比劑后大部分經(jīng)腎臟排泄，而碘對(duì)比劑的不良反應(yīng)主要有特異性反應(yīng)和細(xì)胞毒性反應(yīng)，前者一般與劑量無關(guān)，難以預(yù)防，而細(xì)胞毒性反應(yīng)的發(fā)生率與對(duì)比劑劑量呈正相關(guān)，低濃度對(duì)比劑可減輕其對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞及腎臟功能的潛在損害[14]。本研究中采用低濃度對(duì)比劑碘克沙醇270 mgI/mL，總碘量較常規(guī)組明顯減少，產(chǎn)生不良反應(yīng)的概率明顯降低，對(duì)心、腎功能較差者尤為適用，且碘克沙醇270 mgI/mL為等滲對(duì)比劑，其滲透壓為290 mOsm/kg，與血漿相同，當(dāng)對(duì)比劑進(jìn)入血液循環(huán)后，不會(huì)增加血容量，從而可以減少心臟負(fù)擔(dān)，使患者更為舒適。由于對(duì)比劑濃度降低，血管強(qiáng)化的CT值會(huì)減低。CT值是物質(zhì)X射線衰減系數(shù)在CT圖像上的反映,是構(gòu)成CT圖像的基礎(chǔ)物質(zhì)，而X射線衰減系數(shù)又取決于物質(zhì)的密度、原子序數(shù)及X射線的能量。研究表明[15]：較低的管電壓(80 kV或者100 kV)與常用的120 kV比較可以提高碘對(duì)比劑的CT衰減值，具體結(jié)果為每mgI/mL提高30 Hu(100 kV)或者40 HU(80 kV)。本研究中使用碘濃度270 mgI/mL、80 kV時(shí)主動(dòng)脈弓CT值均值為541.37 HU，碘濃度270 mgI/mL、100 kV時(shí)主動(dòng)脈弓CT值均值為470.75 HU，而碘濃度370 mgI/mL、120 kV時(shí)主動(dòng)脈弓CT值均值為423.05 HU，隨著管電壓的增加，CT值逐漸降低，同時(shí)也證明了上述觀點(diǎn)。這是由于低電壓的X線平均能量更接近碘的K值，光電效應(yīng)作用更大，所以強(qiáng)化效果更好[16]。因此，使用低濃度對(duì)比劑，配合低電壓和迭代重建技術(shù)能夠保證血管腔內(nèi)CT值。此外有研究表明碘對(duì)比劑的輸注速率越快，對(duì)團(tuán)注碘的壓縮也越大，受檢者靶血管的強(qiáng)化效果越明顯，特別是對(duì)于血管彈性較差的患者，但是也要注意對(duì)比劑注射速率不能過快，否則容易引起對(duì)比劑的外滲，因而，本研究中采用5 mL/s流率注射對(duì)比劑，結(jié)果顯示：5 mL/s的流率血管顯影效果較好，且沒有一例對(duì)比劑外滲并發(fā)癥發(fā)生。

此外，本研究發(fā)現(xiàn)：雙低掃描時(shí)管電壓的選擇與患者的BMI值有一定相關(guān)，當(dāng)患者BMI值<24 kg/m2時(shí)，采用80 kV能獲得良好的圖像，當(dāng)BMI值>24 kg/m2時(shí)，采用80 kV圖像信噪比明顯降低，而采用100 kV能明顯提升圖像的信噪比。這是由于超重及肥胖人群BMI過大，隨著X線衰減變化導(dǎo)致探測(cè)器曝光改變而影響圖像噪聲，即X線穿透能力減弱，從而圖像的噪聲增加[17]。目前，對(duì)于頭頸部CTA雙低個(gè)性化掃描報(bào)道還很少，有相關(guān)文獻(xiàn)[18]報(bào)道了根據(jù)患者的體重指數(shù)給與相應(yīng)的管電壓及造影劑濃度的個(gè)性化掃描。這樣既避免了體重指數(shù)小的患者接受不必要的輻射，也使得體重指數(shù)大的患者不會(huì)由于重建圖像質(zhì)量差而不能滿足診斷要求。同時(shí),根據(jù)經(jīng)驗(yàn)推薦：采用低劑量掃描時(shí)，當(dāng)BMI≤24 kg/m2時(shí)，采用80 kV以盡可能的降低輻射劑量，而當(dāng)BMI>24 kg/m2時(shí)應(yīng)用100 kV以保證圖像足夠的信噪比。

盡管研究證實(shí)了雙低掃描的可行性，但本研究也存在一定的局限性：首先，樣本含量過少，患者間的個(gè)體差異較大從而影響結(jié)果的準(zhǔn)確性；第二，血管病變的診斷缺乏金標(biāo)準(zhǔn)，有待與DSA進(jìn)一步比較；第三，低管電壓組SNR和CNR相對(duì)較低，需對(duì)參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化；第四，未對(duì)患者BMI值進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，尚需更大樣本來進(jìn)一步研究。

綜上所述，基于ASiR技術(shù)的雙低CTA檢查能在較大幅度降低碘攝入量及輻射劑量的同時(shí)獲得臨床滿意的圖像。合適管電壓的選擇應(yīng)結(jié)合患者的BMI值，建議BMI臨界點(diǎn)采用24 kg/m2，BMI≤24 kg/m2時(shí)，采用80 kV；BMI>24 kg/m2時(shí)，采用100 kV。