不同代320排螺旋CT機全肝灌注成像輻射劑量及灌注參數(shù)的比較

申曉俊， 吳 東*， 湯 敏， 陳財忠， 金 航， 曾蒙蘇

1. 復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院放射科，上海 2000322. 上海市影像醫(yī)學(xué)研究所，上海 2000323. 復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院影像系，上海 200032

CT灌注成像(CT perfusion imaging，CTPI)不僅能對器官、組織進(jìn)行形態(tài)學(xué)成像，更能無創(chuàng)性評價微環(huán)境血流灌注狀態(tài)。隨著CTPI技術(shù)的成熟，除了顱腦一站式CTPI[1-3]，其在體部的應(yīng)用也逐漸得到重視。本課題組前期研究[4]發(fā)現(xiàn)，全肝CTPI能量化評估小肝細(xì)胞癌的生物學(xué)習(xí)性(微血管侵犯)。但是，CTPI需進(jìn)行多次容積數(shù)據(jù)采集，導(dǎo)致輻射劑量增加[5]。因此，如何降低CTPI輻射劑量，近年來引起關(guān)注。

第2代320排螺旋CT機的球管旋轉(zhuǎn)時間為0.3 s，時間分辨率為0.275 s，同時聯(lián)合三維自適應(yīng)迭代劑量降低(adaptive iterative dose reduction-3D，AIDR-3D)、自動曝光控制等技術(shù)，在保證圖像質(zhì)量的情況下，輻射劑量也較第1代CT機明顯降低[6]。目前，尚無針對全肝CTPI在這方面的研究。此外，既往研究中不同CTPI設(shè)備、灌注模式的灌注參數(shù)差異較大[7-11]，影響病灶的動態(tài)隨訪。因此，本研究分析了兩代320排螺旋CT機全肝灌注成像中輻射劑量及灌注參數(shù)的差異。

1 資料與方法

1.1 一般資料 隨機選取在本院進(jìn)行全肝CTPI的78例患者的影像學(xué)資料。其中，36例患者接受了東芝第2代320排螺旋CT機(Aquilion ViSION)全肝CT灌注掃描(第2代組)；42例患者接受了東芝第1代320排螺旋CT機(Aquilion ONE)灌注掃描(第1代組)。第1代組患者中，男性31例、女性11例，年齡24～85歲，中位年齡62(46.75,62.25)歲；第2代組患者中，男性28例、女性8例，年齡25～80歲，中位年齡55.5(45.25,66.75)歲。兩組患者的性別比例、年齡差異無統(tǒng)計學(xué)意義。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會審核批準(zhǔn)，患者知情同意并簽署知情同意書。

1.2 CT掃描技術(shù)

1.2.1 CT機參數(shù)設(shè)置 兩代CT機掃描均應(yīng)用低劑量AIDR-3D算法，聯(lián)合自動曝光控制技術(shù)(SUER Exposure)[12]調(diào)節(jié)管電流，同時應(yīng)用不對稱錐形射線束重建算法[13]獲取灌注重建圖像，具體掃描參數(shù)見表1。

1.2.2 掃描方法 兩代320排螺旋CT機掃描模式一致。經(jīng)肘前靜脈以8 mL/s速率注射對比劑碘帕醇(碘必樂，370 mgI/mL)40 mL，后續(xù)注射0.9%氯化鈉液40 mL。注射對比劑8 s后開始掃描，分為3個階段：每隔2 s掃描1次，共掃描11次；2.5 s后，每隔3 s掃描1次，共掃描7次；3.5 s后，每隔5 s掃描1次，共掃描5次。第2代組患者的曝光時間為6.9 s，第1代組患者的曝光時間為11.5 s。掃描過程中囑患者勻淺呼吸，運用呼吸運動偽影補償技術(shù)來糾正呼吸運動偽影。

1.3 灌注參數(shù)及輻射劑量的評估 將完成CT掃描后獲取的圖像傳至東芝Vitrea v6.5.3工作站，使用體部灌注軟件進(jìn)行肝臟CTPI。[1]以腹主動脈為輸入動脈，門靜脈主干或主要分支為輸入靜脈，計算時間密度曲線(time density curve，TDC)，獲取感興趣區(qū)域(region of interest, ROI)。ROI選取原則：選擇面積盡量大、密度較均勻的正常肝組織，但不能到達(dá)肝臟邊緣；避開肝內(nèi)大血管、病灶邊緣及異常強化區(qū)。測量每例ROI橫斷位、冠狀位和矢狀位的灌注參數(shù)值，包括肝動脈血流量(hepatic arterial flow，HAF)、門靜脈血流量(portal venous flow，PVF)及灌注指數(shù)(perfusion index，PI)，取各參數(shù)的平均值。

每例患者的輻射劑量參數(shù)包括容積CT劑量指數(shù)(volume CT dose index，CTDIvol)、劑量長度乘積(dose length product，DLP)，在肝臟灌注掃描完成后由機器自動生成。計算有效輻射劑量(effective radiation dose，ED)，ED=DLP×k，其中k為換算系數(shù)，上腹部掃描時k=0.015 mSv·mGy-1·cm-1[14]。

2 結(jié) 果

2.1 全肝CT灌注參數(shù) 結(jié)果(表2)表示：第2代組HAF、PI值較第1代組稍增高，PVF值較第1代組稍降低，但差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。圖1為兩代CT機獲取灌注參數(shù)示例。

2.2 全肝CT灌注輻射劑量 結(jié)果(表3)表明：第2代組輻射劑量參數(shù)CTDIvol、DLP及ED值均較第1代組明顯減小(P<0.01)，減小幅度均約46%。

表2 兩組患者全肝灌注參數(shù)比較

HAF：肝動脈血流量；PVF：門靜脈血流量；PI：灌注指數(shù)

圖1 不同代CT機全肝灌注參數(shù)比較

A,B,C：男性，42歲，肝血管瘤，第1代320 CT成像獲得灌注參數(shù)，HAF=33.3 mL·min-1·100 mL-1(A)、PVF= 135.5 mL·min-1·100 mL-1(B)、PI=19.9%(C). D,E,F：女性，35歲，肝無占位，第2代320 CT成像獲得灌注參數(shù)，HAF=30.4 mL·min-1·100 mL-1(D)、PVF=118.4 mL·min-1·100 mL-1(E)、PI=20.3%(F)

表3 兩組患者全肝灌注輻射劑量比較

CTDIvol：容積CT劑量指數(shù)；DLP：劑量長度乘積；ED：有效輻射劑量.**P<0.01與第1代組相比

3 討 論

本研究發(fā)現(xiàn)，第2代320排螺旋CT機較第1代CT機輻射劑量(CTDI、DLP及ED)顯著減小(P<0.01)，降低幅度約46%，更符合利用盡可能低的放射劑量達(dá)到臨床診斷(as low as reasonably achievable，ALARA)的要求。此外，兩代320排螺旋CT機之間的肝臟灌注參數(shù)值(PAF、PVF及PI)差異無統(tǒng)計學(xué)意義，具有可比性，說明可以用這2臺CT機對同一病灶進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測、隨訪。

第2代320排螺旋CT機輻射劑量減小的可能原因如下：(1)在保證圖像質(zhì)量的情況下，管電壓100 kV時較管電壓120 kV時輻射劑量降低[15]。本研究所有患者CT檢查的管電壓均為100 kV。(2)第2代320排螺旋CT掃描中球管旋轉(zhuǎn)時間較第1代減少(0.3 svs0.5 s)。本研究中第2代組每例患者總曝光時間減少4.6 s，減少幅度約40%，在管電流相對不變的情況下，輻射劑量減少。(3)為了獲取精確的肝動脈期時間密度曲線(TDC)，需要高的時間分辨率。而第2代320排螺旋CT掃描技術(shù)的時間分辨率為0.275 s，滿足肝CTPI要求。

本研究的優(yōu)勢：(1)不同廠家CT機的肝臟灌注參數(shù)存在差異[6-7]，且不同的灌注軟件及灌注模型獲得的肝臟灌注參數(shù)值一致性較低[8-9]，不適用于進(jìn)行CT灌注隨訪觀察。而本研究的兩臺CT機均為東芝公司的320排螺旋CT機，第2代320排螺旋CT機僅在第1代CT機的軟硬件配置上進(jìn)行了升級，而數(shù)據(jù)采集方案、灌注值測量工作站均一致。(2)由于不同肝占位性病變的CT灌注值差異較大，難以相互比較，而正常肝實質(zhì)的灌注情況變化較小，故本研究在正常肝實質(zhì)區(qū)域選取ROI；同時，為了使測量數(shù)值準(zhǔn)確反映全肝灌注情況，選擇測量橫斷位、冠狀位和矢狀位三方位的灌注參數(shù)值，并取平均值，從而能減小測量誤差。

本研究的不足：(1)樣本量較少；(2)由于倫理要求，未能對同一患者同時行兩代320排螺旋CT掃描；(3)觀察者內(nèi)和觀察者間在灌注參數(shù)測量上的可重復(fù)性存在較多爭議，觀察者內(nèi)的一致性可能優(yōu)于觀察者間[16]，但臨床中患者的檢查與隨訪測量較難由同一位觀察者完成。

綜上所述，第2代320排螺旋CT掃描技術(shù)采用AIDR-3D算法，聯(lián)合應(yīng)用自動曝光控制技術(shù)，球管旋轉(zhuǎn)時間0.3 s，在不影響肝灌注參數(shù)HAF、PVF、PI值的情況下，輻射劑量較第1代320排螺旋CT機明顯降低。此外，兩者HAF、PVF、PI值相似說明其聯(lián)合應(yīng)用不影響肝臟腫瘤的隨訪觀察。