CT觸發(fā)閾值在支氣管動脈低管電壓和低劑量對比劑成像中的應(yīng)用研究

姜一 余輝山 秦立新 田葵

(武漢市肺科醫(yī)院放射科，武漢 430000)

CT技術(shù)的發(fā)展使得支氣管動脈的CT血管造影(CT computed tomography angiography,CTA) 成為可能，為支氣管動脈提供了一種新的非侵入性檢查途徑[1],但CTA頻繁檢查必然給患者帶來較大的輻射劑量及增加對比劑腎病的發(fā)生率。因此，如何降低CTA的輻射劑量及對比劑用量是臨床及影像醫(yī)師所遇到的難題。本文擬探討低管電壓低劑量對比劑結(jié)合CT觸發(fā)閾值在支氣管動脈CTA檢查中能夠降低輻射劑量及減少對比劑用量的同時不影響圖像質(zhì)量的方法，以期為臨床提供借鑒。

1 對象與方法

1.1 研究對象

回顧性分析2017年12月至2018年5月共69例咯血患者，其中男57例，女12例，年齡18歲～80歲，體質(zhì)量指數(shù)(body mass index,BMI)＜24kg/m2。隨機將69例患者分為3組，每組23例。A組：男18例，女5例，年齡(48.35±17.36)歲，BMI(20.23±1.77)kg/m2，咯血患者疾病種類：支氣管擴張10例、肺結(jié)核8例、肺癌5例；B組：男20例，女3例，年齡(54.48±15.44)歲，BMI(19.64±1.98)kg/m2，咯血患者疾病種類：支氣管擴張8例、肺結(jié)核10例、肺癌4例；C組：男19例，女4例，年齡(53.09±17.15)歲，BMI(19.69±2.12)kg/m2，咯血患者疾病種類：支氣管擴張6例、肺結(jié)核11例、肺癌6例。3組患者性別、年齡、BMI、疾病種類比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P ＞0.05)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①有對比劑禁忌證者；②不能配合屏氣者。本研究通過醫(yī)院倫理委員會審核批準(zhǔn)，所有患者均簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 支氣管動脈CTA掃描

采用GE optima CT660 64排128層螺旋CT機進(jìn)行支氣管動脈CTA檢查。檢查前對患者進(jìn)行屏氣訓(xùn)練并除去頸、胸、腹部的金屬異物，患者仰臥于檢查床，足先進(jìn)，雙臂上舉抱頭，吸氣后屏住呼吸進(jìn)行掃描。利用對比劑團注追蹤法技術(shù)，掃描范圍為第6頸椎至第3腰椎，在定位像上取支氣管隆突下1cm的降主動脈為監(jiān)測位置，在監(jiān)測位置處設(shè)置感興趣區(qū)(region of interest ROI)面積≥50mm2,盡量選擇中心區(qū)域，待CT值到達(dá)設(shè)定閾值時自動觸發(fā)延遲7s掃描。A組采用管電壓120kV，對比劑用量1.4mL/kg，CT觸發(fā)閾值90HU；B組采用管電壓100kV，對比劑用量1.2mL/kg，CT觸發(fā)閾值120HU；C組采用80 kV，對比劑用量1.0mL/kg，CT觸發(fā)閾值150HU。其余掃描參數(shù)設(shè)為自動管電流50～400mA，準(zhǔn)直器寬度0.625mm×64mm，螺距1.375，轉(zhuǎn)速0.6s/周，掃描層厚層距10mm，重建層厚層距0.625mm，使用自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建(adaptive statistical iterative recon,ASIR)圖像重建，權(quán)重選擇40%。選擇雙筒高壓注射器經(jīng)左肘正中靜脈將對比劑碘海醇300mgI/mL（雙北）注入，注射速率4.5mL/s，待注射完畢后以相同的速率注射生理鹽水30mL。

1.2.2 圖像后處理

將 層 厚 層 距 為0.625mm的CTA圖 像傳至GEAW4.6工作站，通過多層面重建(multiplanar reconstruction,MPR)、最大密度投影(maximumintensity projection,MIP)、容積再現(xiàn)成像(volume rendering technique,VRT)等技術(shù)對CTA圖像進(jìn)行處理分析。

1.3 圖像質(zhì)量評價

1.3.1 圖像質(zhì)量主觀評分

由2位從事多年CTA研究、副高以上職稱的放射科醫(yī)師采用雙盲法對3組支氣管動脈CTA圖像質(zhì)量進(jìn)行評分，如兩位意見不一致，協(xié)商后統(tǒng)一意見。采用5分法[2]：血管顯示很清晰且邊緣銳利為5分；血管清晰、邊緣基本光滑4分；血管尚清楚且能夠分辨血管邊緣者3分；血管邊緣不銳利但尚能分辨者2分；血管邊緣模糊不能分辨者為1分。5分為優(yōu)，4分為良，3分為一般，2分為差，1分不能分辨?！?分滿足臨床診斷要求。

1.3.2 圖像質(zhì)量客觀評價

計算信噪比(signal to noise rations,SNR)、對比噪聲比(contrast noise ratio,CNR)，SNR=主動脈CT值/噪聲，CNR=（主動脈CT值-肌肉CT值）/噪聲，噪聲用主動脈感興趣區(qū)（ROI）的標(biāo)準(zhǔn)差來表示。選取約(90±5)mm2ROI在縱隔窗測量主動脈弓、氣管分叉層面降主動脈和同層胸椎旁兩側(cè)斜方肌、第12胸椎旁腹主動脈的CT值和標(biāo)準(zhǔn)差,盡量選擇中心區(qū)域，避開血管壁及鈣化，主動脈CT值為主動脈弓、降主動脈及腹主動脈三者CT值的平均值，肌肉CT值為兩側(cè)斜方肌CT值的平均值，噪聲為主動脈弓、降主動脈及腹主動脈三者標(biāo)準(zhǔn)差的平均值。

1.3.3 輻射劑量

記錄每例患者CTA結(jié)束后CT機顯示的容積CT劑量指數(shù)(CT dose index volume,CTDIvol)、劑量長度乘積(dose length product,DLP)。計算有效劑量(Effective Dose,ED)，ED=DLP×k，k取值0.014mSv/mGy·cm[3]。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 17.0統(tǒng)計學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差()表示，采用x2檢驗對3組患者性別、疾病種類進(jìn)行比較，對3組患者年齡、BMI、掃描范圍、圖像質(zhì)量主觀評分、圖像質(zhì)量客觀評價、輻射劑量及對比劑用量進(jìn)行單因素方差分析比較，組內(nèi)兩兩比較采用LSD檢驗，以P ＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 3組圖像質(zhì)量主觀評分及客觀評價比較

3組圖像主觀評分差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P ＞0.05)。3組主動脈CT值、圖像噪聲差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P ＜0.05)，C組主動脈CT值、圖像噪聲高于A組和B組(P ＜0.05)，B組主動脈CT值、噪聲高于A組(P ＜0.05)；3組圖像SNR、CNR差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P ＞0.05)，A組圖像SNR、CNR略高于B組和C組(P=0.082、P=0.492，P=0.075、P=0.840)，C組圖像SNR、CNR略高于B組(P=0.287、P=0.113)。見表1、圖1、圖2、圖3。

2.2 3組輻射劑量及對比劑用量比較

3組輻射劑量、對比劑用量差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P ＜0.05)，3組掃描范圍差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P ＞0.05)。C組輻射劑量ED低于A組和B組(P ＜0.05)，B組輻射劑量ED低于A組(P ＜0.05)；C組對比劑用量低于A組和B組(P ＜0.05)，B組對比劑用量低于A組(P ＜0.05)。見表2。

圖1 120kV組CTA圖像

圖2 100kV組CTA圖像

圖3 80kV組CTA圖像

3 討論

咯血為肺部疾病常見并發(fā)癥，其特點是發(fā)病急、病死率高，屬內(nèi)科急危重癥。引起咯血的原因很多，支氣管動脈是咯血主要供血動脈，且解剖復(fù)雜，其起源、數(shù)目、形態(tài)及走行分布等均存在明顯差異，但它并非唯一供血動脈，非支氣管性體循環(huán)動脈異常都可能引起咯血[4-5]。因此，在支氣管動脈栓塞術(shù)前，對咯血患者需進(jìn)行支氣管動脈CTA檢查以全面了解病灶供血動脈的特點，以避免介入醫(yī)生手術(shù)過程中出現(xiàn)失誤，增加手術(shù)難度。

3.1 選擇不同CT觸發(fā)閾值分析

CT觸發(fā)閾值對支氣管動脈CTA成像質(zhì)量起到重要作用。本研究顯示，A組采用管電壓120kV，CT觸發(fā)閾值90HU；B組采用管電壓100kV，CT觸發(fā)閾值120HU；C組采用80 kV，CT觸發(fā)閾值150HU。其中C組觸發(fā)閾值最高，是由于當(dāng)管電壓降到80kV時，X線光子能量更接近碘的K臨界值(33.2keV)，光電效應(yīng)發(fā)生幾率明顯增大，X線光子大部分被碘對比劑吸收，碘CT值明顯增加，時間密度曲線峰值也隨之明顯升高；而當(dāng)管電壓降到100kV時，X線光子能量只是接近碘的K臨界值(33.2keV)，碘CT值增加幅度不明顯，故時間密度曲線峰值低于80kV組。本研究3組均采用本機型最大螺距1.375，是由于咯血患者進(jìn)行CTA掃描時，很容易因再次咯血導(dǎo)致呼吸偽影，降低CTA成像質(zhì)量，而使用大螺距可以明顯縮短掃描時間，減少呼吸偽影發(fā)生率，同時還能解決CT觸發(fā)閾值較高導(dǎo)致觸發(fā)掃描時間延長，錯過對比劑峰值范圍的問題。

3.2 低管電壓和低劑量對比劑結(jié)合CT觸發(fā)閾值在支氣管動脈CTA中的臨床應(yīng)用

因支氣管動脈CTA檢查掃描范圍廣泛，涉及到頸、胸、腹3個部位，這就給患者造成大劑量的輻射。臨床上降低CT輻射劑量普遍采用降低管電壓、減少管電流2種方法[6-7]。輻射劑量與管電壓平方成正比，降低管電壓是減少胸部CTA輻射劑量最直接有效的方法[8-9]。孫繼全等[10]的研究表明，管電壓100kV、80kV有效劑量與管電壓120kV相比分別降低約20.1%、51.0%。本研究顯示，C組ED為(3.92±0.22)mSv，低于A組和B組的(7.70±0.82、5.72±0.80)mSv，B組ED為(5.72±0.80)mSv，低于A組(7.70±0.82)mSv，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，管電壓從120kV降到100kV、80kV，有效劑量分別下降約25.7%、49.1%。降低管電壓顯著降低輻射劑量的同時還可以增加血管內(nèi)碘對比劑CT值，提高血管對比度，從而改善低劑量對比劑導(dǎo)致CTA成像效果不佳的情況，而且管電壓越低，碘CT值越高。胡仕北等[11]與龐燕等[12]研究分別顯示，與管電壓100kV相比，管電壓80kV時，肺動脈CT值增加約11.8%；管電壓80kV時，肺動脈CT值較120kV增加約31.1%。本研究顯示A組、B組、C組主動脈CT值分別為(317.02±29.71、378.69±48.79、472.73±73.30)HU，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，其中C組主動脈CT值最高，較A組和B組分別增加約49.1%、24.8%，與以往研究相近。但管電壓降低可加重圖像的線束硬化偽影，導(dǎo)致圖像噪聲加大[13]。本研究顯示，C組圖像噪聲為27.98±7.07，高于A組和B組(12.87±1.85、19.05±2.96)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，但3組圖像SNR、CNR及圖像質(zhì)量主觀評分差異無統(tǒng)計學(xué)意義，滿足臨床診斷要求。這可能是由于本研究采用了目前較廣泛的迭代重建算法(ASIR),它具有降低圖像噪聲，優(yōu)化圖像質(zhì)量的作用，同時采用低管電壓可使碘CT值增加，提高血管對比度，而且肺部具有良好的天然對比以及減少對X線吸收的特點，因此在一定程度上提高了B組和C組圖像SNR、CNR，消除因管電壓下降導(dǎo)致圖像噪聲增加的隱患，保證了圖像質(zhì)量。

表1 3組圖像質(zhì)量主觀評分及客觀評價比較()

表1 3組圖像質(zhì)量主觀評分及客觀評價比較()

表2 3組輻射劑量、掃描范圍及對比劑用量比較()

表2 3組輻射劑量、掃描范圍及對比劑用量比較()

臨床上經(jīng)常使用較高劑量對比劑來達(dá)到CTA成像最佳效果，但這也就增加了患者對比劑腎病發(fā)生率的風(fēng)險。任心爽等[14]研究表明，大劑量的對比劑及高碘含量容易加重腎功能負(fù)擔(dān)，誘發(fā)腎功能不全和對比劑腎病。本研究顯示，C組對比劑用量（57.33±5.49）mL低于A組和B組（87.07±8.57、71.45±6.84）mL，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P ＜0.05)，C組對比劑用量較A組及B組分別降低約34.2%、19.8%。以上研究表明，在滿足介入術(shù)前檢查目的的前提下，采用低劑量對比劑可以明顯減輕腎臟負(fù)擔(dān)，降低患者對比劑腎病發(fā)生率。

綜上所述,在支氣管動脈CTA檢查中，以支氣管隆突下1cm為中心，CT觸發(fā)閾值150HU，采用80kV和低劑量對比劑能夠獲得良好的圖像質(zhì)量，滿足介入術(shù)前檢查目的，同時顯著降低輻射劑量及減少對比劑用量，降低患者對比劑腎病發(fā)生率。該技術(shù)具有一定的臨床應(yīng)用價值，值得推廣。本研究局限性：①收集樣本較少，下一步研究需增加樣本數(shù)量；②對于BMI ＞24 kg/m2患者采用上述研究是否影響圖像質(zhì)量，有待進(jìn)一步深入研究。