低管電壓、低濃度碘對比劑聯(lián)合多模型迭代重建在Stanford B型主動脈夾層腔內(nèi)修復(fù)術(shù)后隨訪復(fù)查中的價值

劉 蕓，何昌銀，嚴高武

1重慶市急救醫(yī)療中心醫(yī)學影像科，重慶400014；2遂寧市中心醫(yī)院放射影像科，四川 遂寧629000

主動脈夾層（AD）是指各種原因所致的主動脈中膜彈力纖維病變或發(fā)育缺陷造成主動脈壁的薄弱為基礎(chǔ)，主動脈內(nèi)膜撕裂，血液通過內(nèi)膜撕裂口進入到內(nèi)膜與中膜層，導(dǎo)致內(nèi)膜與中膜之間剝離，形成真、假兩個腔隙的一種病理狀態(tài)［1］。根據(jù)AD破口位置的不同，以左鎖骨下動脈為分界點，臨床常將AD分為Stanford A和B兩種類型［2］。根據(jù)2010年美國胸主動脈疾病管理指南和2014年歐洲主動脈疾病管理指南［3-4］，Stanford A型AD首選傳統(tǒng)外科開放手術(shù)治療，而Stanford B型AD可選擇內(nèi)科保守治療、傳統(tǒng)外科開放手術(shù)或胸主動脈腔內(nèi)修復(fù)術(shù)（TEVAR）治療。主動脈計算機斷層血管造影（CTA）檢查目前被認為是診斷主動脈疾病的“金標準”，已廣泛運用于主動脈疾病的診斷、鑒別診斷和治療后隨訪復(fù)查中［3-4］。隨著技術(shù)的成熟和推廣，“可合理達到盡可能低”的輻射防護和環(huán)境保護原則現(xiàn)已深入人心［5］，但目前未見將低管電壓、低濃度碘對比劑聯(lián)合多模型迭代重建（ASIR-V）掃描方案運用于Stanford B型AD TEVAR術(shù)后隨訪復(fù)查的研究報道。本研究旨在探討低管電壓、低濃度碘對比劑聯(lián)合ASIR-V掃描方案在Stanford B型AD TEVAR術(shù)后隨訪復(fù)查中的價值，為臨床提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2019年1月～2020年6月在我院確診并接受TEVAR手術(shù)的所有Stanford B型AD患者。納入標準：Stanford B型AD者；TEVAR術(shù)后至少1月隨訪復(fù)查者；年齡＞18歲。排除標準：甲狀腺功能亢進、碘對比劑過敏病史、嚴重基礎(chǔ)性疾病、妊娠或哺乳等不宜行主動脈CTA 檢查者；BMI＞30 kg/m2；檢查失敗或質(zhì)量差，無法測量數(shù)據(jù)者。最終納入患者128例，其中男性75例，年齡25～78歲（55.6±16.8歲）；女性53例，年齡36～75 歲（52.8±12.4 歲）。先將患者分為BMI ≤25 kg/m2（n=72）和25 kg/m2＜BMI＜30 kg/m2兩個亞組（n=56），再根據(jù)隨機數(shù)字表將其分配至實驗組（n=64）和對照組（n=64）進行主動脈CTA掃描。實驗組和對照組在性別、年齡、體質(zhì)量、身高、掃描長度方面比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05，表1）。本研究所有患者均簽署書面知情同意書。

表1 低濃度和高濃度碘對比劑組基本特征及掃描參數(shù)比較Tab.1 Comparation of demographics and characteristics of low and high concentration iodine contrast agent guoups(n=64,Mean±SD)

1.2 檢查方法

采用Revolution CT（GE Healthcare）進行掃描，患者取仰臥位，掃描范圍從胸廓入口至恥骨聯(lián)合水平。兩組均采用自動管電流技術(shù)，噪聲指數(shù)10，探測器寬度80 mm，層厚5 mm，層間距5 mm，轉(zhuǎn)速0.5 s/r，螺距0.992∶1，重建層厚1.25 mm。實驗組管電壓100 kVp，前置ASIR-V 30%重建，造影劑為320 mgI/mL碘克砂醇；對照組管電壓120 kVp，前置ASIR-V 0%重建，造影劑為350 mgI/mL碘佛醇；劑量均按1 mL/kg體質(zhì)量計算，流速為3.5 mL/s，隨后以相同流速注射生理鹽水30～40 mL。動脈期采用閾值觸發(fā)技術(shù)，左心室內(nèi)放置感興趣區(qū)（ROI），當閾值達到150 Hu時進行，靜脈期在動脈期結(jié)束后延遲8～10 s。

1.3 圖像質(zhì)量客觀評價

由2名具有5年以上CTA閱片經(jīng)驗的放射診斷醫(yī)師獨立、盲法測量，將ROI分別放置在主動脈CTA軸位圖像的主動脈弓（圖1A）、肺動脈主干（圖1B）、主動脈瓣（圖1C）、腹腔干（圖1D）、腸系膜下動脈（圖1E）和腹主動脈分叉水平（圖1F）。選擇上述圖像中的3個連續(xù)層面，以最大程度地包括主動脈腔為原則分別放置1個ROI，記錄其CT值（SI主動脈）和標準差（SD主動脈），取2名研究者3次測量的平均值作為獨立測量的最終值，再除以2作為該水平主動脈的最終強化值。放置ROIs時需注意避開支架或血管壁、栓子、鈣化灶、狹窄段和運動偽影，并以相同大小的ROIs分別測量同一層面脊柱旁肌肉的CT值（SI肌肉）和標準差（SD肌肉）。信噪比（SNR）和對比噪聲比（CNR）的計算公式分別為［6］：SNR=SI主動脈-SI肌肉/SD主動脈；CNR=SI主動脈-SI肌肉/SD肌肉。

1.4 圖像質(zhì)量主觀評價

由兩名具有5年以上CTA閱片經(jīng)驗的放射診斷醫(yī)師獨立、盲法評價。評價對象為主動脈CTA軸位、容積再現(xiàn)（圖2A）以及最大密度投影圖像（圖2B），內(nèi)容包括5項條目：圖像質(zhì)量、血管強化、偽影、噪聲、診斷信心（表2），每個條目的最高分為5分，最低1分［7］。各項目≥3分即達到診斷要求，≤2分為未達到診斷要求。

1.5 輻射劑量及碘劑量

記錄CT 容積劑量指數(shù)（CTDIvol）、劑量長度乘積（DLP）。有效輻射劑量（ED）=DLP×k，其中，k=0.017 mSv/(mGy·cm)［8］。碘劑量（g）=碘對比劑濃度（mgI/mL）×碘對比劑注射劑量（mL）/1000（mg/g）。

圖1 不同層面測量主動脈及椎旁肌肉的CT值和標準差Fig.1 Measurements of mean attenuation values with standard deviations of aorta and paraspinal muscles at different levels.A:主動脈弓層面;B:肺動脈主干層面;C:主動脈瓣層面;D:腹腔干層面;E:腸系膜下動脈層面;F:腹主動脈分叉層面

圖2 主動脈容積再現(xiàn)（A）及最大密度投影（B）圖像的主觀評價，均為5分Fig.2 Assessment of subjective image quality in the volume render(A)and maximum intensity projection(B)aorta.The subjective scores were 5 points for both.

1.6 重要CTA征象

（1）內(nèi)漏［9］：Ⅰ型指血液經(jīng)腔內(nèi)移植物近心端（Ⅰa型）或遠心端（Ⅰb型）的裂隙流入瘤腔；Ⅱ型：指腔內(nèi)隔絕術(shù)后血液經(jīng)腔內(nèi)移植物與分支血管反流入瘤腔（經(jīng)鎖骨下動脈反流者為型Ⅱs型，經(jīng)支氣管動脈或肋間動脈反流者為Ⅱo型）；Ⅲ型指從腔內(nèi)移植物破損處流入AD假腔；Ⅳ型指血液從腔內(nèi)移植物針孔漏入AD假腔；（2）其他：如支架有無變形，支架是否在位，支架內(nèi)通暢情況、血栓機化情況、真假腔的變化等重要征象。

1.7 統(tǒng)計學分析

采用GraphPad Prism 8.0軟件進行統(tǒng)計分析。計量資料以均數(shù)±標準差表示，符合正態(tài)分布者行獨立樣本t檢驗，不符合正態(tài)分布者行Mann-Whitney U檢驗。兩組性別組成的比較采用χ2檢驗。采用Kappa檢驗評價兩觀察者圖像質(zhì)量主觀評分的一致性，Kappa＞0.81表示非常好，0.61＜Kappa＜0.80表示好，0.41＜Kappa＜0.60表示較好，0.21＜Kappa＜0.40表示一般，Kappa＜0.20表示差。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

表2 主動脈CTA圖像質(zhì)量主觀評價標準Tab.2 The subjective score criteria of image quality for aortic CTA

2 結(jié)果

2.1 圖像質(zhì)量客觀評價

與對照組比較，實驗組主動脈在主動脈弓、肺動脈主干、主動脈瓣、腹腔干、腸系膜下動脈以及腹主動脈分叉層面的CT值、SNR和CNR差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05，表3），而其圖像噪聲在上述層面均低于對照組（P＜0.05，圖3）。在實驗組中，與FBP 比較，采用ASIR-V重建的主動脈在各層面的CT值差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05，表4），而其圖像噪聲（FBP＞ASIR-V）、SNR（FBP＜ASIR-V）和CNR（FBP＜ASIR-V）差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。

在BMI≤25 kg/m2和25 kg/m2＜BMI＜30 kg/m2亞組分析中，實驗組和對照組主動脈在主動脈弓、肺動脈主干、主動脈瓣、腹腔干、腸系膜下動脈以及腹主動脈分叉層面的CT值、圖像噪聲、SNR以及CNR差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05，表5～6）。

2.2 圖像質(zhì)量主觀評價

2名診斷醫(yī)師在實驗組和對照組主動脈軸位圖像、容積再現(xiàn)圖像以及最大密度投影圖像主觀圖像質(zhì)量評分方面差異無統(tǒng)計學意義（4.65±0.65 vs 4.7±0.56,P=0.801；4.55±0.67 vs 4.65±0.48,P=0.5988；4.6±0.66 vs 4.5±0.67, P=0.6467），其觀察者間一致性均非常好（Kappa＞0.81,P＜0.05）。

2.3 輻射劑量及碘劑量

與對照組比較，實驗組的CTDIvol、DLP、ED以及碘劑量均低于對照組（P＜0.05，表7）；實驗組的ED、碘劑量較對照組降低約31.69%、24.14%（P＜0.001）。

圖3 低和高濃度碘對比劑組主動脈在不同層面的噪聲比較Fig.3 Image noise in aortic segments in the low-iodine and high-iodine groups. Segments include the aortic arch,pulmonary trunk level, aortic valve, inferior mesenteric artery,and abdominal aorta bifurcation levels.*P＜0.05.

2.4 重要CTA征象

實驗組和對照組均未見各型內(nèi)漏，亦無支架變形、移位或不通暢等其他重要征象。

3 討論

主動脈CTA檢查需要使用碘對比劑，且其掃描范圍大，上至胸廓入口水平，下至恥骨聯(lián)合水平，因而其面臨的碘對比劑安全和電離輻射問題尤為明顯［3-4］。對于Stanford B型AD患者而言，臨床常可選擇TEVAR手術(shù)對其進行治療?；颊呓?jīng)TEVAR手術(shù)后，臨床常需采用主動脈CTA檢查對其進行終身隨訪復(fù)查，觀察病情變化情況，直至無法繼續(xù)為止［10-11］。故尋找一種既能保證圖像質(zhì)量，又能降低輻射劑量和減少碘劑用量的掃描方案具有十分重要的臨床意義。

電離輻射問題的核心是輻射相關(guān)性腫瘤，其主要預(yù)防措施是盡量減少或避免電離輻射損害［12］。目前，CTA檢查中降低電離輻射的措施主要包括：降低管電壓或管電流；自動管電壓或管電流調(diào)節(jié)；縮小掃描范圍；減少掃描期相等［12-13］。本研究主要采用降低管電壓的方法來降低電離輻射，結(jié)果顯示，實驗組的輻射劑量比對照組降低約31.69%（5.28±0.29 mSv vs 7.73±0.21 mSv，P＜0.05），結(jié)果與Shen 等［6］一致，但其研究并非只納入TEVAR術(shù)后的AD患者，還包括主動脈瘤及其他病癥，而本研究的納入對象均為TEVAR術(shù)后的Stanford B型AD患者。

表4 低濃度碘對比劑組不同層面主動脈CT值、圖像噪聲、SNR及CNR比較Tab.4 Comparation of attenuation,image noise,SNR,and CNR in low-iodine group(n=32,Mean±SD)

表5 低BMI組不同層面主動脈的CT值、圖像噪聲、SNR及CNR比較Tab.5 Comparation of attenuation, image noise, SNR, and CNR in various regions of aorta in lowiodine and high-iodine group in patients stratified by BMI(Mean±SD)

雖然降低管電壓可以減小輻射劑量，但由于低管電壓所產(chǎn)生的X線光子能量降低，從而使得采用傳統(tǒng)重建算法FBP后所生產(chǎn)的圖像噪聲增加、圖像質(zhì)量下降［14］。為了彌補上述不足，研究者提出了適當減少對比劑使用量的方法，其原理是［15］：在管電壓降低時，X線光子能量也隨之降低，使得光子能量更接近含有高原子序數(shù)元素的組織或結(jié)構(gòu)（如骨骼、含碘的組織或血管等）的“K緣”（33.2 keV），光電效應(yīng)隨之增強、康普頓散射減弱，這些組織或器官的CT值也隨之增加。本研究實驗組和對照組主動脈在不同層面（包括主動脈弓、肺動脈主干、主動脈瓣、腹腔干、腸系膜下動脈和腹主動脈分叉層面）的CT值、SNR、CNR和主觀圖像質(zhì)量評分差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），此結(jié)果與上述原理一致。碘對比劑安全問題的核心是對比劑腎病，減少或防止對比劑腎病最重要的原則是盡量減少碘對比劑的使用，尤其對于高危患者［16］。本研究實驗組的碘劑量比對照組減少大約24.14%（22.85±1.63 g vs 30.12±1.31 g，P＜0.05），此與Shen等［6］結(jié)果相似，實驗組的碘劑量比對照組減少約27.3%（20.36±2.65 g vs 28±1.98 g，P＜0.05）。

表6 高BMI組不同層面主動脈的CT值、圖像噪聲、SNR及CNR比較Tab.6 Comparation of attenuation, image noise, SNR, and CNR in various regions of aorta in lowiodine and high-iodine group in patients stratified by BMI(Mean±SD)

表7 低濃度和高濃度碘對比劑組間輻射劑量及碘劑量比較Tab.7 Comparison of radiation dose and contrast medium(n=32,Mean±SD)

雖然FBP圖像重建時間短，一直是CT圖像重建的主流，但其易受圖像噪聲和偽影的影響，尤其是低劑量檢查方案時更加明顯。因此，研究者一直在努力探索新的圖像重建算法，尤其是迭代重建算法［17］。新近推出的ASIR-V重建技術(shù)是一種全模型實時迭代重建技術(shù)，其具有更先進的系統(tǒng)噪聲模型、被掃描物體模型和物理模型，可降低輻射劑量、降低圖像噪聲、提高低對比度檢測敏感度［18］，這與本研究的結(jié)果一致。本研究實驗組中，采用ASIR-V重建算法主動脈各層面的圖像噪聲均較FBP低，而其SNR和CNR均較FBP高（P＜0.05）。既往有研究探索了迭代重建算法聯(lián)合其他方法對主動脈CTA圖像質(zhì)量和輻射劑量的影響［6,19-22］。有研究采用雙源CT的大螺距、低管電壓（80或100 kVp vs 120 kVp）和低濃度碘對比劑（270 mgI/L vs 400 mgI/L）聯(lián)合迭代重建算法（SAFIRE vs FBP）掃描方案對主動脈進行CTA成像［19］，結(jié)果顯示，實驗組的CT值、SNR、CNR均較對照組高，而圖像噪聲、輻射劑量和碘劑用量均較對照組低（P＜0.05）。然而，本研究與上述報道［6,19-29］的最大不同之處在于：納入對象不同（Stanford B 型AD TEVAR術(shù)后vs主動脈其他病癥）；迭代重建算法不同（新型ASIR-V vs其他迭代重建算法）。因此，本研究結(jié)果可為相關(guān)研究提供參考或補充。

本研究的局限性在于：樣本量相對較小，實驗組和對照組僅有64名受試者；實驗組僅采用FBP（0%ASIRV）和30%ASIR-V進行圖像重建，未與其他比例ASIRV（10%、20%、40%～100%）進行比較；未將ASIR-V與其他迭代重建算法比較（如：IRIS、AIDA、ASIR、SAFIRE、iDOSE、MBIR［30］）。因此，尚需開展更大樣本量的隨機對照研究對上述結(jié)果予以驗證。

綜上所述，低管電壓、低濃度碘對比劑聯(lián)合ASIRV算法可用于Stanford B型AD患者TEVAR術(shù)后隨訪復(fù)查，可在保持良好圖像質(zhì)量的前提下降低輻射劑量和減少碘對比劑用量。