多層螺旋CT雙低技術掃描在肺動脈血管成像中的應用

王 晗，秦瑞玲，周 正，郭君武

1)鄭州大學第二附屬醫(yī)院呼吸科 鄭州 450014 2)鄭州大學第二附屬醫(yī)院影像科 鄭州 450014

肺動脈栓塞(pulmonary embolism，PE)發(fā)病率低，但致死率高，房顫、下肢深靜脈血栓形成、肺動脈高壓、慢性阻塞性肺疾病等是其重要的危險因素[1]。PE的早期臨床癥狀多不典型，誤診率較高，易延誤診斷，預后較差[2]。肺動脈血管成像是臨床診斷PE的“金標準”，以多層螺旋CT為主。多層螺旋CT具有成像快、空間分辨率高、圖像清晰、技術簡單等優(yōu)點，輔以多種重建后處理技術，能夠多角度展示血管和血栓特征，診斷準確率較高[3]；但是X射線輻射劑量較大，有致癌的風險[4]；此外，大劑量對比劑的應用也是醫(yī)源性腎損傷的主要原因[5]。因此，低管電壓和低對比劑濃度(即雙低技術)的掃描方法是目前研究的熱點。盡管已有研究[6-7]對多層螺旋CT雙低技術掃描效果進行了探討，但是都以人體研究為主，不能探索最佳的雙低技術參數，不能在臨床推廣應用。基于此，本研究首先通過體模實驗獲取多層螺旋CT雙低技術的最佳掃描參數，并進一步探討在這些參數基礎上的肺動脈血管成像用于PE診斷的可行性。

1 材料與方法

1.1 體模實驗

1.1.1肺部血管模型的建立 用生理鹽水稀釋碘海醇至4種濃度的碘溶液(16.0、11.1、7.7和5.4 g/L)，各取5 mL置于4個塑料軟管中。用同一塊新鮮豬肉分別包裹上述4個塑料軟管后置于水槽中固定，水槽中加入生理鹽水。

1.1.2掃描和圖像重建方法 模型定位后采用西門子雙源256層螺旋CT掃描儀進行掃描。管電壓分別設置為80、120 kV，管電流分別設置為100、150、200、300 mA，共8種掃描條件組合；螺距0.914，掃描層厚 0.9 mm，層間距 0.7 mm，旋轉時間 0.4 s/周，視野(FOV)220 mm，矩陣 512×512，探測器寬度 128 mm×0.625 mm。將掃描圖像傳至IntelliSpace Portal 2.8 工作站，采用系統(tǒng)自帶的iDose4迭代重建技術進行圖像重建。每種掃描條件下分別掃描3次。

1.1.3觀察指標 在同一層面塑料軟管中央和周圍肌肉組織中手動選取圓形感興趣區(qū)，面積為5 mm2，測量塑料軟管中央和肌肉的CT值，分別記為 CT1和CT2，記錄同一層面對照軟管的噪聲值(SD)。計算重建圖像的對比信噪比(contrast-to-noise ratio，CNR)和信號噪聲比(signal-to-noise ratio，SNR)。CNR=(CT1-CT2)/SD，SNR=CT1/SD。

1.2 人體試驗

1.2.1試驗分組 選擇2019年7月至2021年7月我院收治的疑似PE患者60例為研究對象，采用隨機數字表法分為對照組和觀察組各30例。所有患者均能順利完成CT血管成像，無射線和對比劑過敏、嚴重肝腎功能障礙等檢查禁忌證。所有患者簽署檢查知情同意書，研究取得我院醫(yī)學倫理委員會審批(審批號為2021128)。

1.2.2檢查方法 采用西門子雙源256層螺旋CT掃描儀。對照組常規(guī)掃描(管電壓120 kV、管電流300 mA、碘濃度350 g/L)，觀察組采用雙低技術(管電壓80 kV、管電流300 mA、碘濃度270 g/L)掃描,均采用iDose4重建圖像?；颊呷⊙雠P位，從足側向頭側掃描，范圍自肺底至肺尖。其他掃描參數同1.1.2。使用高壓注射器以4 mL/s速率自肘靜脈團注對比劑30～50 mL，然后以相同速率追加生理鹽水30 mL。采用智能跟蹤觸發(fā)技術，于肺動脈主干設置感興趣區(qū)，測量CT值，觸發(fā)閾值為100 Hu，延遲時間為5 s。圖像重建分別由2名經驗豐富的影像學專家獨立完成。

1.2.3觀察指標 ①圖像質量評分[8]：采用盲法評價，結果取平均值。評分等級為1～5，評分越高表示圖像質量越佳。②CT值[9]：記錄肺動脈主干、左右肺動脈和左上葉肺動脈CT值，肺動脈主干CNR和SNR。③靜脈污染評分[9]：為1～3分，評分越低表示污染越小，對動脈觀察和圖像重建的影響越小。④監(jiān)測記錄肺動脈掃描容積CT劑量指數(CTDIvol)和劑量長度乘積(DLP)，并計算平均碘攝入量。平均碘攝入量=對比劑體積×碘濃度/體重。

1.3 統(tǒng)計學處理采用SPSS 20.0進行數據分析。體模實驗中相同管電流不同管電壓、碘濃度掃描條件下CNR和SNR的比較采用2×4析因設計的方差分析。人體試驗中兩組性別構成的比較采用χ2檢驗，年齡、BMI及各觀察指標的比較采用兩獨立樣本t檢驗。檢驗水準α=0.05。

2 結果

2.1 體模實驗8種掃描條件下CNR和SNR的比較見表1、2。相同管電流,不同管電壓和碘濃度掃描條件下CNR和SNR比較，差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。

表1 體膜實驗8種掃描條件下CNR的比較(n=3)

表2 體模實驗8種掃描條件下SNR的比較(n=3)

2.2 人體試驗結果

2.2.1兩組一般資料的比較 兩組性別、年齡、BMI比較,差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，見表3。

表3 兩組一般資料的比較

2.2.2兩組圖像質量的比較 典型掃描圖像見圖1。雙低技術掃描與常規(guī)掃描圖像清晰度肉眼觀察無明顯區(qū)別。兩組圖像質量評分，肺動脈主干、左右肺動脈和左上葉肺動脈CT值，肺動脈主干CNR和SNR比較，差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。觀察組靜脈污染評分高于對照組，CTDIvol、DLP和碘攝入量均低于對照組(P<0.05)。見表4。

A：常規(guī)劑量掃描；B：常規(guī)劑量掃描重建圖像；C：雙低技術掃描；D：雙低技術掃描重建圖像

表4 兩組各指標的比較

3 討論

非離子型碘對比劑濃度和輻射劑量對螺旋CT掃描圖像質量影響較大。低濃度對比劑經血液稀釋后血管和血栓的強化力度明顯減弱，導致CNR和SNR降低，血栓識別率也大大降低[10]。低管電壓和管電流可以降低輻射劑量，但是圖像噪聲明顯增大，CNR和SNR降低，圖像質量下降[11]。低管電壓和管電流條件下碘對X射線的有效吸收增加，這為雙低技術的應用提供了理論依據[12]。因此，明確雙低技術的最佳參數是保證圖像質量和提高檢查安全性的重要途徑。

目前國內外多項人體試驗研究結果顯示個別的雙低技術參數有疾病診斷價值[9,13-14]，但不能適用于所有患者，尤其是肥胖、腎功能低下的患者[15]。體模試驗通過體外復制人體血管模型，能夠同時獲得多個掃描條件和多個對比劑濃度下的圖像，通過比較圖像質量，可以篩選出最佳的雙低技術參數，并且可重復實驗，是臨床應用的第一步。iDose4是新一代的迭代重建方法，具有雙空間多模型的特點，對投影空間和圖像空間構造多噪聲模型和解剖模型，剔除無效數據，消除異樣圖像，加快重建速度，提高圖像質量[16-18]。本研究首先通過體模實驗篩選雙低技術參數。通常來說，血管內CT值為350～550 Hu基本可滿足PE的診斷[19]。本研究體模實驗發(fā)現，相同電流，不同電壓和不同碘濃度掃描條件下圖像的CNR和SNR比較，差異無統(tǒng)計學意義，提示一定范圍內低管電壓和低碘濃度掃描可保證適宜的圖像質量。

根據體模實驗結果，確定最佳雙低技術參數為管電壓80 kV、管電流300 mA、碘海醇270 g/L，采用iDose4迭代法進行圖像重建，進行人體試驗。結果顯示，觀察組(雙低技術)與對照組(常規(guī)掃描)的圖像質量評分、各部位肺動脈CT值、肺動脈主干CNR和SNR差異均無統(tǒng)計學意義，提示雙低技術掃描可獲得與常規(guī)掃描質量相當的圖像。觀察組靜脈污染評分高于對照組，CTDIvol、DLP和碘攝入量均低于對照組，提示雙低技術的輻射劑量和對比劑劑量更低，對周圍組織的影響也更小。

綜上所述，本研究通過體模實驗和人體試驗證實多層螺旋CT雙低技術(管電壓80 kV、管電流300 mA、碘海醇270 g/L)掃描結合iDose4重建可獲得較滿意的肺血管圖像，輻射劑量和對比劑劑量均降低，安全性更好，在PE篩查中有重要的應用價值。