80 kV 聯(lián)合高濃度對(duì)比劑在256 層iCT 腎動(dòng)脈CTA 成像中的應(yīng)用

陳志堅(jiān)，張濤，王紹剛，張學(xué)琴，陳瑩

(南通大學(xué)附屬南通第三醫(yī)院影像科，南通 226006)

腎動(dòng)脈CT 血管造影(computed tomographic angiography,CTA)是腎血管性高血壓的重要影像檢查方法。在不同濃度的CT 對(duì)比劑中，通常高濃度對(duì)比劑(350～400 mgI/mL)更適合增加CTA 中的血管成像。高濃度(400 mgI/mL)和低濃度(320 mgI/mL)對(duì)比劑導(dǎo)致急性不良反應(yīng)的發(fā)生率和嚴(yán)重程度差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但不良反應(yīng)的發(fā)生與注射對(duì)比劑的量呈正相關(guān)，大劑量碘劑的攝入更易發(fā)生對(duì)比劑急性腎損傷[1]。CTA 成像中低管電壓能獲得更大的光電效應(yīng)和更小的碘康普頓散射，可以降低輻射劑量和增加血管的衰減。本研究使用高濃度對(duì)比劑(400 mgI/mL)降低患者腎動(dòng)脈CTA 成像中碘攝入量，并使用低管電壓(80 kV)來(lái)減少患者的輻射劑量，旨在探討與高管電壓(120 kV)聯(lián)合低濃度對(duì)比劑(320 mgI/mL)掃描方案相比，低管電壓(80 kV)聯(lián)合高濃度對(duì)比劑(400 mgI/mL)對(duì)腎動(dòng)脈CTA 成像的圖像質(zhì)量、碘攝入量和輻射劑量的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集南通大學(xué)附屬南通第三醫(yī)院2020 年2 月—2021 年10 月間連續(xù)行腎動(dòng)脈CTA評(píng)估腎血管性高血壓患者100 例[體質(zhì)量指數(shù)(body mass index,BMI)＜28 kg/m2]，將患者隨機(jī)分成兩組：對(duì)照組(120 kV、320 mgI/mL)、觀(guān)察組(80 kV、400 mgI/mL)，每組50 例。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)碘過(guò)敏者；(2)心、肝、腎功能不全者；(3)意識(shí)障礙無(wú)法完成檢查者。兩組患者的性別、年齡、身高、體質(zhì)量和體質(zhì)量指數(shù)(body mass index,BMI)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P＞0.05)(表1)。本研究獲南通大學(xué)附屬南通第三醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(EK2020013)，并獲所有患者的知情同意。

表1 兩組患者基線(xiàn)資料的比較(n,)

表1 兩組患者基線(xiàn)資料的比較(n,)

1.2 成像技術(shù) 檢查設(shè)備為Philips 256 層iCT 掃描儀。掃描參數(shù)：層厚3 mm，層間距3 mm，旋轉(zhuǎn)時(shí)間為0.5 s，準(zhǔn)直寬度128×0.625 mm，螺距0.993，管電流為自動(dòng)劑量調(diào)節(jié)，視野(field of view,FOV)為250 mm。患者頭先進(jìn)，仰臥位，掃描方向?yàn)轭^向足，掃描范圍從膈肌至髂骨上緣。對(duì)照組對(duì)比劑(碘佛醇，恒瑞醫(yī)藥，211217DC)濃度為320 mgI/mL，用量為體質(zhì)量×1.0 mL/kg；觀(guān)察組對(duì)比劑(碘美普爾，Patheon Italia S.P.A，J20150053)濃度為400 mgI/mL，用量為體質(zhì)量×0.5 mL/kg。將對(duì)比劑加熱至體溫(37 ℃)，使用高壓注射器通過(guò)肘正中靜脈注射且使用40 mL 生理鹽水沖刷。兩組注射速率均為4.5 mL/s。注射完畢后，使用智能觸發(fā)技術(shù)進(jìn)行觸發(fā)掃描。感興趣區(qū)(region-of-interest,ROI)放在腎門(mén)水平的腹主動(dòng)脈，閾值為150 Hu。圖像的重建算法為迭代重建算法(iDose4)。所有軸位、容積再現(xiàn)(volume rendering,VR)、最大密度投影(maximum intensity projection,MIP)、曲面重建(curved planner reformation,CPR)圖像都傳送到Philips 星云工作站。

1.3 圖像分析處理

1.3.1 圖像質(zhì)量客觀(guān)評(píng)價(jià) 測(cè)量?jī)蓷l距離起點(diǎn)1 cm腎動(dòng)脈主干的CT 值。ROI 與血管腔大小一致，避開(kāi)可能導(dǎo)致偽影的壁鈣化。由兩名有10 年腹部CT 診斷經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師完成所有測(cè)量。在腎下極水平上使用20 mm2ROI 測(cè)量腰肌的CT 值作為噪聲標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation,SD)腰大肌。為了最大限度地減少使用單一測(cè)量的偏差，對(duì)以下參數(shù)進(jìn)行兩次測(cè)量取其平均值：CT動(dòng)脈、CT腰大肌和SD腰大肌。使用以下公式計(jì)算腎動(dòng)脈的信號(hào)噪聲比(signal noise ratio,SNR)和對(duì)比噪聲比(contrast to noise ratio,CNR)：SNR=CT動(dòng)脈/SD腰大??；CNR=(CT動(dòng)脈-CT腰大肌)/SD腰大肌。

1.3.2 圖像質(zhì)量主觀(guān)評(píng)價(jià) 兩名放射科醫(yī)師對(duì)腎動(dòng)脈圖像質(zhì)量進(jìn)行獨(dú)立的主觀(guān)評(píng)價(jià)。對(duì)圖像質(zhì)量主觀(guān)評(píng)分參考5 分制評(píng)分法：5 分，腎動(dòng)脈血管邊緣光滑銳利，圖像清晰無(wú)偽影；4 分，腎動(dòng)脈邊緣稍模糊，稍有偽影；3 分，腎動(dòng)脈邊緣中度模糊，有輕度偽影，不影響診斷；2 分，腎動(dòng)脈顯示欠清，有較多偽影，影響圖像質(zhì)量；1 分，有嚴(yán)重偽影，腎動(dòng)脈顯示不清無(wú)法診斷。

1.3.3 輻射劑量和碘攝入量 記錄CT 機(jī)自動(dòng)生成的劑量長(zhǎng)度乘積(dose length product,DLP)，并計(jì)算出有效輻射劑量(effective radiation dose,ED)，公式為ED=DLP×k，k 為換算系數(shù)，k＝0.015 mSv/(mGy×cm)。根據(jù)公式計(jì)算患者碘攝入量(碘攝入量=對(duì)比劑量×碘濃度)；碘流率(iodine delivery rate,IDR)=對(duì)比劑濃度×注射速率，計(jì)算每組患者的IDR。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 23.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。采用Kolmogorov-Smirnov 法對(duì)患者資料(年齡、身高、體質(zhì)量)、SNR、CNR、DLP、ED、碘攝入量及圖像質(zhì)量評(píng)分行正態(tài)性檢驗(yàn)。采用Levene 法行方差齊性檢驗(yàn)，符合正態(tài)分布的資料以描述，采用獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)比較。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 圖像質(zhì)量客觀(guān)評(píng)價(jià)比較 兩組病例中僅觀(guān)察組有1 例患者因發(fā)育變異致腎動(dòng)脈狹窄，其腎動(dòng)脈CT 值為(370.02±65.11) Hu。觀(guān)察組CT動(dòng)脈比對(duì)照組增加1%(P＜0.001)，SD腰大肌高于對(duì)照組(P＜0.05)，CT腰大肌稍高于對(duì)照組，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，兩組間的SNR、CNR 差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)(表2)。

表2 兩組患者圖像質(zhì)量客觀(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)比較()

表2 兩組患者圖像質(zhì)量客觀(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)比較()

2.2 圖像質(zhì)量的主觀(guān)評(píng)分比較 對(duì)照組與觀(guān)察組的圖像質(zhì)量主觀(guān)評(píng)分分別為(4.37±0.37)分、(4.18±0.32)分，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，兩組典型患者的VR、MIP 圖像見(jiàn)圖1。

圖1 兩組典型患者的VR、MIP 圖像

2.3 對(duì)比劑用量、碘攝入量和輻射劑量比較 觀(guān)察組的IDR(1.8 gI/s)明顯高于對(duì)照組(1.44 gI/s)；對(duì)比劑用量和碘攝入量明顯低于對(duì)照組(均P＜0.05)。與對(duì)照組比較，觀(guān)察組的對(duì)比劑量和碘攝入量分別降低46%和33%。兩組患者間DLP 和ED 的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，觀(guān)察組ED 降低61%(表3)。

表3 兩組不同指標(biāo)的比較()

表3 兩組不同指標(biāo)的比較()

3 討論

腎動(dòng)脈CTA 作為腎動(dòng)脈血管性疾病的重要檢查方法，具有較高的準(zhǔn)確性。由于腎動(dòng)脈最佳顯影時(shí)間很短，腎動(dòng)脈及分支血管需要最佳顯影，但腎靜脈顯影較快容易靜脈污染，因此，準(zhǔn)確診斷腎動(dòng)脈疾病必須獲得良好的腎動(dòng)脈CTA 圖像。

低管電壓時(shí)X 線(xiàn)有效能量更接近碘的k 邊緣，碘的X 線(xiàn)衰減相應(yīng)增加。降低管電壓會(huì)相應(yīng)增加光電效應(yīng)，從而增加碘的衰減。研究[2]表明，在CT 中使用80 kV 可使平均光子能量更接近碘的k 邊緣，并改善血管強(qiáng)化。本研究顯示，80 kV 聯(lián)合高濃度對(duì)比劑獲得腎動(dòng)脈CTA 圖像的血管強(qiáng)化效果更好，CTA圖像的主觀(guān)圖像質(zhì)量更好，且ED 降低61%。使用80 kV 和高濃度對(duì)比劑時(shí)，血管強(qiáng)化和血管邊界清晰度的主觀(guān)評(píng)分明顯改善。有研究[3]報(bào)道低管電壓(100 kV)比高管電壓(120 或140 kV)獲得腎動(dòng)脈CTA的圖像噪聲更高和主觀(guān)圖像質(zhì)量更低。本研究與上述研究主要區(qū)別是未充分增加毫安秒(mAs)。降低管電壓會(huì)增加圖像噪聲，但這也明顯降低患者的輻射劑量。本研究通過(guò)增加mAs 及使用iDose 迭代重建算法來(lái)降低千伏導(dǎo)致的圖像噪聲。故兩組患者圖像質(zhì)量的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。

腎動(dòng)脈CTA 的圖像質(zhì)量還與其他因素(如對(duì)比劑用量、濃度、碘攝入量)相關(guān)。研究[4]表明大劑量對(duì)比劑用量可以保證圖像質(zhì)量清晰度但會(huì)相應(yīng)增加對(duì)比劑不良反應(yīng)的發(fā)生。相同注射速率時(shí)，隨著碘濃度的降低，IDR 會(huì)降低，影響血管的強(qiáng)化效果。隨著CT設(shè)備的升級(jí)，圖像采集時(shí)間更短，這就需要更快注射方案來(lái)匹配，從而獲得最佳的血管強(qiáng)化。臨床上往往為了提高圖像質(zhì)量不斷增加對(duì)比劑濃度或注射速率，但高濃度對(duì)比劑可提高CTA 圖像的動(dòng)脈強(qiáng)化效果和圖像質(zhì)量。然而，高濃度的對(duì)比劑具有較高的黏度可能會(huì)增加對(duì)比劑急性腎損傷和對(duì)比劑外滲的風(fēng)險(xiǎn)。本研究中通過(guò)恒溫箱將高濃度對(duì)比劑(400 mgI/mL)加熱至37 ℃，能明顯降低對(duì)比劑的黏度，從而降低對(duì)比劑不良反應(yīng)發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。高濃度對(duì)比劑具有等滲性，因此使用低劑量的高濃度對(duì)比劑可以降低對(duì)比劑不良反應(yīng)的發(fā)生。

Y.B.SUN等[5]研究認(rèn)為與低濃度對(duì)比劑相比，相同用量和注射速率時(shí)增加高濃度對(duì)比劑的IDR 可減少約42%的輻射劑量。中華醫(yī)學(xué)會(huì)放射學(xué)分會(huì)腹部學(xué)組[6]推薦相同的注射速率時(shí)，400 mgI/mL(碘美普爾)對(duì)比劑能夠提供更高的IDR，還可以提高肝動(dòng)脈及小分支血管的強(qiáng)化。所以，本研究觀(guān)察組的IDR(1.8 gI/s)大于對(duì)照組(1.44 gI/s)，高IDR 的血管成像能夠獲得較好血管的強(qiáng)化。本研究中觀(guān)察組碘對(duì)比劑量和碘攝入量根據(jù)患者體質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算，注射劑量明顯低于對(duì)照組，比對(duì)照組分別降低46%和33%。使用400 mgI/mL 高濃度對(duì)比劑保持恒定的IDR 還可以減少對(duì)比劑量和降低注射速率，同時(shí)獲得高質(zhì)量的血管強(qiáng)化圖像。

本研究有一些局限性：首先，所有納入研究的患者都是正常體質(zhì)量或超重，沒(méi)有肥胖患者。對(duì)于肥胖的動(dòng)脈硬化和腎動(dòng)脈狹窄患者，應(yīng)該考慮調(diào)整管電壓或電流，或采用迭代重建來(lái)降低圖像噪聲，這一問(wèn)題需要進(jìn)一步研究。其次，本研究不包括對(duì)比劑腎病高危患者，未進(jìn)行注射高濃度對(duì)比劑和低濃度對(duì)比劑后腎功能評(píng)估。因此，有待進(jìn)一步研究不同濃度對(duì)比劑對(duì)腎功能的影響。

綜上所述，80 kV 聯(lián)合低劑量高濃度對(duì)比劑(400 mgI/mL)應(yīng)用于256 層iCT 腎動(dòng)脈CTA 的成像，以較少的碘攝入量和較低的輻射劑量提供更好的圖像質(zhì)量。