基于CT 肺動(dòng)脈造影的肺動(dòng)脈達(dá)峰時(shí)間影響因素分析和預(yù)測(cè)模型構(gòu)建

劉曦，孔令文，劉翠芳，李其根，梁旭倩，梁仁容，張德川*，陳玉洪

1.重慶市中醫(yī)院 成都中醫(yī)藥大學(xué)附屬重慶市中醫(yī)院放射科，重慶 400021；2.重慶市急救醫(yī)療中心 重慶大學(xué)附屬中心醫(yī)院（重慶市急救醫(yī)療中心）胸外科，重慶 400014

肺栓塞（pulmonary embolism，PE）是危及生命的最常見(jiàn)疾病之一，發(fā)病原因?yàn)楦鞣N栓子阻塞肺動(dòng)脈系統(tǒng)[1-2]，但其臨床癥狀缺乏特異性，診斷相對(duì)困難[3]。近年來(lái)隨著多層螺旋CT（MSCT）的廣泛應(yīng)用，CT肺動(dòng)脈造影（computed tomography pulmonary angiography，CTPA）已成為疑似PE患者的首選檢查手段[4]。CTPA的目的在于增加肺動(dòng)脈與主動(dòng)脈、肺靜脈及上腔靜脈密度差，使肺動(dòng)脈內(nèi)對(duì)比劑濃度相對(duì)最高，提高PE的診斷準(zhǔn)確性[4-6]。

然后肺動(dòng)脈循環(huán)較快，可利用肺動(dòng)脈CT增強(qiáng)時(shí)間窗很窄，加之患者個(gè)體因素（性別、身高、體重等）和對(duì)比劑注射方案（對(duì)比劑濃度、注射部位、流速等）差異影響，肺動(dòng)脈內(nèi)對(duì)比劑濃度達(dá)峰值時(shí)間，即達(dá)峰時(shí)間（time to peak，TTP）往往難以確定，從而影響圖像質(zhì)量，導(dǎo)致診斷陰性結(jié)果或準(zhǔn)確率下降[7-9]。本研究基于CTPA檢查分析肺動(dòng)脈TTP影響因素并建立預(yù)測(cè)模型，以期為制訂個(gè)性化CTPA掃描方案、優(yōu)化圖像質(zhì)量、提高病灶檢出率提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 收集2019年9月—2020年9月重慶市中醫(yī)院疑似PE行CTPA檢查的153例患者進(jìn)行前瞻性研究，其中男性98例，女性55例，年齡23～88歲，平均61（52，67）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡≥18歲；②根據(jù)臨床體征和癥狀（呼吸困難、急性胸痛、胸悶等），且血漿D-二聚體水平異?；蛳轮铎o脈血栓形成進(jìn)而懷疑PE者；③估算的腎小球?yàn)V過(guò)率＞60 ml（min·1.73 m2）；④能夠配合完成檢查者。排除標(biāo)準(zhǔn)：①碘對(duì)比劑過(guò)敏，或既往有過(guò)敏史；②嚴(yán)重心、肝、腎及呼吸功能不全；③妊娠期女性；④哺乳期女性。本研究經(jīng)本院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（2020-ky-ks-ZDC），所有患者均簽署知情同意書(shū)。

1.2 儀器與方法

1.2.1 檢查前準(zhǔn)備 檢查前10～30 min，記錄患者性別、年齡、身高、體重、心率、收縮壓和舒張壓，向患者解釋CTPA全過(guò)程，消除緊張情緒，進(jìn)行呼吸配合訓(xùn)練。常規(guī)在患者的右肘正中靜脈建立對(duì)比劑注射通道，如右肘正中靜脈血管基礎(chǔ)情況差，難以穿刺成功，則換為左肘正中靜脈。根據(jù)患者不同體重（＜55 kg、55～≤85 kg、＞85 kg）分組，分別使用濃度為320、350、370 mgI/ml的對(duì)比劑。常規(guī)對(duì)比劑注射速度為3.0 ml/s，視留置針穿刺血管情況適當(dāng)調(diào)整。所有患者均采用GE（Optima CT660）64排128層螺旋CT機(jī)行CTPA檢查，取仰臥體位、雙臂上舉置于頭部?jī)蓚?cè)，掃描范圍為肺尖至肺底，掃描方向?yàn)轭^側(cè)到足側(cè)。

1.2.2 小劑量對(duì)比劑團(tuán)注測(cè)試法-預(yù)掃描 于氣管隆突下2 cm處，手動(dòng)標(biāo)注選取肺動(dòng)脈主干為感興趣區(qū)（ROI）開(kāi)始監(jiān)測(cè)掃描：掃描延遲時(shí)間5 s，掃描時(shí)間1 s，間隔1 s，預(yù)設(shè)掃描20次；管電壓120 kV，管電流40 mA。對(duì)比劑濃度320～370 mgI/ml，注射速度2.2～3.0 ml/s，注射總量10～15 ml；以與對(duì)比劑同等流速，跟注生理鹽水20～30 ml。觀察肺動(dòng)脈內(nèi)對(duì)比劑充盈全過(guò)程，當(dāng)肺動(dòng)脈主干對(duì)比劑濃度從高到低，直至無(wú)明顯變化時(shí)停止監(jiān)測(cè)。肺動(dòng)脈達(dá)強(qiáng)化峰值時(shí)，肺靜脈無(wú)強(qiáng)化或稍強(qiáng)化。

運(yùn)用時(shí)間-密度曲線（time-density curve，TDC）軟件自動(dòng)繪制肺動(dòng)脈主干TDC，并計(jì)算肺動(dòng)脈TTP：TTP=nPA×2+5[10]，其中nPA表示測(cè)得的肺動(dòng)脈主干內(nèi)對(duì)比劑濃度達(dá)峰值點(diǎn)數(shù)，5表示延遲掃描時(shí)間（s），見(jiàn)圖1。

圖1 小劑量對(duì)比劑團(tuán)注測(cè)試肺動(dòng)脈TTP。A：選取肺動(dòng)脈主干區(qū)域手動(dòng)標(biāo)注ROI（圓圈）行同層動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描，肺動(dòng)脈達(dá)強(qiáng)化峰值后，肺動(dòng)脈內(nèi)對(duì)比劑濃度逐漸下降，同時(shí)肺靜脈內(nèi)對(duì)比劑濃度逐漸增加；B：軟件自動(dòng)生成肺動(dòng)脈主干TDC曲線圖，圖示達(dá)峰點(diǎn)位于第1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，肺動(dòng)脈TTP：2+5=7（s）

1.2.3 CTPA-正式掃描 使用雙筒高壓注射器，經(jīng)肘正中靜脈注射對(duì)比劑320 370 mgI/ml（注射速度2.2～3.0 ml/s，注射總量40 ml），以相同速度跟注生理鹽水30 ml。注射對(duì)比劑后延時(shí)5 s開(kāi)始掃描，5 s為指示患者吸氣后屏氣和患者執(zhí)行屏氣時(shí)間。掃描參數(shù)：管電壓120 kV，管電流自動(dòng)調(diào)制150 400 mA，螺距0.984，準(zhǔn)直器寬度40 mm，掃描層厚5 mm、層間距5 mm，同步重建層厚0.625 mm、層間隔0.5 mm。

掃描完成后，設(shè)備自動(dòng)生成輻射劑量長(zhǎng)度乘積（dose length product，DLP）值。所有患者DLP值均滿足國(guó)家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GBZ 130-2020）[11]中50%分位數(shù)～75%分位數(shù)診斷參考水平，即300～470 mGy·cm。將所有原始數(shù)據(jù)傳至GE AW4.6工作站，運(yùn)用最大密度投影（MIP）、容積重建（VR）等方法進(jìn)行后處理，獲得肺動(dòng)脈二維及三維后處理圖像。

1.2.4 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià) 由2位高年資胸部放射學(xué)專業(yè)醫(yī)師，采用雙盲法對(duì)CTPA圖像質(zhì)量進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，意見(jiàn)不一致時(shí)經(jīng)協(xié)商達(dá)成一致。以圖像噪聲程度、各級(jí)肺動(dòng)脈顯影清晰度為基礎(chǔ)，采用5分法進(jìn)行評(píng)分：1～5分圖像質(zhì)量由差、各級(jí)肺動(dòng)脈顯示不清，逐漸遞增為圖像質(zhì)量?jī)?yōu)、各級(jí)肺動(dòng)脈顯示清晰；噪聲由大到小逐級(jí)遞減。圖像質(zhì)量評(píng)分≥3分時(shí)，滿足臨床診斷要求。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 23.0軟件。符合正態(tài)分布的計(jì)量資料采用表示；不符合正態(tài)分布的計(jì)量資料采用M（Q1，Q3）表示。計(jì)數(shù)資料以例（%）表示。分別采用Spearman及Kendall's tau-b相關(guān)分析肺動(dòng)脈TTP與各連續(xù)變量及各分類變量之間的相關(guān)性，將肺動(dòng)脈TTP的相關(guān)變量納入多元線性逐步回歸分析，構(gòu)建預(yù)測(cè)模型。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 臨床與影像學(xué)資料 共納入完成CTPA檢查患者153例，所有患者的CTPA圖像質(zhì)量均滿足臨床診斷。肺動(dòng)脈TTP的影響因素主要包括患者個(gè)體因素（性別、年齡、身高、體重、心率、收縮壓和舒張壓）和對(duì)比劑注射方案（對(duì)比劑注射部位、對(duì)比劑濃度、對(duì)比劑總量，對(duì)比劑流速以及跟注生理鹽水總量），見(jiàn)表1。

2.2 肺動(dòng)脈TTP與影響因素的相關(guān)性 Spearman及Kendall's tau-b相關(guān)分析結(jié)果顯示，肺動(dòng)脈TTP與影響因素的相關(guān)性依次為身高（r=0.363）、性別（r=0.330）、對(duì)比劑總量（r=0.179）、對(duì)比劑濃度（r=0.168）、體重（r=0.164）均呈正相關(guān)（P＜0.05）；其中女性賦值為0，男性賦值為1。肺動(dòng)脈達(dá)峰時(shí)間與年齡、心率、收縮壓、舒張壓、對(duì)比劑注射部位、對(duì)比劑流速及跟注生理鹽水總量均無(wú)相關(guān)性（P＞0.05）。

2.3 建立肺動(dòng)脈TTP預(yù)測(cè)模型 以肺動(dòng)脈TTP為因變量，以與肺動(dòng)脈TTP有顯著相關(guān)性（P＜0.05）的影響因素（包括性別、身高、體重、對(duì)比劑注射部位、對(duì)比劑濃度和對(duì)比劑總量共6個(gè)變量）為自變量，進(jìn)行多元線性逐步回歸分析。回歸分析結(jié)果顯示（表2），僅性別、身高和對(duì)比劑濃度是影響肺動(dòng)脈TTP的獨(dú)立影響因素（P＜0.05）。進(jìn)一步建立肺動(dòng)脈TTP多元線性回歸預(yù)測(cè)模型，方程為：肺動(dòng)脈TTP=-11.02+0.909×性別+0.065×身高+0.026×對(duì)比劑濃度；方程擬合較好（F=11.721，P＜0.05，R=0.437，R2=0.191，調(diào)整R2=0.175），可用于預(yù)測(cè)肺動(dòng)脈TTP。

表2 肺動(dòng)脈TTP影響因素的多元線性回歸分析

3 討論

3.1 CTPA圖像質(zhì)量影響因素的研究現(xiàn)狀 CTPA憑借其較高的診斷敏感度及特異度，已取代DSA廣泛應(yīng)用于疑似PE患者診斷與隨訪，但其圖像質(zhì)量有很大的技術(shù)依賴性，關(guān)鍵在于能否抓準(zhǔn)延遲時(shí)間和獲得適當(dāng)?shù)姆蝿?dòng)脈強(qiáng)化峰值[12-13]。對(duì)比劑到達(dá)及經(jīng)過(guò)肺動(dòng)脈速度均較快，如延遲掃描時(shí)間過(guò)短，肺動(dòng)脈內(nèi)對(duì)比劑濃度未達(dá)峰值造成顯影淺淡，同時(shí)上腔靜脈內(nèi)高濃度對(duì)比劑會(huì)產(chǎn)生放射狀偽影；延遲時(shí)間掃描過(guò)長(zhǎng)，肺動(dòng)脈強(qiáng)化峰值已過(guò)，主動(dòng)脈、肺靜脈內(nèi)對(duì)比劑濃度則增高，均會(huì)影響成像質(zhì)量和影像診斷[7-8,13]。而TTP能很好地反映肺動(dòng)脈強(qiáng)化峰值及最佳延遲時(shí)間[14-16]。

多項(xiàng)研究證實(shí)，小劑量團(tuán)注測(cè)試技術(shù)可精準(zhǔn)獲取肺動(dòng)脈TTP，從而提高肺動(dòng)脈強(qiáng)化質(zhì)量，增加肺小動(dòng)脈顯示率，減少上腔靜脈、主動(dòng)脈及肺靜脈顯影，使得肺動(dòng)脈與栓子間對(duì)比良好[6,17-19]。但肺動(dòng)脈內(nèi)對(duì)比劑濃度達(dá)峰值過(guò)程可能受多種因素影響，主要包括人為可控的對(duì)比劑注射方案和不可控的患者個(gè)體因素[15-16]。因此，本文對(duì)肺動(dòng)脈TTP影響因素進(jìn)行研究，旨在優(yōu)化不同個(gè)體CTPA掃描時(shí)間窗選擇，以達(dá)到最佳掃描效果，提高病變檢出率。

3.2 肺動(dòng)脈TTP的影響因素分析 本研究相關(guān)性分析結(jié)果顯示，肺動(dòng)脈TTP與身高、性別、對(duì)比劑總量、對(duì)比劑濃度和體重均呈正相關(guān)。Bae等[16,20]研究顯示，身高越高者肺動(dòng)脈TTP越長(zhǎng)，可能與對(duì)比劑通過(guò)體循環(huán)到達(dá)目標(biāo)動(dòng)脈的路徑較長(zhǎng)、被稀釋較多有關(guān)，與本研究結(jié)果一致。本研究統(tǒng)計(jì)分析中，女性賦值為0，男性賦值為1，男性總體身高明顯高于女性，使得男性患者肺動(dòng)脈TTP較女性更長(zhǎng)。體重對(duì)對(duì)比劑血管強(qiáng)化效果的影響與血容量有關(guān)，即患者體重越大，血容量越多，致對(duì)比劑濃度被稀釋越多，血管碘含量減低，肺動(dòng)脈TTP相應(yīng)延長(zhǎng)[16,21-22]。而注射對(duì)比劑總量越多、濃度越高，肺動(dòng)脈血中峰值強(qiáng)化出現(xiàn)越早，可能是因?yàn)閱挝粫r(shí)間內(nèi)進(jìn)入血管碘含量增加[13,22]。

本研究結(jié)果表明，其余患者的個(gè)體因素（年齡、心率、收縮壓、舒張壓）及對(duì)比劑注射方案（對(duì)比劑注射部位、對(duì)比劑流速及生理鹽水總量）與肺動(dòng)脈TTP均無(wú)相關(guān)性。因此，設(shè)定CTPA增強(qiáng)掃描時(shí)間窗時(shí)可不考慮這些因素影響。進(jìn)一步多元線性逐步回歸分析結(jié)果顯示，僅性別、身高和對(duì)比劑濃度這3個(gè)指標(biāo)是影響肺動(dòng)脈TTP的獨(dú)立影響因素。根據(jù)回歸系數(shù)（β值）權(quán)重大小，本研究還發(fā)現(xiàn)男性比女性患者肺動(dòng)脈TTP高0.909 s；肺動(dòng)脈TTP隨身高以及對(duì)比劑濃度增加而增加，即身高每增加1 cm，肺動(dòng)脈TTP增加0.065 s；對(duì)比劑濃度每增加1 mgI/ml，肺動(dòng)脈TTP增加0.026 s。

3.3 肺動(dòng)脈TTP的預(yù)測(cè)模型構(gòu)建 單一影響因素指標(biāo)均無(wú)法較好地分析肺動(dòng)脈TTP。為此，本研究利用多元線性回歸分析建立肺動(dòng)脈TTP預(yù)測(cè)模型，該方程式表明，性別、身高和對(duì)比劑濃度這3個(gè)獨(dú)立影響因素可共同預(yù)測(cè)肺動(dòng)脈TTP，個(gè)性化確定注射對(duì)比劑后的肺動(dòng)脈強(qiáng)化峰值及最佳延遲時(shí)間，優(yōu)化成像效果；且該模型擬合較好，建模過(guò)程簡(jiǎn)單易行，具有一定的理論創(chuàng)新和應(yīng)用價(jià)值。

3.4 本研究的局限性 ①前瞻性分析及手動(dòng)選取ROI存在選擇性偏倚及人為誤差；②樣本量較小，納入的肺動(dòng)脈TTP影響因素不夠全面，今后需進(jìn)一步擴(kuò)大研究范圍。

總之，對(duì)比劑在CTPA檢查中的肺動(dòng)脈TTP與身高、性別、對(duì)比劑總量、對(duì)比劑濃度和體重均呈正相關(guān)，其中性別、身高和對(duì)比劑濃度是預(yù)測(cè)肺動(dòng)脈TTP的獨(dú)立影響因素；回歸預(yù)測(cè)模型可以全面、準(zhǔn)確地評(píng)估肺動(dòng)脈TTP及其影響因素，以更精準(zhǔn)地獲取CTPA個(gè)性化增強(qiáng)掃描最佳時(shí)間窗，提升圖像質(zhì)量，為PE臨床診療、預(yù)后評(píng)估等提供重要的影像學(xué)參考依據(jù)。