螺旋聯(lián)合心電門控軸位掃描對(duì)于頭頸部CT血管造影圖像質(zhì)量及輻射劑量的影響

張進(jìn)慧,謝安杰,裴錦奎,汪禾青,陳素萍,劉 豪,周建軍

[1.復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院廈門醫(yī)院放射科,福建 廈門 361015;2.廈門市影像醫(yī)學(xué)臨床醫(yī)學(xué)研究中心,福建 廈門 361015;3.通用電氣醫(yī)療系統(tǒng)貿(mào)易發(fā)展(上海)有限公司,上海 200032;4.復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院放射科,上海 200032]

頭頸部CT血管造影(CT angiography, CTA)是觀察頭頸部血管解剖、診斷血管病變及判斷疾病血供來源的重要影像學(xué)方法,但其輻射劑量備受關(guān)注[1-2]。我國(guó)頒布的《放射診斷放射防護(hù)要求》對(duì)頭部與頸部CTA檢查的輻射劑量要求不同[3]。行頭頸部聯(lián)合CTA時(shí),無論采用常規(guī)螺旋掃描或能譜螺旋掃描,通常情況下只能采用相同掃描條件,可能導(dǎo)致頭部和雙肩曝光不足或頸部過度曝光。利用螺旋聯(lián)合心電門控軸位掃描技術(shù)可分別針對(duì)頭部與頸部設(shè)置不同參數(shù),同時(shí)滿足其曝光要求,在保證圖像質(zhì)量的同時(shí)降低輻射劑量。本研究觀察螺旋聯(lián)合心電門控軸位掃描對(duì)頭頸部CTA圖像質(zhì)量及輻射劑量的影響。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 前瞻性納入2022年3月—6月100例因疑診頭頸部血管疾病而于復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院廈門醫(yī)院接受頭頸部CTA檢查患者,男62例、女38例,年齡31～85歲、平均(62.4±12.2)歲,體質(zhì)量指數(shù)(body mass index, BMI)17.15～28.76 kg/m2、平均(23.06±2.66)kg/m2;將其隨機(jī)分為A、B組各50例。排除標(biāo)準(zhǔn):①碘對(duì)比劑過敏;②哮喘病史;③罹患甲狀腺功能亢進(jìn)或嚴(yán)重心、腎、肝功能不全;④BMI>30 kg/m2;⑤受限于血管條件無法滿足流率4.0 ml/s;⑥頭頸部金屬植入物。本研究經(jīng)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(B2023-113)。檢查前患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE 256排 Revolution CT機(jī)。囑患者去除金屬物品后仰臥于檢查床,頭先進(jìn),固定其頭部。經(jīng)右肘正中靜脈以4～6 ml/s流率注射40～60 ml對(duì)比劑碘普羅胺(370 mgI/ml),以相同流率跟注35 ml生理鹽水。采用對(duì)比劑團(tuán)注追蹤技術(shù),以氣管隆嵴層面降主動(dòng)脈為監(jiān)測(cè)點(diǎn),觸發(fā)閾值為120 HU,延遲2.5 s行CTA。對(duì)A組采用螺旋聯(lián)合心電門控軸位掃描模式,先對(duì)頸部行常規(guī)螺旋掃描,探測(cè)器寬度80 mm,螺距0.992∶1,之后快速切換(間隔2 s)至全時(shí)相心電門控軸位掃描模式行頭部掃描,探測(cè)器寬度160 mm,噪聲指數(shù)(noise index, NI)8,旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.35 s/rot;對(duì)B組采用常規(guī)螺旋掃描模式,探測(cè)器寬度40 mm,螺距0.984∶1,NI 5,旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.5 s/rot;管電壓均為100 kV,管電流設(shè)置為自動(dòng)毫安調(diào)節(jié)(100～600 mA),矩陣512×512。采用自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代重建(adaptive statistical iterative reconstruction V, ASIR-V)50%迭代重建行薄層重建,層厚0.625 mm,層間距0.625 mm。將原始圖像傳至GE AW4.7工作站,行容積再現(xiàn)(volume rendering, VR)、最大密度投影(maximum intensity projection, MIP)及曲面重組(curved planar reformation, CPR)等后處理。

1.3 分析圖像質(zhì)量

1.3.1 客觀評(píng)價(jià) 于薄層CT圖中的降主動(dòng)脈(氣管隆嵴層面)、頸內(nèi)動(dòng)脈分叉處、大腦中動(dòng)脈M1段及其血管對(duì)比區(qū)域(region of contrast, ROC)(血管對(duì)應(yīng)同層面的胸大肌、胸鎖乳突肌、腦白質(zhì))盡量避開鈣化或狹窄層面放置圓形ROI,使血管ROI位于管腔中央、面積約為血管管腔面積的1/2,ROC的ROI面積約30 mm2。測(cè)量血管及其ROC的CT值,以其標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation, SD)為噪聲;重復(fù)測(cè)量3次,取平均值。應(yīng)用公式計(jì)算信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)和對(duì)比度噪聲比(contrast-to-noise ratio, CNR):

SNR=CT血管/SD血管

CNR=(CT血管-CTROC)/SDROC

1.3.2 主觀評(píng)價(jià) 由2名具有10年以上工作經(jīng)驗(yàn)的影像科副主任醫(yī)師采用5分法[4]獨(dú)立評(píng)估圖像質(zhì)量:5分,圖像噪聲小,血管對(duì)比度極好,顆粒均勻,無偽影,血管邊緣光滑銳利;4分,圖像噪聲較小,血管對(duì)比度較好,顆粒較均勻,無或少許偽影,血管邊緣較清晰;3分,圖像噪聲較大,血管對(duì)比度一般,顆粒欠均勻,有偽影,血管邊緣顯示尚可;2分,圖像噪聲大,血管對(duì)比度差,顆粒粗糙,有較大偽影,血管邊緣粗糙;1分,圖像噪聲大,血管對(duì)比度極差,顆粒粗糙,偽影重,血管邊緣顯示不清。2名醫(yī)師評(píng)估結(jié)果存在分歧時(shí),經(jīng)協(xié)商達(dá)成統(tǒng)一意見。主觀評(píng)分≥3為符合臨床診斷要求圖像。

1.4 輻射劑量 記錄患者劑量長(zhǎng)度乘積(dose length product, DLP),參考文獻(xiàn)[5-6]方法測(cè)量頭部中心層面橫徑(lateral dimension, Lat)和前后徑(anterior-posterior dimension, AP)、第4頸椎前后徑和左右徑,根據(jù)以下公式計(jì)算體型特異性劑量估計(jì)DLP(DLP calculated from size-specific dose estimates, DLPSSDE):

ED=(Lat×AP)0.5

fED=1.874 799×e-0.038 713 13×ED

DLPSSDE=fED×DLP

其中,ED為有效直徑(effective diameter),fED是基于ED的轉(zhuǎn)換系數(shù)。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用 SPSS 24.0統(tǒng)計(jì)學(xué)分析軟件。以χ2檢驗(yàn)比較計(jì)數(shù)資料。采用±s表示服從正態(tài)分布的計(jì)量資料,行獨(dú)立樣本t或t'檢驗(yàn);采用中位數(shù)(上下四分位數(shù))描述不符合正態(tài)分布的計(jì)量資料,行Wilcoxon秩和檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料 患者性別、年齡及BMI組間差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05),見表1。

表1 100例接受頭頸部CTA患者基本資料

2.2 圖像質(zhì)量

2.2.1 客觀評(píng)價(jià) A組降主動(dòng)脈SD及SDROC、頸內(nèi)動(dòng)脈分叉處SDROC均高于,而降主動(dòng)脈SNR及CNR均低于B組(P均<0.05);組間其余客觀評(píng)價(jià)結(jié)果差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。見表2。

表2 不同掃描模式頭頸部CTA圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)比較

2.2.2 主觀評(píng)價(jià) 2組圖像質(zhì)量均滿足臨床診斷要求,主觀評(píng)分組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.878)。見圖1及表3。

圖1 A組患者,男,57歲,前交通動(dòng)脈小動(dòng)脈瘤,螺旋聯(lián)合心電門控軸位掃描模式頭頸部CTA圖像質(zhì)量主觀評(píng)分結(jié)果為4分 A.VR圖; B.MIP圖; C.常規(guī)MPR圖; D.MPR拉直圖; E.局部放大MIP原始圖(左上角圖像)及VR圖(20%～110% R-R,間隔5%)示前交通動(dòng)脈小動(dòng)脈瘤(箭)隨心動(dòng)周期搏動(dòng)

表3 頭頸部CTA圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)結(jié)果比較(例)

2.3 輻射劑量 A組DLP、DLPSSDE及掃描時(shí)間均低于B組(P均<0.001),見表4。

表4 100例接受頭頸部CTA檢查患者輻射劑量相關(guān)參數(shù)

3 討論

行多部位聯(lián)合CT掃描,采用不同掃描條件可能降低輻射劑量。蔡顯圣等[7]聯(lián)合應(yīng)用軸位掃描及螺旋掃描行“一站式”頭頸冠狀動(dòng)脈CTA,發(fā)現(xiàn)相比常規(guī)螺旋掃描,此種掃描方案可降低輻射劑量而不影響圖像質(zhì)量。

CT圖像質(zhì)量客觀參數(shù)評(píng)估結(jié)果與掃描模式或自動(dòng)管電流設(shè)置下限值相關(guān)。組織CT值與管電壓有關(guān),而與管電流無關(guān)[8]。一般SD<20 HU為優(yōu)質(zhì)圖像,20～30 HU為良好[9]。本研究采用螺旋聯(lián)合心電門控軸位掃描技術(shù)采集頭頸部CTA,對(duì)頸部行螺旋掃描、頭部行心電門控軸位掃描,A、B組降主動(dòng)脈SD均<30 HU、達(dá)到良好水平,頸內(nèi)動(dòng)脈分叉處及大腦中動(dòng)脈M1段SD均<20 HU、達(dá)到優(yōu)秀水平。本研究A組降主動(dòng)脈SD及SDROC、頸內(nèi)動(dòng)脈分叉處SDROC均高于,而降主動(dòng)脈SNR及CNR均低于B組,可能與NI設(shè)置有關(guān):隨NI增加,SD增高,而SNR、CNR降低;組間其余客觀評(píng)價(jià)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,與既往研究[10]結(jié)果相符,2組圖像主觀評(píng)分均≥3,均滿足臨床診斷要求,組間主觀評(píng)分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,提示以2種掃描方式所獲頭頸部CTA顯示血管圖像質(zhì)量相當(dāng)。

采用寬體探測(cè)器以心電門控軸位掃描模式行頭部成像可實(shí)現(xiàn)快速掃描、減少曝光時(shí)間,同時(shí)縮小掃描范圍、降低輻射劑量。本研究2組間管電壓和管電流調(diào)制范圍相同而A組DLP、DLPSSDE及掃描時(shí)間均低于B組,提示螺旋聯(lián)合心電門控軸位掃描技術(shù)可降低頭頸部CTA輻射劑量。這是由于以寬體探測(cè)器軸位掃描擁有劑量?jī)?yōu)勢(shì),使A組掃描時(shí)間更短,且2 s切換螺旋掃描至軸位掃描使其曝光時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于B組,而常規(guī)螺旋軸位掃描范圍更短;而NI與管電流呈負(fù)相關(guān)[11],管電流與CT輻射劑量呈正相關(guān),NI通過在管電流調(diào)制范圍內(nèi)調(diào)整曝光電流以調(diào)節(jié)SD指數(shù)并影響輻射劑量,更低的NI可能導(dǎo)致更高輻射劑量。

多項(xiàng)研究[12-14]發(fā)現(xiàn)4D-CTA可顯示動(dòng)脈瘤形態(tài)隨心動(dòng)周期的變化,預(yù)測(cè)動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)。采用心電門控軸位掃描行頭部CTA可得到單個(gè)心動(dòng)周期R-R間期的容積數(shù)據(jù),有助于觀察局部病灶(如顱內(nèi)動(dòng)脈瘤)形態(tài)隨心臟搏動(dòng)的變化,對(duì)于診斷頭頸部血管疾病和隨訪具有重要意義。

綜上,螺旋聯(lián)合心電門控軸位掃描技術(shù)用于頭頸部CTA可在保證圖像質(zhì)量的前提下降低輻射劑量。但本研究為單中心觀察,樣本量有限,有待后續(xù)進(jìn)一步觀察。