腦卒中患者CT 雙低技術(shù)血管成像研究

吳偉棟，呂興勝，朱艷麗

義烏市中心醫(yī)院放射科，浙江義烏 322000

頭頸部CT 血管成像（computed tomography angiography，CTA）是診斷腦卒中的重要方法，但是常規(guī)成像技術(shù)（高管電壓和高濃度對(duì)比劑）是增加醫(yī)源性射線(xiàn)暴露和對(duì)比劑腎病的重要不利因素[1]。盡管多層螺旋CT（multi-slice spiral CT，MDCT）的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用縮短了掃描時(shí)間，提高了組織對(duì)比度，但是頭頸部有許多重要器官（如眼睛）和淺表組織（如甲狀腺）對(duì)高劑量射線(xiàn)暴露和高濃度對(duì)比劑較為敏感，也是醫(yī)源性致癌的重要風(fēng)險(xiǎn)[2]。以低電壓和低濃度對(duì)比劑為核心的雙低掃描技術(shù)在MDCT 血管成像中的研究仍然深受重視，尤其是在心血管和肺血管疾病領(lǐng)域研究較為深入，但是在頭頸部血管成像中的研究報(bào)道還較少[3]。本研究重點(diǎn)探討雙低技術(shù)在腦卒中患者血管成像中應(yīng)用的可行性。

1 資料與方法

1.1 研究資料

選取2022 年1 月至2023 年1 月在義烏市中心醫(yī)院診斷為急性缺血性腦卒中的患者共144 例為研究對(duì)象。納入標(biāo)準(zhǔn)：符合《急性缺血性腦卒中急診急救中國(guó)專(zhuān)家共識(shí)(2018)》[4]診斷標(biāo)準(zhǔn)。排除標(biāo)準(zhǔn)：腦出血、對(duì)比劑過(guò)敏及圖像質(zhì)量不佳的患者。所有患者及家屬均簽署知情同意書(shū)，本研究經(jīng)義烏市中心醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（倫理審批號(hào)：K2021-IRB-020）。

1.2 方法

1.2.1 成像方法 采用GE Healthcare 公司Optima CT680 型64 排螺旋CT 掃描儀，對(duì)頭頸部血管迚行SmartPrep 3D 技術(shù)掃描和自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代重建（ASiR）算法3D 重建技術(shù)[5]。取仰臥位，掃描從頭頂至肺尖。掃描參數(shù)設(shè)置為：螺距0.914，層厚0.9mm，層間距0.7mm，旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.4s/周，視野（FOV）220mm，矩陣 512×512，探測(cè)器寬度128.000mm×0.625mm。管電壓和對(duì)比劑濃度根據(jù)各組要求迚行。對(duì)比劑混勻后經(jīng)外周肘靜脈通過(guò)高壓注射器以彈丸式注射（速度為4ml/s，總劑量為30～50ml），隨后輸入30ml 0.9%氯化鈉溶液迚行稀釋。儀器自帶軟件迚行智能跟蹤觸發(fā)掃描，將感興趣區(qū)設(shè)置在頸動(dòng)脈顱內(nèi)外段，閾值為100HU，延遲時(shí)間為5s。將原始圖像傳至 Advaned workstation 47 工作站，利用AsiR 3D 迭代重建技術(shù)迚行重建，手動(dòng)勾勒?qǐng)A形感興趣區(qū)（ROI），計(jì)算重建圖像的對(duì)比信噪比（contrast-to-noise ratio，CNR）和信號(hào)噪聲比（signal-to-noise ratio，SNR）[6]。

圖1 顱腦CT 增強(qiáng)和血管三維重建的4 種掃描技術(shù)

1.2.2 分組方法 根據(jù)成像方式不同分為常規(guī)組41例（管電壓120kV、碘濃度370mgI/ml）、低電壓組35 例（管電壓80kV、碘濃度370mgI/ml）、低濃度組36 例（管電壓120kV、碘濃度320mgI/ml）和雙低組32 例（管電壓80kV、碘濃度320mgI/ml），后處理技術(shù)均采用ASiR 算法3D 重建。

1.2.3 觀察指標(biāo) 比較各組重建圖像的CNR 和SNR、圖像質(zhì)量評(píng)分，頸內(nèi)動(dòng)脈起始段（internal carotid artery，ICA）、大腦前動(dòng)脈（anterior cerebral artery，AA）A1 段、大腦中動(dòng)脈（middle cerebral artery，MA）M1 段、大腦后動(dòng)脈（posterior cerebral artery，PA）P1 段、椎動(dòng)脈起始段（vertebral artery，VA）和基底動(dòng)脈（basilar artery，BA）的CT 值，計(jì)算平均碘攝入量和輻射劑量參數(shù)，包括容積CT劑量指數(shù)（volume CT dose index，CTDIvol）和劑量長(zhǎng)度乘積（dose length product，DLP）。后處理過(guò)程由兩名對(duì)病情和分組不知情的放射科醫(yī)師分別獨(dú)立完成，幵采用盲法評(píng)價(jià)圖像重建質(zhì)量，評(píng)分為1～5 分，評(píng)分越高表示圖像質(zhì)量越佳。平均碘攝入量（mgI/kg）=對(duì)比劑用量×濃度/體質(zhì)量。

1.3 典型病例

常規(guī)組、低電壓組、低濃度組與雙低組的顱腦CT 增強(qiáng)掃描和血管三維重建，見(jiàn)圖1。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

應(yīng)用SPSS 20.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對(duì)數(shù)據(jù)迚行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，多組間比較采用ANOVA分析和LSD-t法兩兩檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料以例數(shù)（百分?jǐn)?shù)）[n(%)]比較用χ2檢驗(yàn)，等級(jí)資料采用非參數(shù)秩和檢驗(yàn)。以P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料比較

4 組患者的性別、年齡、體質(zhì)量指數(shù)、基礎(chǔ)疾病、血管直徑狹窄率比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），具有可比性，見(jiàn)表1。

表1 4 組患者一般資料的比較

2.2 CNR 和SNR 的比較

如表2 所示，雙低組的CNR 和SNR 值顯著低于其他3 組（P<0.05），其他3 組比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。

表2 四組CNR 和SNR 的比較（±s）

表2 四組CNR 和SNR 的比較（±s）

組別 n 對(duì)比信噪比 信號(hào)噪聲比常規(guī)組 41 88.7±15.6 105.9±20.2低電壓組 35 86.7±16.5 103.4±18.6低濃度組 36 85.9±17.4 101.7±15.5雙低組 32 80.4±11.2 93.3±14.5 F 35.624 24.214 P <0.001 <0.001

2.3 圖像質(zhì)量評(píng)分與圖像動(dòng)脈CT 值比較

4 組圖像質(zhì)量評(píng)分比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），見(jiàn)表3。4 組重建圖像的各段動(dòng)脈CT值比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），見(jiàn)表4。

表3 四組圖像質(zhì)量評(píng)分的比較[n (%)]

表4 4 組圖像動(dòng)脈CT 值的比較（±s，HU）

表4 4 組圖像動(dòng)脈CT 值的比較（±s，HU）

組別 n 頸內(nèi)動(dòng)脈起始段 大腦前動(dòng)脈A1 段 大腦中動(dòng)脈M1 段 大腦后動(dòng)脈P1 段 椎動(dòng)脈起始段 基底動(dòng)脈常規(guī)組 41 423.3±63.7 431.6±72.2 416.3±55.7 421.9±65.8 386.5±72.4 364.9±65.8低電壓組 35 409.8±56.7 421.3±70.9 412.1±65.9 425.8±79.8 375.8±70.1 359.8±62.4低濃度組 36 412.6±65.9 425.1±75.6 418.9±72.3 416.9±72.3 374.6±65.9 362.3±65.9雙低組 32 415.8±59.8 426.9±74.8 419.8±74.5 418.9±72.4 382.4±75.2 365.9±66.8 F 1.032 1.235 1.326 0.896 0.569 0.742 P 0.101 0.098 0.091 0.135 0.612 0.328

2.4 CTDIvol、DLP 和碘攝入量的比較

雙低組CTDIvol、DLP 和碘攝入量顯著低于其他3 組（P<0.05），其他3 組比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），見(jiàn)表5。

表5 4 組CTDIvol、DLP 和碘攝入量的比較（±s）

表5 4 組CTDIvol、DLP 和碘攝入量的比較（±s）

組別 n 容積CT 劑量指數(shù)（mGy） 劑量長(zhǎng)度乘積（mGy·cm） 碘攝入量（mgI）常規(guī)組 41 9.2±1.3 396.5±65.7 15750±3265低電壓組 35 8.5±0.9 356.9±62.3 13563±2546低濃度組 36 8.3±0.7 348.7±55.8 12654±2452雙低組 32 3.3±0.4 124.5±32.5 9720±1023 F 10.235 32.659 25.269 P <0.001 <0.001 <0.001

3 討論

CTA 是臨床診斷腦卒中的釐標(biāo)準(zhǔn)，以MDCT 掃描為主，具有成像時(shí)間快、空間和組織分辨力高、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，輔以多種重建后處理技術(shù)能夠多角度展示血管形態(tài)和管腔狹窄情況，提高診斷準(zhǔn)確率[7]。非離子型碘對(duì)比劑在人體內(nèi)代謝和分布快、與組織（血管、肌肉和骨骼）的對(duì)比度高，在診斷腦卒中中粥樣斑塊和血栓分布、大小和性質(zhì)方面具有較好的優(yōu)越性[8]。對(duì)比劑濃度和劑量對(duì)頭頸部血管的圖像質(zhì)量影響較大，盡管常規(guī)掃描技術(shù)（高電壓和高濃度對(duì)比劑）可以實(shí)現(xiàn)較高的圖像質(zhì)量，但是患者接受的射線(xiàn)暴露量大大增加，對(duì)于高齡、多種基礎(chǔ)疾病、慢性腎臟疾病、惡性腫瘤等患者對(duì)比劑的毒性作用也顯著增加[9]。目前臨床上試圖通過(guò)降低管電壓或管電流，以及降低對(duì)比劑濃度的方法，在不降低成像質(zhì)量的前提下降低醫(yī)源性輻射和對(duì)比劑對(duì)機(jī)體的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

本研究顯示，雙低組的CNR 和SNR 值顯著低于其他3 組（P<0.05），但是圖像質(zhì)量評(píng)分和各段動(dòng)脈CT 值比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。提示以管電壓80kV 和碘濃度320mgI/ml 的雙低掃描技術(shù)聯(lián)合ASiR 算法3D 重建仍然能夠清晰顯示頸內(nèi)外主要血管的形態(tài)和管腔結(jié)構(gòu)，同時(shí)降低了信噪比。管電壓80kV 是目前研究認(rèn)為很低的設(shè)備參數(shù)，對(duì)比劑碘離子在較低的管電壓和管電流激發(fā)狀況下可能增加對(duì)X 線(xiàn)的吸收力度，一定程度上抵消了圖像質(zhì)量減弱的不足[10]。管電壓80kV 和碘濃度320mgI/ml幵未明顯延長(zhǎng)掃描成像時(shí)間。本研究同時(shí)比較了低電壓組與低濃度組的成像質(zhì)量，與常規(guī)組相比幵未達(dá)到預(yù)期效果。

本研究還顯示，雙低組CTDIvol、DLP 和碘攝入量顯著低于其他3 組（P<0.05）。提示適宜的低管電壓和管電流以及對(duì)比劑濃度可保證足夠的圖像對(duì)比度。有研究指出，碘濃度與血管CT 值呈線(xiàn)性關(guān)系，這也可能是目前雙低技術(shù)在心血管和肺血管成像中應(yīng)用較為成熟，而在頭頸部血管成像中應(yīng)用報(bào)道較少的原因之一[11]。頭頸部血管直徑相對(duì)較小，對(duì)成像質(zhì)量的參數(shù)要求較高，低管電壓或者低濃度對(duì)比劑可能降低成像質(zhì)量，尤其對(duì)于管腔嚴(yán)重狹窄的顱內(nèi)小血管更明顯[12]。雙低技術(shù)可顯著降低患者對(duì)射線(xiàn)的暴露吸收風(fēng)險(xiǎn)及對(duì)比劑的腎毒性。雙低技術(shù)結(jié)合ASiR 算法3D 重建顯著改善了圖像質(zhì)量，ASiR 算法3D 重建能夠捕捉到圖像的細(xì)微差異改變，結(jié)合電腦智能算法重建出高質(zhì)量的圖像，可以一定程度彌補(bǔ)雙低技術(shù)掃描圖像的不足[13-14]。

臨床上采用的最低質(zhì)量CT 掃描是在顯著降低輻射劑量（即超低劑量CT）的條件下迚行的掃描，代價(jià)是增加圖像噪聲[15]。但本研究顯示，無(wú)論是單一降低管電壓，還是單一降低對(duì)比劑濃度，甚至雙低技術(shù)均未顯著升高圖像噪聲。根據(jù)前期心血管CTA 開(kāi)發(fā)的減少輻射暴露的技術(shù)包括低管電壓、心電圖（electrocardiogram，ECG）相關(guān)管電流調(diào)制、前瞻性ECG 觸發(fā)、雙源CT 高螺距螺旋、降噪濾波器和掃描長(zhǎng)度的優(yōu)化等幾種[16-17]。其中前瞻性的ECG 觸發(fā)協(xié)議被推薦為CCTA 檢查的首選默認(rèn)掃描技術(shù)，但是對(duì)于腦卒中患者受限于心率波動(dòng)的干擾較小，因此，此項(xiàng)技術(shù)在頭頸部CTA 中獲益不大。頭頸部CTA 還需要從120kVp 的標(biāo)準(zhǔn)峰值電壓和碘對(duì)比劑濃度方面來(lái)迚行。碘釋放率（iodine release rate，IDR）范圍為0.99～2.22g/s，總碘劑量（total iodine dose，TID）為11.1～56.0g。通過(guò)將管電壓降低到80～100kVp 及減少碘劑量來(lái)減少CTA 中的輻射暴露。當(dāng)施加相同的管電流時(shí)，低管電壓在CT 管中產(chǎn)生更少的X 射線(xiàn)光子，可以解釋低管電壓下的低管效率和低kV 光子的重過(guò)濾。同時(shí)，隨著低管電壓的光子能量接近33keV 的碘K 邊緣能量，產(chǎn)生了更好的圖像對(duì)比度，這意味著在較低劑量的碘下可以實(shí)現(xiàn)等效的血管對(duì)比度增強(qiáng)[18]。

但是，圖像噪聲一定程度增加是低管電壓成像的重要缺點(diǎn)。由于管輸出與管電壓的平方呈正比，從120kVp 降低到100kVp 將導(dǎo)致X 射線(xiàn)光子釋放減少31%，降低到80kVp 后光子減少到56%[19]。圖像噪聲與X 射線(xiàn)光子的釋放量平方根呈正比，因此相同管電流使用較低的管電壓會(huì)產(chǎn)生更多的噪聲背景，一定程度上降低了組織對(duì)比度和圖像質(zhì)量。提高圖像質(zhì)量的一個(gè)解決方案是增加管電流以平衡圖像噪聲，然而這可能會(huì)導(dǎo)致輻射劑量增加，尤其是對(duì)于體型較大的患者。為了解決這一問(wèn)題，CT 掃描儀制造商引入了基于較低管電壓或管電流的迭代重建（IR）方法。掃描參數(shù)取決于硬件（CT 掃描儀）規(guī)栺。當(dāng)應(yīng)用不同的掃描技術(shù)和對(duì)比劑減少方法時(shí)，對(duì)于輻射劑量減少的程度及如何保持圖像質(zhì)量目前仍沒(méi)有共識(shí)。

綜上所述，雙低技術(shù)掃描聯(lián)合ASiR 算法3D 重建對(duì)于腦卒中患者可獲得較滿(mǎn)意的頭頸部CT 血管成像，管電壓80kV 和碘濃度320mgI/ml 在不降低圖像質(zhì)量的前提下仍能夠大大降低輻射風(fēng)險(xiǎn)和對(duì)比劑劑量，安全性更好，有重要的應(yīng)用潛力。