高濃度低流速對比劑聯(lián)合低管電壓方案行腹部CT 血管成像的可行性

周偉， 石倩倩， 李蓋， 陳偉彬*

1.華北理工大學附屬醫(yī)院CT 室，河北 唐山 063000； 2.滄州市中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院醫(yī)學影像科，河北 滄州 061001

近年來，腹部CT 血管成像技術(shù)（CT angiography，CTA）在快速、準確判定腹部動脈粥樣硬化、動脈夾層、腹主動脈瘤、腸系膜動脈血栓栓塞等疾病病變部位及范圍方面具有重要作用，為臨床快速做出施救措施及判斷患者預后提供直觀重要依據(jù)[1]。腹部CTA相較于超聲、腹部數(shù)字減影血管造影（DSA）、核磁等輔助檢查，患者需接受較大的X 射線輻射，造成不適感和患癌風險[2]。CT 血管成像技術(shù)所需對比劑主要通過腎臟代謝，注射過多會增加腎的代謝負擔，進而增加對比劑腎病風險[3]。碘美普爾（400 mgI/mL）作為目前最高濃度的非離子型單體對比劑，與同類型對比劑（碘帕醇、碘佛醇等）相比，具有較強的親水性，較低的滲透壓及粘滯度，應用于血管成像可加快腎排泄，減少對比劑腎病的發(fā)生，還可以較少的用量達到良好成像效果[4]。本研究在保證腹主動脈CT 血管造影圖像質(zhì)量的基礎上，分析高濃度、低流速對比劑注射聯(lián)合低管電壓方案在腹主動脈CTA 檢查中的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

自2019 年10 月至2020 年11 月前瞻性收集因疑患有腹主動脈或其分支疾病于我院進行腹主動脈CTA 檢查且符合納入標準的430 例患者，隨機分為A、B 兩組，每組215 例。兩組患者性別、年齡、身高、體重及BMI 比較均無統(tǒng)計學差異（P＞0.05），具有可比性（表1）。本研究已通過本院倫理學委員會批準，所有受檢患者簽署知情同意書。

表1 患者一般資料Tab.1 General information between Group A and Group B

納入標準：符合腹主動脈CTA 檢查適應癥并自愿接受此檢查；臨床資料完整；BMI 在18.5～24.0 kg/m3范圍內(nèi)。排除標準：嚴重心、肝、腎功能不全者；碘對比劑過敏者或明顯過敏體質(zhì)者；甲亢患者。

1.2 研究方法

1.2.1 CTA 掃描 采用美國GE 公司Revolution CT 進行腹部動脈CTA 掃描，掃描范圍由膈肌頂部至恥骨聯(lián)合下緣。采用德國ORICH 雙桶高壓注射器經(jīng)右側(cè)肘正中靜脈注射碘對比劑?；颊呷⊙雠P位，頭先進，雙手交叉置于頭部，根據(jù)掃描提示均勻呼吸后屏氣進行掃描。A 組患者應用碘帕醇（370 mgI/mL），劑量400 mgI/kg，流速5 mL/s，管電壓120 kV；B 組患者應用碘美普爾（400 mgI/mL），劑量300 mgI/kg，流速4 mL/s，管電壓100 kV。注射完畢兩組均按原注射速度注入生理鹽水30 mL。采用對比劑示蹤技術(shù)，將感興趣區(qū)（region of interest，ROI）置于膈頂水平腹主動脈，設定范圍約為腹主動脈橫斷面的1/2，注射對比劑后 自動監(jiān)測ROI 內(nèi)CT 值，當ROI 內(nèi)CT 值達100 HU時，延遲5.9 s 自動觸發(fā)掃描。兩組均采用自動毫安秒控制技術(shù)，調(diào)制范圍200～500 mA。采集參數(shù)：螺距1.375，旋轉(zhuǎn)時間0.28 s/r，準直器寬16 mm，層厚1.25 mm，矩陣512×512，總成像時間20.9 s。兩組均采用圖像迭代重建技術(shù)進行圖像后處理。

1.2.2 圖像后處理 將原始掃描圖像傳至后處理工作站進行橫斷位重建，重建層厚為0.625 mm。通過最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）、容積再現(xiàn)（volume rendering，VR）、多平面重建（multiple planar reconstruct，MPR）圖像后處理技術(shù)進行圖像三維重建。后處理圖像設定窗寬為600 HU，窗位220 HU。

1.2.3 圖像質(zhì)量評價 將后處理圖像傳至工作站，由兩位有經(jīng)驗的主治以上級別醫(yī)師對圖像進行評估，評估結(jié)果不一致時，經(jīng)過嚴謹討論達成一致。評估標準：①按圖像質(zhì)量能否做出準確放射學診斷分5 級評分[5]：1 分，腹主動脈及其各級分支模糊不清；2 分，腹主動脈及其各級分支對比劑充盈較差，邊緣較模糊，不能進行影像診斷；3 分，腹主動脈及其各級分支對比劑充盈尚可，邊緣顯示尚符合診斷要求；4 分，腹主動脈及其各級分支對比劑充盈較飽滿，邊緣顯示較清晰銳利，滿足診斷要求；5 分，腹主動脈及其各級分支對比劑充盈飽滿，邊緣顯示清晰銳利，滿足診斷要求。評估結(jié)果≥3 分，則圖像質(zhì)量優(yōu)良，可以根據(jù)圖像對腹部血管疾病做出準確診斷。評估結(jié)果≤2 分，則判定此圖像不能做出準確診斷。②按腎動脈分級及MIP圖像評價標準[6]：主腎動脈為Ⅰ級分支，第1 次分支后腎段動脈為Ⅱ級分支，第2 次分支后腎段動脈為Ⅲ級，以此類推，成像可顯示腎動脈Ⅰ～Ⅵ級分支。

1.2.4 圖像主觀評價 ①測量并記錄強化血管CT值：測量左腎動脈水平以上2 cm 處腹主動脈，腹腔干、腸系膜上下動脈及左右腎動脈近開口1 cm 處的CT 值。ROI 選定范圍為動脈橫斷面積的1/2（除外鈣化性斑塊、非鈣化性斑塊、假腔或支架等），每個ROI選定區(qū)域測量2 次，取所測血管平均CT 值作為腹部動脈CT 值。②測量圖像噪聲（standard deviation，SD）：將以上所測得的強化血管CT 值的平均標準差作為圖像噪聲。③測定背景信號：將ROI 置于第4 腰椎水平兩側(cè)腰大肌，分別測定兩側(cè)腰大肌的CT 值，測量2 次取平均值，作為背景信號。④計算信號噪聲比（signal-noise ratio，SNR）及對比度噪聲比（contrast noise ratio，CNR）：SNR=血管平均強化CT 值/SD；CNR=（血管平均強化CT 值-背景信號）/SD。

1.2.5 輻射劑量計算 記錄檢查后電腦自動生成的輻射劑量數(shù)據(jù)表中容積CT 劑量指數(shù)（volume CT dose index，CTDIvol）及 放 射 劑 量 長 度 乘 積（dose length produce，DLP）。有效輻射劑量（effective dose，ED，mSv）=DLP（mGy·cm）×K（mSv/mGy·cm）。腹部CTA 掃描的轉(zhuǎn)換因子K=0.015 mSv/mGy·cm[7]。

1.3 統(tǒng)計學方法

所有數(shù)據(jù)采用SPSS17.0 進行統(tǒng)計學分析。計量資料以（±s）表示，組間對比采用獨立樣本t檢驗；圖像主觀質(zhì)量評分采用秩和檢驗；兩組患者的對比劑外滲發(fā)生率%（n）比較采用卡方檢驗（Fisher 檢驗）。以α=0.05 為檢驗水準。

2 結(jié)果

2.1 圖像質(zhì)量評估結(jié)果

2.1.1 圖像質(zhì)量評分 兩組患者均順利完成檢查。A、B 兩組腹主動脈及其分支均可清晰顯示，血管強化均勻，邊緣光滑，無偽影，但B 組圖像質(zhì)量評分高于A組(見表2)。

表2 患者腎動脈分級及動脈成像質(zhì)量評分（±s，分）Tab. 2 Comparison of renal arterial grading and arterial imaging quality score between Group A and Group B（Mean±SD）

表2 患者腎動脈分級及動脈成像質(zhì)量評分（±s，分）Tab. 2 Comparison of renal arterial grading and arterial imaging quality score between Group A and Group B（Mean±SD）

組別Group A 組Group A B 組Group B例數(shù)Case 215 215腹主動脈成像質(zhì)量評分Abdominal aorta imaging quality score ZP 4.16±0.72 4.47±0.63-4.47＜0.001

2.1.2 腎動脈分級顯影質(zhì)量評估 兩組患者各215例，共顯示430 條腎動脈，均為單側(cè)單腎動脈。所選患者中部分腎動脈發(fā)生動脈粥樣硬化、支架擴張等，但不影響診斷。兩組患者清晰顯示Ⅰ、Ⅱ級腎動脈均為100%；B 組（應用400 mgI/mL 對比劑）Ⅲ級腎動脈顯示率為99.3%，Ⅳ級腎動脈顯示率為97.9%，Ⅴ級腎動脈顯示率為92.3%，Ⅵ級腎動脈顯示率為79.5%；A 組（應用370 mgI/mL 對比劑）Ⅱ級以下細小分支的顯示率低于B 組。見表3，圖1～2。

圖1 A 組腹主動脈及其分支VR（A）及MIP（B、C）圖像B 圖無呼吸運動偽影存在，腸系膜上動脈及其分支顯示清晰，遠端分支血管壁光滑清晰 箭頭示右腎及左腎動脈Ⅳ級分支Fig. 1 In Group A, VR (A) and MIP (B, C) images of the abdominal aorta and its branches were obtained. In Group B, there were no respiratory artifacts, the superior mesenteric artery and its branches were clearly displayed, and the distal branches were smooth and clear. Arrowheads in B and C showed the grade IV branches of the right and left renal arteries.

圖2 B 組腹主動脈及其分支VR（A）及MIP（B、C）圖像 動脈管腔邊緣光滑無偽影，清晰顯示腹主動脈及其分支，遠端細小分支顯影清晰 箭頭示右腎及左腎動脈Ⅴ、Ⅵ級分支Fig.2 In Group B, VR (A) and MIP(B, C) images of the abdominal aorta and its branches showed that the edges of the lumen of the aorta were smooth without artifacts, and the abdominal aorta and its branches were clearly displayed, and the small distal branches were clearly displayed. Arrowheads in B and C showed the grade V and VI branches of the right renal artery and the left renal artery.

表3 患者腎動脈分級MIP 圖像顯示結(jié)果Tab.3 MIP images of renal artery grading between A and B groups

2.2 患者腹主動脈及分支強化血管CT 值、CNR 及SNR

A、B 組患者腹主動脈、腹腔干、腸系膜上動脈、腸系膜下動脈、左腎動脈及右腎動脈強化血管CT 值比較，均具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；兩組CNR 及SNR 差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），如表4。

表4 患者動脈血管強化CT 值、CNR 及SNR（±s，HU）Tab.4 Arterial enhanced CT value, CNR and SNR between Group A and Group B（Mean±SD, HU）

表4 患者動脈血管強化CT 值、CNR 及SNR（±s，HU）Tab.4 Arterial enhanced CT value, CNR and SNR between Group A and Group B（Mean±SD, HU）

注：CNR：對比度噪聲比SNR：信號噪聲比

組別Group A 組Group A B 組Group B CNR SNR 7.89±1.03 7.70±0.99 1.95 0.052 tP腹主動脈CT 值CT value of abdominal aorta 387.00±49.56 478.75±60.59-17.19＜0.001腹腔干CT 值CT value of abdominal stem 381.34±49.48 465.34±62.74-15.41＜0.001腸系膜上動脈CT 值CT value of superior mesenteric artery 378.97±50.58 461.55±58.04-15.73＜0.001腸系膜下動脈CT 值CT value of inferior mesenteric artery 348.74±42.02 422.61±69.58-13.33＜0.001左腎動脈CT 值CT value of left renal artery 371.59±46.53 438.67±61.76-12.72＜0.001右腎動脈CT 值CT value of right renal artery 374.25±51.81 442.81±56.48-13.12＜0.001 6.69±1.00 6.68±1.00 0.08 0.938

2.3 有效輻射劑量分析結(jié)果

根據(jù)有效輻射劑量公式計算患者ED，經(jīng)統(tǒng)計分析得出，B 組患者CTDIvol、DLP 及ED 明顯低于A 組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。B 組注射碘總量比A組減少23%，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）,如表5。

表5 患者CTDIvol、DLP、ED 及碘總量（±s）Tab.5 CTDIvol, DLP, Ed and total iodine between group A and B group (Mean±SD)

注：CTDIvol：容積CT 劑量指數(shù) DLP：放射劑量長度乘積 ED：有效輻射劑量 CNR：對比度噪聲比SNR：信號噪聲比

碘總量（g）Total iodine 25.86±2.18 19.98±2.20 27.84＜0.001組別Group A 組Group A B 組Group B tP CTDIvol（mGy）16.13±1.03 5.14±0.79 124.14＜0.001 DLP（mGy·cm）816.95±79.54 262.92±41.59 90.51＜0.001 ED（mSv）12.25±1.19 3.94±0.62 90.51＜0.001

2.4 對比劑外滲發(fā)生率

A 組對比劑外滲患者3.7%（8 例）；B 組無對比劑外滲發(fā)生，兩種注射方案造成的對比劑外滲有統(tǒng)計學差異（P=0.007）率。

3 討論

腹主動脈CTA 掃描距離較長，患者需接受較大劑量的X 射線輻射；CTA 檢查過程中血管內(nèi)保持一定的碘濃度是圖像具有較高診斷準確性的關(guān)鍵。因此，在保證血管成像效果的前提下降低患者所受輻射劑量、對比劑用量以及對比劑外滲發(fā)生率的研究具有較高熱度。目前國內(nèi)外學者對低管電壓、低濃度對比劑的血管成像研究較為熱衷[8]，對于應用高濃度對比劑聯(lián)合低管電壓進行血管成像檢查較少涉足。我院較早引入了高濃度碘對比劑碘美普爾（400 mgI/mL）用于各部位CT 血管成像檢查，本研究即分析高濃度碘對比劑聯(lián)合低流速、低管電壓對患者所受輻射、對比劑外滲風險以及血管分支顯示情況。

本研究結(jié)果顯示B 組應用高濃度碘對比劑碘美普爾（400 mgI/mL）、300 mgI/kg 給藥量以及4 mL/s 注射速率聯(lián)合100 kV 管電壓不僅使腹主動脈及其分支血管內(nèi)CT 值較A 組提高，同時輻射劑量也較A 組降低67.8%，對比劑用量較A 組減低23%，對比劑外滲發(fā)生率較A 組降低3.7%。輻射劑量與管電壓平方成正比，所以適當降低管電壓是降低輻射劑量最有效的方法之一[9]。杜煜等[10]研究顯示，患者所受輻射劑量可因管電壓由120 kV 降至100 kV 而降低70%左右，本研究與之大致相符。余紅勝等[11]及Maffei 等[12]指出，碘對比劑的K 邊緣值接近33.2 keV，應用低管電壓時X 射線的能量與碘的K 值更為接近，可有效降低康普頓效應，使具有高原子序數(shù)的碘對比劑光電效應增強，吸收更多的X 線提高血管內(nèi)CT 值。利用此原理，使血管與周圍的器官或軟組織的對比更加鮮明，血管病變顯示更為清晰；此外，血管內(nèi)單位體積的碘含量不同，產(chǎn)生的光電效應強弱也會不同，比較兩組患者的腹主動脈及其分支CT 值發(fā)現(xiàn)，B 組血管強化的CT 值明顯高于A 組。

Bae[13]指出碘對比劑以較高濃度注射可能與較快注射所產(chǎn)生的強化效果相同，但高濃度的碘對比劑能夠減少注射體積并使單位體積的碘濃度增加，同時減低注射速度，能夠有效避免高注射速度導致對比劑外滲的風險。本研究在保證血管強化程度不影響診斷結(jié)果的情況下（碘流率需保持在1.6g I/s 及以上水平），B 組單位時間內(nèi)注射對比劑4 mL，低于A 組（5 mL），但B 組單位體積血管內(nèi)碘濃度明顯增加，從而使腹部血管的強化效果更優(yōu)，更清晰地顯示血管的細小分支，通過對A、B 兩組腎動脈細小分支的分級評分比較，B 組顯示腎動脈的細小分支優(yōu)于A 組。本研究通過對腎動脈分級的評估，可為腎病患者腎部分切除術(shù)以及準確判斷腎動脈分支栓塞等提供影像解剖診斷依據(jù)[14]。

《碘對比劑使用指南》指出碘對比劑的滲透壓與對比劑腎病的發(fā)生密切相關(guān)，若碘對比劑的滲透壓高于血液滲透壓則容易引起腎血管持續(xù)收縮，進而引起腎性貧血和對比劑腎病發(fā)生[15]。目前，碘美普爾（400 mgI/mL）在非離子型單體對比劑中濃度最高，在低滲對比劑中粘滯度最小、滲透壓最低[16]。本研究采用提高對比劑濃度、降低單位質(zhì)量給藥量以減少對比劑注射總量，結(jié)果顯示B 組以300 mgI/kg 的碘總量比A 組400 mgI/kg 的碘總量減少23%。這對于腎快速排泄對比劑減輕腎負擔，降低對比劑腎病的發(fā)生具有重要意義[17]。同時本研究通過降低B 組對比劑注射速率，使對比劑外滲的發(fā)生率降低3.7%。

綜上所述，腹主動脈血管成像應用高濃度碘對比劑（碘美普爾400 mgI/mL）低流速注射聯(lián)合低管電壓不僅可以有效降低患者所受輻射劑量、提高圖像質(zhì)量及分支血管的顯示，同時降低碘對比劑用量，減少對比劑外滲，因此本研究可為高濃度碘對比劑血管成像在臨床推廣提供可靠依據(jù)。