夏偉委， 薛蘊菁， 劉元芬， 江少凡， 段　青

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低管電壓結(jié)合個體化碘對比劑方案在頸動脈CT血管成像的優(yōu)勢

夏偉委， 薛蘊菁， 劉元芬， 江少凡， 段青

目的探討低管電壓結(jié)合個體化碘對比劑應(yīng)用方案在頸動脈CT血管成像(CTA)中的應(yīng)用價值。方法前瞻性納入在能譜CT行頸動脈CTA成像的受檢者120例，采用序貫設(shè)計依次分為常規(guī)組和低劑量組，每組60例。常規(guī)組管電壓120 kV，濾波反投影重建(FBP)；低劑量組管電壓100 kV，50%自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建(ASIR);余各項掃描參數(shù)均相同。常規(guī)組對比劑流速5 mL/s，對比劑用量采用經(jīng)驗值法；低劑量組對比劑流速4 mL/s，對比劑用量采用個體化方案：碘對比劑用量=(Ttest-bolus峰值時間+2 s-5 s)×注射速率。所有受檢者均采用碘佛醇對比劑(320 mgI/mL)。數(shù)據(jù)上傳至GE AW4.5工作站，行圖像重建分析。記錄受檢者的性別、年齡等各項客觀數(shù)值，計算信噪比(SNR)等數(shù)值，結(jié)合主觀評分，行統(tǒng)計學(xué)分析。結(jié)果低劑量組碘對比劑用量(57.67±9.44)mL,低于常規(guī)組(68.83±12.80)mL(P<0.001)；低劑量組有效電離輻射劑量(1.82±0.00)mSv,低于常規(guī)組(3.08±0.19)mSv(P<0.001)；低劑量組頸動脈SNR、對比噪聲比(CNR)(51.60±20.50，64.73±24.98)分別高于常規(guī)組頸動脈SNR、CNR(31.24±11.18，39.70±13.51)(P<0.001)；低劑量組主動脈弓SNR、CNR(46.40±18.11，59.53±22.57)分別高于常規(guī)組(27.21±8.82，35.67±11.11)(P<0.001)；2組性別、年齡、身高、體質(zhì)量指數(shù)、頸動脈平均CT值和圖像質(zhì)量主觀評分差別均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。結(jié)論在頸動脈CTA成像中，管電壓100 kV結(jié)合個體化碘對比劑應(yīng)用方案，不僅能很好滿足臨床診斷需求，而且能有效降低電離輻射劑量及碘對比劑用量，具有較大應(yīng)用優(yōu)勢。

體層攝影術(shù)，X線計算機； 頸動脈； 輻射劑量； 血管造影術(shù)

頸動脈CT血管成像(CT angiography,CTA)在診斷頸部血管性病變的敏感性和特異性較高，近年來，已被廣泛應(yīng)用于臨床。常規(guī)頸動脈CTA采用螺旋薄層容積掃描，掃描范圍較大，具有較大電離輻射危害。近年來，醫(yī)學(xué)影像相關(guān)的電離輻射劑量問題已受到全世界廣泛關(guān)注[1]。如何在保證圖像質(zhì)量的前提下，最大幅度降低頸動脈CTA電離輻射劑量，已成為眾多醫(yī)學(xué)影像工作者的研究方向之一。在頸動脈CTA成像中，為了保證圖像質(zhì)量，不僅需要應(yīng)用較大劑量的碘對比劑，還需要采用較快的對比劑團注速度。碘對比劑的大劑量應(yīng)用，使受檢者檢查風(fēng)險增大[2]。常見不良反應(yīng)為毒性反應(yīng)、過敏反應(yīng)和碘對比劑外滲，其中最常見的毒性反應(yīng)為對比劑腎病(contrast induced nephropathy, CIN)。大量研究結(jié)果顯示，CIN的發(fā)生率與碘對比劑的用量有著重要關(guān)系，降低碘對比劑用量能有效降低CIN的發(fā)生率，同時降低碘對比劑不良反應(yīng)的發(fā)生率[3-4]。但是，在臨床應(yīng)用中，影像工作者較多采用碘對比劑經(jīng)驗值法，較少有個體化碘對比劑用量方案的報道。因此，在頸動脈CTA成像中，探討能譜CT低管電壓結(jié)合個體化低劑量碘對比劑應(yīng)用方案具有重要意義。

1　對象與方法

1.1對象收集2014年3-8月在能譜CT行頸動脈CTA成像的受檢者120例，男性61例，女性59例，年齡(53.34±12.29)歲(27～79歲)。按序貫設(shè)計，依次分為常規(guī)組和低劑量組，每組60例，2組的年齡、身高、體質(zhì)量及體質(zhì)量指數(shù)(body mass index, BMI)等一般情況比較差別無統(tǒng)計學(xué)意義，具有可比性(表1)。所有受檢者均被告知相應(yīng)的檢查風(fēng)險，并簽署知情同意書。

1.2CT檢查設(shè)備與成像方法采用GE能譜CT(Discovery CT 750 HD，美國GE Healthcare公司)，掃描范圍自主動脈弓下水平至顱內(nèi)海綿竇水平。檢查前告知受檢者制動。常規(guī)組管電壓120 kV，管電流480 mA，螺距1.375，旋轉(zhuǎn)時間0.5 s，層厚0.625 mm，層間距0.625 mm，濾波反投影重建(filtered back projection,FBP)。低劑量組管電壓100 kV，管電流480 mA，螺距1.375，旋轉(zhuǎn)時間0.5 s，層厚0.625 mm，層間距0.625 mm，50%自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建(adaptive statistical iterative reconstruction, ASIR)重建。2組均采用碘佛醇對比劑(含碘320 mgI/mL，江蘇恒瑞醫(yī)藥股份有限公司)，STEL-LANT雙筒高壓注射器經(jīng)肘靜脈團注。常規(guī)碘對比劑用量采用經(jīng)驗值法，用量較大，平均用量為(68.83±12.80)mL，碘對比劑注射速率5 mL/s。低劑量組碘對比劑用量采用個體化方案，用量較少，平均用量為(57.67±9.44)mL，注射速率4 mL/s。個體化方案如下：

表1　常規(guī)組和低劑量組人口統(tǒng)計學(xué)參數(shù)比較

n=60.

碘對比劑用量=(Ttest-bolus峰值時間+2 s-5 s)×注射速率[5-7]

其中，Ttest-bolus峰值時間為受檢者小劑量團注測試時間-密度曲線中靶血管內(nèi)最高CT值所對應(yīng)的監(jiān)測時間點，具有個體差異性。

1.3圖像分析

1.3.1客觀評價數(shù)據(jù)導(dǎo)入GE AW4.5工作站，對比測量主動脈弓部三支大血管、頸總動脈中段、頸內(nèi)動脈中段、海綿竇段及下頜部脂肪組織CT值和噪聲值。每組測3次，取平均值。測量標(biāo)準(zhǔn)為感興趣區(qū)面積大小的1/2～2/3，盡量避開鈣化、胸廓入口區(qū)骨骼及上腔靜脈內(nèi)高濃度對比劑所致的偽影。取雙側(cè)頸總動脈中段、頸內(nèi)動脈中段及海綿竇段的平均CT值和噪聲值分別為頸動脈平均CT值和噪聲值。取頭臂干、左頸總動脈近段、左鎖骨下動脈近段三支血管的平均CT值和噪聲值為主動脈弓平均CT值和噪聲值。取脂肪組織CT值的標(biāo)準(zhǔn)差SD值(standard deviation)為圖像背景噪聲。記錄受檢者性別、年齡、身高、體質(zhì)量、CT劑量指數(shù)(CTDI)、劑量長度乘積(DLP)等在內(nèi)的各項客觀數(shù)值。計算有效電離輻射劑量(effective dose，ED)、圖像對比噪聲比(contrast noise ratio, CNR)及信噪比(signal noise ratio, SNR)。

ED=k×DLP, k=0.0059[k為加權(quán)因子mSv/(mGy·cm)，與身體部位相關(guān)]

CNR=(HU血管-HU脂肪)/SD脂肪

SNR=HU血管/SD脂肪

1.3.2主觀評價由2名有經(jīng)驗的放射科醫(yī)師分別對圖像質(zhì)量進行評價。采用3分評價法進行評價：3分為圖像質(zhì)量佳，血管邊緣銳利；2分為圖像質(zhì)量一般，血管邊緣毛糙，不影響影像診斷；1分為圖像質(zhì)量較差，血管邊緣模糊，影響影像診斷。

1.4統(tǒng)計學(xué)處理采用SPSS 19.0 軟件進行統(tǒng)計處理，2組間比較采用獨立樣本t檢驗；當(dāng)正態(tài)分布，方差齊性等不能達到t檢驗的要求時，采用Mann-WhitneyU非參數(shù)檢驗。P<0.05為差別有統(tǒng)計學(xué)意義。

2　結(jié)　果

2.1電離輻射劑量及碘對比劑用量評價低劑量組電離輻射劑量參數(shù)CTDIvol、DLP及ED值與常規(guī)組比較，分別降低35.71%，35.54%和40.91%。低劑量組碘對比劑用量與常規(guī)組比較，平均減少16.21%，差別具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.001，表2)。

表2　常規(guī)組和低劑量組碘對比劑用量及電離輻射劑量參數(shù)比較

CTDIvol：容積CT劑量指數(shù)；DLP：劑量長度乘積；ED：有效劑量.與常規(guī)組比較，☆：P<0.05.

2.2頸動脈CTA圖像質(zhì)量評價2組圖像均能很好滿足影像學(xué)診斷需求，主觀評分比價差別無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.715，0.278)；與常規(guī)劑量組比較，低劑量組圖像噪聲分別降低29.61%(背景噪聲)、24.22%(頸動脈噪聲)和20.89%(主動脈弓噪聲)。頸動脈和主動脈弓平均CT值、SNR和CNR分別提高14.34%，65.17%，63.05%和17.54%，70.53%，66.89%(P均<0.001，表3)。

2.3典型病例(1)女性，61歲，管電壓120 kV，F(xiàn)BP重建，ED 3.04 mSv，碘對比劑用量65 mL，注射速率5 mL/s，可見頸動脈走行正常，頸動脈腔內(nèi)碘對比劑濃度高，血管邊緣顯示清晰光整(圖1)。

表3常規(guī)組和低劑量組頸動脈和主動脈弓圖像質(zhì)量參數(shù)

Tab 3The image quality parameters of the carotid and aortic archs in each group

圖像質(zhì)量參數(shù)常規(guī)組低劑量組背景噪聲值/HU13．07±3．619．20±2．67☆CT值/HU　頸動脈377．93±58．67432．14±86．22☆　主動脈弓332．18±54．39390．45±82．59☆SD值/HU　頸動脈16．43±3．1412．45±3．10☆　主動脈弓27．00±5．1221．36±5．28☆SNR　頸動脈31．24±11．1851．6±20．50☆　主動脈弓27．21±8．8246．40±18．11☆CNR　頸動脈39．70±13．5164．73±24．98☆　主動脈弓35．67±11．1159．53±22．57☆主觀評分/分　頸動脈2．53±0．502．57±0．50　主動脈弓2．26±0．482．36±0．49

SNR：信噪比；CNR：對比噪聲比. 與常規(guī)組比較，☆：P<0.05.

(2)女性，65歲，管電壓100 kV，50%ASIR重建，ED 1.98 mSv，碘對比劑用量44 mL，注射速率5 mL/s，可見頸動脈圖像質(zhì)量良好，血管腔內(nèi)碘對比劑濃度高，血管顯示清晰，邊緣銳利，頸動脈起始段稍顯毛糙(圖2)。

3　討　論

3.1低管電壓頸動脈CTA成像在電離輻射低劑量掃描方案研究初期，較多采用單純降低管電流或管電壓的方案來降低CT電離輻射劑量[8-9]，缺點是圖像噪聲增大，影響圖像質(zhì)量，且FBP重建技術(shù)降噪能力有限。Beitzke等采用80 kV管電壓行頸動脈CTA成像，發(fā)現(xiàn)在肩部出現(xiàn)較明顯的條帶狀偽影[10]。筆者通過采用120及100 kV管電壓行頸動脈CTA成像，結(jié)果顯示，在保證影像質(zhì)量的同時，當(dāng)管電壓由120 kV降到100 kV時，有效輻射劑量降低40.91%，與之前的文獻報道一致[11-12]。另一方面，當(dāng)管電壓降低，產(chǎn)生的光電效應(yīng)增強，平均光子能量更接近碘的K吸收邊緣效應(yīng)，血管內(nèi)碘對比劑密度增高，血管內(nèi)CT值增高，軟組織密度無明顯變化，血管與周圍組織的密度對比增加[10]。低劑量組方案降低了碘對比劑的用量和注射速度，結(jié)果顯示，低劑量組的頸動脈CT值仍比常規(guī)組增加了14.34%～17.54%。因此，在頸動脈CTA成像中采用管電壓100 kV掃描方案較管電壓120 kV更有優(yōu)勢。

3.2ASIR重建技術(shù)在頸動脈CTA電離輻射低劑量掃描方案中，單純降低管電壓可致X線穿透力降低，光子數(shù)量減少，圖像質(zhì)量下降。為了獲得較高圖像質(zhì)量，可結(jié)合先進圖像重建技術(shù)加以克服彌補。在重建技術(shù)中，常規(guī)FBP重建不能有效改善圖像質(zhì)量[13]。ASIR重建技術(shù)則是通過原始數(shù)據(jù)空間對數(shù)據(jù)噪聲進行迭代計算，在保證影像空間分辨力的同時，明顯降低圖像噪聲，具有傳統(tǒng)FBP重建不可比擬的優(yōu)勢[11-12,14]。ASIR權(quán)重設(shè)置在40%～60%時，圖像質(zhì)量最高[11,14-15]。因此，低劑量組采用100 kV結(jié)合50% ASIR重建，結(jié)果顯示，與常規(guī)組(120 kV、FBP重建)比較，低劑量組在碘對比劑用量和注射速率都降低的條件下，頸動脈CTA圖像的SNR和CNR分別提高(65.17%～70.53%和63.05%～66.89%)，圖像噪聲降低20.89%～29.61%(P<0.001)。

3.3個體化碘對比劑用量方案在頸動脈CTA成像中，常規(guī)采用經(jīng)驗值法，無法實現(xiàn)碘對比劑個體化用量。在該報道中，筆者采用了個體化碘對比劑用量方案。通過采用碘對比劑小劑量團注測試，獲得碘對比劑峰值時間-密度曲線。在實際應(yīng)用中，掃描延遲時間往往為峰值時間增加2～8 s，不能簡單認(rèn)為掃描延遲時間就是小劑量團注峰值時間，否則容易造成頸動脈掃描時間提早，強化不足，圖像質(zhì)量降低[16]。在方案中，為了去除碘對比劑到達靶血管前的時間，采用了減去5 s，以獲得更準(zhǔn)確的碘對比劑用量。結(jié)果顯示，在保證圖像質(zhì)量的前提下，低劑量組通過采用個體化碘對比劑用量方案，碘對比劑用量由常規(guī)組的(68.83±12.8)mL降低至(57.67±9.44)mL，降低了16.21%，碘對比劑注射速度也由常規(guī)的5 mL/s降低至4 mL/s。通過個體化碘對比劑的用量方案的應(yīng)用，不但降低了碘對比劑的用量和注射速率，減少了不良反應(yīng)發(fā)生率，同時也減輕了受檢者經(jīng)濟負(fù)擔(dān)。

能譜CT頸動脈CTA成像，采用管電壓100 kV結(jié)合個體化低劑量碘對比劑應(yīng)用方案，不僅能有效滿足影像診斷需求，而且能有效降低電離輻射劑量及碘對比劑用量，具有較大優(yōu)勢。本研究的局限性：(1)樣本數(shù)量不夠大，需要繼續(xù)擴大樣本量，增加數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性；(2)只考慮到管電壓100 kV，可以考慮更低管電壓在頸動脈CTA成像中的可行性；(3)只設(shè)置了4 mL/s的注射速度，可以考慮更低注射速度在頸動脈CTA成像中的可行性。

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(編輯：何佳鳳)

Advantages of Low Tube Voltage Combined with Individual Iodine Contrast Agent in Carotid CT Angiography

XIA Weiwei, XUE Yunjing, LIU Yuanfen, JIANG Shaofan, DUAN Qing

Department of Radiology (CT/MR), Fujian Medical University Union Hospital, Fuzhou 350001, China

ObjectiveTo explore the application value of low tube voltage combined with individual iodine contrast agent in carotid CTA.Method120 patients were enrolled and underwent GE Discovery CT 750 HD.Following the study design, the patients were divided into two groups, the conventional group and the low dose group, with 60 cases in each group.The conventional group used 120 kV tube voltage and filtered backprojection (FBP).The low dose group used 100 kV tube voltage with 50% adaptive statistical iterative reconstruction (ASIR).The rest of the scanning parameters were the same in both groups.In the conventional group, flow rate for the was 5 mL/s, and the amount of contrast agent was used by the method of empirical value.In the low dose group, the flow rate was 4 mL/s, and the dosage of iodine contrast agent was individualized: Contrast agent dosage = (ttest-bolus peak time+2 s-5 s) × injection velocity.The contrast agent ioversol (320 mgI/mL) was used in all tests.The data were uploaded to GE AW4.5 workstation for reconstruction and analysis.Objective values including gender, age and other objective values were recorded, combined with the subjective score for statistical analysis.Data were analyzed by independent samplesttest and non parametric test.ResultsThe iodine contrast agent in the low dose group of iodine contrast agent (57.67±9.44) mL was lower than that in the conventional group (68.83±12.80) mL (P<0.001).The effective dose of ionizing radiation in the low dose group (1.82±0) mSv was lower than that in the conventional group (3.08±0.19) mSv (P<0.001).The SNR value and CNR value of carotid artery in the low dose group(51.60±20.50，64.73±24.98)were higher than those in the conventional group(31.24±11.18，39.70±13.51)(P<0.001), respectively.The SNR value and CNR value of aortic arch in the low dose group(46.40±18.11，59.53±22.57)were higher than those in the conventional group(27.21±8.82，35.67±11.11)(P<0.001), respectively.There were no significant differences in gender, age, height, weight, CT value of carotid artery and the image quality between the two groups (P>0.05).ConclusionIn carotid CTA, using the tube voltage of 100 kV combined with individual iodine contrast agent not only can meet the needs of clinical diagnosis, but also can effectively reduce the radiation dose and the dosage of iodine contrast agent.

tomography, X-ray computed; carotid arteries; radiation dosage; angiography

2016-02-20

福建省自然科學(xué)基金(2015J01396)；福建省教育廳科技項目(JA08094)；福建省醫(yī)藥衛(wèi)生科技創(chuàng)新項目(2015-CX-16)

福建醫(yī)科大學(xué) 附屬協(xié)和醫(yī)院放射科，福州350001

夏偉委(1985-)，女，技師

薛蘊菁. Email: xueyunjing@163.com

R322.12； R445； R543.4； R651； R814.42

A

1672-4194(2016)05-0334-05