曹治婷 劉鐵軍 陳 剛 王 甜 廖玉榮

低管電壓結(jié)合低對(duì)比劑碘量在支氣管動(dòng)脈CT成像的應(yīng)用

曹治婷 劉鐵軍 陳 剛 王 甜 廖玉榮

目的：探討低管電壓、低對(duì)比劑碘量和iDose4迭代重建技術(shù)（IR）組合在支氣管動(dòng)脈(BA)CT血管成像的應(yīng)用價(jià)值。方法：選取肺癌或咯血患者80例。隨機(jī)分為40例行常規(guī)劑量即120kV、200mAs行CTA檢查，注射對(duì)比劑80ml，采用濾波反投影重建法(FBP)進(jìn)行后處理，標(biāo)記為A組。40例患者行低劑量為80kV、250mAs進(jìn)行CTA檢查，注射對(duì)比劑60ml，采用FBP進(jìn)行重建者標(biāo)記為B組、采用iDose46級(jí)進(jìn)行重建者標(biāo)記為C組。記錄各組的噪聲、信噪比、對(duì)比度噪聲比和有效劑量，按5分評(píng)價(jià)總體圖像質(zhì)量，并對(duì)3組結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果：患者80例均順利完成檢查。所有患者BA的CT值均高于300HU，A、C組MIP和VR支氣管動(dòng)脈重建圖像均能滿(mǎn)足診斷需要；C組mSv為1．89±0．35，A組mSv為4．40±0．69，有效劑量(ED)顯著降低(t=20．518，P＜0．001)，輻射劑量降低約57%，總碘量下降39．2 %，碘流率下降18．9 %。使用iDose46級(jí)重建的C組主觀評(píng)分與A組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0．05)， SNR、CNR均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＞0．05)。結(jié)論：低管電壓(80kV)＋iDose4＋低對(duì)比劑碘量聯(lián)合應(yīng)用在CTA檢查中支氣管動(dòng)脈獲得滿(mǎn)足診斷要求的圖像。

支氣管動(dòng)脈；體層攝影術(shù)，X線計(jì)算機(jī)；輻射劑量；迭代重建

近年來(lái)，隨著CT檢查在臨床愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用，醫(yī)源性輻射及對(duì)比劑潛在風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題越來(lái)越受到重視。過(guò)去我們通過(guò)降低管電壓(kV)、降低管電流(mAs)、增加螺距(pitch)等改進(jìn)X射線采集環(huán)節(jié)的方式來(lái)降低輻射劑量，因沒(méi)有相應(yīng)的降低圖像噪聲算法，使其成效有限。iDose4是一種高級(jí)迭代重建算法(iterative reconstruction，IR)，包含可更精準(zhǔn)的X線光子數(shù)據(jù)和電子噪聲模型，通過(guò)重復(fù)迭代重建循環(huán)來(lái)降低圖像噪聲[1]，得到的重建影像有著最佳的解剖結(jié)構(gòu)[2]。本研究采用128層螺旋CT進(jìn)行低管電壓、低對(duì)比劑碘量和iDose4組合的成像與常規(guī)劑量FBP重建的成像質(zhì)量進(jìn)行比較，評(píng)價(jià)低管電壓、低對(duì)比劑碘量和iDose4組合在支氣管動(dòng)脈(bronchial artery，BA)CTA成像中的應(yīng)用價(jià)值。

方 法

1．臨床資料

選取本院2015年12月-2016年12月肺癌或大咯血患者80例，其中男性34例，女性46例，年齡45～ 80歲，18．5 kg/m2≤體質(zhì)量指數(shù) (BMI)＜25 kg/m2。隨機(jī)平分為兩組。所有患者均除外：①不能配合呼吸、孕婦、碘過(guò)敏者；②嚴(yán)重肝、腎功能及心功能不全者；③肺癌切除患者。均簽署知情同意書(shū)，均經(jīng)醫(yī)院倫理委員審查批準(zhǔn)并在其監(jiān)督下進(jìn)行。

2．儀器、檢查方法及分組

采用飛利浦(Philips Brilliance iCT SP) 128層螺旋CT和Ulrich Medieal(歐利奇missouri)雙筒高壓注射器進(jìn)行掃描。對(duì)照組40例為A組，掃描參數(shù)：120kV、200mAs、準(zhǔn)直64×0．625mm、FOV 350mm、0．4s/r、螺距 1．172、矩陣 512×512、采用濾波反投影重建圖像(filtered back projection，F(xiàn)BP)，對(duì)比劑采用非離子碘普羅胺(370mgI/ml)，用量80ml，注射速率4ml/s；實(shí)驗(yàn)組40例為分B、C組，掃描參數(shù)：80kV，250 mAs，圖像后處理采用FBP（為B組）及iDose46級(jí)（為C組）重建，余掃描參數(shù)同前，對(duì)比劑采用非離子碘普羅胺(300mgI/ml)，用量60ml，注射速率與A組相同，注射完畢后以相同流率注入40ml生理鹽水。掃描范圍自胸骨上凹3～4cm至肺底，采用對(duì)比劑跟蹤法，感興趣區(qū)為胸部隆突氣管分叉層面的降主動(dòng)脈，閾值為150HU，閾值觸發(fā)后延遲5s掃描。

3．圖像重建和評(píng)價(jià)

掃描數(shù)據(jù)經(jīng)薄層重建(重建層厚0．9mm，重建增量0．45mm)后導(dǎo)入后處理工作站，行MPR、MIP和VRT等技術(shù)進(jìn)行支氣管病變分析。

4．圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

4．1 主觀評(píng)價(jià)：由2名有經(jīng)驗(yàn)的心血管系統(tǒng)影像診斷醫(yī)師用雙盲法原則對(duì)重建后BA圖像質(zhì)量進(jìn)行獨(dú)立評(píng)分。評(píng)分采用5分法：血管顯示很清晰且邊緣銳利為5分；血管清晰、邊緣基本光滑4分；血管尚清楚且能夠分辨血管邊緣者3分；血管邊緣不銳利但尚能分辨者2分；血管邊緣模糊不能分辨者為1分。5分為優(yōu)，4分為良，3分為一般，2分為差，1分不能分辨[3]。3分以上能滿(mǎn)足診斷需要。2位閱片者意見(jiàn)不一致時(shí)協(xié)商診斷。

4．2 客觀評(píng)價(jià)：分別在BA中心內(nèi)放置感興趣區(qū) (region of interest，ROI)大 小 為 1mm2， 距離主動(dòng)脈或肋間動(dòng)脈開(kāi)口處1．0cm。測(cè)量3組動(dòng)脈BA的CT值，同側(cè)腋窩脂肪的CT值和標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation，SD)，SD值作為背景噪聲，共測(cè)量3次，取平均CT值及SD值計(jì)算CNR及SNR。CNR=(CT1-CT2)/SD，SNR=CT1/SD，CT1為支氣管動(dòng)脈的CT值，CT2為同側(cè)腋窩CT值[3]。

5．輻射劑量及碘攝入量

記錄設(shè)備自動(dòng)生成患者掃描時(shí)容積CT劑量指數(shù)(computed tomography dose index，CTDIvol)，計(jì)算劑量長(zhǎng)度積(dose length product，DLP)和有效劑量 (effective dose，ED)。DLP(mGy．cm)= CTDIvol×掃描范圍(cm)；E(mSv)=DLP×K，參照歐洲CT質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)指南，胸部K值采用0．014 mSv/(mGy．cm)。計(jì)算碘攝入量(包括總碘量及碘流率)，計(jì)算公式：總碘量(gI)=對(duì)比劑濃度(mgI/m1) ×對(duì)比劑使用量(m1)/1000；碘流率(gI/s)=碘濃度(mgI/m1) ×對(duì)比劑流速(ml/s)/1000。

6．統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

結(jié) 果

患者80例均順利完成檢查。所有患者支氣管動(dòng)脈CT值均高于300HU；A、C組MIP和VR支氣管動(dòng)脈重建圖像(圖1，圖2) 均顯示清楚支氣管動(dòng)脈起源、走向及鄰近肋間動(dòng)脈，遠(yuǎn)端分支顯示較好，血管壁光滑、銳利。

1．三組患者圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)

見(jiàn)表1。 A、C組CT均值的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (t= 0．209，P＞ 0．05)；三組組間的 SD、CNR 和SNR值比較，結(jié)果差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=26．54、18．56、13．021，P＜0．05）。C 組 SD 值 較 A、B 組低，通過(guò)方差LSD法兩兩分析與A組SD值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0．05)；C組CNR、SNR較A組差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0．05)；B組SD、CNR、SNR值較A、C組均有差異（P＜0．05）。

表1 三組圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)（ ± s）

表1 三組圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)（ ± s）

注：*代表與A組有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；#代表與B組有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

參數(shù) 對(duì)照組(A) FBP(B) iDose6(C) F P CT 均值 (HU) 365．40±54．50 362．70±78．80 362．2±79．80 SD 值 8．56±1．12# 18．72±6．52* 8．28±1．56# 26．54 ＜ 0．05 CNR 52．50±5．13# 24．45±3．42* 53．70±5．34# 18．56 ＜ 0．05 SNR 42．69±4．86# 20．06±6．09* 43．74±5．10# 13．021 ＜ 0．05

2．二組圖像質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)

MIP和VR圖像A組主觀評(píng)分為(4．41±0．32)，B 組主觀評(píng)分為 (2．42±0．61)，C 組主觀評(píng)分為(4．42±0．38)，C組總體圖像質(zhì)量與A組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0．05)，B組與A、C兩組均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0．05)，A、C組評(píng)分均在4分以上，均能滿(mǎn)足診斷需要，而B(niǎo)組評(píng)分僅為2．5左右，無(wú)法滿(mǎn)足診斷。2名評(píng)價(jià)者之間的評(píng)分一致性較好(Kappa值為0．887，P＜0．01)。

3．患者一般資料、輻射劑量及碘攝入量比值

見(jiàn)表2。B、C低劑量組A組mSv有效劑量降低約57%、碘注入率下降了18．9%。

表2 2組患者一般情況及輻射劑量

圖1 常規(guī)劑量＋FBP后處理與低劑量掃描＋i Dose46級(jí)后處理的圖像比較。A～C．男，85歲，大咳血患者，采用常規(guī)劑量和FBP重建算法，A～C．分別為橫斷面、MIP和VR圖。

圖2 男，50歲，大咯血患者，采用低劑量掃描和迭代重建算法，A～C．分別為橫斷面、MIP和VR圖。兩組圖均清晰顯示支氣管動(dòng)脈起源、走向及鄰近肋間動(dòng)脈的關(guān)系，主觀評(píng)分均為4分以上。

討 論

i Dose4迭代重建算法與FBP算法不同，其特點(diǎn)是雙空間、多噪聲模型和解剖模型，在對(duì)噪聲予以精確刻畫(huà)和處理的同時(shí)，采取解剖模型加速重建過(guò)程，提高圖像分辨力，并保持圖像真實(shí)呈現(xiàn)，消除蠟像狀偽影。這種選擇性去除噪聲的能力使其能在較低劑量檢查的情況下獲得較好的圖像質(zhì)量[4-5]。Hu等[4]認(rèn)為與傳統(tǒng)FBP算法比較，通過(guò)迭代重建的應(yīng)用，在保持或提高圖像質(zhì)量的前提下，常規(guī)胸部CT平掃可以實(shí)現(xiàn)劑量的40%。Marin等[5]在腹部CT低管電壓的情況下發(fā)現(xiàn)應(yīng)用ASIR可以在降低輻射劑量的同時(shí)保證圖像質(zhì)量。故而我們認(rèn)為在與FBP輻射劑量相同的情況下迭代重建可以提高圖像質(zhì)量(空間分辨力和密度分辨力)，在與FBP圖像噪聲一致時(shí)迭代重建可明顯降低輻射劑量，但不會(huì)犧牲圖像質(zhì)量。本研究結(jié)果顯示，80kV組較l20kV組劑量降低57%，與常規(guī)劑量組比較，低劑量組采有iDose46級(jí)迭代重建后圖像噪聲降低，SNR、CNR增高，而采用FBP重建的B組圖像噪聲高，SNR、CNR低。

另外，相關(guān)研究[6-7]發(fā)現(xiàn)，隨著管電壓降低，光子能量(keV)更接近含有高原子序數(shù)元素的組織或結(jié)構(gòu)(如骨、含碘劑的組織或血管)，此時(shí)光電效應(yīng)增強(qiáng)，X線衰減程度增大，CT值升高，這就是降低碘可以獲得血管增強(qiáng)同樣的效果。本研究中，低劑量組較常規(guī)劑量組總碘量下降了39．2%，碘注入率下降了18．9%，而患者主動(dòng)脈及支氣管動(dòng)脈CT值均高于300HU，A、B組支氣管動(dòng)脈平均CT值分別為(365．4±54．5)HU、(362．7±79．80)HU，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，兩組圖像都適合三維重建及臨床診斷要求。減少碘總量，可以降低對(duì)比劑腎病(contrast-induced nephropathy，CIN)發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)[8]。所以在行CTA檢查時(shí)，在滿(mǎn)足診斷的情況下，降低碘總量和碘流率至關(guān)重要。

對(duì)肺癌患者治療首先需要找到肺癌血供，而咯血患者明確出血血管，二者才能進(jìn)一步進(jìn)行介入栓塞治療。支氣管動(dòng)脈咯血患者在接受支氣管動(dòng)脈栓塞前行MSCTA可以很好地顯示BA 的分支類(lèi)型、起源及開(kāi)口位置等情況，尤其是能發(fā)現(xiàn)異位起源的BA，可作為大咯血術(shù)前常規(guī)檢查手段及術(shù)后評(píng)估手段[9]。隨著MSCT的臨床應(yīng)用，胸部CT血管成像對(duì)尋找肺癌血供及咳血相關(guān)血管比傳統(tǒng)血管造影有明顯的優(yōu)勢(shì)[10]，其能無(wú)創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)BA變異及責(zé)任血管，為介入及手術(shù)治療提供指導(dǎo)。目前，大多數(shù)進(jìn)行支氣管動(dòng)脈CT掃描，常規(guī)采用管電壓120kV、固定管電流及使用高濃度和大劑量對(duì)比劑來(lái)獲得高質(zhì)量的圖像，增加患者存在潛在的輻射損傷和對(duì)比劑CIN的風(fēng)險(xiǎn)[8]。因此，在保證臨床診斷需要前提下，選擇合理、有效、簡(jiǎn)便易行的低輻射劑量及低對(duì)比劑碘量掃描方法，具有重要的意義。本研究的不足之處有：樣本量比較少，還需進(jìn)一步加大樣本量進(jìn)行驗(yàn)證研究。僅對(duì)18．5 kg/m2≤體質(zhì)量指數(shù)(BMI)＜25 kg/m2患者進(jìn)行研究，肥胖患者低劑量應(yīng)用需進(jìn)一步研究。

綜上所述，低管電壓(80kV)＋iDose＋低對(duì)比劑碘量聯(lián)合應(yīng)用在CTA檢查中支氣管動(dòng)脈獲得滿(mǎn)足診斷要求的圖像，既保證的圖像質(zhì)量，又有效降低輻射劑量和碘量，符合ALARA原則。

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Application of Low-tube Voltage Combined with Low-dose Contrast-agent Iodine in Bronchial Artery CT

CAO Zhi-ting, LIU Tie-jun, CHEN Gang,WANG Tian, LIAO Yu-rong

Purpose:To explore the application value of low-tube voltage (80kV) and low-dose contrastagent iodine, combined with iterative reconstruction technique (i Dose4) in bronchial artery (BA) CT imaging.Methods:A total of 80 cases with pulmonary cancer or hemoptysis were enrolled, and they were randomly divided into group A (n=40), which was with routine dose (120kV, 200mAs) enhanced CT examination,80ml of contrast agent and Filter-back projection (FBP) for post-processing, Group B and Group C (n=40,40), which were both with low dose (80kV, 250mAs) enhanced CT examination, 60ml of contrast agent, and FBP post-processing was used for Group B and i Dose46 for group C. The image noise, signal to noise ratio(SNR), contrast to noise ratio (CNR) and effective dose (ED) of each group were assessed. Image quality of all groups were graded (scale:1-5) and compared with each other.Results:CT values of BA in all patients were higher than 300 HU. The CT imaging of BA with MIP and VR in group A and group C could meet the diagnosis need. Effective dose (ED) of mSv was significantly decreased in low dose group (1.89±0.35) thanthat in group A (4.40±0.69) (t=20.518,P＜0.001). Radiation dose was decreased by about 57%, total iodine amount was decreased by 39.2%, and iodine injection rate was decreased by 18.9%. There was no statistical significant difference between group C and group A in subjective scores, CNR and SNR (P＞0.05).Conclusion:For bronchial artery CT examinations, low-tube voltage (80 kV) and low-dose contrast-agent iodine,combined with iterative reconstruction technique (i Dose4) is able to meet the needs of the clinical diagnosis.

Bronchial artery; Tomography, X-ray computed; Radiation dose; Iterative reconstruction

R445.3

A

1006-5741（2017）-05-407-05

中國(guó)醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)成像雜志，2017，23：407-411

柳州市人民醫(yī)院放射科

通信地址：柳州市文昌路8號(hào)， 柳州 545006

曹治婷（電子郵箱：czt815@tom.com)

廣西省衛(wèi)計(jì)委自籌經(jīng)費(fèi)科研題（Z20170651)

Chin Comput Med Imag，2017，23：407-411

Department of Radiology, The People's Hospital of Liuzhou

Address:8 Wenchang Rd., Liuzhou, 545006, P.R.C.

Address Correspondence to CAO Zhi-ting(E-mail:czt815@tom.com)

Foundection item: Self funding projects of Guangxi Autonomous Rejion Health and Family planning Commission(No.Z20170651)

2017.06.03;修回時(shí)間：2017.09.19)