湖北省黃岡市中心醫(yī)院影像科

(湖北 黃岡 438000)

牟東景 周 剛

雙低劑量聯(lián)合迭代重建算法在頭頸部CTA檢查中的應(yīng)用研究

湖北省黃岡市中心醫(yī)院影像科

(湖北 黃岡 438000)

牟東景 周 剛

目的 探討低濃度對(duì)比劑和低管電壓技術(shù)聯(lián)合迭代重建算法在頭頸部CTA檢查的可行性。方法 前瞻性將100例行頭頸部CTA的患者隨機(jī)分為A、B兩組，每組50例，A組管電壓100kVp，使用威視派克(270mgI/ml)對(duì)比劑和迭代重建算法(iDose4)重建，B組管電壓120kVp，使用碘海醇(350mgI/ml)對(duì)比劑和濾波反投影算法(FBP)重建，記錄兩組患者頸內(nèi)動(dòng)脈的CT值和噪聲值、背景CT值、劑量長(zhǎng)度乘積(DLP)，并計(jì)算信噪比(SNR)、對(duì)比噪聲比(CNR)、有效輻射劑量(ED)及碘攝入量，由兩位放射科醫(yī)生采用盲法對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分(5分值)。結(jié)果 A組血管平均CT值、CNR、SNR值高于B組，而ED及碘攝入量低于B組，兩組之間的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，兩組圖像質(zhì)量評(píng)分無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。結(jié)論 雙低劑量技術(shù)聯(lián)合迭代重建算法進(jìn)行頭頸部CTA檢查，在保證圖像質(zhì)量的同時(shí)明顯減少輻射劑量和對(duì)比劑碘的攝入量。

體層攝影術(shù)；X線計(jì)算機(jī)；雙低劑量；迭代重建算法；CT血管造影

隨著CT技術(shù)的飛速發(fā)展，頭頸部CTA已經(jīng)是篩查頭頸血管性疾病的重要檢查方法，在臨床中得到廣泛的應(yīng)用[1]，同時(shí)患者所接受的輻射劑量和對(duì)比劑碘的量明顯增加，想應(yīng)引起輻射損傷和對(duì)比劑腎病也隨之增多。如何在保證圖像質(zhì)量的前提下，盡可能降低輻射劑量和對(duì)比劑量是CT設(shè)備發(fā)展和臨床研究的重要方向之一。迭代重建算法是一種新型CT重建算法，能夠有效降低圖像噪聲，使雙低技術(shù)可行，筆者利用iDose4迭代重建算法，研究低管電壓和低濃度對(duì)比劑技術(shù)在頭頸部CTA檢查中的應(yīng)用。

1 材料和方法

1.1 一般資料 按照體重指數(shù)(BMI)≤24篩選2015年5月至2016年12月本院行頭頸部CTA的100例患者納入本研究，其中男性58例，女性42例，年齡26～72歲，平均年齡47.09歲，BMI為18.5～23.9kg/m2。按不同的掃描方式隨機(jī)分為A、B兩組，各組50例。排除標(biāo)準(zhǔn)：嚴(yán)重肝腎功能不全、心功能不全、碘對(duì)比劑過(guò)敏及體重指數(shù)＞24kg/m2。所有患者檢查前均簽署知情同意書。

1.2 檢查方法 采用Philips Brilliance 256層ICT，患者采取仰臥位，其它非照射部位用鉛衣遮蓋。掃描方向從足側(cè)到頭側(cè)，掃描范圍從主動(dòng)脈弓到顱頂。A組參數(shù)：管電壓100kVp、對(duì)比劑為威視派克(270mgI/ml)、iDose4迭代重建算法，重建等級(jí)為3級(jí)。B組參數(shù)：管電壓120kVp、對(duì)比劑為碘海醇(350mgI/ml)、濾波反投影算法重建(FBP)，其他掃描參數(shù)相同，自動(dòng)調(diào)制管電流100～600mA，探測(cè)器寬度128x0.625mm，旋轉(zhuǎn)時(shí)間為0.5s/周，螺距0.992，層厚0.9mm，層間距0.45mm，F(xiàn)OV 250mm×250mm，矩陣521×512，對(duì)比劑用量為0.8ml*體重，兩組注射速率均為5.0ml/s。預(yù)置20G套管針，使用雙筒高壓注射器經(jīng)右側(cè)肘靜脈注射對(duì)比劑，注射對(duì)比劑之后以同樣速率注射生理鹽水30ml。掃描時(shí)采用對(duì)比劑跟蹤技術(shù)，在主動(dòng)脈弓降部勾畫ROI，觸發(fā)閾值為150HU，觸發(fā)后延遲4.3s自動(dòng)啟動(dòng)掃描。

1.3 圖像分析 將頭頸部CTA掃描數(shù)據(jù)導(dǎo)入Philips Intellispace Portal工作站進(jìn)行處理重建圖像，行多平面重組(multi-planar reconstruction，MPR)、容積再現(xiàn)(volume reconstruction，VR)、曲面重組(curved planar reformation，CPR)及最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)。

主觀評(píng)價(jià)：按照5分法評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量，5分(優(yōu)秀)，圖像噪聲小，頭頸部血管及分支解剖結(jié)構(gòu)顯示清晰，完全能夠滿足診斷要求；4分(良好)，圖像噪聲尚可，頭頸部血管及分支解剖結(jié)構(gòu)顯示較清晰，完全能夠滿足診斷要求；3分(一般)，圖像噪聲較大，頭頸部血管及分支解剖結(jié)構(gòu)顯示尚清晰，但基本能夠滿足診斷要求；2分(較差)，圖像噪聲較大，頭頸部血管及分支解剖結(jié)構(gòu)顯示不清晰，不能滿足診斷要求；1分(差)，圖像噪聲較大，偽影較重，頭頸部血管及分支解剖結(jié)構(gòu)顯示不清晰，完全不能滿足診斷要求。由兩位有經(jīng)驗(yàn)的影像科醫(yī)生在不知道掃描條件及患者的臨床資料的情況下對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，二者意見(jiàn)不一致時(shí)，共同商定結(jié)果。

客觀評(píng)價(jià)：將感興趣區(qū)(ROI)分別置于頸內(nèi)動(dòng)脈中段水平，測(cè)得其CT值及標(biāo)準(zhǔn)差(SD)，ROI要小心避開(kāi)鈣化斑塊及狹窄，為計(jì)算準(zhǔn)確，本研究取雙側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈的平均值。同時(shí)測(cè)量相同層面咬肌的CT值。然后計(jì)算圖像的信噪比(signal to noise ratio，SNR)和對(duì)比信噪比(contrast signal to noise ratio，CNR)，SNR=頸內(nèi)動(dòng)脈CT值/SD，CNR=(頸內(nèi)動(dòng)脈CT值-咬肌CT值)/SD。行頭頸部CTA檢查時(shí)機(jī)器會(huì)自動(dòng)生成CT劑量長(zhǎng)度乘積(dose length product，DLP)，然后根據(jù)公式ED=DLP*C換算呈有效劑量(effective dose，ED)，其中C為換算因子，頭頸部CTA掃描時(shí)C的取值為0.0031[2]。同時(shí)計(jì)算對(duì)比劑攝入量，公式為對(duì)比劑用量*對(duì)比劑濃度。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 利用SPSS19統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量資料使用兩個(gè)獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，等級(jí)資料使用Mann-Whitney U檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

A、B兩組患者的年齡、體重、BMI差異均無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，見(jiàn)表1，兩組患間具有可比性。

客觀指標(biāo)：A組頸內(nèi)動(dòng)脈CT(409.66±18.94)HU高于B組(376.44±25.08)HU，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.01)。A組SNR(43.54±4.74)高于B組(4 0.1 6±7.7 6)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。A組CNR(34.96±3.93)高于B組(32.20±6.15)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.01)。A、B兩組ED分別為1.18±0.10mSv、2.01±0.17mSv，A組較B組降低了41%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.01)。A、B兩組碘對(duì)比劑攝入量分別為(14.03±1.89)g、(18.22±1.48)g，A組較B組降低了23%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義義(P＜0.01)，見(jiàn)表2。

主觀指標(biāo)：A、B兩組圖像均能滿足臨床診斷要求，兩組圖像質(zhì)量評(píng)分差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)見(jiàn)表3，圖1-6。

3 討 論

多層螺旋CT的飛速發(fā)展明顯提高了成像速度，擴(kuò)大了臨床應(yīng)用范圍，頭頸部CTA檢查已經(jīng)是篩查頭頸部血管性疾病的重要檢查方法。隨著CT的廣泛應(yīng)用，受檢者因輻射劑量增加而導(dǎo)致的癌癥發(fā)生率有所增加。頭頸部CTA檢查時(shí)掃描范圍長(zhǎng)，掃描區(qū)域內(nèi)包括甲狀腺及晶狀體對(duì)射線敏感的器官，較高的輻射劑量會(huì)對(duì)這些結(jié)構(gòu)造成潛在的危害[3]。輻射劑量最優(yōu)化原則已經(jīng)成為降低CT輻射劑量的指導(dǎo)性原則，在放射診斷中保證圖像質(zhì)量、滿足臨床診斷要求的前提下，應(yīng)盡量減少患者的輻射劑量。頭頸部CTA多數(shù)用非離子型對(duì)比劑，濃度為350～370mgI/ml，對(duì)比劑不良反應(yīng)的發(fā)生率和嚴(yán)重程度與對(duì)比劑的濃度、滲透壓、劑量、注射方式及注射速率有關(guān)[4]，過(guò)高濃度的對(duì)比劑、流速及總量可帶來(lái)潛在的風(fēng)險(xiǎn)，輕則引起輕度不適感，重則引起過(guò)敏性休克，甚至危及患者的生命，對(duì)比劑腎病是造成醫(yī)源性急性腎功能衰竭的一個(gè)重要原因[5]。因此在保證血管成像質(zhì)量，滿足臨床診斷要求的前提下，應(yīng)盡可能的降低對(duì)比劑用量。

CTA雙低劑量成像成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。過(guò)去降低輻射劑量所采用的主要方法有：降低管電壓、管電流，采用自動(dòng)毫安技術(shù)以及增大螺距等[6]，這些方法經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)濾過(guò)反投影(FBP)算法重建對(duì)降低輻射劑量有限，如果采用較低的掃描條件大幅降低輻射劑量直接會(huì)導(dǎo)致圖像噪聲顯著增加，圖像質(zhì)量明顯下降，無(wú)法滿足診斷要求。隨著CT后處理技術(shù)的發(fā)展，迭代重建算法逐漸應(yīng)用于臨床，并且得到了認(rèn)可，它能有效降低圖像噪聲。iDose4迭代重建算法是飛利浦公司研發(fā)的第四代重建技術(shù)，為投影和圖像生成提供了一直全新的迭代重建方式。iDose4迭代重建算法首創(chuàng)了對(duì)投影數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤進(jìn)行識(shí)別和修正，在CT數(shù)據(jù)的投影空間和圖像空間構(gòu)造多噪聲模型，用以對(duì)噪聲予以刻畫和處理。在重復(fù)迭代的過(guò)程中，不只是剔除噪聲數(shù)據(jù)，同時(shí)注意區(qū)分保留正確的投影數(shù)據(jù)，以保證抑制噪聲的同時(shí)不影響組織結(jié)構(gòu)密度差異的顯示，這一模型的引入可以顯著降低噪聲的前提下保留原空間分辨率。iDose4迭代重建還可以在CT數(shù)據(jù)的投影空間和圖像空間構(gòu)造解剖模型，可以在降低噪聲的同時(shí)保留正常的組織結(jié)構(gòu)，確保圖像的真實(shí)性[7]。iDose4迭代重建結(jié)合降低管電壓后能明顯降低圖像噪聲，提高圖像質(zhì)量，同時(shí)輻射劑量顯示降低[8]。降低管電壓可以增加光電效應(yīng)[9]，使碘對(duì)比劑對(duì)X線的衰減值增加，提高碘對(duì)比劑的CT值，增加強(qiáng)化血管與周圍組織的對(duì)比度[10]，這為使用低濃度碘對(duì)比劑進(jìn)行CTA成像提供了理論基礎(chǔ)[11]。本研究采用低管電壓及低濃度對(duì)比劑并聯(lián)合iDose4迭代重建算法探討頭頸部CTA檢查的應(yīng)用價(jià)值，結(jié)果顯示：可得到滿足臨床診斷要求的高質(zhì)量圖像，可以清楚地顯示頸部動(dòng)脈及顱內(nèi)動(dòng)脈的各級(jí)分支血管，同時(shí)降低受檢者的輻射劑量，這對(duì)降低輻射致癌風(fēng)險(xiǎn)具有重要作用，并且降低碘攝入量，這對(duì)降低對(duì)比劑不良反應(yīng)的發(fā)生率具有重要作用，尤其是對(duì)減輕腎臟負(fù)擔(dān)，降低對(duì)比劑腎病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)具有重要作用。

本研究的局限性：(1)本研究?jī)H選取了BMI正常或較低的患者，研究結(jié)果是否適用于BMI較高者，

表1 兩組患者臨床資料比較

表2 兩組圖像統(tǒng)計(jì)結(jié)果比較

表3 兩組圖像主觀評(píng)分比較

圖1-3 女，BIM=22.4kg/m2，掃描電壓100kV，對(duì)比劑為威視派克（270mgI/ml），應(yīng)用iDose4迭代重建，圖1-3分別為VR、CPR、MIP圖像，顱內(nèi)動(dòng)脈分支局部顯示輕度偽影，圖像質(zhì)量評(píng)分為4分，能滿足臨床診斷要求。圖4-6男，BIM=23.6kg/m2，掃描電壓120kV，對(duì)比劑為碘海醇（350mgI/ml），應(yīng)用FBP算法重建，A～C分別為VR、CPR、MIP圖像，頸動(dòng)脈及顱內(nèi)動(dòng)脈分支顯示清晰，圖像質(zhì)量評(píng)分為5分。

有待進(jìn)一步證實(shí)。(2)診斷方面由于同時(shí)行頭頸部DSA檢查的患者有限，診斷的準(zhǔn)確性有待進(jìn)一步研究。(3)本研究中患者的輻射劑量和碘對(duì)比劑攝入量并非最低，如何確定最低的輻射劑量和碘對(duì)比劑攝入量有望在以后的研究中得到解決。

綜上所述，低管電壓及低濃度對(duì)比劑聯(lián)合iDose4迭代重建算法行頭頸部CTA檢查，在大幅度降低輻射劑量及對(duì)比劑用量的同時(shí)可以得到滿足臨床診斷要求的高質(zhì)量圖像，有較高的應(yīng)用價(jià)值，值得在臨床中推廣。

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(本文編輯:謝婷婷)

Applied Research on Double Low dose Combined Iterative Reconstruction in Head and Neck CT Angiography

MU Dong-jing, ZHOU Gang. Department of Radiology, Huanggang Central Hospital,Huanggang 438000, Hubei Province, China

ObjectiveTo investigate the feasibility of using low concentration contrast agent and low tube voltage combined iterative reconstruction in head and neck CT Angiography(CTA).Methods100 patients underwent head and neck CTA were prospectively enrolled in this study. They were randomly divided into group A and group B. For patients of group A 100kVp tube voltage, low concentration contrast agent(Visipaque 270mgI/ml) and iterative reconstruction (iDose4) were used in CTA, while for patients of group B 120kVp tube voltage, usual-concentration contrast agent (iohexol 350mgI/ml) and filter back projection (FBP) reconstruction were employed in CTA. The mean CT value and noise of carotid artery, the background CT value, the dose length product (DLP) were recorded, and then calculated the signal-to-noise ratio (SNR),contrast to noise ratio (CNR), effective dose (ED) and iodine intake. Using 5 point scale the image quality was evaluated by two radiologists.ResultsThe mean CT value, CNR,SNR value of group A were higher than that of group B, while ED and iodine intake of group A were lower than that of group B, the differences were statistically significant between two groups (P＜0.05). The image quality score had no statistically difference between two groups (P＞0.05).ConclusionDouble low dose technique combined with iterative reconstruction in head and neck CTA can get high quality images, meanwhile significantly reduce the radiation dose and the intake of contrast agent iodine.

Tomography; X-ray Computed; Double Low Dose; Iterative Reconstruction; CT Angiography

R445.3；R743

A

10.3969/j.issn.1672-5131.2017.12.006

周 剛

2017-07-14