楊萌， 張璋， 李鋒坦， 梁蓉， 姜英健， 任雯， 李睿君， 李東

肺動脈栓塞(pulmonary embolism，PE)是一類引起循環(huán)功能、呼吸功能障礙的常見臨床疾病，其常見病因包括深靜脈血栓形成、凝血功能異常和惡性腫瘤等[1]，具有潛在致死性，嚴(yán)重危害人類生命健康[2]。目前，CT肺動脈成像(CT pulmonary angiography，CTPA)是疑似PE患者的首選影像學(xué)檢查方法[3]。CTPA圖像上充盈高濃度對比劑的上腔靜脈系統(tǒng)所產(chǎn)生的線束硬化偽影通常會影響鄰近結(jié)構(gòu)的觀察[4-5]，易造成對其鄰近的肺動脈分支內(nèi)栓子的漏診和誤診。本研究的目的是使用第三代雙源CT探究低管電壓、低對比劑用量的雙低CTPA掃描方案的可行性及其對減少線束硬化偽影的價值。

材料與方法

1.一般資料

將2016年10月-2017年2月臨床疑似肺栓塞擬行CTPA檢查的連續(xù)60例患者納入本研究。主要臨床表現(xiàn)為胸悶、憋氣和冠心病等。納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡>18歲、臨床懷疑肺動脈栓塞、無碘對比劑過敏史、無心腎功能不全、生命體征平穩(wěn)。排除標(biāo)準(zhǔn)：注射過程中出現(xiàn)對比劑外滲、有肺實變、肺不張、肺氣腫或肺內(nèi)腫瘤性病變等、對比劑過敏、合并其它系統(tǒng)嚴(yán)重疾病以及不能良好配合者。將所有患者隨機(jī)均分為常規(guī)組和雙低組。常規(guī)組中男11例、女19例，年齡31～81歲，平均66.7歲；雙低組中男13例、女17例，年齡22～93歲，平均62.2歲。本研究獲得本院倫理委員會批準(zhǔn)，所有患者知情同意并簽署知情同意書。

2.CTPA檢查

使用Siemens Somatom Force第三代DSCT機(jī)。經(jīng)肘前靜脈注射對比劑碘普羅胺(370 mg I/mL)和生理鹽水。常規(guī)組對比劑用量為30 mL，雙低組對比劑用量為20 mL，注射流率均為3.0 mL/s；然后以相同流率注射生理鹽水30 mL。在肺動脈干設(shè)置興趣區(qū)(region of interest，ROI)，當(dāng)ROI內(nèi)CT值達(dá)200 HU時延遲3 s啟動CTPA掃描。于平靜呼氣末屏氣掃描，掃描范圍自肺尖至膈底水平。掃描參數(shù)：90 kV(常規(guī)組)或70 kV(雙低組)，管電流自動調(diào)制，192×0.6 mm，0.25 s/r，螺距0.55。重建參數(shù)：層厚2 mm，層間距1.6 mm，矩陣512×512，采用新型迭代重建算法(advanced modeled iterative reconstruction，ADMIRE)，級別3，軟組織卷積核(Bf 40)。

將所有CT掃描數(shù)據(jù)傳輸至Siemens Syngo VA30工作站進(jìn)行圖像觀察、后處理和相關(guān)指標(biāo)測量。后處理方法包括容積再現(xiàn)(VR)和多平面重組(MPR)等。

分別在肺動脈干(pulmonary trunk，PT)、右肺動脈(right pulmonary artery，RPA)、左肺動脈(left pulmonary artery，LPA)及右肺上葉肺動脈(right upper lobe pulmonary artery， RULPA)、右肺葉間肺動脈(right interlobar pulmonary artery，RILPA)、右肺中葉肺動脈(right middle lobe pulmonary artery，RMLPA)、右肺下葉肺動脈(right lower lobe pulmonary artery，RLLPA)、左肺上葉肺動脈(left upper lobe pulmonary artery，LULPA)、左肺下葉肺動脈(left lower lobe pulmonary artery，LLLPA)等肺動脈主要分支的最大層面測量各支血管的CT值(CT血管)及標(biāo)準(zhǔn)差(SD)。ROI為圓形，直徑取管腔直徑的1/2～2/3，并置于血管顯示清晰處，避開邊緣、栓子及線束硬化偽影；其中，RPA內(nèi)ROI的大小以鄰近的上腔靜脈管徑作為參考。在同一層面測量空氣的CT值，以其SD值(SD空氣)作為圖像噪聲(noise，N)；測量兩側(cè)胸肌的CT值并取其平均值(CT胸肌)。計算圖像質(zhì)量的客觀評價指標(biāo)，包括信號噪聲比(signal-noise ratio，SNR)、對比噪聲比(contrast noise ratio，CNR)和線束硬化偽影指數(shù)(artifact index，AI)，計算公式如下[6]：

(1)

(2)

(3)

由兩位從事胸部放射診斷3年以上的放射科醫(yī)師獨立完成肺動脈圖像質(zhì)量評分，采用五級評分法[3]：1分，圖像質(zhì)量不可接受；2分，圖像質(zhì)量使可診斷性顯著減低；3分，圖像質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；4分，圖像質(zhì)量良好；5分，圖像質(zhì)量優(yōu)秀。在實際評估中，若兩位醫(yī)師的評分不一致，則通過相互討論達(dá)成一致意見。

記錄CT掃描儀劑量報告中的CT容積劑量指數(shù)(CT dose index volume，CTDIvol)和劑量長度乘積(dose length product，DLP)，計算有效劑量(effective dose，ED)，轉(zhuǎn)換系數(shù)k=0.014 mSv/(mGy·cm)。

3.統(tǒng)計學(xué)分析

使用SPSS 19.0軟件包進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。兩組中肺動脈及其分支的CT值、SNR、CNR、AI值及輻射劑量的比較采用Student獨立樣本t檢驗，各組內(nèi)不同肺動脈分支間AI值的比較采用ANOVA單因素分析；頻數(shù)資料以百分率表示，采用χ2檢驗；兩組圖像質(zhì)量主觀評分的比較采用Wilcoxon秩和檢驗。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

1.兩組患者的基本臨床資料

兩組患者的基本臨床資料及統(tǒng)計分析結(jié)果見表1。對兩組的性別構(gòu)成、年齡、體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)和肺栓塞患者的比例進(jìn)行比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。

表1 兩組患者的基本臨床資料

2.圖像質(zhì)量的客觀評價

兩組圖像上肺動脈及其主要分支的CT值、SNR和CNR均略高于常規(guī)組(圖1a～c)，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。

兩組圖像上肺動脈及其各段分支的AI值及統(tǒng)計分析結(jié)果見表2。雙低組中RPA和RULPA的AI值小于常規(guī)組(圖1d)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)；其它肺動脈分支的AI值在兩組間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義。常規(guī)組內(nèi)肺動脈各段分支間AI值的差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F=11.54，P<0.001)，其中RPA和RULPA的AI值高于其它分支；而雙低組內(nèi)肺動脈各段分支間AI值的差異無統(tǒng)計學(xué)意義(F=0.92，P=0.499)。

表2 兩組圖像上各段肺動脈AI值的比較

3.圖像質(zhì)量的主觀評價

主觀評價結(jié)果見表3。雙低組中RPA和RULPA的圖像質(zhì)量優(yōu)于常規(guī)組(圖2～5)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)，其余肺動脈分支的圖像質(zhì)量評分在兩組間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。

4.兩組輻射劑量的比較

兩組中輻射劑量各項指標(biāo)的測量值及統(tǒng)計分析結(jié)果見表4。雙低組的CTDIvol、DLP和ED均低于常規(guī)組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。

表3 常規(guī)組、雙低組圖像主觀評分比較

表4 常規(guī)組、雙低組圖像輻射劑量比較

討 論

CTPA不僅能及時準(zhǔn)確地診斷肺動脈栓塞，而且能較好地識別病變血管的受累情況[7]。近些年來，隨著CT技術(shù)的不斷進(jìn)步，針對如何有效降低CT掃描中輻射劑量的研究取得了較好的進(jìn)展[8]，低輻射劑量CT掃描成為當(dāng)前研究的熱點。常用的降低輻射劑量的方法包括降低管電壓、降低管電流及采用迭代重建算法等。理想狀態(tài)下，輻射劑量與管電壓的平方呈正比。因此，降低管電壓是降低輻射劑量的有效方法。然而，管電壓降低的同時會伴隨著圖像噪聲的增加，使圖像的診斷質(zhì)量下降。第三代DSCT具有強(qiáng)大的硬件性能，并使用新型迭代重建算法(ADMIRE)進(jìn)行圖像重建，能夠在降低管電壓的同時保證圖像質(zhì)量，且降低了患者心率變化對圖像質(zhì)量的影響[9]。

CTPA檢查需經(jīng)靜脈注射一定量的碘對比劑。碘對比劑使用過程中的常見危害為對比劑過敏反應(yīng)，更嚴(yán)重者是碘對比劑對腎功能的潛在危害，腎功能不全或受損的患者在注射大量對比劑后甚至可能導(dǎo)致對比劑腎病[10]。此外，慢性腎病和急性腎功能不全還是PE的常見危險因素，這類患者常常需要排除PE。因此，在臨床實踐中應(yīng)盡可能地減少CTPA檢查過程中的對比劑用量[11]。

CTPA檢查主要是觀察肺動脈管腔內(nèi)對比劑的充盈情況。肺組織內(nèi)含有大量氣體，在CT圖像上表現(xiàn)為相對較低密度，為肺動脈的顯示提供了良好的天然背景，這也是減少CTPA對比劑用量的解剖學(xué)基礎(chǔ)[12]。此外，隨著管電壓的降低，X線的有效光能更接近碘的衰減K緣，從而使肺動脈腔內(nèi)的CT值升高[13]。因此，低管電壓技術(shù)在降低輻射劑量的同時，還有助于進(jìn)一步減少對比劑用量。此前研究已證實，使用90 kV管電壓、30 mL對比劑的CTPA檢查具有良好的圖像診斷質(zhì)量，適合作為PE檢查的常規(guī)檢查方案[10]。以往工作中，青少年及體弱消瘦患者因疑診PE而行CTPA檢查的情況時有發(fā)生；針對此種情況，本著減少患者輻射劑量的目的，檢查中曾使用70 kV管電壓，20 mL對比劑，所得圖像質(zhì)量可以滿足診斷要求。在此基礎(chǔ)上，本研究嘗試將此雙低方案應(yīng)用于日常非選擇性患者的CTPA檢查，檢查過程中管電流自動調(diào)制(本研究患者實際管電流自動調(diào)制范圍為78～1299 mA)，以適應(yīng)不同體型患者的檢查需求，保證較肥胖患者的圖像可診斷性。重建參數(shù)選擇日常工作中常用的層厚2 mm，可能會造成外周小的肺動脈分支顯示欠佳，但基本可以保證常規(guī)CTPA檢查中需要觀察的肺動脈主干及肺段及以上肺動脈分支的顯示。

圖1 兩組圖像質(zhì)量的客觀評價指標(biāo)的柱形分析圖，雙低組中CT值、SNR和CNR略高于常規(guī)組，AI值低于常規(guī)組。a) CT值； b) SNR； c) CNR； d) AI值。

圖2 常規(guī)組患者(女，19歲，PE陰性)，CTPA圖像顯示右肺動脈及上腔靜脈旁可見偽影(箭)。 圖3 雙低組患者(男，57歲，PE陰性)，CTPA圖像顯示上腔靜脈旁和右肺動脈等處未見明顯線束硬化偽影。圖4 常規(guī)組患者(女，64歲，兩肺多發(fā)PE)，CTPA圖像顯示肺動脈內(nèi)多發(fā)栓子(黑箭)，上腔靜脈旁可見偽影(白箭)。 圖5 雙低組患者(女，77歲，兩肺多發(fā)PE)，CTPA圖像顯示肺動脈內(nèi)多發(fā)栓子(白箭)，上腔靜脈旁和右肺動脈等處均未見明顯線束硬化偽影。

常規(guī)組的BMI為13.67～29.30 kg/m2，雙低組為15.35～33.43 kg/m2。因樣本量有限，雙低組中僅有2例患者的BMI>30 kg/m2，其CTPA圖像質(zhì)量較好，符合診斷要求。雙低組的檢查方案成功率較高，基本可以認(rèn)為對采用這種方法無需對患者的BMI進(jìn)行嚴(yán)格要求，可以進(jìn)一步推廣適用于其它設(shè)備。但若臨床中患者實際BMI較此數(shù)值進(jìn)一步增大，需結(jié)合患者自身基礎(chǔ)疾病史及實際情況謹(jǐn)慎減少對比劑用量，避免造成圖像質(zhì)量不符合診斷要求。本研究結(jié)果中雙低組的輻射劑量較常規(guī)組顯著降低(t=2.16，P=0.035)，而圖像質(zhì)量客觀評價指標(biāo)(CT值、SNR、CNR)較常規(guī)組略增加，表明雙低CTPA掃描方案是可行的。

在CTPA檢查中，線束硬化偽影的產(chǎn)生也是影響圖像質(zhì)量和診斷效能的重要因素，其產(chǎn)生原因是由于X射線束具有一定的能量范圍，在穿透充盈著高濃度對比劑的靜脈系統(tǒng)時，低能量射線被吸收，線束由其余高能量射線組成，平均能量增高，射線逐漸變硬稱之為線束硬化效應(yīng)。表現(xiàn)為充盈高濃度對比劑的靜脈系統(tǒng)在其周圍產(chǎn)生低密度區(qū)，從而影響鄰近結(jié)構(gòu)的觀察[14]，易造成誤診或漏診。Trad等[15]使用50 mL對比劑及64排CT行CTPA檢查，Delesalle等[4]則利用DSCT行胸部血管成像檢查，這兩項研究均證實降低對比劑濃度和用量是減少線束硬化偽影影響肺動脈成像質(zhì)量的重要方法。

本研究關(guān)注的重點是采用低管電壓、低對比劑劑量進(jìn)行CTPA檢查，在確保圖像質(zhì)量和可診斷性的基礎(chǔ)上，線束硬化偽影對肺動脈成像質(zhì)量的影響。由于經(jīng)上肢靜脈注射后，對比劑流經(jīng)右心房和右心室后即充盈至肺動脈內(nèi)，顯影利用率高，為探究低對比劑用量可行性提供了理論基礎(chǔ)。本研究中CTPA掃描開始的平均時間為肺動脈干ROI內(nèi)CT值達(dá)200 HU后延遲3 s?？紤]注射安全及患者普遍血管情況，均以3 mL/s速率完成對比劑注射，雙低組采用20 mL對比劑(碘總量為7.4 g，碘注射流率約1.06 g/s[10])。后期采用同樣流率注射生理鹽水，不僅維持了對比劑的團(tuán)注流率，保證了肺動脈的顯影，而且降低了對比劑在上腔靜脈內(nèi)滯留的時間和濃度，減少了高濃度對比劑所造成的線束硬化偽影。本研究結(jié)果顯示，雙低組中RPA和RULPA的AI值小于常規(guī)組，其主觀評分也優(yōu)于常規(guī)組。本實驗設(shè)計所采用掃描延時方案廣泛應(yīng)用于本院日常工作中，可以較好地采集充盈對比劑的肺動脈圖像，故兩組患者仍選用相同的延遲時間。因常規(guī)組中對比劑總量相對較多，延遲時間相同時，殘留于上腔靜脈內(nèi)的對比劑較雙低組多，產(chǎn)生的線束硬化偽影更顯著，這進(jìn)一步佐證了CTPA檢查中減少對比劑用量的價值。此外，本研究中還進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，常規(guī)組中肺動脈各分支間AI值的差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F=11.54，P=0.000)，RPA和RULPA的AI值明顯高于其它分支；而雙低組中RPA和RULPA的AI值則與其它分支間無明顯差異(F=0.92，P=0.499)。這一結(jié)果表明雙低CTPA方案所產(chǎn)生的線束硬化偽影對RPA和RULPA的影響微乎其微，是可以忽略的。主觀評估也表明在減少對比劑用量的情況下，CTPA圖像質(zhì)量并未減低，為及時診斷PE提供了可靠的影像學(xué)依據(jù)。

綜上所述，第三代DSCT低管電壓、低對比劑用量的CTPA掃描方案是可行的，且能有效減少、甚至忽略上腔靜脈系統(tǒng)所產(chǎn)生的線束硬化偽影的影響，有助于提高PE診斷的準(zhǔn)確性，降低誤診和漏診率，可在臨床實踐中推廣應(yīng)用。

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