低輻射劑量和低造影劑劑量在肝臟CT灌注中的應(yīng)用進展

王 凡，李 紅

(三峽大學(xué)仁和醫(yī)院放射科，湖北 宜昌443000)

低輻射劑量和低造影劑劑量在肝臟CT灌注中的應(yīng)用進展

王 凡，李 紅

(三峽大學(xué)仁和醫(yī)院放射科，湖北 宜昌443000)

隨著CT檢查的普及，患者接受的放射輻射及造影劑用量也越來越多，同時由于放射輻射與造影劑的應(yīng)用引起的副反應(yīng)也越來越受到人們的重視。特別是造影劑腎病（CIN）的發(fā)生會給患者帶來嚴(yán)重的后果。在肝臟CT灌注中，低輻射劑量和低造影劑劑量可減少受檢者不必要的損傷。“雙低”技術(shù)在以后的檢查中已成為一種趨勢。在不影響圖像質(zhì)量的前提下降低輻射劑量和造影劑的濃度成為研究是熱點。肝臟CT灌注成像技術(shù)，是診斷肝內(nèi)病變的重要檢查手段。如何在保證肝臟病變圖像特點的情況下同時降低輻射劑量和造影劑劑量已成為研究的熱點。

低輻射劑量；低造影劑劑量；肝臟CT灌注

醫(yī)學(xué)影像界的快速發(fā)展，使CT灌注成像不再從單一形態(tài)學(xué)方面進行影像學(xué)診斷，而是在顯示形態(tài)學(xué)變化的同時并反映活體血流動力學(xué)變化來診斷。它是一種功能成像方法，醫(yī)學(xué)影像界和臨床已經(jīng)逐漸開始對其重視。CT灌注成像是經(jīng)靜脈快速注射增強劑后對靶器官動態(tài)掃描，根據(jù)掃描結(jié)果構(gòu)建時間密度曲線，根據(jù)時間密度曲線計算出靶器官灌注參數(shù)并組成圖像以評價組織器官的灌注狀態(tài)的計算機斷層掃描技術(shù)[1]。灌注成像技術(shù)將核醫(yī)學(xué)的放射示蹤劑稀釋原理和中心容積定理作為理論基礎(chǔ)，Hamberg等[2]已經(jīng)對此理論基礎(chǔ)的藥代動力學(xué)進行了研究和論證。肝臟CT灌注成像技術(shù)通過血流量、血容量、平均通過時間、肝灌注量等參數(shù)來反映肝臟的灌注情況。它是診斷肝內(nèi)病變的重要檢查手段之一，反映了肝臟血流動力學(xué)的改變和特點。肝臟CT灌注是感興趣區(qū)的連續(xù)動態(tài)掃描，掃描的范圍較大，有些患者還需要復(fù)查，那么對于患者輻射量是相當(dāng)大的。有報道稱患者接受腹部CT檢查后癌癥發(fā)生率約為12.5/1000[3]。因此如何在保證肝臟病變圖像特點的情況下同時降低輻射劑量和造影劑劑量已成為研究的熱點。

1 低輻射劑量和低造影劑劑量在肝臟CT灌注中的意義

1.1 低輻射劑量在肝臟CT灌注中的意義 臨床已將多層螺旋CT檢查納入常規(guī)，而醫(yī)用輻射劑量大部分是來自于CT檢查，尤其是歐洲及北美國家人群[4]。隨著放射衛(wèi)生學(xué)的發(fā)展、人們防護意識的提高和CT技術(shù)的不斷更新和完善，低劑量掃描技術(shù)備受廣大群眾的關(guān)注[5]。CT輻射成為最主要的醫(yī)源性輻射危害的來源[6]。過量的CT輻射劑量可以增加癌癥的患病率，尤其是那些對輻射敏感的兒童[7]。人體接收過量的輻射劑量易使染色體畸變和細胞不可逆損害，影響個體和后代的健康。在醫(yī)用X線檢查的過程中，我們應(yīng)當(dāng)遵循合理使用低劑量(ALARA)原則，在不影響診斷的前提下盡可能降低X線的輻射劑量[8]。張龍江等[9]提到CT灌注輻射劑量常常較大，約為普通CT檢查的6.7倍。當(dāng)前CT研究重點是在滿足診斷的前提下，盡最大可能的降低被檢者接受的輻射劑量。

1.2 低造影劑劑量在肝臟CT灌注中的意義 當(dāng)前，不僅低輻射劑量備受關(guān)注，低濃度造影劑也不可忽視。造影劑腎病(CIN)的發(fā)病率與造影劑注入的量有關(guān)，所以應(yīng)該在滿足診斷的條件下，給患者使用最小的造影劑的量。過量使用造影劑可能導(dǎo)致諸多并發(fā)癥，例如彌散性血管內(nèi)凝血(DIC)、過敏反應(yīng)和造影劑腎病等，因此嚴(yán)格控制造影劑劑量是減少造影劑腎病的首要措施之一，造影劑劑量的合理應(yīng)用對降低造影劑腎病的發(fā)病率有著不可忽略的作用[10]。醫(yī)院獲得性急性腎功能衰竭的主要是由于CIN引起，嚴(yán)重腎功能衰竭和死亡與CIN有著緊密的聯(lián)系[11]。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，CNI發(fā)生率在醫(yī)源性腎功能不全中位居第三位，占醫(yī)源性腎功能衰竭發(fā)生率的12%[12]，因此降低造影劑腎病已經(jīng)成為影響界同仁們共同努力的目標(biāo)。有研究表明減少造影劑的劑量能降低CNI的發(fā)病率。造影劑大部分是由腎臟排泄的，大劑量的造影劑注入體內(nèi)經(jīng)過腎臟代謝，從而加重了腎臟的負(fù)荷，容易導(dǎo)致腎病。常用的低滲非離子型碘造影劑滲透壓可達正常血漿滲透壓的2～3倍，這種高滲透壓可以導(dǎo)致血容量上升還可以加重左心室的負(fù)荷，引起身體溫?zé)岣械炔贿m癥狀。升高的血漿滲透壓還可以改變血管內(nèi)皮細胞和血細胞的形態(tài)，引起疼痛感和冷感覺等癥狀。注入造影劑后血液黏度增高，對微循環(huán)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。具體可參考美國放射學(xué)會2008年修訂的造影劑過敏反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合實際[12]。此外，造影劑毒性主要包括離子失衡型、化學(xué)毒性和滲透壓毒性。離子型造影劑的結(jié)構(gòu)中含有羥基，易對血液系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生化學(xué)毒性。而非離子型造影劑不含羥基，故沒有化學(xué)毒性。而造影劑引起的繼發(fā)不良反應(yīng)包括機體免疫反應(yīng)和血管內(nèi)皮損傷。機體免疫反應(yīng)是一種類似抗原-抗體反應(yīng)的“假過敏”反應(yīng)[13]。

2 降低輻射劑量和造影劑劑量在肝臟CT灌注中實現(xiàn)的可能途徑

2.1 低輻射劑量在肝臟CT灌注中實現(xiàn)的可能途徑 低劑量CT的兩條重要途徑分別是降低管電流和管電壓[14]。影響CT輻射劑量的許多因素之間是相互聯(lián)系的，因此我們應(yīng)該綜合采取多因素匹配的優(yōu)化措施，大幅度的降低受檢者的輻射劑量。由于X線輻射劑量與管電壓的平方呈正比，因此通常通過降低管電壓來降低CT檢查輻射劑量。有研究表明100 kv與120 kv相比輻射劑量明顯降低，減少的幅度大約為25%～48%[15]。輻射劑量包括容積CT劑量指數(shù)(CDTIvol，單位mGy)和劑量長度乘積(DLP，單位mGy·cm)，然后根據(jù)ED=DLP×W計算吸收劑量，W為各個器官的權(quán)重因子[9]。CTDIvol及DLP均與管電壓、管電流、螺距等掃描參數(shù)密切相關(guān)，反映的是機器設(shè)備輸出的輻射劑量而不是患者接受的輻射劑量。有效劑量(ED)是衡量輻射生理效應(yīng)劑量的一個參數(shù)。它依據(jù)全身輻射損傷的概率，表示檢查中某部位的不均勻曝光的危險程度[16]。輻射劑量的主要因素除了管電壓還與管電流有著直接的關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)被檢者總管電流的大小與輻射劑量呈線性關(guān)系，能夠間接的反映輻射劑量的大小，因此降低總管電流也是低輻射劑量掃描較為重要的一部分[17]。降低輻射的劑量通常通過降低管電壓、管電流和螺距來實現(xiàn)，而圖像的質(zhì)量會隨著輻射劑量的降低而降低，從而對診斷結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。為了不因上述原因而影響診斷，常常用迭代重建的后處理來降低圖像噪聲，提高圖像的分辨率。迭代重建算法是對所需要處理的圖像進行若干次迭代的過程中，每一次迭代所采集到的數(shù)據(jù)與計算機的投影數(shù)據(jù)進行比較，對比兩組圖像的差異，進而改善所處理的圖像[18]。雖然濾波反投影重建算法(FBP)重建速度快，圖像重建系統(tǒng)成本低，而迭代重建技術(shù)與FBP相比不僅能降低輻射劑量，而且能使圖像的質(zhì)量得到提高，因此迭代重建技術(shù)在低劑量CT掃描中得到了廣泛的運用。物質(zhì)的X線衰減系數(shù)會受到管電壓改變的影響[16]。降低管電壓會減少X線能量，而碘的原子序數(shù)相對較高，對X線的衰減增加，因此，能夠提高每單位碘濃度下的CT值。這樣我們就可以在保持低管電壓的同時用較少的碘而得到同樣的增強效果，并且能滿足臨床診斷的需求[19]。與常規(guī)的120 kV相比，低管電壓的能量輸出和碘的特性吸收峰值更加接近，所以降低管電壓可以增加碘的吸收率，提高含碘造影劑的CT值，從而達到降低含碘造影劑用量的效果[20]。低劑量的造影劑使得組織和血管等不能充分強化，強化時間縮短，降低了圖像的質(zhì)量，而結(jié)合低管電壓可以提高CT衰減值，使得圖像的質(zhì)量改善。管電壓的降低不僅能實現(xiàn)低輻射量，還能改善由于造影劑造成的血管CT值偏低等情況[21]。因此低劑量的造影劑結(jié)合100 kV管電壓(下限)經(jīng)過迭代重建技術(shù)所得的圖像，能夠滿足臨床診斷的需求[22]。

2.2 低造影劑劑量在肝臟CT灌注中實現(xiàn)的可能途徑 其實現(xiàn)主要從3個方面進行[23]：造影劑濃度的高低、造影劑使用劑量的多少、注射速度的快慢。造影劑主要與分子量的大小、濃度和溫度的高低相關(guān)。因此要減少因高滲透壓引起的不良反應(yīng)的發(fā)生，可以降低造影劑的滲透壓和造影劑的濃度。另外，為了增強造影劑效能、降低總體的劑量，提高造影劑特異性就成為病診治的主要目標(biāo)。其中的一個途徑是通過金屬富勒烯提高造影劑效能[24]。由于其具有金屬和富勒烯的特點，將其引入造影劑中，可以將相關(guān)金屬元素導(dǎo)入金屬富勒烯，使得弛豫效能明顯升高約20倍，并在碳籠保護下，隔絕了與外界發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，有效控制了毒性[25]。另外一個途徑是通過使用肝臟分子靶向特異性磁共振造影劑[26]，由于肝特異性造影劑的主要作用靶點是位于肝臟內(nèi)的網(wǎng)狀內(nèi)皮吞噬細胞，通過被動靶向和主動靶向兩種類型，濃聚到網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)當(dāng)中[27]。臨床應(yīng)用CT造影劑一般為非離子型低滲透性造影劑，與離子型造影劑相比大大降低了發(fā)生造影劑的發(fā)生不良反應(yīng)的次數(shù)以及嚴(yán)重程度[22]。有研究表明，受檢者在使用等滲非離子造影劑與低滲非離子造影劑后，等滲非離子造影劑給藥后血清肌酐的水平較低，在保護人體的腎功能有較好的作用。在檢查時，大劑量的注射造影劑增加了造影劑腎病的發(fā)病率，加重了心臟和腎臟的負(fù)擔(dān)[23]。在CT掃描中造影劑的含量是通過體重、年齡和血液循環(huán)情況等因素來計算適合的劑量，不同的個體注入造影劑圖像會有顯微的差異。美國醫(yī)學(xué)物理學(xué)家協(xié)會在2011年提出了體型特異性劑量評估[24]的概念，指患者所受輻射劑量與體型存在一定的關(guān)系。往往瘦的個體較胖的個體更容易強化，因此體重是造影劑的重要因素。以相同的流率注射相同劑量的造影劑，年齡小的患者較年齡大的患者效果好。而不同個體血液循環(huán)好的患者能快速達到靶器官的峰值，較小造影劑的劑量即可滿足圖像的要求。對于血液循環(huán)好的患者造影劑不容易很快被血液稀釋，后注入的造影劑對圖像關(guān)系不大，目前對血液循環(huán)好的患者常通過在注入造影劑前后注入生理鹽水以減少造影劑的劑量[28]。

3 低輻射劑量和低造影劑劑量應(yīng)用于肝臟CT灌注中的優(yōu)化性

隨著人們安全意識的提高，只追求高濃度、高速度、高質(zhì)量圖像的成像方法已經(jīng)不為大部分人接受。優(yōu)化造影劑應(yīng)用的研究已成為熱點[26]。減少造影劑的用量不僅滿足了臨床診斷需要，還減輕了患者的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)，減少過敏反應(yīng)發(fā)生的可能性，降低患者腎臟的損傷，從而降低造影劑對患者身體的危害，因此降低造影劑劑量對成像操作簡便易行，具有重要的意義[22]。低劑量CT掃描時間短、密度分辨率高，具有多種后處理功能[29]。

由于CIN的發(fā)生與造影劑的劑量有著密切關(guān)系，因此，減少造影劑的用量一定程度上可減少CIN的發(fā)生，但是造影劑減少后無法保證圖像質(zhì)量，從而對疾病的診斷造成一定的困難[30]。隨著低管電壓掃描技術(shù)在臨床上的普遍應(yīng)用，使得在不影響圖像質(zhì)量的前提下，減少造影劑的用量成為可能，碘造影劑由于其物理特性使得在低kv時造影劑CT值升高，這樣就為低管電壓掃描在不影響圖像質(zhì)量的情況下減少造影劑用量提供了理論基礎(chǔ)[31]。

目前低管電壓與低造影劑用量(雙低)結(jié)合掃描在圖像質(zhì)量清晰的前提下，使輻射劑量降低，并適當(dāng)減少造影劑用量。因此在肝臟灌注掃描中保證圖像質(zhì)量的前提下適當(dāng)?shù)臏p少造影劑用量是可行的[32]。

綜上所述，低輻射劑量結(jié)合低造影劑劑量理論技術(shù)是未來CT發(fā)展的趨勢，在獲得清晰圖像以及不影響臨床診斷的情況下盡最大可能的降低輻射劑量和造影劑用量，減少檢查帶來的不必要損傷。肝臟CT灌注所產(chǎn)生的輻射劑量往往較大，因此在掃描過程中雙低技術(shù)的應(yīng)用已逐漸在其中被采用。

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