低管電壓結合低對比劑碘量在支氣管動脈CT成像的應用

曹治婷 劉鐵軍 陳 剛 王 甜 廖玉榮

低管電壓結合低對比劑碘量在支氣管動脈CT成像的應用

曹治婷 劉鐵軍 陳 剛 王 甜 廖玉榮

目的：探討低管電壓、低對比劑碘量和iDose4迭代重建技術（IR）組合在支氣管動脈(BA)CT血管成像的應用價值。方法：選取肺癌或咯血患者80例。隨機分為40例行常規(guī)劑量即120kV、200mAs行CTA檢查，注射對比劑80ml，采用濾波反投影重建法(FBP)進行后處理，標記為A組。40例患者行低劑量為80kV、250mAs進行CTA檢查，注射對比劑60ml，采用FBP進行重建者標記為B組、采用iDose46級進行重建者標記為C組。記錄各組的噪聲、信噪比、對比度噪聲比和有效劑量，按5分評價總體圖像質量，并對3組結果進行比較。結果：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支氣管動脈重建圖像均能滿足診斷需要；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級重建的C組主觀評分與A組差異無統(tǒng)計學意義(P＞0．05)， SNR、CNR均無統(tǒng)計學差異(P＞0．05)。結論：低管電壓(80kV)＋iDose4＋低對比劑碘量聯(lián)合應用在CTA檢查中支氣管動脈獲得滿足診斷要求的圖像。

支氣管動脈；體層攝影術，X線計算機；輻射劑量；迭代重建

近年來，隨著CT檢查在臨床愈來愈廣泛的應用，醫(yī)源性輻射及對比劑潛在風險問題越來越受到重視。過去我們通過降低管電壓(kV)、降低管電流(mAs)、增加螺距(pitch)等改進X射線采集環(huán)節(jié)的方式來降低輻射劑量，因沒有相應的降低圖像噪聲算法，使其成效有限。iDose4是一種高級迭代重建算法(iterative reconstruction，IR)，包含可更精準的X線光子數據和電子噪聲模型，通過重復迭代重建循環(huán)來降低圖像噪聲[1]，得到的重建影像有著最佳的解剖結構[2]。本研究采用128層螺旋CT進行低管電壓、低對比劑碘量和iDose4組合的成像與常規(guī)劑量FBP重建的成像質量進行比較，評價低管電壓、低對比劑碘量和iDose4組合在支氣管動脈(bronchial artery，BA)CTA成像中的應用價值。

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≤體質量指數 (BMI)＜25 kg/m2。隨機平分為兩組。所有患者均除外：①不能配合呼吸、孕婦、碘過敏者；②嚴重肝、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，均經醫(yī)院倫理委員審查批準并在其監(jiān)督下進行。

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)雙筒高壓注射器進行掃描。對照組40例為A組，掃描參數：120kV、200mAs、準直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)，對比劑采用非離子碘普羅胺(370mgI/ml)，用量80ml，注射速率4ml/s；實驗組40例為分B、C組，掃描參數：80kV，250 mAs，圖像后處理采用FBP（為B組）及iDose46級（為C組）重建，余掃描參數同前，對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脈，閾值為150HU，閾值觸發(fā)后延遲5s掃描。

3．圖像重建和評價

掃描數據經薄層重建(重建層厚0．9mm，重建增量0．45mm)后導入后處理工作站，行MPR、MIP和VRT等技術進行支氣管病變分析。

4．圖像質量評價

4．1 主觀評價：由2名有經驗的心血管系統(tǒng)影像診斷醫(yī)師用雙盲法原則對重建后BA圖像質量進行獨立評分。評分采用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分以上能滿足診斷需要。2位閱片者意見不一致時協(xié)商診斷。

4．2 客觀評價：分別在BA中心內放置感興趣區(qū) (region of interest，ROI)大 小 為 1mm2， 距離主動脈或肋間動脈開口處1．0cm。測量3組動脈BA的CT值，同側腋窩脂肪的CT值和標準差(standard deviation，SD)，SD值作為背景噪聲，共測量3次，取平均CT值及SD值計算CNR及SNR。CNR=(CT1-CT2)/SD，SNR=CT1/SD，CT1為支氣管動脈的CT值，CT2為同側腋窩CT值[3]。

5．輻射劑量及碘攝入量

記錄設備自動生成患者掃描時容積CT劑量指數(computed tomography dose index，CTDIvol)，計算劑量長度積(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質量標準指南，胸部K值采用0．014 mSv/(mGy．cm)。計算碘攝入量(包括總碘量及碘流率)，計算公式：總碘量(gI)=對比劑濃度(mgI/m1) ×對比劑使用量(m1)/1000；碘流率(gI/s)=碘濃度(mgI/m1) ×對比劑流速(ml/s)/1000。

6．統(tǒng)計學分析

結 果

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

1．三組患者圖像質量客觀評價

見表1。 A、C組CT均值的差異無統(tǒng)計學意義 (t= 0．209，P＞ 0．05)；三組組間的 SD、CNR 和SNR值比較，結果差異有統(tǒng)計學意義（F=26．54、18．56、13．021，P＜0．05）。C 組 SD 值 較 A、B 組低，通過方差LSD法兩兩分析與A組SD值差異無統(tǒng)計學意義(P＞0．05)；C組CNR、SNR較A組差異均無統(tǒng)計學意義(P＞0．05)；B組SD、CNR、SNR值較A、C組均有差異（P＜0．05）。

表1 三組圖像質量客觀評價（ ± s）

表1 三組圖像質量客觀評價（ ± s）

注：*代表與A組有統(tǒng)計學意義；#代表與B組有統(tǒng)計學意義。

參數 對照組(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

2．二組圖像質量的主觀評價

MIP和VR圖像A組主觀評分為(4．41±0．32)，B 組主觀評分為 (2．42±0．61)，C 組主觀評分為(4．42±0．38)，C組總體圖像質量與A組差異無統(tǒng)計學意義(P＞0．05)，B組與A、C兩組均有統(tǒng)計學意義(P＜0．05)，A、C組評分均在4分以上，均能滿足診斷需要，而B組評分僅為2．5左右，無法滿足診斷。2名評價者之間的評分一致性較好(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脈起源、走向及鄰近肋間動脈的關系，主觀評分均為4分以上。

討 論

i Dose4迭代重建算法與FBP算法不同，其特點是雙空間、多噪聲模型和解剖模型，在對噪聲予以精確刻畫和處理的同時，采取解剖模型加速重建過程，提高圖像分辨力，并保持圖像真實呈現(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量[4-5]。Hu等[4]認為與傳統(tǒng)FBP算法比較，通過迭代重建的應用，在保持或提高圖像質量的前提下，常規(guī)胸部CT平掃可以實現(xiàn)劑量的40%。Marin等[5]在腹部CT低管電壓的情況下發(fā)現(xiàn)應用ASIR可以在降低輻射劑量的同時保證圖像質量。故而我們認為在與FBP輻射劑量相同的情況下迭代重建可以提高圖像質量(空間分辨力和密度分辨力)，在與FBP圖像噪聲一致時迭代重建可明顯降低輻射劑量，但不會犧牲圖像質量。本研究結果顯示，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元素的組織或結構(如骨、含碘劑的組織或血管)，此時光電效應增強，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%，而患者主動脈及支氣管動脈CT值均高于300HU，A、B組支氣管動脈平均CT值分別為(365．4±54．5)HU、(362．7±79．80)HU，差異無統(tǒng)計學意義，兩組圖像都適合三維重建及臨床診斷要求。減少碘總量，可以降低對比劑腎病(contrast-induced nephropathy，CIN)發(fā)生的風險[8]。所以在行CTA檢查時，在滿足診斷的情況下，降低碘總量和碘流率至關重要。

對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，二者才能進一步進行介入栓塞治療。支氣管動脈咯血患者在接受支氣管動脈栓塞前行MSCTA可以很好地顯示BA 的分支類型、起源及開口位置等情況，尤其是能發(fā)現(xiàn)異位起源的BA，可作為大咯血術前常規(guī)檢查手段及術后評估手段[9]。隨著MSCT的臨床應用，胸部CT血管成像對尋找肺癌血供及咳血相關血管比傳統(tǒng)血管造影有明顯的優(yōu)勢[10]，其能無創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)BA變異及責任血管，為介入及手術治療提供指導。目前，大多數進行支氣管動脈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比劑來獲得高質量的圖像，增加患者存在潛在的輻射損傷和對比劑CIN的風險[8]。因此，在保證臨床診斷需要前提下，選擇合理、有效、簡便易行的低輻射劑量及低對比劑碘量掃描方法，具有重要的意義。本研究的不足之處有：樣本量比較少，還需進一步加大樣本量進行驗證研究。僅對18．5 kg/m2≤體質量指數(BMI)＜25 kg/m2患者進行研究，肥胖患者低劑量應用需進一步研究。

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

[ 1 ]茍文靜，劉士遠，蕭 毅，等.降低管電壓及低對比劑劑量在前瞻性冠狀動脈成像中的應用：高級迭代重建算法的應用價值.實用放射學雜志，2013，29：1324-1329.

[ 2 ]Hosch W，Stiller W，Mueller D，et al. Reduction of radiation exposure and improvement of image quality with BMI-adapted prospective cardiac computed tomography and iterative Reconstruction.Eur J Radiol，2011，81：3568-3576.

[ 3 ]李乃玉，韋樹華，高 飛，等.低濃度等滲對比劑對支氣管動脈成像質量的初步研究.實用放射學雜志，2015，31：39-42.

[ 4 ]Hu X H，Ding X F，Wu R Z，et al. Radiation dose of non-enhanced chest CT can be reduced 40% by using iterative reconstruction in image space.Clin Radiol，2011，66：1023-1029.

[ 5 ]Marin D，Nelson R C，Schindera S T，et al. Low-tube-voltage，high-tube-current multi-detector abdominal CT：improved image quality and decreased radiation dose with adaptive statistical iterative reconstruction algorithm-initial clinical experience.Radiology，2010，254：145-153.

[ 6 ]周旭輝，彭振鵬，鄭麗麗，等.64層螺旋CT肺動脈成像低管電壓設置結合個體化對比劑應用的對照研究.中華放射學雜志，2009，43：704-707.

[ 7 ]潘昌杰，王 濤，錢 農，等.等滲低濃度對比劑冠狀動脈CT低劑量成像的初步研究.中華放射學雜志，2014，48：800-804.

[ 8 ]張保翠，張玉東，趙 凱，等.靜脈注射碘對比劑對不同人群腎功能的影響.中華放射學雜志，2013，47：335-339.

[ 9 ]孫厚長，曹國全，王鎮(zhèn)章，等. 320 排 CT 在支氣管動脈性咯血介入治療中的臨床應用.實用放射學雜志，2015，31：1511-1514.

[10]張萬軍，龔建平，張 偉，等.回顧性心電門控支氣管動脈CT成像前瞻性研究.臨床放射學雜志，2015，34：643-647

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

中國醫(yī)學計算機成像雜志，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， 柳州 545006

曹治婷（電子郵箱：czt815@tom.com)

廣西省衛(wèi)計委自籌經費科研題（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;修回時間：2017.09.19)