高碘流率聯(lián)合高噪聲指數(shù)降低頭頸CT血管造影輻射劑量的初步研究

王鐵軍 高 紅

CT血管造影(computed tomography angiography，CTA)是一種方便有效的非創(chuàng)性血管成像技術(shù)，與其他影像技術(shù)相比，CTA具有無創(chuàng)、檢查禁忌證少、掃描速度快、可同時(shí)顯示管腔及管壁情況等優(yōu)勢(shì)，能清楚地顯示頸總動(dòng)脈、頸內(nèi)外動(dòng)脈、椎動(dòng)脈、基底動(dòng)脈及Willis環(huán)的血管圖像。

近年來，隨著CT技術(shù)發(fā)展，CTA已被廣泛應(yīng)用于頭頸部血管病變的診斷，成為評(píng)價(jià)急性腦缺血與蛛網(wǎng)膜下腔出血的首選檢查方法[1-2]。但CTA與射線劑量及對(duì)比劑相關(guān)的危害也越來越受到關(guān)注，因此在CTA檢查中，在保證圖像質(zhì)量基礎(chǔ)上，降低輻射劑量及對(duì)比劑劑量是醫(yī)學(xué)者不斷努力的方向[3-4]。因此，在CTA模式下，可在掃描時(shí)設(shè)置不同碘流率(iodine delivery rate，IDR)及噪聲指數(shù)(noise index，NI)，以降低CTA檢查中的輻射劑量。本研究旨在分析120例行頭頸部CTA檢查患者高IDR聯(lián)合高NI在降低其輻射劑量中的作用。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2015年6月至2017年6月沈陽市骨科醫(yī)院行頭頸CTA檢查的120例頭頸部病變患者，采用隨機(jī)數(shù)表法將其分為高IDR聯(lián)合高NI組(高IDR+NI組，50例)、中IDR聯(lián)合中NI組(中IDR+NI組，40例)和低IDR聯(lián)合低NI組(低IDR+NI組，30例)，高IDR+NI組中男性34例，女性16例；年齡30～61歲，平均年齡(45.40±4.63)歲。中IDR+NI組中男性27例，女性13例；年齡31～60歲，平均年齡(45.18±4.67)歲。低IDR+NI組中男性20例，女性10例；年齡32～59歲，平均年齡(45.45±4.60)歲。3組一般資料比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，具有可比性。所有患者均知情同意本研究，并簽署知情同意書。

1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

(1)納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡在18歲以上，且其臨床癥狀(頭暈、頭痛等)懷疑為頭頸部血管病變，體質(zhì)量指數(shù)(BMI)＜30 kg/m2；②既往無肝、腎功能不全或嚴(yán)重心腦血管疾病等；③無甲狀腺功能亢進(jìn)。

(2)排除標(biāo)準(zhǔn)：①有碘對(duì)比劑過敏史或合并嚴(yán)重甲亢、肝腎功能不全、失代償性心功能不全者；②圖像有明顯移動(dòng)偽影或任意一側(cè)頭頸血管完全閉塞影響相關(guān)資料收集者；③配合依從性差，不愿參與本次研究者。

1.3 儀器設(shè)備

采用炫速雙源CT(德國西門子)進(jìn)行雙能量掃描。

1.4 檢查方法

炫速雙源CT進(jìn)行雙能量掃描，掃描范圍：自升主動(dòng)脈上段至顱頂部，掃描方向自足至頭側(cè)。雙能量管球分別為100 kVp和Sn140 kVp，融合系數(shù)0.6，參考管電流230 mAs和200 mAs，探測(cè)器寬度128 mm×0.625 mm，旋轉(zhuǎn)時(shí)間為0.5 s/周，螺距0.992，層厚0.9 mm，層間距0.45 mm，射野250 mm×250 mm，矩陣512×512，對(duì)比劑用量為0.8 ml×體重。

三組IDR及NI分別為：①高IDR+NI組，采用IDR=1.5 gI/s，NI=20；②中IDR+NI組，采用IDR=1.2 gI/s，NI=18；③低IDR+NI組，采用IDR=1.0 gI/s，NI=15。并預(yù)置20 G套管針，應(yīng)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)比劑后以同樣速率注射生理鹽水，掃描時(shí)以對(duì)比劑跟蹤技術(shù)，在主動(dòng)脈弓降部勾畫感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，觸發(fā)閾值為150 HU，觸發(fā)后延遲4.3 s自動(dòng)啟動(dòng)掃描。

1.5 圖像處理及分析

(1)采用自適應(yīng)迭代重建(adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR)算法2.0對(duì)掃描圖像進(jìn)行重組，對(duì)3組圖像質(zhì)量進(jìn)行客觀分析，包括頭頸部CT值、信噪比(signal noise ratio，SNR)、對(duì)比噪聲比(contrast noise ratio，CNR)，并進(jìn)行主觀評(píng)分。

(2)選擇測(cè)量升主動(dòng)脈、頸總動(dòng)脈上段、頸內(nèi)動(dòng)脈下段CT值，單位為HU，每個(gè)部位測(cè)量3次，取平均值進(jìn)行分析。

(3)將增強(qiáng)血管內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)差作為圖像噪聲(N)，其SNR和CNR的計(jì)算為公式1和公式2：

SNR=血管CT值÷N (1)

CNR=(血管CT值-相鄰肌肉或腦組織CT值)÷N (2)

(4)主觀評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。由2名有經(jīng)驗(yàn)的影像科醫(yī)師在未知患者臨床情況及掃描條件下，對(duì)其圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，以所得一致意見為準(zhǔn)。①4分，血管清晰，對(duì)比良好，血管壁光滑，背景無明顯噪聲；②3分，血管清晰，對(duì)比度好，同時(shí)血管壁輕度毛躁但不影響診斷，背景噪聲較輕，不影響診斷；③2分，血管較清晰或血管壁毛糙，背景噪聲不明顯；④1分，血管對(duì)比度不佳，或血管壁明顯毛躁、背景存在明顯噪聲。主觀評(píng)分得出結(jié)論后，對(duì)評(píng)分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，并記錄碘攝入量及輻射劑量，包括CT劑量指數(shù)(computed tomography dose index，CTDI)、劑量-長度乘積(dose-length product，DLP)和輻射有效劑量(effective dose，ED)，其計(jì)算為公式3：

ED=k×DLP (3)

式中單位為mSv，其中頭頸部權(quán)重因子k=0.0031 mSv/(mGy·cm)[5]。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 19.0軟件處理數(shù)據(jù)，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料結(jié)果以均值±標(biāo)準(zhǔn)差(x-±s)表示，3組計(jì)量資料比較采用單因素方差分析，3組間計(jì)量資料兩兩比較獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 三組不同部位CT值比較

在3組頭頸部病變患者中，升主動(dòng)脈、頸總動(dòng)脈上段及頸內(nèi)動(dòng)脈下段CT值比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=0.183，F(xiàn)=0.068，F(xiàn)=0.092；P＞0.05)，見表1。

2.2 三組圖像質(zhì)量比較

高IDR+NI組圖像質(zhì)量中的SNR及CNR高于中IDR+NI組和低IDR+NI組，其差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=47.908，F(xiàn)=52.525；P＜0.05)，中IDR+NI組與低IDR+NI組的SNR及CNR比較無差異；3組圖像質(zhì)量主觀評(píng)分比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=0.428，P＞0.05)，見表2。

表1 三組頭頸部病變患者不同部位CT值比較[HU

表1 三組頭頸部病變患者不同部位CT值比較[HU

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表2 三組頭頸部病變患者圖像質(zhì)量比較

表2 三組頭頸部病變患者圖像質(zhì)量比較

注：表中SNR為信噪比，GNR為對(duì)比噪聲比。

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表3 三組頭頸部病變患者碘攝入量及輻射劑量比較

表3 三組頭頸部病變患者碘攝入量及輻射劑量比較

注：表中*為低IDR+NI組與高IDR+NI組比較，P＜0.01；△為低IDR+NI組與中IDR+NI組比較，P＜0.01。

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2.3 三組碘攝入量及輻射劑量比較

在3組頭頸部病變患者中，高IDR+NI組碘攝入量及輻射劑量CTDI、DLP及ED低于中IDR+NI組和低IDR+NI組，高IDR+NI組ED較中IDR+NI組和低IDR+NI組分別降低11.42%和46.78%，中IDR+NI組與低IDR+NI組CTDI、DLP及ED比較有差異；3組CTDI、DLP及ED的比較，其差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=224.861，F(xiàn)=199.610，F(xiàn)=412.443；P＜0.01)，見表3。

2.4 典型病例影像表現(xiàn)

(1)典型病例一。男性患者，CT號(hào)：1552716，采用低IDR、低NI，經(jīng)減影后得到的頭頸部血管影像如圖1所示。

圖1 采用低IDR及NI獲得的CTA圖像

(2)典型病例二。女性患者，CT號(hào)：1553244，采用高IDR經(jīng)減影后得到的頭頸CTA影像如圖2所示。

圖2 采用高IDR及NI獲得的CTA圖像

3 討論

頭頸CTA掃描具有微創(chuàng)、高靈敏度、血管圖像置管等優(yōu)點(diǎn)而越來越受到臨床醫(yī)師青睞，而為適應(yīng)多層螺旋CT發(fā)展及合理應(yīng)用多層螺旋CT，更好地貫徹執(zhí)行輻射劑量最小化的健康理念，需在對(duì)患者進(jìn)行檢查時(shí)盡量選擇較低輻射劑量而高質(zhì)量的檢查方法，減少對(duì)患者的傷害[6-7]。有關(guān)碘對(duì)比劑注射流率的選擇，國內(nèi)外始終缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，頭頸部血流豐富、解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，頸部動(dòng)脈及顱內(nèi)動(dòng)脈對(duì)比劑達(dá)峰時(shí)間快、持續(xù)時(shí)間短，而靜脈回流速度快，注射側(cè)根部靜脈內(nèi)對(duì)比劑反流會(huì)形成明顯偽影，對(duì)頸根部動(dòng)脈的顯示形成嚴(yán)重干擾，因此碘流率NI對(duì)動(dòng)脈成像有較大影響[8-9]。此外NI也是CT掃描時(shí)可調(diào)節(jié)的參數(shù)，圖像噪聲主要影響軟組織間的對(duì)比度，NI越高則圖像質(zhì)量要求越低，掃描所需要的劑量就越小，因此在行CTA掃描時(shí)宜選擇高NI[10]。

本研究結(jié)果顯示，三組患者的升主動(dòng)脈、頸總動(dòng)脈上段及頸內(nèi)動(dòng)脈下段CT值比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，理論上對(duì)比劑濃度、注射速率及用量越高，目標(biāo)血管腔內(nèi)的CT值相應(yīng)就會(huì)越高，血管成像質(zhì)量越好。研究發(fā)現(xiàn)，血管腔內(nèi)CT值以350～550 HU為宜，過低不利于顯示血管，過高會(huì)影響圖像分析。而本研究中所有患者CT值基本在此范圍，可較好顯示并評(píng)價(jià)頭頸部血管病變情況，因此即使選擇高IDR、高NI也不會(huì)明顯影響圖像質(zhì)量。本研究顯示，高IDR+NI組SNR及CNR高于中IDR+NI組和低IDR+NI組，中IDR+NI組和低IDR+NI組的SNR及CNR比較不存在明顯差異，且三組主觀評(píng)分比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，因此高IDR聯(lián)合高NI時(shí)，SNR及CNR增加，圖像對(duì)比度增加，圖像質(zhì)量要求越低。而較低的注射速率及NI會(huì)使血管顯影較淡或密度不均勻，對(duì)圖像質(zhì)量要求高[11]這與趙小英等[12]通過研究得出的使用自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)技術(shù)行下肢CTA檢查，在一定范圍內(nèi)增加噪聲指數(shù)，可將患者受輻射劑量極大降低，且不影響其圖像質(zhì)量的結(jié)論相符。

在碘攝入量及輻射劑量方面，本研究顯示，高IDR+NI組CTDI、DLP及ED低于中IDR+NI組和低IDR+NI組；高IDR+NI組ED較中IDR+NI組和低IDR+NI組分別降低11.42%和46.78%；且中IDR+NI組和低IDR+NI組的CTDI、DLP及ED比較差異也有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與宮鳳玲等[13]的研究結(jié)果相近，表明在頭頸CTA檢查中，高IDR聯(lián)合高NI可有效減少碘攝入量，降低輻射劑量。頭頸部動(dòng)脈血流速度快，經(jīng)肘靜脈團(tuán)注對(duì)比劑后，沿肺循環(huán)及體循環(huán)到達(dá)頸部動(dòng)脈及顱內(nèi)動(dòng)脈，對(duì)比劑在血管內(nèi)會(huì)逐漸被血液稀釋，為維持對(duì)比劑在血管內(nèi)的“團(tuán)塊”狀態(tài)，就要求有較高的注射速率，而采用高IDR聯(lián)合高NI時(shí)，可達(dá)到此要求，并使輻射劑量有效降低，增加圖像對(duì)比度，避免了為提高圖像質(zhì)量，增加輻射劑量及對(duì)比劑濃度，使患者承擔(dān)更多風(fēng)險(xiǎn)的做法[14]-15。但對(duì)于血管較細(xì)或靜脈情況欠佳患者，高注射流率可能導(dǎo)致血管破裂及對(duì)比劑外滲，造成檢查失敗，給患者帶來痛苦，因此選擇高IDR聯(lián)合高NI前也需分析患者實(shí)際情況，嚴(yán)格掌握適應(yīng)證。

頭頸CTA檢查患者采用高IDR聯(lián)合高NI，可在保證圖像質(zhì)量情況下，增加圖像對(duì)比度，并有效降低碘攝入量及輻射劑量，值得在臨床中應(yīng)用。