雙低模式在中小體質(zhì)指數(shù)患者腸系膜上動(dòng)脈CTA中的應(yīng)用研究

陳萬(wàn)洪，單奔，徐敏，林千早，周寒松，徐凱

1. 徐州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院 影像科，江蘇 徐州 221002；2. 徐州醫(yī)科大學(xué)附屬淮安醫(yī)院 影像科，江蘇 淮安 223002

引言

腸系膜上動(dòng)脈CTA具有快速易行、低價(jià)格、無(wú)死角立體觀察的優(yōu)點(diǎn)，使其成為一種常規(guī)的腸系膜上動(dòng)脈血管病診斷技術(shù)[1]。近年來(lái)，人們對(duì)CT輻射和對(duì)比劑腎病的危害越來(lái)越重視，國(guó)際放射防護(hù)委員會(huì)提出輻射防護(hù)與安全最優(yōu)化理論，推薦獲得足夠診斷信息及合適圖像質(zhì)量時(shí)，盡可能降低輻射劑量[2]。低劑量CTA特別是“雙低”掃描技術(shù)（低千伏、低濃度對(duì)比劑）逐漸成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。采用低管電壓CT掃描可以大幅降低輻射劑量，當(dāng)管電壓下降到80 kV時(shí)更接近碘的吸收峰值，血管強(qiáng)化最佳[3-4]。血管強(qiáng)化程度的3個(gè)最關(guān)鍵因素為對(duì)比劑總量和濃度、注射速率[5]，但在相同對(duì)比劑總量和注射速率時(shí)，低千伏、低濃度對(duì)比劑是否比高千伏、高濃度對(duì)比劑更有優(yōu)勢(shì)尚不清楚。筆者通過(guò)比較在不同管電壓、不同對(duì)比劑濃度時(shí)血管強(qiáng)化程度及圖像質(zhì)量的差異，探討雙低模式在腸系膜上動(dòng)脈CTA中的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 患者資料

前瞻性連續(xù)收集2017年9月至2018年3月期間符合以下標(biāo)準(zhǔn)的患者：① 在我院行腸系膜上動(dòng)脈CTA檢查；②BMI≤24 kg/m2。排除標(biāo)準(zhǔn)：① 對(duì)比劑使用禁忌癥；② 孕婦及嬰幼兒；③ 煩躁不安，不能配合者。共80例患者納入研究，男46例，女34例，年齡25～67歲，平均年齡（43±2.15）歲。所有患者檢查前簽署知情同意書(shū)。采用隨機(jī)數(shù)字表法分為兩組（雙低組、常規(guī)組），每組40例，分別采用相同的噪聲指數(shù)（Image of Noise，NI）、不同濃度對(duì)比劑和掃描參數(shù)。

1.2 CT檢查方法

檢查采用Toshiba Aquilion ONE 320排螺旋CT掃描，范圍從膈頂?shù)綈u骨聯(lián)合下緣。對(duì)比劑置于36.5℃恒溫箱中預(yù)熱3 h，降低其黏滯度及注射時(shí)的不適感。對(duì)比劑總量根據(jù)患者體重計(jì)算（1.0 mL/kg），注射速率為3.5 mL/s，采用MEDTRON AG雙筒高壓注射器進(jìn)行20 mL的生理鹽水預(yù)注射，然后以相同流率再注射30 mL的生理鹽水。利用對(duì)比劑跟蹤自動(dòng)觸發(fā)掃描，監(jiān)控層面設(shè)在膈頂平面的腹主動(dòng)脈，觸發(fā)閾值設(shè)為220 HU。各組掃描參數(shù)，見(jiàn)表1。

表1 各組行腸系膜上動(dòng)脈CTA檢查掃描參數(shù)

1.3 圖像質(zhì)量評(píng)估

兩名具有10年以上工作經(jīng)驗(yàn)的放射主治醫(yī)師分別對(duì)最大密度投影（Maximum Intensity Projection，MIP）、容積再現(xiàn)（Volume Rendering，VR）、Shadedvol圖像質(zhì)量進(jìn)行雙盲評(píng)估，包括主觀評(píng)分及客觀測(cè)量、數(shù)據(jù)計(jì)算。

1.3.1 主觀評(píng)分

采用一致的窗寬320 HU、窗位40 HU，對(duì)腸系膜上動(dòng)脈MIP、VR、Shadedvol圖像評(píng)估，具體評(píng)估內(nèi)容包括圖像噪聲、組織結(jié)構(gòu)顯示、血管分支顯示、血管光滑度。綜合以上顯示情況，以4分法對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分：

1分（差）：圖像噪聲較大，組織結(jié)構(gòu)顯示不清，不能清晰顯示主要分支動(dòng)脈，血管邊緣不光滑，不能滿(mǎn)足診斷要求。

2分（一般）：圖像噪聲較大，部分組織結(jié)構(gòu)顯示欠佳，能夠清晰顯示主要分支動(dòng)脈，血管邊緣欠光滑，但基本能滿(mǎn)足診斷要求。

3分（良好）：圖像噪聲尚可，結(jié)構(gòu)顯示清楚，能夠清晰顯示段支動(dòng)脈，血管邊緣光滑，完全能滿(mǎn)足診斷要求。

4分（優(yōu)秀）：圖像噪聲小，組織結(jié)構(gòu)顯示清晰，對(duì)比良好，能夠清晰顯示段支動(dòng)脈及細(xì)小分支，血管邊緣光滑，完全能滿(mǎn)足診斷要求。

1.3.2 CT值測(cè)量及相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算

將數(shù)據(jù)傳送至Vitrea6工作站，對(duì)動(dòng)脈期薄層數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理。在右腎動(dòng)脈層面測(cè)量腹主動(dòng)脈CT值、腸系膜上動(dòng)脈CT值及SD值、左側(cè)豎脊肌的CT值。腸系膜上動(dòng)脈CT值的SD值作為圖像的噪聲值。測(cè)量使用的ROI統(tǒng)一為16 mm2，置于動(dòng)脈和豎背肌中心位置，避開(kāi)鈣化、斑塊及脂肪區(qū)域，測(cè)量3次取平均值。腸系膜上動(dòng)脈的信噪比（Signal Noise Ratio，SNR）=CT腸系膜上動(dòng)脈/SD腸系膜上動(dòng)脈；對(duì)比噪聲比（Contrast To Noise Ratio，CNR）=（CT腸系膜上動(dòng)脈-CT豎脊?。?SD腸系膜上動(dòng)脈；記錄各組的CT劑量指數(shù)（CT Dose Index，CTDIvol），劑量長(zhǎng)度 成 積（Dose Length Product，DLP），DLP=CTDIvol×L，L為沿Z軸的掃描長(zhǎng)度（cm）；計(jì)算有效劑量（Effective Dosage，ED），ED=DLP×k，其中k為轉(zhuǎn)換系數(shù)（歐盟通用標(biāo)準(zhǔn)，成人腹部取0.015 mSv/mGy·cm）。計(jì)算圖像靈敏度（Figure of Merit，F(xiàn)OM）=CNR2/CTDIvol。計(jì)算不同組的總碘攝入量（g）和碘流率（mgI/s）。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件，對(duì)圖像質(zhì)量評(píng)分采用Wilcoxon秩和檢驗(yàn)，P＜0.05為具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；對(duì)兩組圖像質(zhì)量客觀指標(biāo)、碘負(fù)荷等數(shù)據(jù)，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)進(jìn)行比較。

2 結(jié)果

2.1 患者一般資料

本研究中，兩組患者個(gè)性參數(shù)（性別比、年齡、體重、BMI）等差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。

2.2 客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)

兩組圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)雙低組高于常規(guī)組，輻射劑量及碘負(fù)荷雙低組明顯低于常規(guī)組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表 2）。

2.3 圖像質(zhì)量評(píng)分

兩組患者腸系膜上動(dòng)脈及其分支血管邊緣光滑，結(jié)構(gòu)顯示清楚，滿(mǎn)足診斷要求，（雙低組見(jiàn)圖1，常規(guī)組見(jiàn)圖2。

遮蓋容積重建ShadedVol (Shaded Volume Rendering)（窗寬W：256 窗位L：128）ShadedVol圖像，見(jiàn)圖2。圖1a腸系膜上動(dòng)脈管壁較圖2a光滑、細(xì)膩，段支動(dòng)脈及細(xì)小分支顯示更清晰，圖像質(zhì)量?jī)?yōu)于圖2a；Maximun IP（窗寬W：550窗位L：220）圖1b腸系膜上動(dòng)脈及分支較圖2b顯影清晰、明亮；冠狀位圖像（窗寬W：320窗位L：40）圖1c圖像顆粒粗糙，噪聲大，軟組織分辨率低于圖2c；輻射劑量指標(biāo)圖1d示雙低組CTDIvol、DLP、ED均明顯低于常規(guī)組圖2d。

圖1 雙低組腸系膜上動(dòng)脈CTA圖像及輻射劑量指標(biāo)

圖2 常規(guī)組腸系膜上動(dòng)脈CTA圖像及輻射劑量指標(biāo)

兩位觀察者評(píng)分結(jié)果一致性很好，Kappa值均大于0.75，見(jiàn)表3。

3 討論

3.1 雙低掃描方案對(duì)CT輻射量的影響

本研究排除了患者個(gè)性參數(shù)（性別比、年齡、體重、BMI）、掃描范圍對(duì)于輻射劑量的影響。雙低組CTDIvol（mGy）、DLP（mGy·cm）、ED（mSv）分別降低76.76%（11.43/14.89）、77.91%（599.82/769.81）、77.92%（9/11.55），此結(jié)果比陳建等[6]研究ED降低更多，可能與本研究管電壓下降更多同時(shí)對(duì)照組沒(méi)有運(yùn)用自動(dòng)管電流調(diào)解技術(shù)有關(guān)。Ippolito等[7]運(yùn)用256排CT在120 kV、自動(dòng)管電流調(diào)解技術(shù)下與16排CT在120 kV、200～400 mAs下對(duì)照研究，顯示主動(dòng)脈CT值在低射線劑量時(shí)更高，ED降低28.9%。羅煥江等[8]運(yùn)用雙源CT低劑量掃描技術(shù)診斷腸系膜缺血性疾病平均有效輻射劑量為（2.43±0.76）mSv，與本研究結(jié)果（2.55±0.47）mSv很接近。

表2 兩組圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)和輻射劑量指標(biāo)結(jié)果比較（±s）

表2 兩組圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)和輻射劑量指標(biāo)結(jié)果比較（±s）

注：—表示無(wú)明顯差異。

指標(biāo) 雙低組 常規(guī)組 雙低組增減率 t值 P SMA (HU) 440.24±57.57 307.79±47.92 43.03% 11.652 0.00 AO (HU) 474.59±58.70 322.58±42.43 47.12% 13.438 0.000 CT豎脊肌 (HU) 54.66±7.16 57.00±6.41 — -1.491 0.144 SNR腸系膜上動(dòng)脈 7.65±1.00 6.42±1.00 19.16% 5.707 0.000 CNR腸系膜上動(dòng)脈 6.70±1.02 5.23±1.00 28.11% 6.788 0.000 FOM腸系膜上動(dòng)脈 13.82±4.91 1.91±0.74 623.56% 15.718 0.000 CTDIvol (mGy) 3.46±0.66 14.89±0.30 -76.76% -109.454 0.000 DLP (mGy.cm） 169.99±31.04 769.81±59.37 -77.91% -58.315 0.000 ED (mSv) 2.55±0.47 11.55±0.89 -77.92% -58.315 0.000總攝入碘 (g) 16.25±2.07 19.34±2.41 -15.98% -6.365 0.000體重 (kg) 60.18±7.66 60.43±7.53 — -0.152 0.880劑量 (mL) 60.18±7.66 60.43±7.53 — -0.152 0.880范圍 (mm) 468.45±48.25 468.25±39.88 — 0.019 0.985

表3 圖像質(zhì)量評(píng)分一致性及檢驗(yàn)結(jié)果比較（例）

3.2 雙低掃描方案對(duì)血管CT值及圖像質(zhì)量的影響

X線光子能量隨管電壓降低而降低，當(dāng)管電壓降低至80 kV時(shí)，X線照射人體后與人體組織發(fā)生光電效應(yīng)最強(qiáng)[9]，血管內(nèi)的CT值最高。本研究結(jié)果顯示，雙低組（右腎動(dòng)脈層面）腹主動(dòng)脈、腸系膜上動(dòng)脈CT值分別提高47.12%（152.01/322.58）；43.03%（132.45/307.79）?？梢?jiàn)降低管電壓的方法更適用于CTA檢查，因?yàn)槠渫怀隽搜芘c周?chē)M織結(jié)構(gòu)的對(duì)比[10]。但是，隨著管電壓的降低，圖像噪聲明顯增加[11-12]，進(jìn)而影響CTA的圖像質(zhì)量，如何平衡血管對(duì)比度與圖像噪聲仍需進(jìn)一步研究。

AIDR的應(yīng)用可以有效降低圖像噪聲，提高圖像質(zhì)量[13-14]。在胸部、腹部掃描中，AIDR權(quán)重設(shè)定為50%，圖像質(zhì)量無(wú)明顯降低，而輻射劑量減少超過(guò)50%[15]。本研究中，雙低組和常規(guī)組同時(shí)應(yīng)用AIDR技術(shù)來(lái)降低圖像噪聲以保證圖像質(zhì)量，SNR提高19.16%（1.23/6.42），CNR提高28.11%（1.47/5.23），F(xiàn)OM顯著提高623.56% （11.91/1.91）。浦仁旺等[16]對(duì)中小體質(zhì)指數(shù)患者腹部能譜CT血管成像雙低掃描方案優(yōu)化后，CNR提高53.1%。本研究中雙低組CNR提高值較低，可能由于本研究對(duì)照組同樣應(yīng)用AIDR技術(shù)，導(dǎo)致對(duì)照組CNR也較高，使得雙低組CNR的提升顯得相對(duì)較低。雙低組圖像質(zhì)量的提高原因可能：① 對(duì)比劑碘流率（mgI/s）降低15.63%（175/1120），雙低組碘負(fù)荷低于常規(guī)組，不適感較少，病人在檢查過(guò)程中配合更佳；② 雙低組對(duì)比劑滲透壓為290 mOsm/kg與血漿滲透壓相近，對(duì)比劑稀釋減少，靶血管單位體積中的碘濃度較長(zhǎng)時(shí)間維持在很高水平，增加血管CT峰值，圖像的質(zhì)量提高[17-18]。

3.3 本研究尚有不足

第一，本研究?jī)H對(duì)中、小體質(zhì)指數(shù)患者進(jìn)行研究，還有待進(jìn)一步細(xì)分及擴(kuò)大研究范圍。第二，對(duì)比劑流速僅采用較低的3.5 mL/s，更快流速如4.5 mL/s、甚至5.5 mL/s時(shí)細(xì)小分支血管顯影可能更佳，腸系膜上動(dòng)脈雙低方案的最佳流速未能確定，有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

在中小體質(zhì)指數(shù)患者腸系膜上動(dòng)脈CTA中，應(yīng)用低千伏、低濃度對(duì)比劑的雙低劑量方案是可行的，可獲得滿(mǎn)足臨床診斷要求的理想血管圖像，并且大幅降低檢查者有效輻射劑量、降低碘流率、減少總碘攝入量、降低腎毒性。