低管電壓聯(lián)合個(gè)體化對(duì)比劑應(yīng)用方案在糖尿病下肢CT血管成像檢查中的可行性研究

沈虹 黃興濤 秦遠(yuǎn)章 徐天宇 梁秀梅（通訊作者）

（重慶市第五人民醫(yī)院放射科 重慶 400062）

糖尿病足部病變是糖尿病最嚴(yán)重的并發(fā)癥之一，其病因涉及周圍神經(jīng)病變、感染及血管病變等因素，而下肢動(dòng)脈狹窄、閉塞性病變是導(dǎo)致糖尿病足的主要因素[1]。準(zhǔn)確判斷下肢血管病變的程度，是早期干預(yù)糖尿病足改善預(yù)后的前提[2]。下肢動(dòng)脈CT血管成像(CTA)是目前廣泛應(yīng)用于診斷下肢血管疾病的一種檢查技術(shù)，具有準(zhǔn)確、安全、無創(chuàng)等優(yōu)勢[3,4]。但在下肢CTA中為了保證圖像質(zhì)量，不僅需要應(yīng)用較大劑量的碘對(duì)比劑，受檢者接受的X線輻射劑量也大幅度增長，給受檢者帶來輻射損傷和對(duì)比劑腎病等副作用[5,6]。在保證臨床診斷要求的前提下，減少輻射劑量和對(duì)比劑用量是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。本文擬探索低管電壓聯(lián)合個(gè)性化對(duì)比劑應(yīng)用方案在糖尿病人下肢CTA檢查中的可行性。

1.資料與方法

1.1 一般資料

本研究經(jīng)我院倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)，所有受檢者檢查前均簽署知情同意書。選擇2017年4月－2019年3月在我院行下肢動(dòng)脈CTA的糖尿病患者76例為研究對(duì)象。按照登記的順序隨機(jī)分為研究組及對(duì)照組，每組38例患者。兩組受檢者的一般資料比較見表1，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。

表1 兩組間一般資料比較

納入標(biāo)準(zhǔn)：①臨床疑診下肢血管閉塞癥，需行下肢CTA的糖尿病患者；②身體質(zhì)量指數(shù)(BMI)為18～30kg/m2；③年齡40～75歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：①碘對(duì)比劑過敏或1周內(nèi)應(yīng)用碘對(duì)比劑者；②未控制的甲狀腺功能亢進(jìn)；③嚴(yán)重心功能不全(NYHA分級(jí)IV級(jí))、嚴(yán)重腎功能不全(eGFR＜45mL/1.73m2)。

1.2 方法

兩組均以370mgI/ml碘帕醇（上海博萊科信誼藥業(yè)公司，H20053388）作對(duì)比劑，采用高壓注射器經(jīng)右肘靜脈注射。研究組：管電壓80kVp，使用個(gè)性化的對(duì)比劑注射方案[7]（參考受檢者身高(cm)和體重(kg)，基于其去脂體重(lean body weight,LBW)，計(jì)算出所需對(duì)比劑的總量和注射流速，注藥后以相同速度注射30ml生理鹽水），具體計(jì)算公式如下：

表3 兩組不同層面動(dòng)脈CT(Hu)、圖像噪聲(Hu)、CNR及SNR比較（±s）

表3 兩組不同層面動(dòng)脈CT(Hu)、圖像噪聲(Hu)、CNR及SNR比較（±s）

組別n髂總動(dòng)脈股動(dòng)脈脛前動(dòng)脈脛后動(dòng)脈腓動(dòng)脈背景噪聲CNRSNR研究組38611.8±78.9595.2±72.3337.6±92.1321.8±100.0375.2±153.816.4±1.124.4±5.730.2±4.5對(duì)照組38402.0±165.3351.6±107.2189.4±30.6226.0±80.8228.2±46.111.3±0.923.7±6.929.6±5.5 P＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.050.4130.504

①LBW的計(jì)算公式：

LBW男=1.1×體重-128×（體重/身高）2

LBW女=1.07×體重-148×（體重/身高）2

②個(gè)性化的對(duì)比劑劑量計(jì)算公式：

對(duì)比劑劑量=100mL×LBW/59

③個(gè)性化的注射速率計(jì)算公式：

注射速率=4mL/s×LBW/59

對(duì)照組：管電壓120kVp，對(duì)比劑劑量100ml，注藥速度5.0ml/s，隨后以同樣速度注射30ml生理鹽水。

采用飛利浦BrillianceTM64排128層螺旋CT掃描機(jī)進(jìn)行下肢CTA。受檢者仰臥位，掃描范圍自雙側(cè)髂嵴上緣連線至足尖。掃描參數(shù)：螺距0.7，轉(zhuǎn)速0.75r/s，掃描層厚5mm，層間隔5mm；圖像重建均采用標(biāo)準(zhǔn)算法，重建層厚1.5mm，層間隔0.75mm。采用曲面重組(CRP)、最大密度投影(MIP)、容積再現(xiàn)(VR)及多平面重組(MPR)等技術(shù)進(jìn)行圖像后處理。

1.3 觀察指標(biāo)及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.3.1 圖像質(zhì)量分析 由兩位5年以上工作經(jīng)驗(yàn)的影像診斷醫(yī)師采用盲法對(duì)圖像質(zhì)量分別評(píng)分。

客觀評(píng)價(jià)：分別測量髂總動(dòng)脈、股動(dòng)脈、脛前動(dòng)脈、脛后動(dòng)脈及腓動(dòng)脈等5個(gè)動(dòng)脈節(jié)段的CT。測量時(shí)選取雙下肢同一層面血管CT的平均，ROI面積盡可能地接近血管管腔面積。鄰近肌肉組織作為血管背景，取其CT標(biāo)準(zhǔn)差為圖像噪聲。計(jì)算各動(dòng)脈對(duì)比噪聲比(CNR)、信噪比(SNR)。其中CNR=(ROIa-ROIb)/SD；SNR=ROIa/SD（ROIa：血管CT；ROIb：背景肌肉CT；SD：圖像噪聲）。

主觀評(píng)價(jià)：采用4級(jí)評(píng)分法對(duì)重組圖像(MIP、VR、MPR)及整體圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估。1分，圖像質(zhì)量很差，偽影很大，無法觀察血管；2分，圖像質(zhì)量較差，偽影較大，影響血管分析；3分，圖像質(zhì)量良好，有偽影，但不影響分析；4分，圖像質(zhì)量非常好，無偽影，血管清晰。

1.3.2 輻射劑量 掃描后機(jī)器自動(dòng)生成容積CT劑量指數(shù)(CTDIvol)和劑量長度乘積(DLP)；計(jì)算掃描范圍內(nèi)的有效吸收劑量(ED)，ED=k×DLP，常數(shù)k取0.012[mSv/(mGy·cm)]。

1.3.3 對(duì)比劑用量 記錄兩組受檢者對(duì)比劑的用量。

1.3.4 血清肌酐(SCr)

兩組受檢者均于下肢CTA檢查前及檢查后2、3天清晨空腹抽血測SCr濃度。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。對(duì)兩組主觀評(píng)分結(jié)果的一致性采用Kappa檢驗(yàn)，Kappa值＞0.6認(rèn)為一致性較好。采用Mann-Whitney U檢驗(yàn)比較兩組圖像主觀評(píng)分；采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較兩組的CT、CNR、SNR、圖像噪聲及輻射劑量、對(duì)比劑用量、SCr水平。P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.結(jié)果

2.1 圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)

兩組下肢動(dòng)脈顯影良好，整體圖像質(zhì)量及重建圖像(MPR、MIP及VR)質(zhì)量的主觀評(píng)分均在3分以上，兩組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，見表2。

表2 兩組患者圖像質(zhì)量主觀評(píng)分的比較（±s）

表2 兩組患者圖像質(zhì)量主觀評(píng)分的比較（±s）

組別nMPR圖像評(píng)分MIP圖像評(píng)分VR圖像評(píng)分整體圖像質(zhì)量評(píng)分研究組383.71±0.313.87±0.253.79±0.293.61±0.35對(duì)照組383.73±0.363.88±0.193.82±0.213.65±0.39 P 0.355

2.2 圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)

研究組髂總動(dòng)脈、股動(dòng)脈、脛前動(dòng)脈的CT及圖像噪聲均高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。兩組CNR和SNR的比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05),見表3。

2.3 對(duì)比劑總量與輻射劑量比較

研究組對(duì)比劑總用量低于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.001)。研究組CTDIvol、DLP及ED均低于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.001)，見表4。

表4 兩組患者對(duì)比劑總量及輻射劑量的比較（±s）

表4 兩組患者對(duì)比劑總量及輻射劑量的比較（±s）

組別n對(duì)比劑總量(ml)CTDIvol(mGy)DLP(mGy·cm)ED(mSv)研究組3881±274.12±0.51423.80±79.955.09±0.96對(duì)照組38100±206.78±1.09724.17±133.078.69±1.59 P 0.0010.0000.0000.000

2.4 生化檢驗(yàn)結(jié)果比較

檢查前兩組SCr比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。檢查后第2天，兩組SCr均高于檢查前，但組間比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。研究組SCr與檢查前比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)；對(duì)照組SCr高于檢查前，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.001)。檢查后第3天，兩組SCr與檢查前比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，見表5。

表5 兩組患者對(duì)比劑使用前后血清肌酐(SCr)(μmol/L)的比較（±s）

表5 兩組患者對(duì)比劑使用前后血清肌酐(SCr)(μmol/L)的比較（±s）

*與檢查前比較，P＜0.05；

組別n檢查前檢查后2天檢查后3天研究組3883.7±17.190.6±14.884.5±18.4對(duì)照組3880.9±16.296.2±23.7*84.9±19.1 P＞0.05＞0.05＞0.05

3.討論

下肢CTA作為一種無創(chuàng)的檢查方法，其臨床價(jià)值已得到廣泛的認(rèn)可。然而由于掃描范圍大、為克服骨盆對(duì)X線高衰減所需應(yīng)用高千伏高管電壓、以及薄層掃描等因素，給受檢者帶來的輻射損傷也較常規(guī)掃描更大[8]。因此應(yīng)該遵循合理使用低劑量原則，合理運(yùn)用掃描參數(shù)來最大限度地減低輻射劑量。

輻射劑量與管電流成正比，與管電壓的平方成反比，因此降低管電壓可顯著降低CT檢查的輻射劑量[9,10]。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)120kVp管電壓相比，使用80kVp管電壓時(shí)，CTDIvol、DLP及ED分別下降了大約39%、41%和41%。Araki等[11]的研究同樣證實(shí)，將管電壓由120kVp降低到80kVp，患者接受的輻射劑量可減少大約45%。由此可見，降低管電壓是行之有效的降低輻射劑量的方法，將管電壓降低至80kVp能明顯減少受檢者遭受的輻射損害。

當(dāng)然，隨著管電壓的減低，X線的穿透作用也會(huì)降低，到達(dá)探測器的X射線光子量減少會(huì)顯著增加圖像的噪聲[12]。發(fā)現(xiàn)隨著管電壓從120kVp降至80kVp，圖像噪聲明顯增加了45%，與文獻(xiàn)報(bào)道相符[9,11]。此外，80kVp組下肢各動(dòng)脈節(jié)段的CT均顯著高于120kVp組，而血管周邊軟組織CT增加不明顯，圖像對(duì)比度加大。分析原因，可能是管電壓的降低促使X線的能量水平更接近對(duì)比劑碘原子K層結(jié)合能，故血管光電效應(yīng)增加，CT升高[13]。這說明在較低的管電壓下盡管圖像噪聲會(huì)增加，但因?yàn)檠艿腃T增加了，在一定程度上彌補(bǔ)了圖像噪聲增加帶來的圖像質(zhì)量下降。本文中兩組間整體圖像質(zhì)量包括各種主觀評(píng)分、CNR及SNR差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。說明通過合理降低管電壓，既能保障臨床診斷的質(zhì)量，也可避免受檢者接受過多不必要的輻射劑量。

現(xiàn)在臨床CTA檢查時(shí)，大多數(shù)醫(yī)院仍然采用固定的對(duì)比劑總量和注射速率[14,15]。這種非個(gè)性化的對(duì)比劑應(yīng)用方案往往會(huì)造成體質(zhì)量較小的受檢者接受過多的對(duì)比劑和過高的注射速率，增加對(duì)比劑不良反應(yīng)的發(fā)生率；而體質(zhì)量過大的受檢者卻會(huì)因?yàn)檫^少的對(duì)比劑和低注射速率使血管內(nèi)對(duì)比劑濃度過低，圖像質(zhì)量下降。

在本文中，我們根據(jù)臨床經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合文獻(xiàn)報(bào)道[7]提出了個(gè)性化的對(duì)比劑應(yīng)用方案。研究組受檢者接受的對(duì)比劑總量顯著低于對(duì)照組，只有對(duì)照組總量的80%，且圖像質(zhì)量未受明顯影響。檢查后血清肌酐水平，研究組的增加也顯著低于對(duì)照組。說明采用個(gè)性化的對(duì)比劑應(yīng)用方案，在保證圖像質(zhì)量的同時(shí)體現(xiàn)了CT檢查中的個(gè)體化原則，對(duì)減少對(duì)比劑的不良反應(yīng)，減輕腎臟損害，降低醫(yī)療成本具有重要意義。

綜上所述，在糖尿病人下肢CTA檢查中合理應(yīng)用低管電壓聯(lián)合個(gè)性化的對(duì)比劑應(yīng)用方案，所得圖像既能滿足臨床診斷的需要，又降低了受檢者接受的輻射劑量和對(duì)比劑用量，有一定的臨床可行性。然而由于病例不多，尚需大樣本量、設(shè)計(jì)更完善的試驗(yàn)進(jìn)行更加深入的研究。