基于時間-密度曲線的改進(jìn)的個性化肺動脈CTA掃描方案研究

薛波，方玉，尹航，劉映江，任何，林美煙，段登捷，張德川

1. 重慶市急救醫(yī)療中心 重慶大學(xué)附屬中心醫(yī)院 放射科，重慶 400014；2. 重慶市中醫(yī)院 放射科，重慶 400021

引言

肺動脈栓塞是指由于內(nèi)源性或外源性栓子阻塞肺動脈，引起肺循環(huán)功能障礙的臨床綜合征[1]。隨著多層螺旋CT 或容積CT 廣泛應(yīng)用于臨床，肺動脈CT 血管造影（CT Angiography，CTA），被推薦為診斷肺動脈栓塞首選的影像學(xué)方法[2]。

不同患者因肺循環(huán)時間不同，且肺動脈CTA 檢查時對比劑充填快，如果掃描時間選擇不當(dāng)或掃描時間過長，極易造成上腔靜脈偽影及肺靜脈污染。使用智能跟蹤造影法時，觸發(fā)掃描的閾值和到達(dá)閾值后的延遲時間不好掌握，容易造成對比劑充填不足或者肺靜脈干擾；既往使用的小劑量團(tuán)注測試法，因為只是測定了增強(qiáng)序列的延遲時間，而沒有測定掃描時間，同樣也存在對比劑充盈不足或肺靜脈污染。本研究在小劑量團(tuán)注測試法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，通過計算增強(qiáng)序列的延遲時間和掃描時間，降低或減少肺靜脈的污染。

1 材料與方法

1.1 一般資料

本研究通過對2017 年1 月至2019 年4 月懷疑肺栓塞的患者進(jìn)行分組，個性化肺動脈CTA 檢查25 例，智能跟蹤掃描23 例。男性27 例，女性21 例，年齡23～91 歲，平均（42.3±14.6）歲。

1.2 掃描方法

采用GE 64排128層和聯(lián)影64排128層螺旋CT機(jī)?；颊哐雠P位，足先進(jìn)，雙手上舉，固定患者保持體位不動，掃描范圍從肺尖至膈頂。掃描條件：掃描方式為螺旋掃描；120 kV；采用自動管電流調(diào)制，范圍為10～400 mA[3]（兼顧圖像噪聲和輻射劑量）；螺距：智能跟蹤掃描采用常規(guī)螺距0.984:1，個性化掃描的螺距根據(jù)增強(qiáng)掃描序列的時間調(diào)整（0.516:1～1.375:1） ；準(zhǔn)直器寬度40 mm；掃描層厚5 mm，層間距5 mm；掃描視野Large Body；重建算法為濾波反投影法，重建模式為標(biāo)準(zhǔn)重建，同步重建為層厚0.625 mm，層間隔0.5 mm。對比劑注射速率4.0 mL/s，總量40 mL（碘海醇350 mgI/mL），生理鹽水注射流速4 mL/s，總量30 mL。曝光前5 s指令患者吸氣后屏氣。掃描完成后將原始數(shù)據(jù)傳至GE AW4.4后處理工作站。

1.2.1 智能跟蹤造影法

在氣管隆突下2 cm 設(shè)置監(jiān)測層面，物理延遲時間3 s，管電壓120 kV，管電流40 mA，掃描時間間隔1 s，監(jiān)測閾值100，診斷延遲7.6 s，對比劑注射流速4 mL/s，總量50 mL；生理鹽水注射流速4 mL/s，總量30 mL。

1.2.2 改進(jìn)的小劑量團(tuán)注個性化掃描

（1） 小劑量團(tuán)注測試。在氣管隆突下2 cm 設(shè)置監(jiān)測層面，延遲時間5 s，管電壓120 kV，管電流40 mA，掃描時間間隔1 s，預(yù)設(shè)掃描20 次。對比劑15 mL，生理鹽水20 mL，注射速率4.0 mL/s。觸發(fā)掃描與對比劑推注同時進(jìn)行，待升主動脈對比劑濃度開始下降后停止監(jiān)測。運(yùn)用時間密度曲線軟件分別測得肺動脈干和肺靜脈（或左心室）兩處的時間-密度曲線。

（2）增強(qiáng)序列的延遲時間及掃描時間的確定。根據(jù)肺動脈干處的時間-密度曲線（TDC1），測量肺動脈的達(dá)峰時間T1=nPA×2+5，其中nPA為測得的肺動脈達(dá)峰點數(shù)。根據(jù)肺靜脈（或左心室）的時間-密度曲線（TDC2），測量肺靜脈的達(dá)峰時間T2=nPA×2+5，其中nPV為測得的肺靜脈達(dá)峰點數(shù)。將增強(qiáng)序列的延遲時間t 為t=T1，掃描時間T應(yīng)滿足：T≤T2-T1（通過調(diào)節(jié)螺距、旋轉(zhuǎn)時間，使T 滿足此條件）。

1.3 圖像處理及質(zhì)量評價

（1）圖像后處理。將掃描得到的DICOM 數(shù)據(jù)導(dǎo)入GE AW4.4 后處理工作站，對圖像進(jìn)行容積再現(xiàn)、最大密度投影（Maximum Intensity Projection，MIP）、多平面重組等處理，并測量橫斷位的肺動脈、肺靜脈的CT 值。

（2）圖像質(zhì)量評定。由2 名經(jīng)驗豐富的診斷醫(yī)生根據(jù)肺動脈強(qiáng)化程度、圖像血管邊緣、主干和分支顯示情況等判斷圖像質(zhì)量，評分標(biāo)準(zhǔn)為5 分制[4]：5 分，噪聲不明顯，肺動脈邊緣光滑銳利，遠(yuǎn)端分支顯示好；4 分，噪聲稍增多，肺動脈邊緣光滑，遠(yuǎn)端分支顯示較好；3 分，肺動脈主干及主要分支顯示尚可，邊緣稍毛糙，分支遠(yuǎn)端顯示欠佳，尚可滿足診斷要求；2 分，肺動脈主干及主要分支顯示較差，邊緣毛糙，遠(yuǎn)端分支顯示不清；1分，血管主干及分支顯示差，無法診斷。評分結(jié)果為4 分以上（包括4 分）的圖像設(shè)為優(yōu)質(zhì)圖像。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 25.0 統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對兩種掃描方法獲得的優(yōu)質(zhì)圖像經(jīng)χ2檢驗，以P＜0.05 為有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 圖像質(zhì)量評分結(jié)果

采用個性化掃描獲得的優(yōu)質(zhì)圖像有24 例，優(yōu)良率為96%，采用智能跟蹤掃描獲得的優(yōu)質(zhì)圖像有17 例，優(yōu)良率為73.9%（圖像質(zhì)量≥ 4 分評定為優(yōu)良），見表1。

表1 兩種掃描方法獲得圖像的評分結(jié)果（例）

2.2 卡方檢驗結(jié)果

實驗組掃描方案的優(yōu)質(zhì)圖像有24 例，差1 例；對照組掃描方案的優(yōu)質(zhì)圖像有17 例，差6 例（圖像質(zhì)量≥4 分評定為優(yōu)質(zhì)圖像，≤3 分評定為差）。所得數(shù)據(jù)采用SPSS 25.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用卡方檢驗。結(jié)果顯示，P=0.030＜0.05，兩種掃描方案具有顯著的統(tǒng)計學(xué)差異。

2.3 圖像處理結(jié)果

分別測量肺動脈和肺靜脈的時間-密度曲線，計算掃描啟動時間和掃描總時間（圖1a），通過調(diào)整掃描序列參數(shù)，使掃描總時間控制在4 s 以內(nèi)（圖1b）；掃描數(shù)據(jù)經(jīng)多平面重組，發(fā)現(xiàn)肺動脈栓塞段血管（圖1c）；在兩種掃描方法獲得的橫斷位圖像上分別測量肺動脈、肺靜脈CT值，并計算它們的差值（圖1d～e）；個性化掃方案的數(shù)據(jù)通過后處理，獲得沒有肺靜脈、上腔靜脈、主動脈的干擾圖像，可以清晰顯示肺動脈的多級分支，圖像質(zhì)量評定為5 分（圖1f～g）；智能跟蹤掃描方案的數(shù)據(jù)通過后處理，獲得有較多干擾的圖像，肺動脈遠(yuǎn)端的多級分支不能顯示，圖像質(zhì)量評定為3 分圖像（圖1h～i）。

2.4 橫斷面肺動脈、肺靜脈CT值測量結(jié)果

在橫斷位分別測量兩種掃描方案的肺動脈、肺靜脈的CT 值。個性化掃描得到的肺動脈CT 值大于自能跟蹤掃描，肺靜脈CT 值小于自能跟蹤，肺動脈與肺靜脈CT 值的差值個性化掃描方案大于智能跟蹤掃描方案，見表2。

表2 兩種掃描方法獲得的橫斷位的肺動脈、肺靜脈

圖1 圖像處理過程與結(jié)果

表2 兩種掃描方法獲得的橫斷位的肺動脈、肺靜脈CT值比較

表2 兩種掃描方法獲得的橫斷位的肺動脈、肺靜脈CT值比較

掃描方法 肺動脈 肺靜脈 差值個性化掃描 442.26±15.52 174.98±10.87 210.28±13.84自能跟蹤掃描 369.71±6.73 271.46±2.39 107.32±13.01

3 討論

3.1 影響肺動脈CTA的因素

64 層螺旋CT 的普及應(yīng)用使肺動脈CT 血管成像的掃描時間逐漸縮短，64 層CT 完成肺動脈成像大約需要5 s[5]。因肺動脈循環(huán)時間短，易受個體差異和心功能的影響[6]，并且肺動脈強(qiáng)化峰值時間和上腔靜脈及肺靜脈的峰值時間差很短，僅2～6 s[5,7-11]，圖像易受靜脈干擾較大[12]，要避開靜脈的干擾就需要少量對比劑以快的流速和快的掃描速度相結(jié)合，那么循環(huán)時間的測定就顯得尤為重要。自能跟蹤造影只是設(shè)定了一個閾值界限，不能在精準(zhǔn)達(dá)峰時間時掃描；小劑量團(tuán)注法可以測量精準(zhǔn)的達(dá)峰時間，如果不在肺動脈和肺靜脈的峰值之間掃描完成，同樣也會造成肺靜脈、主動脈的血管污染。64 排128 層CT，通過調(diào)整序列參數(shù)，如機(jī)架轉(zhuǎn)速、螺距可以在4 s 內(nèi)把整個肺部掃描完成。所以本研究把正式掃描的總時間控制在肺動脈峰值與肺靜脈峰值的差值之間，對比劑總量控制在50 mL 內(nèi)。

3.2 兩種掃描方法的優(yōu)缺點

（1）自能跟蹤掃描方法。方法點簡單，易掌握，對比劑用量少，輻射劑量少。缺點：不能精準(zhǔn)抓住肺動脈達(dá)峰時間，從而導(dǎo)致圖像偽影干擾較多，且明顯，給診斷帶來困難，可能會導(dǎo)致漏、誤診。

（2） 改進(jìn)的個性化掃描方法。精準(zhǔn)抓住肺動脈達(dá)峰時間，精準(zhǔn)控制掃描時間（將增強(qiáng)序列的掃描時間控制在兩峰值的差值之間），肺動脈污染少，圖像質(zhì)量好，減少漏誤診的發(fā)生。缺點：檢查總時間長，步驟多，易發(fā)生錯誤。對比劑總量多，輻射劑量增加，但總的輻射劑量和對比劑可控。

3.3 輻射劑量和對比劑劑量控制

隨著CT 在冠脈、肺動脈等血管成像的臨床應(yīng)用越來越廣泛，而其帶來的電離輻射風(fēng)險也日益受到各方關(guān)注[13-15]，有研究甚至認(rèn)為CT 輻射將增加2%的惡性腫瘤發(fā)病率[16]。本研究遵從輻射防護(hù)三原則，在整個研究掃描中，單次掃描的總輻射劑量值為（545±94.34）mGy·cm，處于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的25%～50%之間[17]。有國外文獻(xiàn)報道，小劑量測試技術(shù)比自動觸發(fā)技術(shù)肺動脈強(qiáng)化值明顯提高[18]，但多需要10～20 mL 對比劑進(jìn)行循環(huán)時間的測定，雖然會增加輻射劑量，但總的輻射劑量是可控的。

4 結(jié)論

本研究在小劑量團(tuán)注法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，通過測定肺動脈和肺靜脈的達(dá)峰時間，從而計算出增強(qiáng)序列的延遲時間和掃描時間。增強(qiáng)序列的延遲時間為肺動脈的峰值時間，掃描時間為肺靜脈與肺動脈峰值時間的差值，這種個性化的最佳掃描方案，提高了病灶檢出率，提高了圖像質(zhì)量，值得推廣。