化療患者行個體化低流率腹部增強CT：雙源CT低管電壓高管電流的可行性分析＊

劉 杰 張怡存 李林峰 原 典 齊 珂 張夢圓 張煒珽 魏楠楠 高劍波呂培杰,*

1.鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射科 (河南 鄭州 450000)

2.上海西門子 (上海 200000)

增強CT掃描目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于上腹部病變的診斷及療效評估，如胃癌、肝癌、肝臟囊腫，胰腺癌、膽囊息肉等疾病[1-9]。然而，對比劑的使用會對患者產(chǎn)生各種影響，包括過敏反應(yīng)、血管迷走神經(jīng)反應(yīng)等[10-11]。尤其是對長期接受化療的腫瘤患者而言，影響尤為明顯。由于這些患者的血管長時間暴露在藥物中，對比劑外滲的可能性會升高[10,12-13]。出現(xiàn)急性腎損傷(AKI)的風(fēng)險也會升高[14-15]在這種情況下，增強腹部CT掃描的使用對患者的身體健康提出了更大的挑戰(zhàn)[16]。

化療患者行增強CT時，減少對比劑用量和流速至關(guān)重要。目前，減少對比劑用量的技術(shù)包括使用不同濃度的對比劑和降低管電壓等。值得注意的是，先前的研究表明[17-18]，根據(jù)X射線物理學(xué)的基本原理，降低管電壓可以在使用相同劑量對比劑的情況下大幅提高感興趣區(qū)的CT值。

多項研究表明，降低管電壓可在不影響圖像對比度的情況下減少對比劑用量[19-22]。然而，將低管電壓(70kV)和高管電流技術(shù)結(jié)合用于腹部成像的研究探索還很有限。而在增強CT掃描過程中降低對比劑流速可能有助于減輕對比劑對患者血管的壓力，從而降低外滲風(fēng)險并將腎損傷降至最低?；谏鲜鰞?nèi)容，本次研究旨在通過比較使用減少對比劑劑量、降低流速和降低管電壓的低流速組與上腹部常規(guī)增強CT掃描的常規(guī)組獲得的圖像，評估低流速腹部CT增強方案的可行性。

1 資料與方法

1.1 研究對象該研究共納入了2022年11月1日至2023年3月30日期間在鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射科接受上腹部增強CT掃描的100例患者。其中，10例患者因?qū)Ρ葎B出導(dǎo)致成像失敗(A組6例、Β組3例、C組1例)。排除標(biāo)準(zhǔn)為：年齡小于18歲或大于85歲；曾對碘或碘化造影劑過敏；ΒMI＞30kg/m2；腎功能受損(腎小球濾過率＜30mL/min/1.73m2)；曾接受肝臟介入治療而出現(xiàn)大量金屬偽影的患者。表2顯示了被納入的90例患者中各種惡性腫瘤的分布情況。

1.2 CT檢查和圖像重建采用雙源CT對上腹部進(jìn)行雙期增強掃描。掃描范圍從肝臟上緣至腎臟下緣。A組和Β組采用120kVp和100kVp的常規(guī)管電壓設(shè)置，而C組則嘗試使用70kVp的低電壓設(shè)置，以進(jìn)一步減少對比劑用量。三組均使用固定的管電壓進(jìn)行圖像采集，管電流調(diào)制為CARE Dose 4D，螺距0.5，球管旋轉(zhuǎn)速度為1s/周。三組圖像均以1.25mm和5mm的層厚和層間距進(jìn)行重建，以進(jìn)行主觀評估。具體參數(shù)見表1。

表1 三組掃描參數(shù)及對比劑方案對比

使用對比劑(碘海醇，含碘350mgI/mL)經(jīng)肘正中靜脈注射，后跟注20mL生理鹽水。從體模實驗[23]中我們可以得出，與120kVp下的掃描相比，在100kVp及70kVp設(shè)置下，碘的衰減分別增加了1.3及2.2倍，因此我們嘗試在100kVp組中降低25%對比劑量，在70kVp組中降低50%對比劑量以達(dá)到足夠的衰減。在A組使用標(biāo)準(zhǔn)的對比劑量(448mgI/kg)[24]。Β組使用較低的對比劑量(336mgI/kg)，C組使用最低的對比劑用量(224mgI/kg)。分別于對比劑開始注射30s和60s后行動脈期和門靜脈期掃描，注射流率根據(jù)對比劑總量設(shè)定，如公式所示：

即A、Β組對比劑于30s內(nèi)注射完畢；C組對比劑于20s內(nèi)注射完畢。具體情況見表1。

1.3 圖像評估

1.3.1 客觀評分 記錄腹主動脈、門靜脈、肝臟、胰腺、腎臟和肌肉的CT值、標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD)、信噪比(SNR)和對比噪聲比(CNR)。圖像噪聲被定義為豎脊肌的CT值。每個血管的信噪比(SNR)和對比噪聲比(CNR)按公式計算：SNR=CT值ROI/噪聲ROI，CNR=(CT值ROI－CT值豎脊肌)/噪聲ROI

1.3.2 主觀評分 兩名放射科醫(yī)生在西門子的后處理工作站分別獨立進(jìn)行對已去除圖像中患者信息圖像的盲法定性分析。所有主觀評分均以“五分法”進(jìn)行評分，在主觀噪聲 (5分，無明顯噪聲；4分，噪聲較低；3分，噪聲中等；2分，噪聲較高；1分，噪聲高)、偽影 (5分，無明顯偽影；4分，偽影較少；3分，有部分偽影但不影響圖像診斷；2分，偽影較多，主干動脈顯示尚可，但少數(shù)圖像不能評價；1分，偽影明顯，無法對圖像進(jìn)行診斷)、對比度(5分，對比度好，動脈血管結(jié)構(gòu)顯示清晰明了，側(cè)支血管以及末梢血管顯示清晰；4分，對比度較好，動脈顯影清晰，側(cè)支血管結(jié)構(gòu)顯示較清晰；3分對比度一般，動脈顯影尚可，側(cè)支血管結(jié)構(gòu)及末梢血管顯示尚可；2分，對比度較差，主干動脈顯示尚可，局部側(cè)支血管結(jié)構(gòu)或末梢血管顯示不清楚；1分，對比度差，動脈顯影不良，圖像極差導(dǎo)致解剖結(jié)構(gòu)模糊不清)和整體圖像質(zhì)量(5分，優(yōu)；4分，良；3分，中；2分，較差；1分，差)四個方面進(jìn)行評價。

1.4 輻射劑量記錄了每位患者動脈階段的 CTDIvol(mGy)和劑量-長度乘積(DLP，mGy＊cm)值。根據(jù)國際放射防護委員會(ICRP)的指導(dǎo)方針，將DLP乘以腹部檢查換算系數(shù)0.015，就得到了估計的有效輻射劑量(mSv)。

1.5 統(tǒng)計分析統(tǒng)計分析在統(tǒng)計軟件Statistic Package for Science (SPSS)v.26.0 (Chicago,IL,USA)中進(jìn)行。單因素方差分析用于研究在三組 ROI 的 CT 值、SD值、SNR、CNR、CTDI 容積、DLP和有效輻射劑量方面的差異。Mann-Whitney U 檢驗用于分析主觀評價等定性參數(shù)的差異。采用Kappa分析法，使用 κ 統(tǒng)計量評估定性參數(shù)的一致性。

2 結(jié) 果

2.1 患者一般資料及對比劑流率本研究共招募了 90 名受試者(37 名女性)，其中A組平均年齡為(58.8±11.5)歲，Β組平均年齡為(61.2±11.7)歲，C組平均年齡為(59.7±11.7)，無統(tǒng)計學(xué)差異(P=0.74)。三種方案在體重指數(shù)(ΒMI)(P=0.74)也無明顯統(tǒng)計學(xué)差異。 三組患者的造影劑劑量和注射率均存在顯著差異，且這些差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(所有P值均<0.05)。與A組相比，C組患者的造影劑劑量減少了47.3%，與Β組相比減少了33.7%。此外，C組患者的造影劑流速比A組低19.2%，比Β組低19.2%(表2)。

表2 患者輻射劑量對比及患病情況

2.2 輻射劑量三組CTDI vol(7.5±0.4 mGy vs 8.0±2.5 mGy vs 8.6±2.7 mGy，P=0.11)和 DLP(227.0±45.4mGy＊cm vs 211.3±96.5 mGy＊cm vs 213.5±89.1 mGy＊cm，P=0.69)無明顯差異。但值得注意的是，本研究中三種掃描方案的管電流存在顯著差異(110.3±4.7mAs vs 198.9±62.7 mAs vs 718.2±210.8 mAs)。

2.3 圖像質(zhì)量本次實驗評分主要分為兩部分，主觀評分及客觀評分。

2.3.1 客觀評分 兩組之間客觀圖像質(zhì)量具體數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 三組患者客觀圖像質(zhì)量比較

2.3.2 主觀評分 從A組、Β組和C組動脈期圖像的主觀評估中可以看出，除動靜脈期的腎臟(P動=0.029，P靜=0.001)以外，其余圖像之間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)，詳情見表4。這表明三組患者的掃描方案配置得當(dāng)，圖像質(zhì)量符合診斷要求。如圖1和圖2所示，這兩張圖分別是三組常規(guī)病例和病變病例的圖例對比。

圖1A-圖1F 三組患者常規(guī)圖像對比；圖1A、1D展示了一位A組51歲的男性患者，使用120kV、105mAs進(jìn)行掃描。身高1.8，體重66kg，對比劑量為84mL，對比劑流速 為2.8mL/s。圖1B、1E展示了一位B組57歲的女性，使用100kV，180mAs進(jìn)行掃描，身高1.6m，體重60kg，對比劑量為58mL，對比劑流速為1.9mL/s。圖 1C、1F展示了一位C組54歲的男性，使用70kV，792mAs進(jìn)行掃描，身高1.68，體重70kg，對比劑量為45mL，對比劑流速為2.3mL/s。圖2A-圖2F 三組患者病變部位對比；圖2A、2D展示了一位A組58歲的女性患者，使用120kV、110mAs進(jìn)行掃描。身高1.65m，體重78kg，對比劑量為84mL，對比劑流 速為2.8mL/s。圖中顯示肝左、右葉血管瘤，多發(fā)低密度灶。圖2B、2E展示了一位B組53歲的男性，使用100kV，173mAs進(jìn)行掃描，身高1.7m，體重 60kg，對比劑量為58mL，對比劑流速為1.9mL/s。圖中顯示未肝左葉占位及肝周積液。圖2C、2F展示了一位C組58歲的男性，使用70kV，1053mAs進(jìn)行掃 描，身高1.75m，體重82kg，對比劑量為57mL，對比劑流速為2.8mL/s。圖片顯示為肝硬化，肝癌術(shù)后改變。

表4 三組患者主觀圖像質(zhì)量比較

3 討 論

血管受損的化療患者出現(xiàn)意外并發(fā)癥的主要風(fēng)險因素是使用高流速和較多的對比劑劑量。我們的研究嘗試使用較低管電壓和較高的管電流，使得腹部增強CT可減少47.3%的對比劑用量，同時將流速降低19.2%。

本次研究對比劑劑量及流速采取個體化方案，不同組別患者根據(jù)患者體重確定各組方案所對應(yīng)的對比劑劑量及流速。有文獻(xiàn)報道[21-22,25]，低電壓下的x射線輸出能量更接近33keV的碘k邊緣，故管電壓越低，相同的對比劑劑量在患者CT圖像顯示中CT值越高。基于這項原理，我們將70kVp組的對比劑量降為常規(guī)組的一半，即224mgI/kg。同時，我們將100kVp組的對比劑降為常規(guī)組的3/4，即336mgI/kg。

采用70kVp的管電壓固然可以使得患者在較低對比劑劑量及對比劑流速的情況下仍然保持足以滿足診斷的CT值，但由于其管電壓較低，相應(yīng)的圖像噪聲值會顯著增大，而圖像噪聲值過大會使得圖像的細(xì)膩度嚴(yán)重下降，影響診斷醫(yī)師對腹部疾病的診斷信心。為了降低圖像噪聲，提升圖像質(zhì)量，我們在本研究中將低管電壓結(jié)合CARE Dose 4D技術(shù)，增大管電流，使得整體檢查的輻射劑量基本保持不變的情況下增加圖像的CT值的同時，圖像噪聲不至于過大。

針對動脈階段腎臟區(qū)域噪聲增大的問題，我們提出了以下解釋。腎臟是血管高度擴張的器官，成人腎臟血流量平均為1200毫升/分鐘，是體內(nèi)血流灌注最多的器官之一[26]。腎臟的自動調(diào)節(jié)機制可維持相對恒定的腎血流量。當(dāng)我們按比例降低kV值和碘流率等參數(shù)時，CT值和噪聲水平也會按比例增加?？傮w而言，腎動脈的圖像質(zhì)量保持一致。這一觀察結(jié)果對因腎臟疾病需要進(jìn)行腹部CTA的患者意義重大，為減少對比劑用量提供了機會。

本研究存在一些局限性。本研究做出的統(tǒng)計是針對腫瘤患者化療術(shù)后血管情況較差的一般情況考慮，具體針對腫瘤患者化療術(shù)后的個體差異性未能詳細(xì)分析。其次，本研究是基于上腹部增強CT的掃描圖像進(jìn)行的統(tǒng)計分析，對于患者自身腫瘤情況在增強掃描后的圖像未進(jìn)行分組差異性分析，也未能對患者腫瘤部位的圖像作出進(jìn)一步的深入分析。

使用70kVp管電壓結(jié)合高管電流能夠有效地保持診斷所需的圖像質(zhì)量，同時減少了46%的對比劑用量，降低了22%的對比劑注射速率。這顯著增加了化療后腫瘤患者接受腹部CT增強掃描的可能性，從而降低了對比劑外滲的風(fēng)險，同時也降低了對比劑對腎臟損傷的可能性，在臨床工作具有較大的推廣價值。