低剂量造影剂结合低管电压在上腹部双源CT扫描中的应用

2014-03-07王亚宁WANGYaning

中国医学影像学杂志 2014年3期

关键词：门静脉造影剂低剂量

王亚宁 WANG Yaning

时高峰 SHI Gaofeng

杜煜 DU Yu

王琦 WANG Qi

低剂量造影剂结合低管电压在上腹部双源CT扫描中的应用

王亚宁 WANG Yaning

时高峰 SHI Gaofeng

杜煜 DU Yu

王琦 WANG Qi

目的评价低剂量造影剂结合低管电压（100 kV）行上腹部CT增强扫描的图像质量，探讨其应用的可行性。资料与方法80例行上腹部CT增强扫描的患者随机分为常规剂量组和低剂量组，常规剂量组造影剂用量1.5 ml/kg，管电压120 kV，采用反投影滤过重建算法；低剂量组造影剂用量1.0 ml/kg，管电压100 kV，采用迭代重建算法，记录两组患者的扫描剂量并计算有效辐射剂量；测量两组动脉期及门静脉期腹主动脉、门静脉（门静脉期）、肝脏、脾脏、胰腺、腹膜后脂肪及肌肉（竖脊肌）的平均CT值及噪声，计算信噪比（SNR）,并对图像进行评级评分。结果常规剂量组造影剂平均用量及辐射剂量均显著高于低剂量组（t=12.344、30.169, P＜0.05）；两组图像动脉期及门静脉期主动脉、肝脏、门静脉（门静脉期）、脾脏、胰腺、腹膜后脂肪及肌肉的平均CT值、噪声、SNR均无显著差异（P＞0.05），两组图像质量无显著差异（P＞0.01）。结论低剂量造影剂结合100 kV管电压及迭代重建算法可以得到质量满意的上腹部CT增强扫描图像。

体层摄影术，X线计算机；腹部；管电压；造影剂；药物剂量计算

增强CT扫描目前已广泛应用于上腹部病变的诊断及疗效评估[1]。目前上腹部强化的造影剂用量通常为1.5～2.0 ml/kg，较大剂量的造影剂可能导致造影剂肾病等较严重的并发症[2]。当管电压降低时，如从常规的120 kV降至100 kV，碘造影剂的CT衰减值会显著升高[3]。本研究利用这一原理，比较低剂量造影剂结合低管电压（100 kV）与常规剂量造影剂结合常规管电压（120 kV）进行上腹部CT扫描所得的图像质量，评价其临床应用的可行性。

1 资料与方法

1.1 研究对象选取2013-05～09行上腹部CT增强扫描的80例患者，其中原发性肝癌20例，胰腺癌10例，胃癌35例，肺癌肝转移5例，肝癌介入术后5例，胆管细胞癌5例。所有患者采用完全随机分组法平均分为常规剂量组（造影剂用量1.5 ml/kg）和低剂量组（造影剂用量1.0 ml/kg）。常规剂量组40例，其中男22例，女18例；年龄37～67岁，平均（52±15）岁；体重47.6～85.1 kg，平均（66.3±18.2）kg。低剂量组40例，其中男24例，女16例；年龄35～73岁，平均（54±19）岁；体重46.7～82.4 kg，平均（64.5±17.8）kg。两组患者性别、平均年龄、体重差异均无统计学意义（P＞0.05）。检查前患者均签署知情同意书，本研究经医院伦理委员会审核同意。

1.2 仪器与方法采用Siemens Somatom Defnition Flash炫速双源CT机，患者取仰卧位，扫描定位像后常规行上腹部平扫，然后行增强扫描；扫描范围自膈顶至肝脏下缘水平。采用非离子型造影剂碘海醇（300 mgI/ml），最大用量不超过120 ml。采用高压注射器经肘前静脉注射，速度3 ml/s。注射开始后，利用自动触发软件，设定主动脉CT值达+100 Hu后自动触发并延迟5 s行动脉期扫描，动脉期扫描结束后延迟40 s行门静脉期扫描。常规剂量组管电压为120 kV，低剂量组管电压为100 kV，其余扫描参数相同：均使用自动毫安秒技术，参考管电流为210 mA（机器设定值），探测器宽度0.6 mm×32，球管旋转时间0.5 s，螺距0.6，图像矩阵512×512，重建层厚及层间距均为5 mm。

1.3 图像分析常规剂量组图像重建函数为B30（反投影滤过重建算法），低剂量组重建函数分别为I30（迭代重建算法）。将图像分别传输至工作站（Syngo CT workplace MMWP VE36A）进行图像评估。由1名从事影像诊断5年以上的主治医师测量两组动脉期及门静脉期图像的腹主动脉、肝脏、脾脏、胰腺、腹膜后脂肪及肌肉（选取竖脊肌）的平均CT值及噪声，其中门静脉期图像再测量门静脉主干的平均CT值及噪声（标准差）。测量非血管组织器官时，感兴趣区的选择需避开血管、出血、坏死、囊变、钙化等区域。每个组织器官均需测量3次后取平均值。计算各组织器官的信噪比（SNR）[4]：SNR =平均CT值/标准差（SD）。由2名从事影像诊断8年以上的副主任医师采用双盲法对图像进行评估，采用5级法[5]：1级，优良图像，定为1分；2级，优于普通图像，定为2分；3级，普通图像，定为3分；4级，图像较差，定为4分；5级，图像不适合诊断，定为5分。5级评价标准见表1。

表1 图像质量5级评价标准

记录扫描完成后动脉期及静脉期的剂量容积CT剂量指数（CTDIvol）及剂量长度乘积（DLP，mGy·cm），并计算有效剂量（ED）：ED=DLP×0.015[6]。

1.4 统计学方法采用SPSS 11.5软件，两组计量资料比较采用成组t检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。2名医师对图像质量评价的一致性采用Kappa检验，采用Bonferroni校正比较各组数据的图像质量，P＜0.01表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 造影剂用量及辐射剂量低剂量组造影剂用量及ED均显著低于常规剂量组，差异有统计学意义（t=12.344、30.169, P＜0.05），见表2。

表2 两组造影剂用量及动脉期、门静脉期图像辐射剂量比较

2.2 CT值、噪声及SNR 两组图像中动脉期及门静脉期主动脉（选取门静脉主干水平）、肝脏、门静脉（门静脉期）、脾脏、胰腺、腹膜后脂肪及肌肉的平均CT值、噪声及SNR比较，差异均无统计学意义（t=0.305～0.491, P＞0.05），见表3、4及图1、2。

表3 动脉期不同组织器官的平均CT值、噪声及SNR比较

表4 门静脉期不同组织器官的平均CT值、噪声及SNR比较

图1 女，65岁，体重56 kg，肺癌肝转移化疗后。造影剂用量为56 ml，采用100 kV扫描，动脉期（A）及静脉期（B）图像中血管及各组织器官的图像质量相当

图2 女，45岁，体重64 kg，胃癌术后复查。造影剂用量为B96 ml，采用120 kV扫描，动脉期（A）及静脉期（B）图像中血管及各组织器官的图像质量相当

2.3 图像质量评分 2名医师对图像质量的主观评价具有较好的一致性（Kappa＞0.5），2名医师对两组图像质量评分差异无统计学意义（P＞0.01）。

3 讨论

造影剂总量是造影剂肾病的基础高危因素之一。目前CT使用的碘造影剂用量一般需要根据患者体重计算（1.5～2.0 ml/kg），约90%经肾脏排泄，从而加重了肾脏的负担，较大剂量的造影剂增加了造影剂肾病的发生几率。当造影剂总量小于100 ml时，造影剂肾病的发生率会显著降低[7]。本研究中低剂量造影剂组尝试采用的造影剂用量按1.0 ml/kg计算，比常用的1.5 ml/kg约降低了30%，且造影剂总量不超过100 ml。此外，使用较低剂量的造影剂也可以减轻患者的经济负担。

在常规120 kV管电压时，1 mg/ml的碘造影剂可以增加约26 Hu的CT衰减值[8]。减少造影剂用量会导致血管和组织器官的强化程度减低，表现为强化峰值降低和持续时间缩短，从而降低了增强扫描图像的质量。Schindera等[9]研究显示，较低的管电压（80 kV或100 kV）比常用的120 kV可以提高碘造影剂的CT衰减值，具体结果为每1 mgI/ml提高30 Hu（100 kV）或40 Hu（80 kV），其原理是较低的管电压发出的X线光子能量更接近碘原子K层电子能级（33 keV），增大了光电效应的同时降低了康普顿散射效应。因此，本研究中低剂量造影剂组采用较低的管电压（100 kV），提高了强化后的主动脉、门静脉、肝脏、胰腺、脾脏的平均CT值，且与常规造影剂量组比较无显著差异。腹膜后脂肪及竖脊肌属于乏血供组织，强化扫描对其CT衰减值的变化影响不大。低剂量造影剂结合100 kV管电压可以得到与常规120 kV相当的强化效果。

本研究中低剂量组平均辐射剂量较常规剂量组大约降低了34%，表明单纯降低管电压而不相应地提高管电流等其他扫描参数会降低扫描剂量。既往研究表明，降低辐射剂量会导致图像噪声增加而使图像质量下降；为了保证较好的图像质量，低剂量造影剂组的图像采用了迭代重建算法[10]。低剂量造影剂组尽管扫描剂量较低，但其图像噪声及SNR较常规剂量组无显著差异。迭代重建算法较常规的反投影滤过算法可以显著降低图像的噪声，目前已经广泛应用于低剂量扫描中[11]。

本研究的研究对象均为治疗前后的患者，因此体重＞80 kg的病例数较少，可能会影响研究结果的可靠性，需要进一步增加样本量进行分析。本研究中同时包括了乏血供及富血供的病变，低剂量造影剂对不同血供特点的病灶显示的差异比较也需要进一步比较研究；本研究采用100 kV管电压，是否可以进一步降低管电压也是下一步研究的方向之一。

总之，较低剂量的造影剂用量结合100 kV及迭代重建算法可以得到满意的上腹部强化扫描图像，能够满足临床诊断的需要。

[1] 石磊, 张欢, 潘自来, 等. 双源双能量CT在晚期胃癌患者化疗疗效评价中的应用价值研究. 中国医学计算机成像杂志, 2009, 19(1): 28-32.

[2] Marenzi G, Assanelli E, Campodonico J, et al. Contrast volume during primary percutaneous coronary intervention and subsequent contrast-induced nephropathy and mortality. Ann Intern Med, 2009, 150(3): 170-177.

[3] Kondo H, Kanematsu M, Goshima S, et al. Body size indexes for optimizing Iodine dose for aortic and hepatic enhancement at multidetector CT: comparison of total body weight, lean body weight, and blood volume. Radiology, 2010, 254(1): 163-169.

[4] Guimarães LS, Fletcher JG, Harmsen WS, et al. Appropriate patient selection at abdominal dual-energy CT using 80 kV: relationship between patient size, image noise, and image quality. Radiology, 2010, 257(3): 732-742.

[5] Tawfk AM, Kerl JM, Bauer RW, et al. Dual-energy CT of head and neck cancer: average weighting of low- and high-voltage acquisitions to improve lesion delineation and image qualityinitial clinical experience. Invest Radiol, 2012, 47(5): 306-311.

[6] May MS, Wüst W, Brand M, et al. Intraindividual comparison of image quality of full-dose standard and half-dose iterative reconstructions with dual-source computed tomography. Invest Radiol, 2011. 46(7): 465-470.

[7] 舒小钢, 查云飞. 低剂量对比剂CTU的可行性研究. 临床放射学杂志, 2012, 31(4): 567-570.

[8] Bae KT. Intravenous contrast medium administration and scan timing at CT: considerations and approaches. Radiology, 2010, 256(1): 32-61.

[9] Schindera ST, Diedrichsen L, Müller HC, et al. Iterative reconstruction algorithm for abdominal multidetector CT at different tube voltages: assessment of diagnostic accuracy, image quality, and radiation dose in a phantom study. Radiology, 2011, 260(2): 454-462.

[10] 杜煜, 时高峰, 王亚宁. 探讨双源CT颈动脉造影低管电压扫描的可行性. 中国医学影像技术, 2012, 28(11): 2079-2082.

[11] Hara AK, Paden RG, Silva AC, et al. Iterative reconstruction technique for reducing body radiation dose at CT: feasibility study. Am J Roentgenol, 2009, 193(3): 764-771.

（责任编辑张春辉）

Low-dose Contrast Agent Combined with Low Tube Voltage in Upper Abdomen Dual-source CT Scan

PurposeTo evaluate the image quality of contrast-enhanced upper abdomen CT scan with lower dose of contrast agent combined with low tube voltage (100 kV), and to explore its application feasibility.Materials and MethodsEighty patients scheduled for upper abdomen contrast-enhanced CT scan were randomly divided into conventional dose group (contrast agent 1.5 ml/kg, tube voltage 120 kV, using fltered back projection reconstruction algorithm) and low-dose group (contrast agent 1.0 ml/kg, tube voltage 100 kV, using iterative reconstruction algorithm), scanning dose of both groups were recorded and effective radiation dose was calculated; average CT value and noise level of abdominal aorta, portal vein (portal venous phase), liver, spleen, pancreas, retroperitoneal fat and muscle (erector spinae) in arterial and portal venous phase of the two groups were measured and signal to noise ratio (SNR) was calculated; images were evaluated for rating.ResultsAverage contrast agent amount and radiation dose of conventional dose group were signifcantly higher than those of the low-dose group (t=12.344 and 30.169, P＜0.05). No signifcant differences was detected between the two groups for image quality (P＞0.01) and average CT value, noise level and SNR of abdominal aorta, portal vein (portal venous phase), liver, spleen, pancreas, retroperitoneal fat and muscle (erector spinae) in arterial and portal venous phase (P＞0.05).ConclusionContrast-enhanced upper abdominal images with satisfactory image quality can be acquired with low dose of contrast agent combined with 100 kV tube voltage and iterative reconstruction.

Tomography, X-ray computed; Abdomen; Tube voltage; Contrast media; Drug dosage calculations

河北医科大学第四医院CT室河北石家庄050011

王亚宁

Department of Radiology, the Fourth Hospital of Hebei Medical University, Shijiazhuang 050011, China

Address Correspondence to: WANG Yaning

E-mail: gungundocter@sina.com

河北省二〇一〇年医学科学研究重点课题计划项目（20100115）。

R445.3

2013-12-01

修回日期：2014-02-19

中国医学影像学杂志

2014年第22卷第3期：204-207