碘对比剂在下肢深静脉CT成像中的应用和技术要点
2015-03-21万业达
傅 菲 万业达*
碘对比剂在下肢深静脉CT成像中的应用和技术要点
傅 菲 万业达*
目前,CT扫描技术已成为诊断下肢深静脉血栓的重要影像手段。由于下肢静脉独特的解剖学特点,获得高质量静脉CT血管影像尚有一定难度,目前临床应用的间接静脉法、直接静脉法及双向法等多种CT检查技术亦均有其各自的局限性。因此,如何安全、合理使用碘对比剂,以提高下肢深静脉管腔内对比剂浓度的同时减少伪影,并通过降低碘对比剂的用量防止对比剂急性肾损害的发生,一直是临床上关注的热点问题。现就不同CT检查方法的技术要点以及碘对比剂用量、注射流率、浓度及温度等参数的应用策略予以综述。
碘对比剂;下肢深静脉;伪影;对比剂急性肾损害;CT血管成像;体层摄影术,X线计算机
Int J Med Radiol,2015,38(3):249-252
CT扫描是诊断下肢深静脉血栓的重要影像检查手段,特别是近年来CT技术不断发展并在临床上广泛应用,使其在下肢深静脉病变的诊断中具有更重要价值[1-2]。而在经外周浅静脉注射碘对比剂的CT检查中,如何设置与高速CT扫描匹配的对比剂相关参数,以及如何安全、合理使用对比剂在临床上引起更多的重视,如何保证检查能高效、顺利完成以及如何减少因对比剂引发的不良反应 [如碘对比剂急性肾损伤 (contrast-induced acute kidney injury,CI-AKI)、过敏反应等]等问题也引起临床的广泛关注[3-6]。本文对碘对比剂在下肢深静脉CT成像中的应用及其策略进行综述,以指导临床规范使用碘对比剂。
1 碘对比剂的分型及其特点
碘对比剂依据分子结构特点分为单体型和二聚体型;按照在溶液中是否分解为离子分为离子型和非离子型;按照渗透压分为高渗、次高渗和等渗对比剂。其中,“次高渗对比剂”取代了以往“低渗对比剂”的概念,是相对高渗对比剂而言,而等渗对比剂是相对于血浆渗透压而言的[7]。目前临床使用的碘对比剂均为非离子型。
碘对比剂经历了从离子型到非离子型、从高渗到次高渗直至等渗的几个阶段。高渗对比剂兼有单体型和离子型两种特点,它的渗透压是血浆渗透压的5~7倍;次高渗对比剂包括非离子型单体和离子型二聚体,其渗透压明显低于高渗对比剂,但仍高于血浆渗透压2倍;等渗对比剂与血浆渗透压相等,为非离子型二聚体[7-8],代表药物为碘克沙醇,渗透压为290 mOsm/kg H2O。近几年,高渗对比剂在临床应用中发生的不良反应较多,现已较少使用。目前临床常用的含碘对比剂以等渗或次高渗对比剂为主,如碘海醇、欧乃派克等[9]。
2 碘对比剂对肾脏血流的影响及使用原则
碘对比剂进入血液循环后90%由肾小球滤过并排出体外,少量经其他器官代谢[10]。正常情况下,对比剂注入后与血液混合,会引起微循环血流的一过性改变,出现肾脏一过性缺血、缺氧。对比剂不仅经肾小球滤过,还会对肾小管造成很高的负荷,高渗碘对比剂能导致肾小管内静水压升高,从而造成肾小球滤过压和肾小球滤过率均降低[11-12]。近年有研究[13-14]显示,使用等渗对比剂后出现CI-AKI的风险可能低于使用次高渗对比剂的。
有明确严重甲状腺功能亢进的病人绝对禁忌使用碘对比剂。慎用碘对比剂的人群包括:患肺动脉高压、肺部疾患、心脏疾患、心力衰竭、支气管哮喘者,妊娠和哺乳期妇女,以及患分泌儿茶酚胺的肿瘤、骨髓瘤、副球蛋白血症、高胱氨酸尿症和重症肌无力者[7]。行CT下肢静脉成像使用碘对比剂前,应告知病人碘对比剂的禁忌证、适应证、可能会出现的不良反应和各类注意事项,同时签署“含碘对比剂使用病人知情同意书”。检查操作人员应严格控制对比剂使用的总量,避免短时间、快速和大剂量注射含碘对比剂。
3 碘对比剂在下肢深静脉CT成像中的应用
目前,依据碘对比剂注射部位的不同可将下肢深静脉CT血管成像分为间接静脉法、直接静脉法和双向法3种。其中,间接静脉法应用于临床的文献报道最多[15-17]。
3.1 间接静脉法 间接法静脉CT血管成像通常与肺动脉CT成像联合完成。该方法经肘静脉注入对比剂原液,利用对比剂示踪自动触发技术,于下腔静脉远心段内设定示踪区,当阈值超过100 HU时自动触发扫描程序。应用此方法时利用团注的碘对比剂经体循环稀释后到达下肢深静脉血管峰值时段进行CT扫描。
有研究者[18-19]推荐对比剂(350 mgI/mL)注射量100 mL,注射流率3 mL/s。结果显示,高浓度、大剂量的对比剂原液经肘静脉注入后行延迟扫描,下肢深静脉全程血管内对比剂充盈均匀,基本可以满足鉴别诊断的需要。但依据血流动力学原理,间接法中碘对比剂经体循环达到下肢深静脉后,因深静脉管腔内对比剂经血液循环稀释而浓度相对较低,造成与伴行动脉及周围软组织的CT值差异减小,因此影像后处理时会相应增加难度,也相对耗时更多。特别是碘对比剂在该方法中用量较多,有可能增加病人发生CI-AKI的风险。
3.2 直接静脉法 在下肢深静脉直接法成像中,根据是否在踝关节上方结扎止血带分为全程结扎直接法、半程结扎直接法及无结扎3种不同方法。其目的是为实现下肢深静脉的大范围全程显影。这三种不同结扎方法均采用配制好的按一定比例稀释后的对比剂[20]。最佳稀释浓度和注射流率的合理匹配方案,文献报道各不相同。陈等[21]对比了碘对比剂浓度为25%和15%以及注射流率2.5 mL/s和1.5 mL/s时在单侧下肢深静脉直接成像的结果,认为选用对比剂浓度为15%、注射流率2.5 mL/s为可行的方案。赵等[22]通过多组对比试验研究发现,采用浓度为10%,以3.0 mL/s的流率注射碘对比剂而获得的下肢深静脉成像是较为理想的对比剂注射方案。而另有研究者[15]认为,注射碘对比剂浓度8.7%的混合溶液,且注射流率3.0 mL/s时,同样可获得下肢深静脉成像较为理想的影像。
3.3 双向法 双向法为止血带结扎踝部浅静脉,经足背静脉注入碘对比剂,使对比剂先进入下肢深静脉,注射后30 s后解开止血带,再经肘静脉注入碘对比剂进一步充盈下肢深静脉后进行CT扫描。李等[23]在下肢深静脉双向法成像中采用高压注射器注射碘对比剂(300 mgI/mL),经足背静脉的注射流率为0.3 mL/s,总量29 mL;经肘静脉的注射流率为3.0 mL/s,总量70 mL。注射开始后23 s、38 s和180 s分别扫描,该方法显示的下肢静脉范围大,影像立体感强,不仅可以显示静脉狭窄、中断及侧支静脉扩张等征象,还可以显示外压阻塞的病因,且能够同时观察下肢静脉梗阻两端的情况。使用双向法操作相对复杂,而且是直接法和间接法成像技术的联合,故碘对比剂的用量较多,该方法在临床工作中应用相对较少。
4 碘对比剂影响下肢深静脉CT扫描成像质量的原因
在下肢深静脉CT成像中,碘对比剂经生理盐水稀释后由高压注射器直接注入下肢静脉血管内时可能会出现边流现象或产生放射状伪影,从而造成检查结果不满意并导致深静脉血栓的误诊或漏诊。
4.1 边流现象 边流现象是管腔内对比剂积聚于一侧,形成液平面。出现这种现象的原因为黏滞液体的“层流效应”,即流体相邻各层间因流速不同而相对滑动,彼此不相混合[24]。根据牛顿流体力学原理,碘对比剂与血液混合时可能会出现这种层流现象。由于下肢深静脉血管存在深、浅静脉两套系统且有穿通静脉相连,主干血管管径粗大,且收集不同流速的分支静脉血,如采用高流速给药,对比剂无法在静脉管腔内充分混合均匀,使得对比剂与血液这两种液体产生滑动,出现层流现象。为避免这种现象,应选择适当的注入流率。因此,在进行下肢深静脉直接成像中,不建议以4~5 mL/s的高流率注入对比剂,而应当采用1.5 mL/s或更低的流率给药[20-21]。同时依据牛顿黏滞性定律F=η×S×(dν/dχ),式中比例系数η表示液体流动难易程度,其值取决于液体的性质并与温度有关,流体随温度升高,其黏度降低。有研究者[25-26]提出CT血管成像时可将碘对比剂加热至37℃以降低黏度,这样不仅便于推注,还可以提高病人的依从性和耐受性,从而减少不良反应的发生并提高检查成功率。这是由于热量在液体中产生了原子级大小的微小空间,液体内产生运动,只有当一个分子能推开另一个分子时才能发生,因此若有一空间能接纳被推开的分子,就很容易产生运动,因而温度升高可致对比剂黏滞性降低,可以使之更好地与血液相融合,同时还减少了“层流现象”。Cademartiri等[27]的研究证实,非离子型对比剂在温度从20℃增加至37℃时,其黏度下降约50%。
4.2 伪影 伪影被定义为不属于被扫描物体的影像,它在影像中表现各异并可影响诊断的准确性。当碘对比剂浓度过高时,X线穿过这种高密度物质后能量急剧衰减,造成其对应的投影数据失真,不仅丧失了邻近组织的X线衰减信息,而且还会产生线束硬化伪影。如果碘浓度过低,下肢深静脉血管显影不佳,也无法达到满足诊断的技术要求。
在临床实际工作中,将碘对比剂的浓度及用量适度降低是公认的使用原则[28-30]。一些研究者对适宜的碘对比剂浓度进行了研究。赵等[22]报道适宜的碘对比剂浓度为8%~10%。Davenport等[31]认为,高浓度对比剂不仅产生明显的伪影还可对肾脏造成损害,特别是对于血清肌酐不稳定且高于133 μmol/L的病人。间接法静脉成像时,碘对比剂在到达靶血管前会流入心腔完成循环稀释,通常不会产生伪影,而直接法下肢静脉成像时则要求碘浓度不宜过高,以满足碘对比剂在下肢深静脉直接显影的需要。
5 小结
综上所述,为高质量地完成下肢深静脉CT血管成像的检查,要在熟悉间接法、直接法及双向法等多种检查技术的基础上,兼顾碘对比剂的合理使用,掌握不同方法中碘对比剂的最佳用量、注射流率和浓度等技术要点。下肢深静脉CT成像时应尽量使用非离子型碘对比剂,特别是等渗或次高渗对比剂[32]。通过优化碘对比剂的各项参数,尽可能避免管腔内的边流现象及伪影,不断优化下肢静脉CT影像质量。
[1] Das M,Mühlenbruch G,Mahnken AH,et al.Optimized image reconstruction fordetection ofdeep venous thrombosis at multidetector-row CT venography[J].Eur Radiol,2006,16:269-275.
[2] Horii Y,Yoshimura N,Hori Y,et al.Correlation between the site of pulmonary embolism and the extent of deep vein thrombosis: evaluation by computed tomography pulmonary angiography and computed tomography venography[J].Jpn J Radiol,2011,29:171-176.
[3]Remy-Jardin M,Pistolesi M,Goodman LR,et al.Management of suspected acute pulmonary embolism in the era of CT angiography:a statement from the Fleischner Society[J].Radiology,2007,245:315-329.
[4] Davenport MS,Khalatbari S,Cohan RH,et al.Contrast materialinduced nephrotoxicity and intravenous low-osmolality iodinated contrast material:risk stratification by using estimated glomerular filtration rate[J].Radiology,2013,268:719-728.
[5] 祁丽,张龙江,卢光明.“双低”CT血管成像的应用现状[J].国际医学放射学杂志,2014,37:142-146.
[6] Li LP,Thacker J,Lu J,et al.Efficacy of preventive interventions for iodinated contrast-induced acute kidney injury evaluated by intrarenal oxygenation as an early marker[J].Invest Radiol,2014,49: 647-652.
[7] 中华医学会放射学分会,中国医师协会放射医师分会.对比剂使用指南[J].中华放射学杂志,2008,42:320-325.
[8] Reimer P,Vosshenrich R.Contrast agents in radiology:current agents approved,recommendations,and safety aspects[J].Radiology, 2013,53:153-164.
[9]Paul L,McCormack.Iobitridol:a review of its use as a contrast medium in diagnostic imaging[J].Clin Drug Investig,2013,33:155-166.
[10]Bae KT.Intravenous contrast medium administration and scan timing at CT:considerations and Approaches[J].Radiology,2010,256: 32-61.
[11]Voeltz MD,Nelson MA,McDaniel MC,et al.The important properties of contrast media:focus on viscosity[J].J Invasive Cardiol, 2007,19:1-9.
[12]Ng CS,Shaw AD,Bell CS,et al.Effect of IV contrast medium on renal function in oncologic patients undergoing CT in ICU[J].AJR,2010,195:414-422.
[13]Dong M,Jiao Z,Liu T,et al.Effect of administration route on the renal safety of contrast agents:a meta-analysis of randomized controlled trials[J].J Nephrol,2012,25:290-301.
[14]McCullough PA,Brown JR.Effects of intra-arterialand intravenousiso-osmolar contrast medium (Iodixanol)on the risk of contrast-induced acute kidney injury:a meta-analysis[J]. Cardiorenal Med,2011,1:220-234.
[15]傅菲,李宝玖,张越,等.表浅静脉不同结扎法对MSCT下肢深静脉显示效果的研究[J].临床放射学杂志,2013,32:1138-1141.
[16]Kulkarni NM,Sahani DV,Desai GS,et al.Indirect computed tomography venography of the lower extremities using single-source dual-energy computed tomography:advantage of low-kiloelectron volt monochromatic images[J].J Vasc Interv Radiol,2012,23:879-886.
[17]Slater S,Oswal D,Bhartia B.A retrospective study of the value of indirect CT venography:a British perspective[J].Br J Radiol,2012, 85:917-920.
[18]王荣品,刘昌杰,邓奇平,等.双源CT-站式扫描诊断急性肺栓塞与深静脉血栓[J].中国医学影像技术,2011,27:2476-2479.
[19]Jeon UB,Chung JW,Jae HJ,et al.May-Thurner syndrome complicated by acute iliofemoral vein thrombosis:helical CT venography for evaluation of long-term stent patency and changes in the iliac vein[J]. AJR,2010,195:751-757.
[20]李天然,赵春雷,陈自谦,等.多层螺旋CT直接下肢静脉造影价值初探[J].临床放射学杂志,2006,25:772-774.
[21]陈群林,孙辉红,林征宇,等.多层螺旋CT直接下肢静脉造影初探[J].中国医学影像技术,2010,26:574-577.
[22]赵志新,王超英,缪锦芬,等.对比剂浓度及剂量对MSCT髂静脉成像的影响[J].放射学实践,2011,26:86-89.
[23]李宗生,王兴卉,王洪生,等.双向多层螺旋CT下肢静脉造影法的研究和应用[J].实用医学影像杂志,2006,7:255-256.
[24]刘大为.临床血流动力学[M].北京:人民卫生出版社,2013.
[25]Fischer HW.Viscosity,solubility and toxicity in the choice of angiographic contrast medium[J].Angiology,1965,16:759-766.
[26]Hazirolan T,Turkbey B,Akpinar E,et al.The impact of warmed intravenous contrast material on the bolus geometry of coronary CT angiography applications[J].Korean J Radiol,2009,10:150-155.
[27]Cademartiri F,Mollet NR,van der Lugt A,et al.Intravenous contrast material administration at helical 16-detector row CT coronary angiography:effect of iodine concentration on vascular attenuation[J]. Radiology,2005,236:661-665.
[28]Takahashi H,Okada M,Hyodo T,et al.Can low-dose CT with iterative reconstruction reduce both the radiation dose and the amount of iodine contrast medium in a dynamic CT study of the liver [J].Eur J Radiol,2014,83:684-691.
[29]Cho ES,Chung JJ,Kim S,et al.CT venography for deep vein thrombosis using a low tube voltage(100 kVp)setting could increase venous enhancement and reduce the amount of administered iodine [J].Korean J Radiol,2013,14:183-193.
[30]Oda S,Utsunomiya D,Funama Y,et al.Evaluation of deep vein thrombosis with reduced radiation and contrast material dose at computed tomography venography:clinicalapplication ofa combined iterative reconstruction and low-tube-voltage technique [J].Circ J,2012,76:2614-2622.
[31]Davenport MS,Khalatbari S,Cohan RH,et al.Contrast materialinduced nephrotoxicity and intravenous low-osmolality iodinated contrast material:risk stratification by using estimated glomerular filtration rate[J].Radiology,2013,268:719-728.
[32]Khonsari RH,Healy C,Ohazama A,et al.Submicron imaging of soft-tissues using low-dose phase-contrast x-ray synchrotron microtomography with an iodine contrast agent[J].Anat Rec (Hoboken),2014,297:1803-1807.
(收稿2014-12-23)
The application and technical essential of CT with iodine contrast agent in the lower extremity deep vein
FU Fei,WAN Yeda.Department of Radiology,Tianjin Hospital,Tianjin 300211,China
At present,CT scanning technology has become an important tool in diagnostic imaging of lower extremity deep vein thrombosis.Based on the unique anatomical characteristics of the lower extremity venous,acquiring high-quality vein CT angiography image still has certain difficulty.At present,indirect method,direct method,and two-way method still have some disadvantages.Iodine contrast agent should be used safer and more reasonable to raise the concentration of contrast medium in the lower extremity deep venous lumen.At the same time we should reduce the artifacts and dosage of the iodine contrast agent to prevent contrast-induced acute kidney injury.All of these are hot topics in clinic.In this paper,we reviewed the different technical essentials of CT examination,the dosage of iodine contrast agent,injection flow rate, concentration,and temperature.
Iodine contrast agent;Lower extremity deep vein;Artifacts;Contrast-induced acute kidney injury;CT angiography;Tomography,X-ray computed
10.3874/j.issn.1674-1897.2015.03.Z0309
天津市天津医院放射科,天津 300211
万业达,E-mail:yd_wan@sina.com
*审校者