家兔肝脏低剂量CT灌注成像的可行性研究



家兔肝脏低剂量CT灌注成像的可行性研究

杨茹，胡富碧，吴少平，冯俊榜，宋晓琴，张志，曾雪琴

(成都医学院第一附属医院放射科，四川成都610500)

【摘要】目的:探讨低剂量CT灌注成像对家兔肝脏灌注成像参数及图像质量的影响。方法:对9只家兔行常规剂量、中等剂量和低剂量肝脏CT灌注成像，对图像进行后处理，测量肝脏灌注参数值，包括肝血容量(BV)、肝血流量(BF)、肝动脉灌注量(APL)，并对获得的肝脏灌注图进行主观质量评分，对3组灌注参数值和图像质量评分进行统计学分析。同时记录三种条件下的辐射记录值。结果:低剂量组、中等剂量组和常规剂量组的BF、BV、APL值差异无统计学意义(P＞0.05)。低剂量组、中等剂量组和常规剂量组图像主观评分分别为(4.11±0.65)分、(4.38±0.61)分和(4.56±0.58)分，2名医师观察者间一致性较好(Kappa值为0.507)。低剂量组所接受辐射剂量远低于常规记录，容积CT剂量指数(volume CT dose index，CTDI-vol)和剂量长度乘积(dose length product，DLP)均下降了75％。结论:基于降低管电流方式的家兔肝脏低剂量CT成像是可行的。

【关键词】肝脏;灌注成像;低剂量;兔

CT检查的主要劣势在于具有辐射损伤风险，尤其是对于妇女儿童，辐射剂量的增加导致放射相关疾病发生风险和几率增大［1-2］。低剂量CT检查技术已经成为医疗界共同关注的焦点。目前公认CT灌注成像在各种肝脏疾病评价中具有重要的价值，但是肝脏是一个辐射敏感器官［3］，并且CT灌注成像由于扫描周期长，其辐射剂量大，限制了其临床应用。虽然降低辐射剂量会为患者降低辐射损伤的风险，但是未经验证和过度的降低辐射剂量提供损坏影像信息以至出现诊断错误等问题。如何在尽可能低的辐射剂量条件下，获得能够满意的肝脏CT灌注图像是相关学者研究的重点。笔者旨在通过动物实验探讨低剂量CT灌注成像的可行性，为肝脏低剂量CT灌注成像的临床应用提供实验基础。

1　材料与方法

1.1实验对象

大白兔9只，体重约2.0 kg，月龄约4～6个月，雌雄不限，由成都医学院第一附属医院实验研究中心提供并饲养。

1.2扫描前准备

扫描前禁食12 h，3 h前饮少量水。兔耳缘静脉置入21G留置针并固定备用。采用3％的戊巴比妥钠(1 mL/kg)经兔耳缘静脉麻醉后，使用自制腹带加压固定以尽量抑制呼吸运动及移动伪影。将实验兔仰卧固定于自制木板并放置在CT扫描床上。

1.3成像技术

采用SIEMENS SOMATOM Definition AS VA44A 128层螺旋CT扫描仪，先行肝脏CT平扫，参数:120 Kv，电流200 mAs，层厚5 mm，层间距5 m，螺距1.0，FOV15 cm，矩阵512×512，扫描范围自膈顶至肝下缘。选取约肝门层面后，然后以肝门层面为中心，行肝脏CT灌注扫描，扫描参数:常规剂量组管电流120 mA，中等剂量组管电流90 mA，低剂量组管电压为30 mA;其他参数相同(管电压120 Kv)，层厚5 mm，FOV99 mm，扫描延迟时间为2 s，连续40 s动态扫描，对比剂为碘佛醇320 mgl/mL，使用高压注射器经耳缘静脉注入。对比剂剂量为4 mL，注射流率为1.2 mL/s。

1.4图像后处理与数据测量

灌注扫描完成后，将原始数据传入西门子CT工作站灌注分析软件(Syngo MMWP VE40A)，选择肝脏应用程序(最大斜率法数学模型)，使用VPCT Body灌注分析进行图像后处理与灌注参数测量。首先进行运动校准，然后进行图像分割，确定阀值为-50 Hu和150 Hu，其次进行定义血管，并以腹主动脉为输入动脉，门静脉主干或主要分支为输入静脉，自动生成时间-密度曲线(TDC)、灌注伪彩图后，测量肝左右叶肝实质区灌注参数值，包括血流量(blood flow，BF)、血容量(blood volume，HBV)、肝动脉灌注量(arterial liver perfusion，ALP)。记录容积CT剂量指数(volume CT dose index，CTDIvol)和剂量长度乘积(dose length product，DLP)评价辐射剂量。

1.5图像质量评分

由2名不知扫描条件的腹部组放射医师在工作站上独立进行图像质量的主观评分。5分:图像质量优，肝实质色彩均匀，血管清晰、分界明确，边缘完整光滑;4分:图像质量良，肝实质色彩尚均匀，血管结构较清晰、分界确定模糊、边缘尚整光滑; 3分:图像质量一般，肝实质色彩欠均匀、颗粒感粗糙、血管模糊、界限不明确，观察轻度受影响; 2分:图像质量差，肝实质色彩不均、局部缺失、血管显示不清、不能分界、边缘模糊; 1分:图像质量太差，局部缺失中断、伪影严重，不能提供可靠的信息。大于等于3分的图像被认为是临床可以接受的图像。

1.6统计学分析

用SPSS 11.0统计学软件处理。计量资料用平均数±标准差表示。不同管电流扫描的灌注参数间进行方差分析，各组左右叶灌注参数值采用配对t检验。2名观察者对各组图像质量主观评分的一致性采用Kappa检验。P＜0.05为差异具有统计学意义。

2　结果

低剂量、中等剂量与常规剂量获得的BV、BF、ALP参数值，见表1、图1、图2和图3。低剂量、中等剂量组与常规剂量条件下BV、BF、ALP参数值差异均无统计学意义(P＞0.05)，3组间两两比较结果显示差异均无统计学意义(P＞0.05)。各组肝左右叶各灌注参数差异无统计学意义(P＞0.05)。

低剂量组、中等剂量和常规剂量组图像质量主观评分分别为(4.11±0.65)分、(4.38±0.61)分和(4.56±0.58)分，所有图像均达到诊断要求。2名观察者之间的一致性Kappa值为0.507，一致性一般。

3组的辐射剂量比较: CT扫描结束后剂量报告显示常规组、中等剂量组和低剂量组CTDIvol值和DLP分别为320.6 m Gy、239.77 m Gy、80.82 m Gy 和1 231.09 m Gy.cm、920.73 m Gy.cm、310.36 m Gy.cm，与常规组相比，低剂量组CTDIvol和DLP下降的百分比均为75％。

表1　各剂量组肝实质灌注参数比较(±s，n =9)

表1　各剂量组肝实质灌注参数比较(±s，n =9)

组别BV(mL/100mL)左叶　　右叶BF(mL/100mL/min)左叶　　右叶ALP(mL/100mL/min)左叶　　右叶低剂量组　7.85±1.08　7.99±1.11　36.41±6.14　34.4±5.34　32.32±7.84　30.58±5.25中等剂量组　8.21±1.90　7.75±1.34　35.90±4.63　33.57±4.46　31.04±4.84　32.66±5.89常规剂量组　7.47±1.48　8.43±1.98　34.75±4.57　33.82±4.29　32.52±7.17　28.89±8.47 F值　0.370　0.450　0.437　0.075　0.127　0.720 P值0.695　0.643　0.651　0.928　0.881　0.497

图1　常规剂量兔肝脏BF、BV、APL伪彩图

图2　中等剂量兔肝脏BF、BV、APL伪彩图

图3　低剂量兔肝脏BF、BV、APL伪彩图

3　讨论

CT灌注成像是一种定量反映组织血流动力学特征的成像技术。近年来，研究表明CT灌注成像在评价各种肝脏疾病中具有重要的价值，如慢性肝疾病相关肝纤维化程度和肝损害，肝癌新生血管形成评价，预测肿瘤的治疗应答，评价术后或放疗后肝脏灌注改变［4］。特别是在肿瘤的应用价值已被临床广为接受。然而，常规条件下CT灌注成像所需剂量是腹部常规CT扫描的1～2倍［5］。常规CT灌注成像使受检者接受辐射剂量明显增高，限制了它的临床应用，而采用低剂量CT灌注成像扫描将是必然趋势［6］。辐射防护与安全最优化(as low as reasonably achievable，ALARA)理论作为剂量控制的原则被放射学界普遍接受，即采用最低的放射剂量来获得合适的图像质量以用于准确诊断。基于此理论，低剂量CT灌注成像就是在满足图像诊断质量的前提下，尽可能降低CT灌注成像带来的辐射剂量，它目前已成为了国内外学者研究的热点和重点。目前许多方法和措施已经用于降低CT扫描剂量，如降低管电压、管电流，加大螺距，个性化动态调节技术，自动曝光调节，图像过滤以及迭代重建等各种重建算法［7-9］。目前国内部分临床上使用均是常规多排CT扫描仪，此类机型不具如备迭代算法等降低辐射剂量同时减少噪声的重建技术。

Naidich等［10］在1990年首次提出低剂量CT的概念，降低管电流的同时，保持其他扫描参数不变的条件下获得能够满足诊断要求的图像。本研究将此引用于肝脏CT灌注成像，以期待保证图像质量和获得稳定灌注参数的同时，能够降低辐射剂量。有研究报道［11］通过降低管电流来降低CT剂量进行肺部CT灌注成像，结果在200 mAs和30 mAs条件下获得肺部灌注值差异无统计学意义(P＞0.05)，但辐射剂量CTDI值降了85％。金彪等［12］的临床研究发现低剂量CT灌注成像(80 KV、50 mAs)与常规剂量CT灌注成像(80 KV、160 mAs)获得的非小细胞肺癌血流量、血容量以及通透性值差异无统计学意义，他们认为低剂量螺旋CT灌注成像可用于非小细胞肺癌的临床诊断、术前分期、术后及放化疗的疗效评估。本研究将管电流分别降至90、30 mAs，结果表明与中等剂量和常规条件下的CT灌注成像比较，低剂量CT灌注成像获得家兔肝脏的灌注参数并没有明显的改变，三组间灌注参数值差异无统计学意义(P＞0.05)，而且辐射剂量明显降低了75％。与王文晶等［13］的临床研究结果较相似。CT灌注值主要反映的是造影剂流经组织器官造成CT值的变化，因为管电流决定X线的量，不会明显改变组织器官的CT值，降低管电流则能直接降低辐射剂量，同时又未改变X线穿透力，所以通过降低管电流的低剂量CT灌注成像不会影响灌注参数计算的准确性。尽管降低管电流会带来额外的图像噪声，影响图像质量，但是CT灌注成像主要提供定量数据信息，对图像质量要求相对不高，因此降低一定的图像质量，可以获得较低辐射剂量和相对准确的灌注参数。作者认为通过降低管电流这种直接简便的方法行肝脏低剂量CT灌注成像可以获得可靠和准确的肝脏微血流灌注参数。

目前临床常用的辐射剂量评价指标有CT剂量指数(CT dose index，CTDI)、剂量长度乘积(dose length product，DLP)和有效剂量(effective dose，ED)。容积CT剂量指数(volume CT dose index，CTDIvol)是扫描完成后在操作界面上直接获取。CTDIvol表示CT扫描时对于标准参考模型的辐射输出水平。剂量长度乘积(dose length product，DLP)是CTDIvol(m Gy)和扫描长度(cm)的乘积，表示标准参考模型所接受的总辐射能量。两者与患者体型大小无关，反映的是设备输出的辐射剂量，而非患者接受的辐射剂量。体型特异性剂量估计(SSDE)是指经过患者体型校正的患者接受的CT剂量估算值，是基于CTDIvol通过体型相关转换系数得到的［14］。本研究采用不同的管电流，30 mAs的辐射剂量可降了75％。此外影响辐射剂量的参数如官电压、螺距、扫描期相以、曝光时间以及扫描层厚均设置为固定值，只研究管电流变化带来的影响。此外，本研究没有考虑体型因素的影响，因为所入选动物体重及体型较一致，所以也只使用CTDIvol和DLP评价辐射剂量。

本研究存在一定局限性。首先，兔肝脏模型与人体肝脏生理学和组织学特点存在一定差异性，此外没有研究病理状态下低剂量CT成像。其次，样本量偏少，我们选择同一受检动物前后两次检查进行对照，保证一致性。此外，实际临床工作降低CT辐射剂量是一个多因素复杂的系统工程，需要不断的深入研究及实践才可能获得合理的方案。今后将进行加大样本量及进行疾病模型和临床实践研究。

综上所述，本研究结果显示通过直接降低管电流这种简便的方法，获得了与常规剂量CT相似图像质量，并提供了稳定准确的灌注参数。

参考文献

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(学术编辑:黄小华)

网络出版时间: 2015-3-5 12∶47网络出版地址: http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1254.R.20150305.1247.019.html

The feasibility study of hepatic low-dose CT perfusion imaging in rabbit

YANG Ru，HU Fu-bi，WU Shao-ping，FENG Jun-bang，SONG Xiao-qin，ZHANG Zhi，ZENG Xue-qin

(Department of Radiology，The First Affiliated Hospital of Chengdu Medical College，Chengdu 610500，Sichuan，China)

【Abstract】Objective: To explore the effect of hepatic lose-dose CT perfusion imaging for perfusion parameters and image quality.Methods:9 rabbits were undergone routine dose，median dose and low-dose CT perfusion scanning.The original images were processed by perfusion software.The value of blood volume (BV)，blood flow (BF)and arterial liver perfusion (ALP)were measured and image quality were evaluated，and statistical analysis was performed.Results: The differences of BF，BV，and ALP among the three groups were not statistically significant (P＞0.05).The scores of image quality in routine dose group，median dose group and low-dose group were 4.11±0.65，4.38±0.61 and 4.56±0.58，respectively.The two reviewers keep good consistency.Kappa value of two reviewers was 0.507.Compared with the routine dose group，the value of CTDIvol and DLP of the low-dose group decreased 75％.Conclusion: Low-dose hepatic CT perfusion imaging based on reducing tube current in rabbit was feasible.

【Key words】Liver; Perfusion imaging; Low dose; Rabbit

通讯作者:胡富碧，E-mail: yingxianghu_cmc@163.com

作者简介:杨茹(1986-)，女，陕西周至人，硕士，研究方向:体部影像学。

基金项目:成都医学院第一附属医院科研资助项目(CYFY13DL-002)

收稿日期:2014-03-26

doi:10.3969/j.issn.1005-3697.2015.01.19

【文章编号】1005-3697(2014)01-0081-05

【中图分类号】R-332

【文献标志码】A