高低浓度造影剂不同注射速度的CT肺动脉造影图像质量分析

孙 潇孔祥凌郭笑寒马 丽解礼冰朱 力

高低浓度造影剂不同注射速度的CT肺动脉造影图像质量分析

孙 潇1孔祥凌2郭笑寒1马 丽1解礼冰1朱 力2

目的 比较高低浓度造影剂不同注射速度的CT肺动脉造影（CTPA）图像质量，为临床提供造影剂注射方案。资料与方法 收集临床疑似肺栓塞且需要进行CTPA的患者346例，按造影剂浓度分为高浓度组181例（370 mgI/ml）和低浓度组165例（320 mgI/ml），每组再按注射速度分为3.0、3.2、3.4、3.6、3.8、4.0 ml/s组。测量主肺动脉、右肺上叶动脉及右肺下叶后基底段动脉的CT值并计算其平均值。结果 高浓度组不同亚组间肺动脉平均CT值、噪声、信噪比（SNR）及对比噪声比（CNR）比较，差异无统计学意义（P＆gt;0.05）。低浓度组不同亚组间肺动脉平均CT值比较，差异无统计学意义（P＆gt;0.05）；3.0 ml/s组的噪声、SNR及CNR与其他亚组比较，差异均有统计学意义（P＆lt;0.05）。高低浓度组相同流速亚组间肺动脉平均CT值比较，差异无统计学意义（P＆gt;0.05）。高低浓度组3.0 ml/s亚组的噪声、SNR及CNR的差异均有统计学意义（P＆lt;0.05），高低浓度组其余亚组间的差异均无统计学意义（P＆gt;0.05）。结论 低浓度造影剂联合低流速CTPA图像的肺动脉CT值与高浓度造影剂相比无差异，且进入体内的碘总量及碘流速较低，可降低患者的肾脏及血管负荷，有利于降低造影剂相关肾病及造影剂外渗发生的风险。

肺栓塞；体层摄影术，螺旋计算机；肺动脉；血管造影术；造影剂；注射

CT肺动脉造影（CT pulmonary angiography，CTPA）以无创、快速等优势取代了传统的有创肺动脉导管造影，成为诊断肺栓塞的首选检查，已纳入临床疑似肺栓塞的常规检查，其诊断敏感度和特异度为94％～96％和94％～100％[1]。CTPA的图像质量主要取决于肺动脉的强化程度，而后者主要依靠扫描技术及造影剂注射方案。在管电压固定的情况下，血管内的碘流量对肺动脉的强化至关重要[2]。但是碘对比剂有肾毒性，快速注射会增加心脏负荷[3-4]。既往研究以不同浓度和（或）不同造影剂剂量为主，且注射速度主要为4～5 ml/s[5-9]。而对于不同浓度搭配不同注射速度的研究较少。本研究通过比较高低浓度组不同注射速度的CTPA图像质量，观察注射速度由高到低的CTPA图像质量间的差异，找到临界注射速度，判断是否可应用于CTPA。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集2015年10月—2016年3月宁夏医科大学总医院临床疑似肺栓塞并行CTPA检查的患者346例，按造影剂浓度分为高浓度组（370 mgI/ml）和低浓度组（320 mgI/ml），每组再按注射速度分为3.0、3.2、3.4、3.6、3.8、4.0 ml/s亚组。高浓度组181例，其中男90例，女91例；年龄20～85岁，平均（59±14）岁；体重指数（BMI）为（23.98±3.20）kg/m2、心率（81±13）次/min；3.0～4.0 ml/s亚组分别为27、28、34、33、28、31例。低浓度组165例，其中男84例，女81例；年龄24～84岁，平均（59±14）岁；BMI为（23.32±3.44）kg/m2、心率（81±14）次/min；3.0～4.0 ml/s亚组分别为20、32、26、30、24、33例。排除标准：年龄＆lt;18岁；妊娠及哺乳期；幽闭恐惧症；甲状腺功能亢进未治愈；碘过敏；肾功能不全。所有患者均签署知情同意书。高浓度组不同流速、低浓度组不同流速及不同流速高低浓度组比较，性别、年龄、BMI为及心率差异无统计学意义（P＆gt;0.05）。

1.2 仪器与方法 采用Philips Brilliance 256层螺旋CT扫描仪。扫描参数：管电压100 kV，管电流自动调节系统，螺距0.9 mm，准直器宽度0.9 mm，转速0.5 s/r，层厚1 mm，采用迭代重建算法对图像进行后处理。注射方案：高浓度组注射370 mgI/ml造影剂（碘普罗胺）50 ml，注射速度分别为3.0、3.2、3.4、3.6、3.8、4.0 ml/s，随后以相同速度注射35 ml生理盐水；低浓度组采用320 mgI/ml造影剂（碘佛醇）50 ml，再以相同速度注射35 ml生理盐水。患者取头先进，右侧肘正中静脉埋置20G套管针，连接双筒高压注射器，双臂举过头顶，扫描范围由胸廓入口至膈肌水平，平扫完成后直接进行增强扫描。感兴趣区（ROI）置于主肺动脉，触发阈值为100 HU，延迟5 s后自动扫描，随后图像传至PACS系统。

1.3 图像质量评价 由1位副主任医师及1位主治医师利用Philips工作站，行CTPA图像质量客观及主观评价，评价结果不一致时讨论达成一致。

1.3.1 图像质量评价 客观评价包括肺动脉主干、右肺上叶动脉及右肺下叶后基底段动脉CT值，并计算肺动脉平均CT值；背阔肌CT值作为背景噪声，肺动脉主干CT值标准差作为噪声，然后计算图像信噪比（SNR）、对比噪声比（CNR），公式见（1）、（2）：

主观评价主要是对上腔静脉周围射束硬化伪影的评分：无伪影为0分；有伪影但局限在上腔静脉周围为1分；有伪影放射至右上叶肺动脉并影响右肺上叶动脉栓塞的判断为2分[9]。

1.3.2 辐射剂量 CT自动扫描CT容积剂量指数（CT dose index of volume，CTDIvol）和剂量长度乘积（dose length product，DLP），计算有效剂量（effective dose，ED。即ED=DLP×K，其中K值为0.017。

1.4 统计学方法 采用SPSS 11.5软件。计量资料采用Shapiro-Wilkins检验其正态性分布，正态分布参数、高低浓度组资料比较采用t检验；不同流速的CTPA客观图像质量参数比较采用方差分析；非正态分布数据采用秩和检验；性别比例用χ2检验。P＆lt;0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 客观图像质量分析 高浓度组不同流速亚组间比较，肺动脉平均CT值、噪声、SNR、CNR差异无统计学意义（P＆gt;0.05）。低浓度组不同流速亚组间比较，肺动脉平均CT值的差异无统计学意义（P＆gt;0.05）；3.0 ml/s亚组的噪声、SNR及CNR与其他亚组比较差异均有统计学意义（P＆lt;0.05），其他不同流速亚组间差异无统计学意义（P＆gt;0.05）。高低浓度组3.0 ml/s亚组的噪声、SNR及CNR比较，差异有统计学意义（P＆lt;0.05），平均CT值差异无统计学意义（P＆gt;0.05）；其余同一流速亚组间的肺动脉平均CT值、噪声、SNR及CNR比较差异无统计学意义（P＆gt;0.05）。见图1～4、表1。

2.2 主观图像质量分析 高浓度组的上腔静脉周围射束硬化伪影评分：0分101例，1分79例，2分1例；低浓度组：0分109例，1分55例，2分1例。两组间差异无统计学意义（P＆gt;0.05）。

2.3 辐射剂量 高低浓度组3.0 ml/s亚组的CTDIvol、DLP、ED比较，差异均有统计学意义（P＆lt;0.05）；其他相同流速亚组间比较，差异均无统计学意义（P＆gt;0.05）。见表2。

图1 男，56岁，无肺栓塞。320 mgI/ml注射速度4.0 ml/s的MIP重建图像，肺动脉平均CT值419.7 HU

图2 女，49岁，无肺栓塞。320 mgI/ml组注射速度3.0 ml/s的MIP重建图像，肺动脉平均CT值420.2 HU

图3 女，62岁，右肺下叶主干栓塞（箭）。370 mgI/ml组注射速度4.0 ml/s的MIP重建图像，肺动脉平均CT值423.9 HU

图4 女，58岁，双侧胸腔积液。370 mgI/ml组注射速度4.0 ml/s的MIP重建图像，肺动脉平均CT值432.5 HU

表1 不同流速亚组间、高低浓度组的客观图像质量评价

表2 不同流速亚组间、高低浓度组的辐射剂量

3 讨论

在CTPA中，肺动脉的强化程度可随着造影剂的注射速度发生改变，在保持造影剂剂量不变的情况下，注射速度越快，肺动脉的强化程度越高，并且达到峰值强化的时间越短，但缺点是缩短肺动脉扫描的时间窗，容易错失肺动脉峰值强化的最佳扫描时机[10]。既往研究比较了剂量为80～150 ml、注射速度为4～5 ml/s的CTPA图像质量及对肺栓塞的诊断效能，肺动脉CT值为250～300 HU，均能得到满足诊断需求的图像质量[5-7,10]。但是上述研究中造影剂剂量过大，进入体内的碘总量较多，不利于肾脏健康，尤其是易感人群和基础肾脏疾病患者；且注射速度较快，会增加老年患者造影剂外渗的风险以及心脏负荷。注射速度降低虽然能延长肺动脉峰值强化的扫描时间窗，却会降低碘流速，导致图像质量下降。

本研究将高低浓度组注射速度从4.0 ml/s依次递减0.2 ml/s降至3.0 ml/s，造影剂剂量降低至50 ml，以寻找不影响图像质量的最低注射速度，结果显示除低浓度组3.0 ml/s亚组的图像噪声、SNR及CNR与组内其他流速亚组间及高浓度组3.0 ml/s亚组间的差异有统计学意义（P＆lt;0.05）外，其余客观图像质量差异均无统计学意义（P＆gt;0.05），且肺动脉平均CT值均高于300 HU，与上述研究相比，虽然降低造影剂剂量及注射速度，但结果相似。低浓度组不同流速亚组间噪声、SNR及CNR差异的主要原因为流速过慢，血管内造影剂混合不均，所得的ROI标准差较大，导致图像噪声与其他亚组存在显著差异。由此可见，在管电压为100 kV时3.0 ml/s可进行CTPA检查。决定肺动脉强化程度的另一主要因素为造影剂浓度，浓度越高血管的强化程度越强。本研究中，肺动脉平均CT值高低浓度组相同流速亚间比较，差异虽然无统计学意义（P＆gt;0.05），但是高浓度组不同流速亚组肺动脉平均CT值均大于低浓度组（差异为11～28 HU）。高浓度造影剂主要有两方面缺点：①增加肾脏负担，容易引起造影剂相关肾病。Thomsen 等[11]报道，对肾功能不全的患者进行CT造影检查时使用27～40 g碘总量的造影剂，肾病的发生率为10％。因此使用高浓度造影剂提高图像质量与降低患者造影剂相关肾病的发生率之间是相互矛盾的。Kristiansson等[12]研究得出，在80 kV扫描条件下，将碘总量降低到6.4～12 g，造影剂相关肾病的发生率可降至1％～5％。本研究采用高低浓度、6种不同注射速度进行对比，结果显示客观图像质量能满足临床诊断需求，碘总量从18.5 g降至16 g，碘流速从1.11～1.48 g/s降至0.96～1.28 g/s，与Thomsen等[11]的研究相比，已大大降低了患者体内的碘总量及碘流速；②造影剂浓度越高，形成的上腔静脉周围射束硬化伪影就越明显，越容易影响右肺动脉有无肺栓塞的诊断。胡学梅等[9]报道注射速度为5 ml/s 时，270 mgI/ml与370 mgI/ml造影剂相比，前者上腔静脉周围射束硬化伪影的发生率低于后者，且差异有统计学意义（P＆lt;0.05）。本研究中，虽然高低浓度组射束硬化伪影评分比较差异无统计学意义（P＆gt;0.05），但高浓度组评分为1分和2分的例数为80例，低浓度组为56例，分别占总体的44.2％、33.9％，与上述研究（90％、70％）相比，比例明显减小，而且1分和2分所占比例在高低浓度组的差异有统计学意义（P＆lt;0.05）。造影剂浓度对辐射剂量并无影响，对于研究中出现的辐射剂量间的差异，主要原因：①低浓度组3.0 ml/s流速的样本量较小，可能存在一定的选择偏倚；②高低浓度组患者的性别比例在3.0 ml/s间虽然差异无统计学意义（P＆gt;0.05），但高浓度组女性患者的比例（16/27）高于低浓度组（8/20），可能是因为女性患者体内脂肪含量偏高，会不同程度地减弱X线的穿透力，导致组间辐射剂量的差异。

总之，在对临床疑似肺栓塞患者进行CTPA检查时，尽可能使用低浓度造影剂，并且根据患者情况选择注射速度。本研究样本量较小，且未对患者是否出现造影剂相关肾病进行随访。今后将扩大样本量，并加大对造影剂相关肾病的进一步研究。

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（本文编辑 周立波）

Analysis on CTPA Image Quality by Using High and Low Concentration Contrast Agent with Various Injected Flow Velocities

SUN Xiao KONG Xiangling GUO Xiaohan MA Li XIE Libing ZHU Li

Purpose To compare the CTPA image quality by using contrast agent with different concentration at different injection rate so as to provide suitable contrast agent injection for patients.Materials and Methods A total of 346 patients with suspected acute pulmonary embolism who required to undergo CTPA examination were randomly assigned to high (370 mgI/ml) and low (320 mgI/ml) concentration groups, and each group was further divided into six subgroups with different velocity (3.0, 3.2, 3.4, 3.6, 3.8 and 4.0 ml/ s).The CT value of the main pulmonary artery, right pulmonary upper lobe artery and right lung under leaf posterior basal segmental artery was measured.Results In the high concentration group, there were no signifcant differences in pulmonary artery average CT value, noise, single to noise ratio (SNR) and contrast to noise ratio (CNR) among the subgroups with different velocity (P＆gt;0.05).In the low concentration group, the difference was not statistically signifcant in pulmonary artery average CT value (P＆gt;0.05) among the subgroups with different velocity; however, the noise, SNR and CNR of 3.0 ml/s subgroup had significant differences compared with other subgroups (P＆lt;0.05).There was no signifcant difference in average CT value of pulmonary artery between the subgroups with the same velocity in the two concentration groups (P＆gt;0.05).In addition, except that the noise, SNR and CNR of 3.0 ml/s subgroup showed significant differences with other subgroups either in high concentration group or in low concentration group (P＆lt;0.05), there were no signifcant differences in the above-mentioned parameters among other subgroups with the same velocity in both groups (P＆gt;0.05).Conclusion Compared with high concentration contrast agent, the image obtained by using low concentration contrast agent shows no difference in pulmonary artery average CT value but with low iodine fow and iodine fow rate, which can reduce the risks of contrast media induced nephropathy (CIN) and contrast agent extravasation.

Pulmonary embolism; Tomography, spiral computed; Pulmonary artery; Angiography; Contrast media; Injections

10.3969/j.issn.1005-5185.2016.12.018

1.宁夏医科大学 宁夏银川 750000

2.宁夏医科大学总医院放射科 宁夏银川750004

朱 力

Department of Radiology, General Hospital of Ningxia Medical University, Yinchuan 750004, China

Address Correspondence to: ZHU Li

E-mail: zhuli72@163.com

中国分类号

R563.5；R445.3

2016-05-09

修回日期： 2016-07-26

中国医学影像学杂志

2016年 第24卷 第12期：943-947

Chinese Journal of Medical Imaging

2016 Volume 24 (12): 943-947