256层螺旋CT结合迭代重建及“三低”肺动脉成像的可行性研究

张玉兰， 黄军荣， 郑晓林， 赖清媚， 蔡庆文， 吴凤英， 张秀华

·心血管影像学·

256层螺旋CT结合迭代重建及“三低”肺动脉成像的可行性研究

张玉兰， 黄军荣， 郑晓林， 赖清媚， 蔡庆文， 吴凤英， 张秀华

目的：探讨256层螺旋CT结合idose4迭代重建及“三低”(低辐射剂量、低浓度对比剂及低对比剂用量)肺动脉成像的可行性。方法：将进行肺动脉CTA检查且体质量指数(BMI)为18.5～25.0 kg/m2的80例患者随机分成常规组与“三低”组，每组各40例。常规组扫描参数：管电压120 kV，管电流250 mAs，对比剂浓度370 mg I/mL，对比剂剂量1.0 mL/kg；“三低”组扫描参数：管电压100 kV，管电流150 mAs，对比剂浓度270 mg I/mL，对比剂剂量0.5 mL/kg。两组均采用idose4迭代重建算法，其余扫描参数一致。由2位高级职称的放射科医师以统一标准对图像质量进行主观评分；图像质量客观评价指标包括肺动脉CT值、信噪比(SNR)、对比噪声比(CNR)；辐射剂量评价指标包括平均容积CT剂量指数(CTDIvol)、剂量长度乘积(DLP)和有效剂量(ED)。两组图像质量主、客观评价结果的比较及辐射剂量的比较采用SPSS 13.0软件进行统计学分析，P<0.05为差异具有统计学意义。结果：两组图像质量的主观评分无显著差异(P>0.05)；两组各区域肺动脉CT值的差异均具有统计学意义(P均<0.05)，SNR、CNR差异均无统计学意义(P均>0.05)。常规组和“三低”组的CTDIvol分别为16.9和6.12 mGy； DLP分别为(456.84±72.96)和(160.43±27.06) mGy·cm；ED分别为(6.44±1.01)和(2.25±0.38) mSv，两组间上述指标的差异均具有统计学意义(P均<0.05)。结论：256层螺旋CT结合idose4迭代重建及“三低”肺动脉成像是可行的，在图像质量满足临床诊断要求前提下，可大幅度降低辐射剂量及对比剂用量。

肺动脉成像； 辐射剂量； 体层摄影术，X线计算机； 迭代重建; 可行性研究

肺动脉栓塞是因内源性或外源性栓子阻塞肺动脉引起肺循环障碍的临床和病理生理综合征，其病程发展迅速、死亡率较高[1]。随着CT技术的快速发展及广泛应用，多层螺旋CT肺动脉成像因其无创、快速等优点已逐步成为诊断肺动脉栓塞的首选检查方法。然而，CT辐射剂量及使用碘对比剂后出现的对比剂肾损伤日益受到业界关注，鉴于此，本研究拟探讨256层螺旋CT(idose4)高级迭代重建技术结合“三低”(低辐射剂量、低浓度对比剂及低对比剂用量)肺动脉成像的可行性。

材料与方法

1.一般资料

前瞻性的将我院2015年1月-2015年12月间、80例体质量指数(body mass index，BMI)为18.5～25.0 kg/m2、且接受肺动脉CTA检查的患者采用随机数字表法分为两组：常规组与“三低”组(低辐射剂量、低浓度对比剂及低对比剂用量)，每组各40例。常规组：男26例，女14例，年龄21～83岁，平均(52.58±16.85)岁。“三低”组：男23例，女17例，年龄23～81岁，平均(51.18±15.77)岁。所有患者神志均清楚；无碘过敏史；无心、肝、肾等重要脏器功能不全。所有患者均被告知注意事项，并签署知情同意书。

2.扫描方法

采用Philips Brilliance iCT 256层螺旋CT，机架旋转速度0.27 s/r，层厚0.9 mm，重建层间距0.45 mm。常规组：管电压120 kV，有效管电流250 mAs。“三低”组：管电压100 kV，有效管电流150 mAs。两组均采用idose4迭代重建，重建水平4级，其余扫描参数均一致：螺距0.993，矩阵512×512。两组均采用小剂量团注测试法，以注射流率4.5 mL/s经右肘静脉注射10 mL对比剂，追加20 mL生理盐水，选择肺动脉干为兴趣区进行监测。注射开始同时，在靶平面进行低剂量(100 kV，150 mAs)监测扫描，扫描时间0.5 s，间隔1.0 s，共16层，获得肺动脉的时间-密度曲线，计算峰值时间，根据曲线形态加1～2 s的经验值为延时扫描时间。常规组采用非离子型对比剂碘比乐(370 mg I/mL)，剂量1.0 mL/kg；“三低”组采用非离子型对比剂威视派克(270 mg I/mL)，剂量0.5 mL/kg。两组均采用双筒高压注射器，经右肘静脉，以4.5 mL/s流率注入对比剂，注射完毕后，以相同的流率追加注射30 mL生理盐水。扫描范围从肺尖至肺下缘。

3.后处理方法

将扫描获得的原始数据传至Philips EBW 4.5工作站进行肺动脉CT图像后处理，方法包括：多平面重组(MPR)、最大密度投影(MIP)、容积再现(VR)等。

4.图像质量评价

主观评价：由2名高级职称的放射科医师进行独立阅片，以统一标准对各组图像质量进行评分。根据肺动脉强化程度、图像血管边缘、主干和分支显示情况等判断图像质量，评分标准[2，3]：5分，噪声不明显，肺动脉边缘光滑锐利，远端分支显示好；4分，噪声稍增多，肺动脉边缘光滑，远端分支显示较好；3分，肺动脉主干及主要分支显示尚可，边缘稍毛糙，分支远端显示欠佳，尚可满足诊断要求；2分，肺动脉主干及主要分支显示较差，边缘毛糙，远端分支显示不清；1分，血管主干及分支显示差，无法诊断。

客观评价：①肺动脉CT值：测量、记录并计算各区域肺动脉的CT均值，包括主肺动脉干及左、右肺动脉，右肺上叶、中叶、下叶肺动脉、左肺上叶及下叶肺动脉，ROI放在血管中央，避开边缘搏动伪影，每个部位测3次，取平均值；②信噪比(SNR)：测量胸段气管内气体SD值，以SD平均值作为背景噪声(SD背景)，测量同层面双侧胸大肌的CT值，取平均值，根据公式SNR=肺动脉CT值/SD背景计算SNR；③对比噪声比(CNR)：根据公式CNR=(肺动脉CT值-肌肉CT值)/SD背景计算CNR。

5.辐射剂量指标

八区域碳市场均建立了有一定法律约束力的碳交易体系，形成了较为健全的管理体系，设计了符合自身减排目标及产业发展的配额分配方案，制定了抵消规则，建立了温室气体排放监测、报告和核查(MRV)制度，建立了配额登记注册系统及交易平台，以及建立了市场监督管理体系等。完善的体系确保了区域碳市场的正常运转，为全国碳市场的建立提供了借鉴及打好了基础，也为我国将来建立其他环境权益市场提供了可参考的依据。

记录扫描产生的平均容积CT剂量指数(CT dose index of volume，CTDIvol)和剂量长度乘积(dose length product，DLP]，有效剂量(effective dose，ED)根据公式ED=DLP×k计算。其中k为换算因子，本文采用欧洲质量标准的胸部平均值，k=0.014mSv/mGy·cm。

6.统计学分析

结 果

1.一般资料的比较

常规组和“三低”组间的性别、年龄及BMI的差异均无统计学意义(P均>0.05，表1)。

动脉条片状充盈缺损(箭)，远端分支显示不清； d) VR重组图可清晰显示各级肺动脉，噪声及伪影均不明显。

图1 “三低”组肺动脉图像可清晰显示各级肺动脉，噪声及伪影均不明显，均能满足临床诊断要求。a) MIP重组图； b) MIP重组图； c) VR重组图； d) VR重组图。 图2 常规组肺动脉图像。a) MIP重组图可清晰显示各级肺动脉，噪声及伪影均不明显； b) MIP重组图见左肺动脉干大片不规则充盈缺损(箭)，远端分支稀少； c) MIP重组图见左下叶肺

表1 两组间性别、年龄及BMI的比较

注：a为χ2值，b为t值。

2.图像质量的主观评价

常规组和“三低”组的肺动脉图像评分均达3分以上，且均能满足临床诊断要求，可清晰或较清晰的显示肺动脉主干及主要分支(图1、2)。2位阅片医师对图像质量的主观评分见表2。经Mann-Whitney U检验，其中医师1对两组肺动脉图像质量的主观评分差异无统计学意义(Z=-0.756，P=0.449)，医师2对两组肺动脉图像质量的主观评分差异亦无统计学意义(Z=-0.565，P=0.572)；两医师评分结果的kappa系数为0.944，提示两者一致性较好。

表2 常规组与“三低”组图像质量的主观评价对比

肺动脉干及左、右肺动脉水平比较：常规组与“三低”组间CT值的差异具有统计学意义(P=0.005<0.05)；SNR和CNR的差异均无统计学意义(P均>0.05，表3)。

左、右各叶肺动脉水平比较：常规组与“三低”组间CT值的差异具有统计学意义(P=0.006<0.05)；SNR和CNR的差异均无统计学意义(P均>0.05，表3)。

表3 常规组与“三低”组图像质量的客观评价对比

3.辐射剂量指标

常规组与“三低”组的管电压及有效管电流均为固定值，故两组的CTDIvol相对固定，常规组CTDIvol为16.90 mGy，“三低”组CTDIvol为6.12 mGy。“三低”组的DLP和ED均较常规组下降约65%，差异均具有统计学意义(P均<0.001，表4)。

表4 常规组与“三低”组辐射剂量的对比

讨 论

本研究采用的“三低”肺动脉成像(低辐射剂量、低浓度对比剂及低对比剂用量)的辐射剂量及对比剂用量均较常规扫描大幅下降；另外，因结合idose4迭代重建技术，其图像质量没有明显下降，可较清晰的显示肺动脉及其主要分支，满足临床诊断要求。

近年来，CT在冠脉、肺动脉等血管成像的临床应用越来越广泛，而其带来的电离辐射风险也日益受到各方关注，有研究甚至认为CT辐射将增加2%的恶性肿瘤发病率[4]。多年来，众多学者尝试通过降低管电压和管电流、增大螺距等多种方法降低CT的辐射剂量，然而，CT常用的滤过反投影(filtered back projection,FBP)重建算法对噪声和伪影较敏感，如大幅度降低管电压和管电流等扫描条件，将会导致图像质量明显下降。得益于近几年计算机技术的飞速发展，新的迭代重建技术可有效提升图像空间分辨力及密度分辨力，抑制低剂量扫描时产生的伪影，并通过频率噪声谱保留结构信息以保持CT图像的真实性；其中噪声控制模型通过自动判断原始数据中的噪声和所在解剖位置的CT值范围，将无效运算数据直接剔除，从而减少运算量、加速迭代重建，与FBP算法相比，该技术能够在辐射剂量较低的扫描条件下获得噪声较低的高质量图像[5-11]。急诊外伤等病例CT检查时，迭代重建不会导致临床紧急情况时重要的CT图像重建的延迟，且重建的时间、速度和诊断效能没有实质性差异[12,13]。因国内外相关研究报道已表明，迭代重建可在大幅度降低辐射剂量的条件下，获得与FBP重建相当的图像质量[6-11]，所以本研究没有比较迭代重建与FBP重建的图像质量及辐射剂量等方面的差异，同时，为提高可比性，本研究的“三低”组与常规组均采用idose4迭代重建。本研究中，“三低”组管电压100 kV，管电流150 mAs，与常规组(管电压120 kV，管电流250 mAs)相比， ED下降约65%，下降幅度为上述文献报道中的中等水平，可能有进一步降低的空间，尤其是管电压，有待日后进一步研究。

本研究中，“三低”组各级肺动脉的CT值普遍高于常规组，是因为降低管电压时，由于X射线的光电效应，使入射管电压光子能量与碘的结合更接近，从而使血管内的CT值升高。血管内CT值的高低与重建后的CTA图像对比度和图像质量密切相关：一般来说，血管内的CT值越高，CTA图像对比度越好。综上，低管电压扫描可采用较低浓度的碘对比剂，同时减少碘对比剂用量，因此本研究尝试在低辐射剂量扫描的同时，结合低浓度对比剂及低对比剂用量应用于肺动脉成像。文献报道在肾功能正常人群中，使用对比剂后出现的肾损害的发生率较低(约0.6%～2.3%)；而在慢性肾功能不全、糖尿病及心功能不全等高危人群中，其发生率则显著增高[14,15]。肾损害的发生与碘对比剂的用量相关，减少碘对比剂的用量可以在一定程度上避免此类不良反应的发生[15,16]。同时，碘对比剂浓度及粘度越高，对比剂在血管内停留时间越长，对肾血管内皮细胞损伤越大，并可能导致肾血流减少及肾小球滤过率的下降。因此，在满足成像及临床诊断的前提下，使用低剂量、低浓度的碘对比剂，可以降低对患者肾功能的影响，同时减轻患者的经济负担。本研究中，常规组使用高浓度对比剂碘比乐(370 mg I/mL)，对比剂剂量为1.0 mL/kg，碘实际剂量370 mg I/kg；而“三低”组采用低浓度对比剂威视派克(270 mg I/mL)，对比剂剂量为0.5 mL/kg，碘实际剂量135 mg I/kg，比常规组减少约64%，而两者图像质量无明显差异。

本研究的不足之处：因本研究80例行肺动脉CTA检查的患者最后诊断为肺动脉栓塞的只有11例，总阳性率较低(仅13%左右)，故未将“三低”组与常规组对肺动脉栓塞的诊断能效、诊断准确性进行比较，日后仍需扩大样本量进一步研究；本研究未将两组使用对比剂前后患者的肌酐等肾功能指标的变化进行比较分析。

综上所述，256层螺旋CT结合 idose4迭代重建及“三低” (低辐射剂量、低浓度对比剂及低对比剂用量)肺动脉成像是可行的，在图像质量满足临床诊断要求的前提下，可大幅降低辐射剂量及对比剂用量。

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The feasibility study of 256 slice spiral CT with iterative reconstruction and "three-low" in pulmonary artery imaging

ZHANG Yu-lan，HUANG Jun-rong，ZHENG Xiao-lin，et al.

Department of Radiology，Dongguan People's Hospital，Guangdong 523000，China

Objective：To investigate the feasibility of 256 slice spiral CT with iDose4 iterative reconstruction and "three low"(low dose,low iodinated concentration and low contrast agent volume) in CT pulmonary angiography.Methods：Eighty patients whose body mass indexes (BMI) from 18.5 to 25.0kg/m2underwent pulmonary artery CTA.All patients were randomly divided into control group and "three low" group with 40 patients in each group respectively.The parameters of control group were as follow: tube voltage 120kV,tube current 250mAs,iodine concentration of contrast agent 370mg I/mL,dose of contrast agent 1.0mL/kg.However,those of "three low" were as follow:tube voltage 100kV,tube current 150mAs,iodine concentration of contrast agent 270mg I/mL,dose of contrast agent 0.5mL/kg,iDose4 iterative reconstruction was adopted in both groups,moreover,the other parameters were same.The imaging qualities of both groups were subjectively and objectively assessed.The image quality was subjectively scored by 2 senior radiologists with unified standard.Image quality objective evaluation index included pulmonary artery CT value,signal noise ratio (SNR) and contrast noise ratio;however,radiation dose evaluation index included volume CT radio index (CTDIvol),radio dose length product (DLP) and effective dose.The subjective and objective evaluation of image quality in two groups as well as radiation dose were compared statistically by SPSS software,and the level of statistical significance was set atP<0.05.Results:There was no significant difference in image quality subjective score between two groups (P>0.05).The difference of pulmonary artery CT value between the two groups was statistically significant (P<0.05),however,there was no statistical important difference in SNR and CNR between the two groups (P>0.05).The CTDIvol of the control group and the "three low" group was 16.9 and 6.12mGy respectively,DLP was (456.84±72.96) and (160.43±27.06)mGy·cm respectively,ED was (6.44±1.01) and (2.25±0.38) mSv respectively,the differences of the above index between the two groups were statistically significant (P<0.05).Conclusions:The way of 256 slice spiral CT combined with iDose4 iterative reconstruction and “three low” is feasible for pulmonary artery imaging;based on the premise of satisfying the clinical diagnostic requirements,the radiation dose and the volume of contrast agent can be greatly reduced.

Pulmonary artery imaging; Radiation dosage; Tomography，X-ray computed; Iterative reconstruction; Feasibility studies

523000 广东，东莞市人民医院放射科(张玉兰、郑晓林、赖清媚、蔡庆文、吴凤英、张秀华)，放疗科(黄军荣)

张玉兰(1979-)，女，广东东莞人，主管技师，主要从事CT新技术应用与开发研究工作。

黄军荣，E-mail：rong3232@163.com

R543.2; R814.42

A

1000-0313(2017)02-0144-05

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.02.010

2016-05-10

2016-08-15)