宽体探测器全肾脏CT灌注扫描持续时间对灌注参数的影响

刘静红 LIU Jinghong

刘爱连 LIU Ailian

王逸敏 WANG Yimin

方 鑫 FANG Xin

刘义军 LIU Yijun

刘晓峰 LIU Xiaofeng

田士峰 TIAN Shifeng

宽体探测器全肾脏CT灌注扫描持续时间对灌注参数的影响

刘静红 LIU Jinghong

刘爱连 LIU Ailian

王逸敏 WANG Yimin

方 鑫 FANG Xin

刘义军 LIU Yijun

刘晓峰 LIU Xiaofeng

田士峰 TIAN Shifeng

CT灌注成像是一种功能成像，获得的主要灌注参数包括血流量（blood flow，BF）、血容量（blood volume，BV）、平均通过时间（mean transit time，MTT）和毛细血管表面通透性（permeability surface，PS）等。CT灌注成像应用受限的主要原因为辐射剂量的增加，既往研究通过减少总扫描时间[1]或增加扫描间隔[2]来减少辐射剂量。本研究探讨单独减少灌注扫描持续时间是否会对灌注参数值造成影响，以满足临床诊断的不同需求。

1 资料与方法

1.1 研究对象 前瞻性收集2015年10月－2016年3月于大连医科大学附属第一医院进行肾脏CT增强及灌注扫描的患者共218例。按照灌注扫描持续时间将患者分为短灌注组（A组）和长灌注组（B组）。将2015年10月8日－11月20日检查的患者采用A组扫描模式，2015年11月21日－2016年3月14日检查的患者采用B组扫描模式。纳入标准：肾脏CT增强及灌注扫描显示肾脏正常者。最终纳入42例，男25例，女17例；年龄22～84岁，平均（55±15）岁。两组性别及年龄差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。本研究经医院伦理委员会审核批准，所有患者在检查前均签署知情同意书。

表1 肾脏CT增强及灌注扫描患者基本资料比较

1.2 仪器与方法 使用Revolution CT机（Revolution CT，GE Healthcare，USA），所有患者检查当日禁食、禁水，取仰卧位，先进行肾脏平扫，然后进行灌注扫描，灌注扫描协议如下：轴扫模式，ASIR-V 60%，球管旋转时间0.5 s，Z轴覆盖范围160 mm，矩阵512×512，扫描视野50.0 cm；双侧肾脏被完全覆盖；扫描层厚/层间距5 mm/5 mm。扫描时常规加用腹带，整个检查过程要求患者轻微呼吸。

使用高压注射器（Ulrich，德国），18G静脉注射导管插入肘前静脉。首先使用20 ml生理盐水以5 ml/s注入，冲洗高压注射器及导管；然后注入85 ml非离子型对比剂（碘海醇，350 mgI/ml，GE Health-care，USA），注射速度5 ml/s；最后再将20 ml生理盐水以同样速度注射。

注射对比剂后6 s开始进行CT数据采集，A组采用管电压80 kVp，管电流200 mA，每2 s（曝光0.5 s，间隔1.5 s）采集1次，共采集25次，均为轴扫模式，总灌注扫描时间50 s。灌注扫描结束后分别于第60 s和第150 s时扫描髓质期及排泄期：螺旋扫描模式，管电压120 kVp，自动管电流技术，噪声指数为10，其余扫描条件同灌注扫描；B组采用管电压120 kVp，管电流55 mA，首次30 s采用憋气扫描，共获得15幅图像，然后分别于第43、63、83、113、153、213、354、594 s各扫描一次，最终获得23期图像，每次采集时间均为2 s（曝光0.5 s，间隔1.5 s），轴扫模式。皮质期、髓质期及排泄期分别于第22 s、63 s及153 s获取图像。

1.3 图像分析 将获得的原始数据传至GE AW 4.6工作站，采用CT Perfusion 4D肾脏灌注软件进行灌注成像分析计算。选择右侧肾门水平腹主动脉为输入动脉，手动定义感兴趣区（ROI），要求ROI完全位于血管内，所有ROI为圆形，直径5 mm；进行计算后得到各种伪彩色灌注功能图，包括BF图、BV图、MTT图、达峰时间（time to peak，TP）图及PS图。分别于双侧肾脏上、中、下极的皮、髓质各放置一个ROI，记录3个ROI的灌注参数值并取其平均值进行分析。

每次检查完成时系统自动生成容积CT剂量指数（CT dose index，CTDIvol）及剂量-长度乘积（dose-length product，DLP），使用适当的k因子[0.015 mSv/（mG·cm）][3]计算有效剂量（effective dose，ED）。A组计算灌注扫描及髓质期、排泄期的总ED，B组记录灌注序列的总ED。

1.4 统计学方法 采用SPSS 17.0软件。两组性别差异采用χ2检验，年龄差异采用成组资料t检验。每组中两侧肾脏皮髓质各灌注参数值的差异、两组间肾脏皮髓质各灌注参数值的均值及ED的差异性采用独立样本t检验。P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 组内双侧肾脏灌注参数比较 两组组内双侧肾脏各参数比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表2及图1、2。

2.2 组间灌注参数比较 两组间肾脏皮、髓质BV、TP及PS值差异均有统计学意义（P＜0.05）。两组肾脏髓质MTT值差异有统计学意义（P＜0.05），而皮、髓质BF值及皮质MTT值差异无统计学意义（P＞0.05）。见表3及图1、2。

表2 肾脏CT增强及灌注扫描患者组内双侧肾脏各灌注参数比较（x±s）

表3 肾脏CT增强及灌注扫描患者组间各灌注参数比较（x±s）

图1 男，48岁，肾脏无器质性病变，短灌注组。A～D分别为BF、BV、TP及PS图，除PS图外，肾脏皮、髓质色彩带分界较清晰、均匀，且BF、BV图中皮质色阶高于髓质，说明皮质血流较髓质丰富；TP皮质色阶亦高于髓质，说明皮质血流达峰时间早，血流循环速度快

图2 女，30岁，肾脏无器质性病变，长灌注组。A～D分别为BF、BV、TP及PS图，除PS图外，肾脏皮、髓质色彩带分界较清晰、均匀，且BF、BV图中皮质色阶高于髓质，说明皮质血流较髓质丰富；TP图像皮质色阶明显高于髓质，说明髓质血流达峰时间较皮质明显延长，血流循环速度慢；PS图皮质色阶低于髓质，说明皮质毛细血管表面通透性低于髓质

2.3 CT灌注成像序列的辐射剂量 A组灌注扫描、髓质期及排泄期的总DLP平均为（1539.95±292.71）mGy·cm，ED为（23.10±4.39）mSv；B组总灌注DLP平均为（1545.80±0.00）mGy·cm，ED为（23.19±0.00） mSv。两组ED差异无统计学意义（P＞0.05）。

3 讨论

Chen等[4]报道了正常肾皮质与肾细胞癌各灌注参数值的差异，CT灌注成像扫描持续时间为50 s，获得的正常肾皮质的BF、BV、MTT及PS值分别为（454.32± 110.90）ml/（100 g·min）、（23.53±5.71）ml/100 g、（3.62± 1.38）s和（63.95±18.85）ml/（100 g·min）。本研究中A组扫描时间亦为50 s，但是皮质的BF值低于该文献报道值，BV值高于该文献报道值，MTT值较该文献报道值延长，而PS值明显低于该文献报道值，考虑其原因可能与灌注软件包的不同计算模型有关。Mazzei等[1]进行肾脏肿瘤的鉴别研究，其CT灌注成像扫描持续时间为60 s，本研究A组扫描持续时间与该文献相近。Cai等[2]采用延长扫描时间、增加采样间隔的方法，在注射对比剂7 s后开始进行动态容积CT扫描，12～30 s每间隔2 s进行采集；暂停3 s，33～48 s每间隔3 s扫描；停顿7 s，55～90 s间隔7 s扫描。该扫描将采集时间延长到90 s，后处理获得正常肾皮质的BF、BV值分别为（268.68±58.77）ml/（100 g·min）和（42.87±27.36）ml/100 ml，正常肾髓质的BF、BV值分别为（115.48±38.78）ml/（100 g·min）和（13.27± 12.53）ml/100 ml，本研究B组中除肾皮质的BF值高于该文献报道值外，肾皮质的BV值，肾髓质的BF值、BV值均低于该文献报道值。可能由于本研究与该文献扫描方式不同，2个灌注参数的单位不同导致。

灌注CT的基础为静脉注射碘对比剂后组织密度的时间变化。组织的碘浓度决定强化，直接反映组织血管分布和血管生理学[5-6]。组织强化显示2个阶段，基于对比剂动力学和对比剂在血管内及血管外腔室的分布[5]。第1阶段对比剂强化是由于血管内间隙的分布，持续40～60 s[5-7]。对比剂自血管内通过毛细血管基底膜渗出到血管外腔隙表示第2阶段出现。BF和BV表示第1阶段，而血管通透性是第2阶段的主要决定因素[5]。为了获得PS测量，第2阶段需要持续2～10 min。Ng等[8]将肝脏CT灌注成像的扫描时间延迟到10 min即600 s。本研究亦将扫描时间延长到600 s，以评估组织的PS值。

本研究结果显示，无论是长时间灌注还是短时间灌注，双侧肾脏的灌注参数值差异无统计学意义（P＞0.05），这表明双侧肾脏的血流动力学无明显差异，也说明2种扫描方法所获得的灌注参数值均很稳定，以后进行肾脏病变研究大多数情况下需要测量相对值，2种扫描方法均适用。

本研究结果显示，长时间灌注与短时间灌注之间皮、髓质的BF值差异无统计学意义（P＞0.05），因为BF值监测的是血流速度，其血流速度不会因为扫描时间的长短而变化，因此两组的皮、髓质BF值无差异性。本研究显示，测量时间延长组织的BV值会有所增加，而髓质BV值有所下降（P＜0.05），据公式BV=BF×MTT计算，扫描时间延长至600 s后髓质的MTT明显减低，而BF无明显变化，故BV值有所降低；A组皮质PS值的标准差值较高，说明数值个体差异较大，B组较A组有所增高（P＜0.01），并且每次测量的数值较为稳定，提示如果研究PS值，需要增加扫描时间。因此，对于肾脏CT灌注成像，使用较长时间扫描、增加扫描间隔的模式优于短时间扫描模式。

本研究中B组虽然增加了扫描时间，反而减少了总扫描次数。A组共扫描25次，ED为（23.10±4.39）mSv，而B组仅扫描了23次，ED为（23.19±0.00） mSv，均低于文献报道的标准CT灌注剂量[（33.6±6.8）mSv][9]。与近期CT灌注研究的剂量[10]相仿。此外，本研究使用16 cm宽体探测器，其覆盖范围为传统4 cm探测器的4倍，能够完全实现全器官灌注，理论上16 cm覆盖范围的辐射剂量为4 cm覆盖范围的4倍，而本研究的辐射剂量与4 cm探测器相仿，因此其辐射剂量可以接受。常规腹部多期增强扫描所用剂量甚至超出本研究的灌注辐射剂量。

总之，全肾50 s与600 s的CT灌注成像结果均稳定，使用50 s扫描方案，对于测量皮质BF值及MTT值的影响较小，并且更适用于测量两侧肾脏的相对值；而CT灌注成像为多个灌注参数的综合分析，因此更建议使用600 s的扫描方案。

[1] Mazzei FG, Mazzei MA, Cioff i Squitieri N, et al. CT perfusion in the characterization of renal lesions: an added value to multiphasic CT. Biomed Res Int, 2014: 135013.

[2] Cai XR, Zhou QC, Yu J, et al. Assessment of renal function in patients with unilateral ureteral obstruction using whole-organ perfusion imaging with 320-detector row computed tomography. PLoS One, 2015, 10(4): e0122454.

[3] Valentin J, International Commission on Radiation Protection. Managing patient dose in multi-detector computed tomography. Ann ICRP, 2007, 37(1): 1-79.

[4] Chen Y, Zhang J, Dai J, et al. Angiogenesis of renal cell carcinoma: perfusion CT findings. Abdom Imaging, 2010, 35(5): 622-628.

[5] Miles KA. Tumour angiogenesis and its relation to contrast enhancement on computed tomography: a review. Eur J Radiol, 1999, 30(3): 198-205.

[6] Miles KA, Griffiths MR. Perfusion CT: a worthwhile enhancement?. Br J Radiol, 2003, 76(904): 220-231.

[7] Miles KA. Functional CT imaging in oncology. Eur Radiol, 2003, 13(5): 134-138.

[8] Ng CS, Hobbs BP, Wei W, et al. Effect on perfusion values of sampling interval of computed tomographic perfusion acquisitions in neuroendocrine liver metastases and normal liver. J Comput Assist Tomogr, 2015, 39(3): 373-382.

[9] Kambadakone AR, Sharma A, Catalano OA, et al. Protocol modifications for CT perfusion (CTp) examinations of abdomen-pelvic tumors: impact on radiation dose and data processing time. Eur Radiol, 2011, 21(6): 1293-1300.

[10] 马晓璇, 时惠平, 郭薇, 等. 全器官CT灌注成像评价胰腺癌微循环的价值. 中国医学影像学杂志, 2013, 21(6): 439-442.

（本文编辑 周立波）

Inf l uence of Duration of Scan Acquisition on Perfusion Parameters of Whole Renal Perfusion by Wide Detector Multidetector CT

目的 探讨应用Revolution CT行轴位全肾脏灌注成像，扫描持续时间对灌注参数值的影响。资料与方法 前瞻性研究双侧肾脏无器质性病变患者42例，按照灌注扫描持续时间将患者分为短灌注组（A组）和长灌注组（B组）。使用Revolution CT机轴扫模式进行灌注扫描，探测器宽度16 cm。A组采用管电压80 kVp，管电流200 mA，每2 s（曝光0.5 s，间隔1.5 s）采集1次，共采集25期图像，总灌注时间50 s。B组采用管电压120 kVp，管电流55 mA，采用间隔采集，每次采集时间均为2 s（曝光0.5 s，间隔1.5 s），最终获得23期图像，总灌注时间为594 s。使用CT Perfusion4D灌注软件包进行后处理，选择右侧肾门水平腹主动脉为输入动脉，得到灌注参数图。分别比较两组组内双侧肾脏皮髓质间各灌注参数及两组间肾脏皮髓质各灌注参数间的差异。记录CT容积剂量指数（CTDIvol）及剂量-长度乘积（DLP），计算并比较有效剂量（ED）。结果 两组组内双侧肾脏各灌注参数对比差异无统计学意义（P＞0.05）。两组间肾脏皮、髓质的血容量、达峰时间及表面通透性差异均有统计学意义（P＜0.05）。两组间肾脏髓质的平均通过时间差异有统计学意义（P＜0.05），而皮、髓质的血流量和皮质的平均通过时间差异无统计学意义（P＞0.05）。A组灌注扫描、髓质期及排泄期的总ED平均为（23.10±4.39）mSv；B组为（23.19±0.00）mSv，差异无统计学意义（P＞0.05）。结论 全肾脏灌注成像中，短灌注时间与长灌注时间的灌注参数具有明显差异，因此需根据不同临床需要设计扫描时间。

肾；体层摄影术，X线计算机；血管造影术；灌注成像；肾血流量，有效

Purpose To explore the inf l uence of duration of scan acquisition on perfusion parameters in whole renal perfusion with Revolution CT. Materials and Methods Fortytwo patients without pathologic changes in bilateral kidneys were divided into group A (with short perfusion time) and group B (with long perfusion time) according to the duration time of the perfusion scan. The Revolution CT axial scan mode was used for perfusion scan, and the width of detector was 16 cm. The perfusion CT series were performed in 50 seconds, each comprising 25 volumes with identical parameters (80 kVp, 200 mA) in group A. The perfusion CT series were performed in 594 seconds, each comprising 23 volumes with identical parameters (120 kVp, 55 mA) in group B. The source datasets were post-processed with CT Perfusion 4D software, and the perfusion parameter maps were obtained when right renal abdominal aorta was taken as entry artery. Perfusion parameters of bilateral kidneys were compared within and between group A and group B, respectively. CT dosage index of volume (CTDIvol) and dose length product (DLP) were recorded. The effective dose (ED) was calculated and compared. Results There were no statistical difference in all parameters between bilateral kidneys within each group (P＞0.05). However, blood volume, time to peak, and permeability surface in the cortex and medulla of bilateral kidneys all showed differences between the above two groups (P＜0.05). The mean transit time in the medulla between the two groups was different (P＜0.05), but neither the blood flow in the medulla and cortex nor the mean transit time of the cortex had difference between the two groups (P＞0.05). The effective radiation doses were (23.10±4.39) mSv in group A and (23.19±0.00) mSv in group B, respectively (without statistic difference: P＞0.05). Conclusion CT perfusion parameters with different duration time show differences in whole renal perfusion; therefore, scanning time needs to be set according to the clinical application.

Kidney; Tomography, X-ray computed; Angiography; Perfusion imaging; Renal blood flow, effective

10.3969/j.issn.1005-5185.2017.02.017

作者单位
大连医科大学附属第一医院放射科 辽宁大连 116011

刘爱连

Department of Radiology, the First Hospital Aff i liated to Dalian Medical University, Dalian 116011, China

Address Correspondence to: LIU Ailian

E-mail: cjr.liuailian@vip.163.com

R445.3

2016-10-29

修回日期： 2016-12-12

中国医学影像学杂志

2017年 第25卷 第2期：141-145

Chinese Journal of Medical Imaging 2017 Volume 25 (2): 141-145