基于GSI的低剂量对比剂肺动脉成像在肺动脉栓塞诊断中的价值

王占双

【摘要】目的：探討宝石能谱CT（GSI）低剂量对比剂肺动脉成像（CTPA）在肺动脉栓塞（PE）诊断中的价值。方法：选取2016年1月-2017年10月在本院临床拟诊PE需行CTPA检查的患者60例，按照随机数字表法将患者分为A组和B组，每组30例。两组均采用GE Discovery CT 750 HD行CTPA检查，A组采用常规扫描模式，注射对比剂80 mL；B组采用GSI扫描模式，注射对比剂40 mL及0.9%氯化钠溶液40 mL。比较两组的图像质量客观评分、图像质量主观评分、肺动静脉CT差值、诊断阳性率，以及辐射剂量参数、最佳单能量情况。结果：经CTPA检查，A组阳性率为30.0%，与B组的26.7%比较，差异无统计学意义（P>0.05）。B组肺动脉的最佳单能量图像能量水平主要集中于60~70 keV。B组CTDI vol高于A组（P<0.05），A、B组间其他图像质量客观评价指标、图像质量主观评分及辐射剂量参数比较，差异均无统计学意义（P>0.05）。B组肺动脉与同水平静脉的CT差平均值均高于A组（P<0.05）。结论：基于GSI的低剂量对比剂CTPA检查可以获得满意的肺动脉图像，肺动脉各级分支显影良好，对于PE定位及范围判断符合临床诊断的要求，减少了对比剂的用量，具有较高的临床应用价值。

【关键词】肺动脉栓塞；宝石CT能谱成像；CT肺动脉成像；对比剂

Clinical Value on Diagnosis of Pulmonary Embolism by Computed Tomography Pulmonary Angiography with Low Dose Contrast Medium Based on GSI/WANG Zhanshuang.//Medical Innovation of China，2018，15（23）：-129

【Abstract】Objective：To explore the value on diagnosis of pulmonary embolism（PE） by computed tomography pulmonary angiography（CTPA） with low dose contrast medium based on gemstone spectral imaging（GSI）.Method：From January 2016 to October 2017，60 patients with clinically diagnosed PE and undergoing CTPA were selected，the patients were randomly divided into group A and group B，according to random digital table method，30 cases in each group.All patients were examined by CTPA using GE Discovery CT 750 HD，and group A was received conventional contrast mode with 80 mL of contrast medium，yet group B was received GSI contrast mode with 40 mL of contrast medium and 40 mL of 0.9% Sodium Chloride Solution.The objective score and subjective score of image quality，the difference value of pulmonary arteriovenous CT，the positive rate of diagnosis，the radiation dose parameters and the best single energy condition between the two groups were compared.Result：By CTPA test，the positive rate of group A was 30.0%，compared with 26.7% of group B，there was no significant difference（P>0.05）.The optimal single-energy image energy level of pulmonary artery in group B mainly focused on 60-70 keV.The CTDI vol in group B was higher than that in group A（P<0.05），there were no significant differences on objective evaluation indexes，subjective evaluation indexes of image quality and radiation dose between group A and group B（P>0.05）.The mean CT difference between the pulmonary artery and the same vein in group B was higher than that in group A（P<0.05）.Conclusion：The low dose contrast agent CTPA based on GSI can obtain satisfactory pulmonary artery images，the pulmonary artery branches are well developed，the location and range of PE can meet the requirements of clinical diagnosis，and the dosage of contrast agent is reduced，it has high clinical application value.

【Key words】Pulmonary embolism；Gemstone spectral imaging；Computed tomography pulmonary angiography；Contrast agent

First-authors address：Mudan Peoples Hospital of Heze City，Heze 274000，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2018.23.033

肺动脉栓塞（PE）简称肺栓塞，是临床较为常见的一种肺循环障碍综合征。随着CT设备和技术的深入发展，CT肺动脉成像（CTPA）被推荐为现阶段急性PE的检查方法[1]。临床实践表明，常规CTPA检查对肺动脉的亚段及以下分支诊断的敏感性略差，后续发展起来的宝石CT能谱成像（gemstone spectral imaging，GSI）能够提供良好的解剖和功能信息，且使低剂量对比增强成为可能[2]。在临床实践中，本课题组使用GSI低剂量对比剂行肺动脉成像用以诊断PE，诊断效果比较满意，现报告如下。

1资料与方法

1.1一般资料选取2016年1月-2017年10月在本院临床拟诊PE需行CTPA检查，且心、肝、肾功能正常的患者60例，并排除碘对比剂过敏、体重指数（BMI）>28 kg/m2的患者。按照随机数字表法将受试者分为A组和B组，每组30例。所有患者均有不同程度的胸闷、气短、突发胸痛、呼吸困难等症状，均同意行肺动脉造影检查。

1.2方法

1.2.1仪器与扫描参数设置采用美国GE公司的Discovery CT750 HD（宝石CT）行CTPA检查，先行胸部平扫，扫描参数如下：（1）A组采用常规扫描模式：管电压设置为120 kV，根据受试者BMI情况适当调整管电流，扫描层厚设置为5 mm，层间隔设置为5 mm，噪声指数Ni=15，探测器宽度64×0.625 mm，螺距0.984，机架旋转速度0.6 s/r，

进床速度39.37 mm/r。（2）B组采用GSI扫描模式：管电压在瞬时（0.5 ms以内）行高低能量切换

（140 kV、80 kV），管电流设置为600 mA，探测器宽度、螺距、机架旋转速度、进床速度同A组。

1.2.2扫描方向及范围自受试者头端向足侧扫描，扫描范围上至胸廓入口，下至肋膈角水平。

1.2.3对比剂使用方案使用Medrad高压双筒注射器，连接标号为20G的套管针，通过左肘静脉予以注射。对比剂为非离子型对比剂（碘佛醇），A组剂量为80 mL，B组为40 mL，B组随之辅以0.9%氯化钠溶液40 mL，以3.5 mL/s的流率进行注射，延迟15~20 s开始扫描，将扫描以及间隔的时间均设置为1 s，重复扫描，共20层。当观察到受试者主肺动脉的碘对比剂浓度由浓渐淡时停止扫描，据此计算肺动脉强化的峰值时间。

1.2.4增强扫描方式采用阈值跟踪自动触发技术（Bolus-Tracking），选择肺动脉主干为兴趣区（region of interest，ROI）进行监测，阈值设置为100 HU，达阈值水平后延时约5 s自动触发扫描。

1.3图像评价扫描数据均行0.625 mm层厚的重建，将获得的图像全部传输至工作站（GE Advantage Window 4.6），采用最大密度投影（MIP）、多平面重组（MPR）、容积再现（VR）、曲面重建（CPR）等进行后处理与图像分析，多方位、全面显示肺动脉的主干与各分支。

1.3.1客观评价（1）A组：依次测量各受试者的肺动脉主干、肺动脉干、上叶肺动脉、基底段肺动脉与亚段的CT值，并测量各相邻层面的肺动脉CT值，至少测量3次，取平均值。所有放置ROI的部位、面积等保持相同。当存在PE时，ROI尽量避开栓子所在部位。测量图像噪声、信噪比（SNR）、对比噪声比（CNR），计算公式为SNR=肺动脉主干CT值/胸大肌CT值的标准差，CNR=（肺动脉主干CT值-胸大肌CT值）/胸大肌CT值的标准差。依据CNR曲线绘制CTPA最佳单能量图像。（2）B组：将GSI数据载入到GE AW 4.6工作站，计算肺动脉主干与胸大肌的最佳CNR时所对应的最佳单能量值，并在这一最佳单能量所对应的图像上测量。

1.3.2主观评价使用5级评分法，对各图像质量进行主观性评分。图像主观评分3~5分符合诊断要求，1~2分不符合诊断要求。（1）5分：肺动脉血管边缘平滑、锐利，肺动脉分支与远端显示效果良好，可满足诊断要求；（2）4分：肺动脉血管及分支，以及远端的显示效果均较好，可满足诊断要求；（3）3分：肺动脉血管主干及主要分支显示尚好，但远端显示效果不佳，基本可用于临床诊断；（4）2分：肺动脉血管边缘毛糙，分支及远端的显示效果均較差，难以用于诊断；（5）1分：肺动脉血管边缘毛糙，主干、分支显示效果差，无法用于诊断。

1.3.3肺动静脉CT差值对A、B组相同层面横断位图像上的肺动静脉分别测量其CT值，多选用受试者右肺上叶前段动脉及邻近肺静脉、右肺下叶动脉主干及邻近肺静脉，ROI以0.3~0.4 cm2为宜，记录两者的CT差值。

1.4辐射剂量参数记录扫描后的容积CT剂量指数（CTDI vol）、剂量长度乘积（DLP）、有效剂量（ED），ED=DLP×0.014。

1.5统计学处理采用SPSS 21.0软件分析数据，计量资料以（x±s）表示，经正态性检验，符合正态分布资料的组间比较采用t检验；计数资料以率（%）表示，组间比较采用字2检验，等级资料比较采用秩和检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1两组一般资料比较A组中，男17例，女13例；年龄32~75岁，平均（56.8±9.7）岁；BMI 20.3~24.8 kg/m2，平均（22.5±1.4）kg/m2。B组中，男19例，女11例；年龄30~75岁，平均（55.6±9.2）岁；BMI 20.0~25.2 kg/m2，平均（22.2±1.6）kg/m2。

两组患者的一般资料比较，差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。

2.2两组诊断阳性率比较两组患者均顺利完成CTPA检查，期间未发生明显并发症。以肺动脉造影检查为诊断PE的“金标准”。经CTPA检查，A组查见PE患者9例，阳性率为30.0%；B组查见PE患者8例，阳性率为26.7%；组间比较，差异无统计学意义（字2=0.083，P>0.05）。

2.3最佳单能量的选择对于B组GSI扫描数据进行重建，应用能谱分析软件自动生成具有最高CNR时对应的单能量keV值，结果显示，肺动脉的最佳单能量图像能量水平主要集中于60~70 keV。

2.4两组图像质量客观评分及辐射剂量参数比较B组CTDI vol高于A组，差异有统计学意义（t=5.63，P<0.05），A、B组间其他图像质量客观评价指标及辐射剂量参数比较，差异均无统计学意义（P>0.05），见表1。

2.5两组图像质量主观评分比较A组和B组的图像质量均符合诊断要求，其中A组中评分为5分者18例，4分者9例，3分者3例；B组中评分为5分者17例，4分者11例，3分者2例；两组图像主观评分比较，差异无统计学意义（Z=1.672，P>0.05）。

2.6两组同水平肺动静脉CT差值比较B组的右肺上叶前段肺动脉与同水平静脉CT值差、右肺下叶动脉主干与同水平静脉CT值差均高于A组（P<0.05），见表2。

表2两组同水平肺动静脉CT差值比较[HU，（x±s）]

组别 右肺上叶前段肺动脉

与静脉CT差值 右肺下叶动脉主干与静脉CT差值

A组（n=30） 105.37±25.20 98.57±20.35

B组（n=30） 169.62±32.38 179.28±30.32

t值 4.97 5.18

P值 <0.05 <0.05

3讨论

各种栓子形成并因此堵塞了肺动脉或其分支，由此导致的肺循环障碍是PE的主要致病原因，常见的类型有肺血栓栓塞、空气栓塞、脂肪栓塞等[3]，早期确诊尤为重要，但由于肺动脉栓塞至今尚缺少典型的临床表现和辅助检查方法，现阶段的诊断主要还是依靠影像学检查。既往，X线肺动脉造影被视为是诊断PE的“金标准”[4]，随着CT技术的发展，CTPA成为临床怀疑肺动脉栓塞患者首选的影像检查方法[1]。常规CTPA对亚段以上肺动脉栓塞的敏感度可达83%~100%，特异度可达89%~97%[5]，但对亞段及细小分支PE诊断的敏感性较低[6]。另外，行CTPA检查时，需要使用较大剂量对比剂维持其在血管内的浓度，尽管目前使用的对比剂相对来说是比较安全的，但由于剂量较大也增加了对比剂过敏反应的概率，甚至可能由此导致对比剂肾病（CIN）的发生[7]。因此，国内外学者比较关注如何在满足诊断目的同时尽量减少对比剂的使用量。

GSI是GE公司开发推出的配备宝石探测器的一种新型CT，采用能谱分析的手段完成了单能量成像和物质分离以及定量测量，最佳单能量图像可以显示良好的解剖信息[8-9]，因而可以更好地识别PE的位置和程度，物质分离及定量测量可以有效反应病理状况下肺内血流动力学变化，并进而提供功能信息[10-11]。在速度方面，宝石探测器具有瞬时双能量切换的特点，光电转换速度较以往的CT设备提高了150倍，清空速度快，是以往CT设备的10余倍，而肺循环的时间短而快，一个肺循环周期的血容量30~50 mL，检查时间与数据采集时间均明显减少，也降低了采集时对比剂的强化峰，这为小剂量对比剂检查肺动脉成像提供了依据[12-15]；而且GSI的余晖效应较小，由此提高了图像分辨力且减少了伪影的出现[16-17]。

肺动脉栓子的CT值范围50~70 HU，行肺动脉增强后的CT值了达到93~211 HU，一般认为此时血栓与血液之间具有较好的对比。本研究中，B组患者增强后肺动脉主干CT平均值达到（345.62±62.39）HU，与栓子形成鲜明的对比，栓子显示清晰。本研究结果显示，A、B组间图像质量客观评分、图像质量主观评分、诊断阳性率比较，差异均无统计学意义（P>0.05），这提示两组方法的图像质量均可满足诊断的要求，且具有相似的诊断结果。而在同水平肺动静脉CT差值方面，B组肺动脉与同水平静脉的CT差平均值均高于A组（P<0.05），表明在显示效果方面B组可能更佳；在最佳单能量方面，B组肺动脉的最佳单能量图像能量水平主要集中于60~70 keV，提示B组能量水平较低，这与文献[18-20]研究的结果是一致的。

综上所述，基于GSI的低剂量对比剂CTPA检查获得的肺动脉图像较为满意，肺动脉各级分支显影良好，对于PE诊断定位、范围的判断可达到临床诊断的要求，还降低了对比剂的用量，有助于减少对比剂肾病等不良反应的发生率，具有较高的临床应用价值。

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（收稿日期：2018-02-02）（本文编辑：张爽）