双低模式在中小体质指数患者肠系膜上动脉CTA中的应用研究

2019-04-29陈万洪单奔徐敏林千早周寒松徐凯

中国医疗设备 2019年4期

陈万洪，单奔，徐敏，林千早，周寒松，徐凯

1. 徐州医科大学附属医院影像科，江苏徐州 221002；2. 徐州医科大学附属淮安医院影像科，江苏淮安 223002

引言

肠系膜上动脉CTA具有快速易行、低价格、无死角立体观察的优点，使其成为一种常规的肠系膜上动脉血管病诊断技术[1]。近年来，人们对CT辐射和对比剂肾病的危害越来越重视，国际放射防护委员会提出辐射防护与安全最优化理论，推荐获得足够诊断信息及合适图像质量时，尽可能降低辐射剂量[2]。低剂量CTA特别是“双低”扫描技术（低千伏、低浓度对比剂）逐渐成为近年来研究的热点。采用低管电压CT扫描可以大幅降低辐射剂量，当管电压下降到80 kV时更接近碘的吸收峰值，血管强化最佳[3-4]。血管强化程度的3个最关键因素为对比剂总量和浓度、注射速率[5]，但在相同对比剂总量和注射速率时，低千伏、低浓度对比剂是否比高千伏、高浓度对比剂更有优势尚不清楚。笔者通过比较在不同管电压、不同对比剂浓度时血管强化程度及图像质量的差异，探讨双低模式在肠系膜上动脉CTA中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 患者资料

前瞻性连续收集2017年9月至2018年3月期间符合以下标准的患者：① 在我院行肠系膜上动脉CTA检查；②BMI≤24 kg/m2。排除标准：① 对比剂使用禁忌症；② 孕妇及婴幼儿；③ 烦躁不安，不能配合者。共80例患者纳入研究，男46例，女34例，年龄25～67岁，平均年龄（43±2.15）岁。所有患者检查前签署知情同意书。采用随机数字表法分为两组（双低组、常规组），每组40例，分别采用相同的噪声指数（Image of Noise，NI）、不同浓度对比剂和扫描参数。

1.2 CT检查方法

检查采用Toshiba Aquilion ONE 320排螺旋CT扫描，范围从膈顶到耻骨联合下缘。对比剂置于36.5℃恒温箱中预热3 h，降低其黏滞度及注射时的不适感。对比剂总量根据患者体重计算（1.0 mL/kg），注射速率为3.5 mL/s，采用MEDTRON AG双筒高压注射器进行20 mL的生理盐水预注射，然后以相同流率再注射30 mL的生理盐水。利用对比剂跟踪自动触发扫描，监控层面设在膈顶平面的腹主动脉，触发阈值设为220 HU。各组扫描参数，见表1。

表1 各组行肠系膜上动脉CTA检查扫描参数

1.3 图像质量评估

两名具有10年以上工作经验的放射主治医师分别对最大密度投影（Maximum Intensity Projection，MIP）、容积再现（Volume Rendering，VR）、Shadedvol图像质量进行双盲评估，包括主观评分及客观测量、数据计算。

1.3.1 主观评分

采用一致的窗宽320 HU、窗位40 HU，对肠系膜上动脉MIP、VR、Shadedvol图像评估，具体评估内容包括图像噪声、组织结构显示、血管分支显示、血管光滑度。综合以上显示情况，以4分法对图像质量进行评分：

1分（差）：图像噪声较大，组织结构显示不清，不能清晰显示主要分支动脉，血管边缘不光滑，不能满足诊断要求。

2分（一般）：图像噪声较大，部分组织结构显示欠佳，能够清晰显示主要分支动脉，血管边缘欠光滑，但基本能满足诊断要求。

3分（良好）：图像噪声尚可，结构显示清楚，能够清晰显示段支动脉，血管边缘光滑，完全能满足诊断要求。

4分（优秀）：图像噪声小，组织结构显示清晰，对比良好，能够清晰显示段支动脉及细小分支，血管边缘光滑，完全能满足诊断要求。

1.3.2 CT值测量及相关数据计算

将数据传送至Vitrea6工作站，对动脉期薄层数据进行后处理。在右肾动脉层面测量腹主动脉CT值、肠系膜上动脉CT值及SD值、左侧竖脊肌的CT值。肠系膜上动脉CT值的SD值作为图像的噪声值。测量使用的ROI统一为16 mm2，置于动脉和竖背肌中心位置，避开钙化、斑块及脂肪区域，测量3次取平均值。肠系膜上动脉的信噪比（Signal Noise Ratio，SNR）=CT肠系膜上动脉/SD肠系膜上动脉；对比噪声比（Contrast To Noise Ratio，CNR）=（CT肠系膜上动脉-CT竖脊肌）/SD肠系膜上动脉；记录各组的CT剂量指数（CT Dose Index，CTDIvol），剂量长度成积（Dose Length Product，DLP），DLP=CTDIvol×L，L为沿Z轴的扫描长度（cm）；计算有效剂量（Effective Dosage，ED），ED=DLP×k，其中k为转换系数（欧盟通用标准，成人腹部取0.015 mSv/mGy·cm）。计算图像灵敏度（Figure of Merit，FOM）=CNR2/CTDIvol。计算不同组的总碘摄入量（g）和碘流率（mgI/s）。

1.4 统计学分析

采用SPSS 19.0统计学软件，对图像质量评分采用Wilcoxon秩和检验，P＜0.05为具有统计学意义；对两组图像质量客观指标、碘负荷等数据，采用独立样本t检验进行比较。

2 结果

2.1 患者一般资料

本研究中，两组患者个性参数（性别比、年龄、体重、BMI）等差异均无统计学意义（P>0.05）。

2.2 客观评价指标

两组图像质量客观评价指标双低组高于常规组，辐射剂量及碘负荷双低组明显低于常规组，差异有统计学意义（表 2）。

2.3 图像质量评分

两组患者肠系膜上动脉及其分支血管边缘光滑，结构显示清楚，满足诊断要求，（双低组见图1，常规组见图2。

遮盖容积重建ShadedVol (Shaded Volume Rendering)（窗宽W：256 窗位L：128）ShadedVol图像，见图2。图1a肠系膜上动脉管壁较图2a光滑、细腻，段支动脉及细小分支显示更清晰，图像质量优于图2a；Maximun IP（窗宽W：550窗位L：220）图1b肠系膜上动脉及分支较图2b显影清晰、明亮；冠状位图像（窗宽W：320窗位L：40）图1c图像颗粒粗糙，噪声大，软组织分辨率低于图2c；辐射剂量指标图1d示双低组CTDIvol、DLP、ED均明显低于常规组图2d。

图1 双低组肠系膜上动脉CTA图像及辐射剂量指标

图2 常规组肠系膜上动脉CTA图像及辐射剂量指标

两位观察者评分结果一致性很好，Kappa值均大于0.75，见表3。

3 讨论

3.1 双低扫描方案对CT辐射量的影响

本研究排除了患者个性参数（性别比、年龄、体重、BMI）、扫描范围对于辐射剂量的影响。双低组CTDIvol（mGy）、DLP（mGy·cm）、ED（mSv）分别降低76.76%（11.43/14.89）、77.91%（599.82/769.81）、77.92%（9/11.55），此结果比陈建等[6]研究ED降低更多，可能与本研究管电压下降更多同时对照组没有运用自动管电流调解技术有关。Ippolito等[7]运用256排CT在120 kV、自动管电流调解技术下与16排CT在120 kV、200～400 mAs下对照研究，显示主动脉CT值在低射线剂量时更高，ED降低28.9%。罗焕江等[8]运用双源CT低剂量扫描技术诊断肠系膜缺血性疾病平均有效辐射剂量为（2.43±0.76）mSv，与本研究结果（2.55±0.47）mSv很接近。

表2 两组图像质量客观评价指标和辐射剂量指标结果比较（±s）

注：—表示无明显差异。

指标双低组常规组双低组增减率 t值 P SMA (HU) 440.24±57.57 307.79±47.92 43.03% 11.652 0.00 AO (HU) 474.59±58.70 322.58±42.43 47.12% 13.438 0.000 CT竖脊肌 (HU) 54.66±7.16 57.00±6.41 — -1.491 0.144 SNR肠系膜上动脉 7.65±1.00 6.42±1.00 19.16% 5.707 0.000 CNR肠系膜上动脉 6.70±1.02 5.23±1.00 28.11% 6.788 0.000 FOM肠系膜上动脉 13.82±4.91 1.91±0.74 623.56% 15.718 0.000 CTDIvol (mGy) 3.46±0.66 14.89±0.30 -76.76% -109.454 0.000 DLP (mGy.cm） 169.99±31.04 769.81±59.37 -77.91% -58.315 0.000 ED (mSv) 2.55±0.47 11.55±0.89 -77.92% -58.315 0.000总摄入碘 (g) 16.25±2.07 19.34±2.41 -15.98% -6.365 0.000体重 (kg) 60.18±7.66 60.43±7.53 — -0.152 0.880剂量 (mL) 60.18±7.66 60.43±7.53 — -0.152 0.880范围 (mm) 468.45±48.25 468.25±39.88 — 0.019 0.985

表3 图像质量评分一致性及检验结果比较（例）

3.2 双低扫描方案对血管CT值及图像质量的影响

X线光子能量随管电压降低而降低，当管电压降低至80 kV时，X线照射人体后与人体组织发生光电效应最强[9]，血管内的CT值最高。本研究结果显示，双低组（右肾动脉层面）腹主动脉、肠系膜上动脉CT值分别提高47.12%（152.01/322.58）；43.03%（132.45/307.79）。可见降低管电压的方法更适用于CTA检查，因为其突出了血管与周围组织结构的对比[10]。但是，随着管电压的降低，图像噪声明显增加[11-12]，进而影响CTA的图像质量，如何平衡血管对比度与图像噪声仍需进一步研究。

AIDR的应用可以有效降低图像噪声，提高图像质量[13-14]。在胸部、腹部扫描中，AIDR权重设定为50%，图像质量无明显降低，而辐射剂量减少超过50%[15]。本研究中，双低组和常规组同时应用AIDR技术来降低图像噪声以保证图像质量，SNR提高19.16%（1.23/6.42），CNR提高28.11%（1.47/5.23），FOM显著提高623.56% （11.91/1.91）。浦仁旺等[16]对中小体质指数患者腹部能谱CT血管成像双低扫描方案优化后，CNR提高53.1%。本研究中双低组CNR提高值较低，可能由于本研究对照组同样应用AIDR技术，导致对照组CNR也较高，使得双低组CNR的提升显得相对较低。双低组图像质量的提高原因可能：① 对比剂碘流率（mgI/s）降低15.63%（175/1120），双低组碘负荷低于常规组，不适感较少，病人在检查过程中配合更佳；② 双低组对比剂渗透压为290 mOsm/kg与血浆渗透压相近，对比剂稀释减少，靶血管单位体积中的碘浓度较长时间维持在很高水平，增加血管CT峰值，图像的质量提高[17-18]。