CT触发阈值在支气管动脉低管电压和低剂量对比剂成像中的应用研究

姜一 余辉山 秦立新 田葵

(武汉市肺科医院放射科，武汉 430000)

CT技术的发展使得支气管动脉的CT血管造影(CT computed tomography angiography,CTA) 成为可能，为支气管动脉提供了一种新的非侵入性检查途径[1],但CTA频繁检查必然给患者带来较大的辐射剂量及增加对比剂肾病的发生率。因此，如何降低CTA的辐射剂量及对比剂用量是临床及影像医师所遇到的难题。本文拟探讨低管电压低剂量对比剂结合CT触发阈值在支气管动脉CTA检查中能够降低辐射剂量及减少对比剂用量的同时不影响图像质量的方法，以期为临床提供借鉴。

1 对象与方法

1.1 研究对象

回顾性分析2017年12月至2018年5月共69例咯血患者，其中男57例，女12例，年龄18岁～80岁，体质量指数(body mass index,BMI)＜24kg/m2。随机将69例患者分为3组，每组23例。A组：男18例，女5例，年龄(48.35±17.36)岁，BMI(20.23±1.77)kg/m2，咯血患者疾病种类：支气管扩张10例、肺结核8例、肺癌5例；B组：男20例，女3例，年龄(54.48±15.44)岁，BMI(19.64±1.98)kg/m2，咯血患者疾病种类：支气管扩张8例、肺结核10例、肺癌4例；C组：男19例，女4例，年龄(53.09±17.15)岁，BMI(19.69±2.12)kg/m2，咯血患者疾病种类：支气管扩张6例、肺结核11例、肺癌6例。3组患者性别、年龄、BMI、疾病种类比较，差异无统计学意义(P ＞0.05)。排除标准：①有对比剂禁忌证者；②不能配合屏气者。本研究通过医院伦理委员会审核批准，所有患者均签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 支气管动脉CTA扫描

采用GE optima CT660 64排128层螺旋CT机进行支气管动脉CTA检查。检查前对患者进行屏气训练并除去颈、胸、腹部的金属异物，患者仰卧于检查床，足先进，双臂上举抱头，吸气后屏住呼吸进行扫描。利用对比剂团注追踪法技术，扫描范围为第6颈椎至第3腰椎，在定位像上取支气管隆突下1cm的降主动脉为监测位置，在监测位置处设置感兴趣区(region of interest ROI)面积≥50mm2,尽量选择中心区域，待CT值到达设定阈值时自动触发延迟7s扫描。A组采用管电压120kV，对比剂用量1.4mL/kg，CT触发阈值90HU；B组采用管电压100kV，对比剂用量1.2mL/kg，CT触发阈值120HU；C组采用80 kV，对比剂用量1.0mL/kg，CT触发阈值150HU。其余扫描参数设为自动管电流50～400mA，准直器宽度0.625mm×64mm，螺距1.375，转速0.6s/周，扫描层厚层距10mm，重建层厚层距0.625mm，使用自适应统计迭代重建(adaptive statistical iterative recon,ASIR)图像重建，权重选择40%。选择双筒高压注射器经左肘正中静脉将对比剂碘海醇300mgI/mL（双北）注入，注射速率4.5mL/s，待注射完毕后以相同的速率注射生理盐水30mL。

1.2.2 图像后处理

将 层 厚 层 距 为0.625mm的CTA图 像传至GEAW4.6工作站，通过多层面重建(multiplanar reconstruction,MPR)、最大密度投影(maximumintensity projection,MIP)、容积再现成像(volume rendering technique,VRT)等技术对CTA图像进行处理分析。

1.3 图像质量评价

1.3.1 图像质量主观评分

由2位从事多年CTA研究、副高以上职称的放射科医师采用双盲法对3组支气管动脉CTA图像质量进行评分，如两位意见不一致，协商后统一意见。采用5分法[2]：血管显示很清晰且边缘锐利为5分；血管清晰、边缘基本光滑4分；血管尚清楚且能够分辨血管边缘者3分；血管边缘不锐利但尚能分辨者2分；血管边缘模糊不能分辨者为1分。5分为优，4分为良，3分为一般，2分为差，1分不能分辨。≥3分满足临床诊断要求。

1.3.2 图像质量客观评价

计算信噪比(signal to noise rations,SNR)、对比噪声比(contrast noise ratio,CNR)，SNR=主动脉CT值/噪声，CNR=（主动脉CT值-肌肉CT值）/噪声，噪声用主动脉感兴趣区（ROI）的标准差来表示。选取约(90±5)mm2ROI在纵隔窗测量主动脉弓、气管分叉层面降主动脉和同层胸椎旁两侧斜方肌、第12胸椎旁腹主动脉的CT值和标准差,尽量选择中心区域，避开血管壁及钙化，主动脉CT值为主动脉弓、降主动脉及腹主动脉三者CT值的平均值，肌肉CT值为两侧斜方肌CT值的平均值，噪声为主动脉弓、降主动脉及腹主动脉三者标准差的平均值。

1.3.3 辐射剂量

记录每例患者CTA结束后CT机显示的容积CT剂量指数(CT dose index volume,CTDIvol)、剂量长度乘积(dose length product,DLP)。计算有效剂量(Effective Dose,ED)，ED=DLP×k，k取值0.014mSv/mGy·cm[3]。

1.4 统计学分析

采用SPSS 17.0统计学软件进行数据分析，计量资料以均数±标准差()表示，采用x2检验对3组患者性别、疾病种类进行比较，对3组患者年龄、BMI、扫描范围、图像质量主观评分、图像质量客观评价、辐射剂量及对比剂用量进行单因素方差分析比较，组内两两比较采用LSD检验，以P ＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 3组图像质量主观评分及客观评价比较

3组图像主观评分差异无统计学意义(P ＞0.05)。3组主动脉CT值、图像噪声差异有统计学意义(P ＜0.05)，C组主动脉CT值、图像噪声高于A组和B组(P ＜0.05)，B组主动脉CT值、噪声高于A组(P ＜0.05)；3组图像SNR、CNR差异无统计学意义(P ＞0.05)，A组图像SNR、CNR略高于B组和C组(P=0.082、P=0.492，P=0.075、P=0.840)，C组图像SNR、CNR略高于B组(P=0.287、P=0.113)。见表1、图1、图2、图3。

2.2 3组辐射剂量及对比剂用量比较

3组辐射剂量、对比剂用量差异有统计学意义(P ＜0.05)，3组扫描范围差异无统计学意义(P ＞0.05)。C组辐射剂量ED低于A组和B组(P ＜0.05)，B组辐射剂量ED低于A组(P ＜0.05)；C组对比剂用量低于A组和B组(P ＜0.05)，B组对比剂用量低于A组(P ＜0.05)。见表2。

图1 120kV组CTA图像

图2 100kV组CTA图像

图3 80kV组CTA图像

3 讨论

咯血为肺部疾病常见并发症，其特点是发病急、病死率高，属内科急危重症。引起咯血的原因很多，支气管动脉是咯血主要供血动脉，且解剖复杂，其起源、数目、形态及走行分布等均存在明显差异，但它并非唯一供血动脉，非支气管性体循环动脉异常都可能引起咯血[4-5]。因此，在支气管动脉栓塞术前，对咯血患者需进行支气管动脉CTA检查以全面了解病灶供血动脉的特点，以避免介入医生手术过程中出现失误，增加手术难度。

3.1 选择不同CT触发阈值分析

CT触发阈值对支气管动脉CTA成像质量起到重要作用。本研究显示，A组采用管电压120kV，CT触发阈值90HU；B组采用管电压100kV，CT触发阈值120HU；C组采用80 kV，CT触发阈值150HU。其中C组触发阈值最高，是由于当管电压降到80kV时，X线光子能量更接近碘的K临界值(33.2keV)，光电效应发生几率明显增大，X线光子大部分被碘对比剂吸收，碘CT值明显增加，时间密度曲线峰值也随之明显升高；而当管电压降到100kV时，X线光子能量只是接近碘的K临界值(33.2keV)，碘CT值增加幅度不明显，故时间密度曲线峰值低于80kV组。本研究3组均采用本机型最大螺距1.375，是由于咯血患者进行CTA扫描时，很容易因再次咯血导致呼吸伪影，降低CTA成像质量，而使用大螺距可以明显缩短扫描时间，减少呼吸伪影发生率，同时还能解决CT触发阈值较高导致触发扫描时间延长，错过对比剂峰值范围的问题。

3.2 低管电压和低剂量对比剂结合CT触发阈值在支气管动脉CTA中的临床应用

因支气管动脉CTA检查扫描范围广泛，涉及到颈、胸、腹3个部位，这就给患者造成大剂量的辐射。临床上降低CT辐射剂量普遍采用降低管电压、减少管电流2种方法[6-7]。辐射剂量与管电压平方成正比，降低管电压是减少胸部CTA辐射剂量最直接有效的方法[8-9]。孙继全等[10]的研究表明，管电压100kV、80kV有效剂量与管电压120kV相比分别降低约20.1%、51.0%。本研究显示，C组ED为(3.92±0.22)mSv，低于A组和B组的(7.70±0.82、5.72±0.80)mSv，B组ED为(5.72±0.80)mSv，低于A组(7.70±0.82)mSv，差异有统计学意义，管电压从120kV降到100kV、80kV，有效剂量分别下降约25.7%、49.1%。降低管电压显著降低辐射剂量的同时还可以增加血管内碘对比剂CT值，提高血管对比度，从而改善低剂量对比剂导致CTA成像效果不佳的情况，而且管电压越低，碘CT值越高。胡仕北等[11]与庞燕等[12]研究分别显示，与管电压100kV相比，管电压80kV时，肺动脉CT值增加约11.8%；管电压80kV时，肺动脉CT值较120kV增加约31.1%。本研究显示A组、B组、C组主动脉CT值分别为(317.02±29.71、378.69±48.79、472.73±73.30)HU，差异有统计学意义，其中C组主动脉CT值最高，较A组和B组分别增加约49.1%、24.8%，与以往研究相近。但管电压降低可加重图像的线束硬化伪影，导致图像噪声加大[13]。本研究显示，C组图像噪声为27.98±7.07，高于A组和B组(12.87±1.85、19.05±2.96)，差异有统计学意义，但3组图像SNR、CNR及图像质量主观评分差异无统计学意义，满足临床诊断要求。这可能是由于本研究采用了目前较广泛的迭代重建算法(ASIR),它具有降低图像噪声，优化图像质量的作用，同时采用低管电压可使碘CT值增加，提高血管对比度，而且肺部具有良好的天然对比以及减少对X线吸收的特点，因此在一定程度上提高了B组和C组图像SNR、CNR，消除因管电压下降导致图像噪声增加的隐患，保证了图像质量。

表1 3组图像质量主观评分及客观评价比较()

表1 3组图像质量主观评分及客观评价比较()

表2 3组辐射剂量、扫描范围及对比剂用量比较()

表2 3组辐射剂量、扫描范围及对比剂用量比较()

临床上经常使用较高剂量对比剂来达到CTA成像最佳效果，但这也就增加了患者对比剂肾病发生率的风险。任心爽等[14]研究表明，大剂量的对比剂及高碘含量容易加重肾功能负担，诱发肾功能不全和对比剂肾病。本研究显示，C组对比剂用量（57.33±5.49）mL低于A组和B组（87.07±8.57、71.45±6.84）mL，差异有统计学意义(P ＜0.05)，C组对比剂用量较A组及B组分别降低约34.2%、19.8%。以上研究表明，在满足介入术前检查目的的前提下，采用低剂量对比剂可以明显减轻肾脏负担，降低患者对比剂肾病发生率。

综上所述,在支气管动脉CTA检查中，以支气管隆突下1cm为中心，CT触发阈值150HU，采用80kV和低剂量对比剂能够获得良好的图像质量，满足介入术前检查目的，同时显著降低辐射剂量及减少对比剂用量，降低患者对比剂肾病发生率。该技术具有一定的临床应用价值，值得推广。本研究局限性：①收集样本较少，下一步研究需增加样本数量；②对于BMI ＞24 kg/m2患者采用上述研究是否影响图像质量，有待进一步深入研究。