小剂量低辐射手动触发技术在CT肺动脉血管成像中的应用价值

2021-01-11李立强张振明董险峰尹晓霞曾凡学杜小蕊王海滨

中国医学物理学杂志 2020年12期

李立强，张振明，董险峰，尹晓霞，曾凡学，杜小蕊，王海滨

滦州市人民医院影像科，河北滦州063700

前言

肺栓塞（PE）是由肺动脉血管受栓子阻塞而引起的以心功能不全及呼吸生理改变为主要表现的临床综合征，发病率及死亡率均较高［1］。CT 肺动脉血管成像（CTPA）以其无创、快速、可靠等优势，已成为PE诊断的首选检查方法［2-3］。然而，随着CTPA检查的应用逐渐广泛，其存在的辐射伤害及对比剂的肾毒性问题也日益引起人们广泛关注。如何在确保诊断需要的同时，选择安全有效的低辐射低剂量的扫描方法，以减少患者检查过程中受到的危害，是放射科医师的追求及职责。研究证实，低管电压大螺距模式能够减少辐射剂量及对比剂剂量，并获取良好的图像质量［4］。本研究旨在探讨小剂量低辐射手动触发技术在CTPA应用中的可行性，为临床应用提供一定参考。

1 资料与方法

1.1 研究对象

选取2016年1月～2018年5月就诊于滦州市人民医院疑似PE且拟行CTPA检查的患者90例，其中，男48 例，女42 例，年龄28～78 岁，平均年龄（58.4±12.4）岁。应用简单随机方法分为常规组（n=45）和小剂量组（n=45）。常规组：男26例，女19例；年龄（56.32±11.84）岁；体质量指数（24.36±3.72）kg/m2。小剂量组：男22例，女23 例；年龄（56.24±11.72）岁；体质量指数（24.25±3.68）kg/m2。两组一般资料比较无统计学差异（P＞0.05）。均排除严重的心肺肾功能不全、碘对比剂过敏及妊娠期哺乳期女性。本研究征得医院伦理委员会批准，所有患者均签署检查知情同意书。

1.2 扫描方法

采用Philips 64排螺旋CT 机，扫描范围由肺底至肺尖。扫描参数：常规组电压为120 kV，自动管电流150～400 mA，螺距0.923，准直器64×0.625 mm，球管旋转0.5 s/r。小剂量组电压为80 kV（或100 kV），其余参数同常规组。对比剂注射方案：均以碘普罗胺（370 mgI/mL）作为对比剂，采用双筒高压注射器经肘前静脉团注；常规组以5 mL/s 的速率注入对比剂50 mL，小剂量组以3 mL/s的速率注入对比剂30 mL，对比剂注射完成后，均追加等量生理盐水。扫描延迟时间：常规组采用对比剂实时监控自动触发扫描技术，当监测点阈值达到150 HU时自动触发扫描；小剂量组将监测位置置于胸廓入口水平，当发现头臂静脉内有造影剂填充，立即手动启动扫描。

1.3 图像处理

将扫描薄层重建数据上传至后处理工作站，利用容积重建（VRT）、最大密度投影（MIP）及多平面重建（MPR）等后处理技术对图像进行处理，进行PE病变分析。

1.4 图像质量分析

（1）客观图像质量：由1名工作经验≥5年的放射科医师进行评估，对肺动脉主干、右肺下叶S10段肺动脉、右肺上叶S1段肺动脉的管腔内及背部肌肉CT值进行测量，感兴趣区（ROI）勾画应尽可能避开栓塞部位且面积在血管管腔面积的1/2，测量3次，取平均值。并取胸廓正前方空气区（直径约1 cm），测量标准差，作为背景噪声。根据公司计算图像信噪比（SNR）=管腔内CT值/背景噪声，对比噪声比（CNR）=（管腔内平均CT值-背部肌肉平均值）/背景噪声。（2）主观图像质量：采用5分法进行图像质量主观评估：肺动脉管腔充盈好，血管边缘平滑锐利，栓子得以清晰显示，诊断信心充分，计为5分；肺动脉管腔充盈较好，血管边缘比较平滑锐利，可显示栓子，计为4分；肺动脉管腔充盈较好，血管边缘比较平滑锐利，血管远端显示欠佳，但图像可满足诊断要求，计为3分；肺动脉主干得以较好显示，但血管远端及分支显示较差，难以进行诊断，计为2分；图像质量很差，无法进行诊断，计为1分。

1.5 辐射剂量

查看CT 机系统剂量报告，剂量CT 容积指数（CTDIvol）、剂量长度乘积（DLP）等。计算患者在该次检查中所接受的有效吸收剂量（ED）=DLP×k，k=0.014 mSv/(mGy∙cm)，为胸部权重系数。参照文献［5］，对胸廓左右最大径进行测量，作为横径（LAT），并对相应层面上前胸壁与背部间胸廓前后最大径，即为前后径（AP），并通过计算获得反映患者体型大小的有效直径。

1.6 统计学方法

应用SPSS 20.0软件进行数据处理。计量资料用均数±标准差表示，比较用独立样本t检验；计数资料用率或百分比表示，比较用χ2检验；不同观察者对图像质量评分的一致性分析采用Kappa 检验，Kappa 值为0.81～1.00 表示一致性极好，0.61～0.80 表示一致性好，0.41～0.60 表示一致性一般，＜0.4 表示一致性较差；以双侧P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 PE发生率

常规组PE 24 例，发生率为53.3%（24/45）；小剂量组PE 20 例，发生率为44.4%（20/45）；两组PE 发生率比较无统计学差异（χ2=0.712,P=0.399＞0.05）。

2.2 客观图像质量

CT值和SNR在两组肺动脉主干和右肺S10段肺动脉中比较均无统计学意义（P＞0.05），而CNR 在两组肺动脉主干和右肺S10 段肺动脉中比较均无统计学意义（P＞0.05），在右肺S1 段肺动脉中，常规组的CNR 则显著高于小剂量组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。两组图像对比无明显差异，见图1。

2.3 主观图像质量

小剂量组图像主观质量评分［（4.86±0.26）分］与对照组的评分［（4.75±0.31）分］比较无统计学差异（t=1.824,P=0.072）。两位观察者对图像质量分析有着极好的一致性（Kappa=0.865,P＜0.001）。

表1 两组客观图像质量比较（± s）Tab.1 Comparison of objective images quality between the two groups(Mean±SD)

肺动脉主干组别n CT值SNR/db CNR右肺S1段肺动脉CT值SNR/db CNR右肺S10段肺动脉CT值SNR/db CNR常规组小剂量组t值P值45 45 306.5±76.3 325.6±68.4 1.250 0.215 22.5±4.9 24.2±7.5 1.273 0.206 17.9±5.2 19.7±7.3 1.347 0.181 356.2±81.4 328.6±90.2 1.524 0.131 25.9±6.1 24.1±6.2 1.388 0.169 23.2±5.8 20.1±6.9 2.307 0.023 354.6±81.3 322.5±85.4 1.826 0.071 25.9±6.1 23.7±5.8 1.753 0.083 22.4±6.5 20.3±6.4 1.544 0.126

图1 采用常规扫描模式和小剂量低辐射模式获得的CTPA图像Fig.1 CTPA images obtained by routine scan mode and low-dose low-radiation mode

2.4 辐射剂量

两组患者在胸廓LAT、AP 及有效直径比较上无统计学差异（P＞0.05）；而小剂量组CTDIvol、DLP、ED值均明显低于常规组（P＜0.05），小剂量组ED 值相比常规组降低了约76%。见表2。

表2 两组辐射剂量比较（± s）Tab.2 Comparison of radiation dose between the two groups(Mean±SD)

组别n 胸廓LAT/mm AP/mm 有效直径/mm CTDIvol/mGy DLP/mGy∙cm ED/mSv常规组小剂量组t值P值45 45 316.5±16.8 316.2±19.4 0.079 0.938 234.62±20.6 237.5±18.9 0.691 0.491 271.8±18.4 273.6±20.5 0.438 0.662 8.89±1.96 3.12±0.68 18.657 0.000 296.5±78.4 99.6±17.3 16.452 0.000 4.45±1.76 1.09±0.27 12.658 0.000

3 讨论

CT 检查作为临床诊断的常用手段，是医源性辐射的重要来源，对比剂肾病是第三大的医院获得性肾病［6-7］。在确保图像质量的同时，如何降低CT 扫描时的辐射剂量和对比剂剂量以减少受检者受到的危害，已成为放射科领域研究热点。研究表明，在64层螺旋CT 肺动脉检查中应用30 mL 对比剂是可行的［8］。本研究显示，与常规扫描模式相比，80 kV管电压联合30 mL 对比剂模式应用于疑似PE 患者CTPA检查中是可行的，不仅能够获得理想的图像质量，还能够明显降低辐射剂量及对比剂用量，提高安全性。

近年来，多种降低辐射剂量的方法相继提出，包括降低管电压、自动管电流调制技术、大螺距应用技术等［9-10］。其中降低管电压是最有效的手段，研究表明［11］，辐射剂量与管电压的平方成正比，故通过降低管电压能够有效减少辐射剂量。Björkdahl等［12］研究发现，采用100 kV管电压进行CTPA扫描，相比于120 kV管电压下辐射剂量减少约50%。本研究中小剂量组管电压为80 kV，相比常规组（120 kV）患者所受辐射剂量（ED值）减少约76%。但管电压的降低可导致X线穿透力下降，影像噪声增加，而适当加大管电流有助于减少影像噪声［13-14］。本研究小剂量组采用自动管电压，电流最高可达400 mA，从而可确保低管电压状况下图像噪音不会明显增加。本研究显示，肺动脉主干、右肺S1段肺动脉、右肺S10段肺动脉的SNR、CNR及图像主观质量评分比较均无统计学差异，提示低剂量低辐射的扫描模式不会明显影响诊断。

非离子型对比剂在CT诊断中的应用，虽有效减少或减轻了对比剂相关不良反应。但对比剂的大剂量团注始终难免对受检者心肾器官造成负担，进而增加过敏风险［15］。在注重人文关怀的现代医学模式下，要求放射科医师在能够满足诊断需求的前提下，尽量减少对比剂用量以减少其造成的副作用伤害。64层螺旋CT有着扫描迅速、时间及空间分辨率高的特点，故无需大量对比剂，应用较少的对比剂即可满足诊断需求，由于扫描迅速，故能够在肺动脉强化时间窗内完成扫描，无需过多对比剂来延迟时间窗，如此可减少对比剂剂量。通过注入30 mL对比剂，并加注等量生理盐水，由足侧向头侧进行扫描，不但有利于图像显示，还能够减少上腔静脉伪影。

降低管电压不仅能够减少辐射剂量，还有助于增大靶血管强化值，原因在于随着管电压降低，X线光谱能力也会随之降低，与碘的K边缘值更为接近，故光电效应增强，强化效果更好，CT值增大［16］。故采用80 kV管电压进行CTPA，能够增大光电作用，进而提高含碘组织结构的CT值，进一步减少含碘对比剂用量。本研究显示，小剂量组不仅辐射剂量减少，肺主动脉CT值也出现一定程度增高，这与既往报道类似。

综上所述，采用80 kV管电压联合30 mL对比剂模式在CTPA检查中是可行的，在获得满足诊断需求图像质量的同时，能够有效减少辐射剂量及对比剂用量，对提高CT检查的安全性有重要意义，值得临床参考。