能谱CT单能量技术联合双低剂量对比剂在头颈部CTA血管成像中的优势探讨

李晓琳 陈伟彬

1华北理工大学临床医学院 河北唐山 063000;2附属医院CT室

近年来,随着医疗手段的成熟与应用,CT血管造影(computed tomograpic angiography ,CTA)在血管性疾病检查中普遍应用,该方法可尽早发现病变,并指导临床治疗。头颈部检查扫描范围包括头部和颈部两个部位,患者所受辐射剂量相应增加;且颈部包含甲状腺等易受射线影响器官,常规CT诊断虽也能判断疾病类型,但是需要高剂量的对比剂以达到血管清晰度,肾脏负担加重,增加了对比剂肾病发生风险[1-2]。如何降低CT辐射剂量、减少对比剂用量是临床要不断改进和完善的问题。能谱CT的出现使常规CT检查中的辐射剂量问题得到了改善,其特殊的滤波器和探测器结构,可在低管电压的条件下降低扫描时的辐射剂量[3]。本研究根据能谱宝石CT的特点,探讨利用单能量技术以更低的对比剂剂量、浓度在头颈CTA检查中的优势。

1 资料与方法

1.1一般资料 收集2021年9月～2022年5月间我院因疑似大脑动脉瘤或颈部血管粥样硬化而行头颈CTA的患者96例,其中男45例,女51例,年龄20～85岁,体质量40～85kg。排除标准:(1)碘对比剂过敏;(2)甲状腺功能亢进患者;(3)严重肾脏性疾病如嗜铬细胞瘤;(4)严重心功能不全导致血液循环不畅者。本研究获我院医学伦理委员会批准,所有研究对象对本研究知情同意并签署知情同意书。两组患者一般资料比较差异无统计学意义(P>0.05 )。见表1。

表1 患者一般资料比较(n=48)

1.2检查方法 采用NEWGE Revolution CT扫描仪。常规扫描组管电压设置120keV,选取胸主动脉层面作为观察层面,将激发点置于主动脉弓位置,注入对比剂后机器每秒监测一次,超过设定阈值后自动扫描,扫描范围为自主动脉弓至矢状窦。能谱扫描组选用Miscellaneous模式,选择GSI Head Neck CTA扫描条件,管电流320mA,间隔层厚5mm,管电压在高低能量(80～140kvp)之间瞬时切换,激发点及扫描范围同常规组。

1.3对比剂注射方法 常规扫描组对比剂为碘美普尔48mL,注入速率为4.5mL/s;能谱扫描组对比剂为碘帕醇45mL,注入速率4.5mL/s。造影剂经右侧肘静脉套管针注入,注射完毕后以相同速率注入20mL生理盐水。

1.4图像重建及后处理分析 将得到的原始图像数据传至Adw4.7工作站,对血管进行去骨处理,以容积再现(volume rendering, VR)、最大密度投影(maximum intensity projection, MIP)、多平面重组(multiple planar reformation, MPR)等形式显示,重建冠状面、矢状面头颈图像。根据文献报道,能谱图像在 (60±5) keV单能量下图像质量最佳[4-6],以此根据软件 GSI-Viewer进行图像重建。

1.5图像质量及评价 采用4分制评分方法[7-8]。1分:大脑中动脉及其细小分支图像显示杂乱,颈部血管与周围结构混杂,伪影影响明显,影响医师判断;2分:大脑中动脉及其远端分支显影较清楚,颈部血管未与周围组织掺连,略微伪影,不影响总体观察及诊断;3分:大脑中动脉及其分支显示清楚,颈部血管与周围肌肉未见掺连,略有伪影影响;4分:大脑中动脉和分支显影清晰,颈部血管与周围肌肉界限分明,未见任何伪影。1分则判定此图像无法用于临床诊断;评分为2～4分者,则认为图像可用于临床进行疾病判断。图像由2名临床医师在未知晓分组的情况下进行评分,如果两位医师意见相左需进行协商。

图像质量客观评价: 将常规扫描组图像以MIP重建图形式显示,分别在主动脉弓、两侧颈内动脉及大脑中动脉放置感兴趣区,得出CT值及SD值,并测量同层面软组织CT值;能谱扫描组能谱序列采用GSI-Viewer软件,重建60keV下的图像,测量方法及部位同常规扫描组。计算头颈部血管的信噪比(signal-noise ratio, SNR)、对比噪声比(contrast-noise ratio, CNR)。计算公式:SNR血管=血管CT值/血管SD值,CNR血管=(血管CT 值-软组织CT值)/血管SD值。计算有效辐射剂量(ED)=剂量长度乘积(DLP)×k(k为换算因子)。本文中根据欧洲CT质量标准指南[9-10]k为0.00416。重建能谱扫描组60keV下的图像,分析能量值下的CT值,对结果进行分析处理。

2 结果

2.1图像质量主观评价结果 常规扫描组和能谱扫描组图像质量评分比较差异无统计学意义(P>0.05),结果见表2。两组大脑中动脉、颈内动脉、主动脉弓血管显示清楚,无伪影干扰。图像均能满足临床诊断需要。见图1～2。

图1 常规扫描组图像

图2 能谱扫描组图像

表2 两组图像质量评分比例(例)

2.2图像质量客观评价结果 常规扫描组和能谱扫描组的图像质量客观比较结果见表3、4、5。能谱扫描组图像CT值、SNR值、CNR值均明显高于常规扫描组,差异均有统计学意义(P<0.05)。

表3 两组图像CT值测量结果比较

表4 两组图像SNR值测量结果比较

表5 两组图像CNR值测量结果比较

2.3两组图像辐射剂量结果 两组的CT剂量指数(CTDIvol)、DLP、ED的差异比较均有统计学意义(P<0.05),能谱扫描组的辐射剂量值均明显低于常规组,见表6。

表6 两组图像辐射剂量测量结果比较

3 讨论

CTA是经高压注射器注入药物后,利用CT的扫描技术,对靶血管进行监测,经过一段时间后,对比剂在血管内充分混合,达到最佳状态,此时进行连续的动态扫描,扫描之后的图像经相应软件进行加工处理,以冠状面、矢状面等多种方式清晰展现血管的一种成像技术。伴随着CT的升级换代以及计算机技术的日益成熟,CTA广泛应用于头颈部血管的检查,已经被证明是一种高效、便捷的检查方法。

随着血管成像技术在临床普遍适用,其辐射剂量带来的影响受到临床关注。有文献证实,器官受照射剂量超过250mGy时易引发癌症[11]。因此,在临床行CTA检查时,不仅要保证图像清晰以满足临床实际需求,同时又要将患者所受辐射剂量降到最低以减少辐射剂量,降低此项检查带来的潜在隐患风险。众多研究者设计多种方案来减低辐射剂量,通过不断探究、进展,以找寻一种对患者影响最轻微的检查方式[12]。同时,血管成像需要使用一定剂量对比剂来维持血管清晰度,对于一些年龄偏大、本身就有心血管疾病的中老年人来说,其血管粘滞度大、血管弹性差,高浓度对比剂易加大其心血管负荷;其次,一些患者肾脏排泄性差,大剂量的对比剂使肾脏承受负担加重,患对比剂肾病的风险加大。由此,探寻最佳的对比剂浓度及用量成为影像专业研究焦点。血管造影应用对比剂碘美普尔居多,冠状动脉、胸主动脉等大动脉使用碘美普尔效果最佳,而头颈部的细小动脉使用高浓度的造影剂往往得不偿失,加大引发其他疾病的风险。所以一些研究尝试使用低浓度对比剂在保证获取高质量图像的同时最大限度减小对患者的不良影响。

近年来,能谱CT选用宝石作为探测器的材料,通过双能扫描方式,同一球管中两个能量(80kVp和140kVp)瞬间转变,可同时、同频率获得两组数据[13],再利用GSI-Viewer软件对原始图像进行重建,可同时获取混合能量图像、单能量图像以及碘基图、水基图等多个参数成像。能谱CT特有的减影技术可自动进行骨减除及钙化减除[14],通过去除图像中的伪影干扰,获得目标血管最佳单能量图像,这种减影技术使得血管的CT值高于常规扫描下的血管CT值,细小动脉显示更加清楚。将能谱CT与头颈部CTA相结合,在能谱扫描条件下降低对比剂的浓度及用量,并与常规扫描进行对比,若图像质量良好且能满足诊断要求,能谱CT便可在头颈部CTA中广泛使用。

本研究通过改变头颈CTA的扫描条件,将能谱CT应用于头颈CTA检查中,同时适当降低对比剂的浓度及剂量,结果显示在图像最佳单能量成像的条件下,能谱扫描组图像的强化CT值、SNR值、CNR值均高于常规扫描组;两组图像质量均可用于临床诊断,能谱扫描组辐射剂量相较于常规扫描组也显著降低。由此可见,能谱CT单能量技术联合双低剂量应用于头颈CTA检查中,在确保图像质量的同时,降低了患者所受辐射剂量,在临床应用中具有较大优势。