高浓度低流速对比剂联合低管电压方案行腹部CT 血管成像的可行性

周伟， 石倩倩， 李盖， 陈伟彬*

1.华北理工大学附属医院CT 室，河北 唐山 063000； 2.沧州市中西医结合医院医学影像科，河北 沧州 061001

近年来，腹部CT 血管成像技术（CT angiography，CTA）在快速、准确判定腹部动脉粥样硬化、动脉夹层、腹主动脉瘤、肠系膜动脉血栓栓塞等疾病病变部位及范围方面具有重要作用，为临床快速做出施救措施及判断患者预后提供直观重要依据[1]。腹部CTA相较于超声、腹部数字减影血管造影（DSA）、核磁等辅助检查，患者需接受较大的X 射线辐射，造成不适感和患癌风险[2]。CT 血管成像技术所需对比剂主要通过肾脏代谢，注射过多会增加肾的代谢负担，进而增加对比剂肾病风险[3]。碘美普尔（400 mgI/mL）作为目前最高浓度的非离子型单体对比剂，与同类型对比剂（碘帕醇、碘佛醇等）相比，具有较强的亲水性，较低的渗透压及粘滞度，应用于血管成像可加快肾排泄，减少对比剂肾病的发生，还可以较少的用量达到良好成像效果[4]。本研究在保证腹主动脉CT 血管造影图像质量的基础上，分析高浓度、低流速对比剂注射联合低管电压方案在腹主动脉CTA 检查中的可行性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

自2019 年10 月至2020 年11 月前瞻性收集因疑患有腹主动脉或其分支疾病于我院进行腹主动脉CTA 检查且符合纳入标准的430 例患者，随机分为A、B 两组，每组215 例。两组患者性别、年龄、身高、体重及BMI 比较均无统计学差异（P＞0.05），具有可比性（表1）。本研究已通过本院伦理学委员会批准，所有受检患者签署知情同意书。

表1 患者一般资料Tab.1 General information between Group A and Group B

纳入标准：符合腹主动脉CTA 检查适应症并自愿接受此检查；临床资料完整；BMI 在18.5～24.0 kg/m3范围内。排除标准：严重心、肝、肾功能不全者；碘对比剂过敏者或明显过敏体质者；甲亢患者。

1.2 研究方法

1.2.1 CTA 扫描 采用美国GE 公司Revolution CT 进行腹部动脉CTA 扫描，扫描范围由膈肌顶部至耻骨联合下缘。采用德国ORICH 双桶高压注射器经右侧肘正中静脉注射碘对比剂。患者取仰卧位，头先进，双手交叉置于头部，根据扫描提示均匀呼吸后屏气进行扫描。A 组患者应用碘帕醇（370 mgI/mL），剂量400 mgI/kg，流速5 mL/s，管电压120 kV；B 组患者应用碘美普尔（400 mgI/mL），剂量300 mgI/kg，流速4 mL/s，管电压100 kV。注射完毕两组均按原注射速度注入生理盐水30 mL。采用对比剂示踪技术，将感兴趣区（region of interest，ROI）置于膈顶水平腹主动脉，设定范围约为腹主动脉横断面的1/2，注射对比剂后 自动监测ROI 内CT 值，当ROI 内CT 值达100 HU时，延迟5.9 s 自动触发扫描。两组均采用自动毫安秒控制技术，调制范围200～500 mA。采集参数：螺距1.375，旋转时间0.28 s/r，准直器宽16 mm，层厚1.25 mm，矩阵512×512，总成像时间20.9 s。两组均采用图像迭代重建技术进行图像后处理。

1.2.2 图像后处理 将原始扫描图像传至后处理工作站进行横断位重建，重建层厚为0.625 mm。通过最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）、容积再现（volume rendering，VR）、多平面重建（multiple planar reconstruct，MPR）图像后处理技术进行图像三维重建。后处理图像设定窗宽为600 HU，窗位220 HU。

1.2.3 图像质量评价 将后处理图像传至工作站，由两位有经验的主治以上级别医师对图像进行评估，评估结果不一致时，经过严谨讨论达成一致。评估标准：①按图像质量能否做出准确放射学诊断分5 级评分[5]：1 分，腹主动脉及其各级分支模糊不清；2 分，腹主动脉及其各级分支对比剂充盈较差，边缘较模糊，不能进行影像诊断；3 分，腹主动脉及其各级分支对比剂充盈尚可，边缘显示尚符合诊断要求；4 分，腹主动脉及其各级分支对比剂充盈较饱满，边缘显示较清晰锐利，满足诊断要求；5 分，腹主动脉及其各级分支对比剂充盈饱满，边缘显示清晰锐利，满足诊断要求。评估结果≥3 分，则图像质量优良，可以根据图像对腹部血管疾病做出准确诊断。评估结果≤2 分，则判定此图像不能做出准确诊断。②按肾动脉分级及MIP图像评价标准[6]：主肾动脉为Ⅰ级分支，第1 次分支后肾段动脉为Ⅱ级分支，第2 次分支后肾段动脉为Ⅲ级，以此类推，成像可显示肾动脉Ⅰ～Ⅵ级分支。

1.2.4 图像主观评价 ①测量并记录强化血管CT值：测量左肾动脉水平以上2 cm 处腹主动脉，腹腔干、肠系膜上下动脉及左右肾动脉近开口1 cm 处的CT 值。ROI 选定范围为动脉横断面积的1/2（除外钙化性斑块、非钙化性斑块、假腔或支架等），每个ROI选定区域测量2 次，取所测血管平均CT 值作为腹部动脉CT 值。②测量图像噪声（standard deviation，SD）：将以上所测得的强化血管CT 值的平均标准差作为图像噪声。③测定背景信号：将ROI 置于第4 腰椎水平两侧腰大肌，分别测定两侧腰大肌的CT 值，测量2 次取平均值，作为背景信号。④计算信号噪声比（signal-noise ratio，SNR）及对比度噪声比（contrast noise ratio，CNR）：SNR=血管平均强化CT 值/SD；CNR=（血管平均强化CT 值-背景信号）/SD。

1.2.5 辐射剂量计算 记录检查后电脑自动生成的辐射剂量数据表中容积CT 剂量指数（volume CT dose index，CTDIvol）及 放 射 剂 量 长 度 乘 积（dose length produce，DLP）。有效辐射剂量（effective dose，ED，mSv）=DLP（mGy·cm）×K（mSv/mGy·cm）。腹部CTA 扫描的转换因子K=0.015 mSv/mGy·cm[7]。

1.3 统计学方法

所有数据采用SPSS17.0 进行统计学分析。计量资料以（±s）表示，组间对比采用独立样本t检验；图像主观质量评分采用秩和检验；两组患者的对比剂外渗发生率%（n）比较采用卡方检验（Fisher 检验）。以α=0.05 为检验水准。

2 结果

2.1 图像质量评估结果

2.1.1 图像质量评分 两组患者均顺利完成检查。A、B 两组腹主动脉及其分支均可清晰显示，血管强化均匀，边缘光滑，无伪影，但B 组图像质量评分高于A组(见表2)。

表2 患者肾动脉分级及动脉成像质量评分（±s，分）Tab. 2 Comparison of renal arterial grading and arterial imaging quality score between Group A and Group B（Mean±SD）

表2 患者肾动脉分级及动脉成像质量评分（±s，分）Tab. 2 Comparison of renal arterial grading and arterial imaging quality score between Group A and Group B（Mean±SD）

组别Group A 组Group A B 组Group B例数Case 215 215腹主动脉成像质量评分Abdominal aorta imaging quality score ZP 4.16±0.72 4.47±0.63-4.47＜0.001

2.1.2 肾动脉分级显影质量评估 两组患者各215例，共显示430 条肾动脉，均为单侧单肾动脉。所选患者中部分肾动脉发生动脉粥样硬化、支架扩张等，但不影响诊断。两组患者清晰显示Ⅰ、Ⅱ级肾动脉均为100%；B 组（应用400 mgI/mL 对比剂）Ⅲ级肾动脉显示率为99.3%，Ⅳ级肾动脉显示率为97.9%，Ⅴ级肾动脉显示率为92.3%，Ⅵ级肾动脉显示率为79.5%；A 组（应用370 mgI/mL 对比剂）Ⅱ级以下细小分支的显示率低于B 组。见表3，图1～2。

图1 A 组腹主动脉及其分支VR（A）及MIP（B、C）图像B 图无呼吸运动伪影存在，肠系膜上动脉及其分支显示清晰，远端分支血管壁光滑清晰 箭头示右肾及左肾动脉Ⅳ级分支Fig. 1 In Group A, VR (A) and MIP (B, C) images of the abdominal aorta and its branches were obtained. In Group B, there were no respiratory artifacts, the superior mesenteric artery and its branches were clearly displayed, and the distal branches were smooth and clear. Arrowheads in B and C showed the grade IV branches of the right and left renal arteries.

图2 B 组腹主动脉及其分支VR（A）及MIP（B、C）图像 动脉管腔边缘光滑无伪影，清晰显示腹主动脉及其分支，远端细小分支显影清晰 箭头示右肾及左肾动脉Ⅴ、Ⅵ级分支Fig.2 In Group B, VR (A) and MIP(B, C) images of the abdominal aorta and its branches showed that the edges of the lumen of the aorta were smooth without artifacts, and the abdominal aorta and its branches were clearly displayed, and the small distal branches were clearly displayed. Arrowheads in B and C showed the grade V and VI branches of the right renal artery and the left renal artery.

表3 患者肾动脉分级MIP 图像显示结果Tab.3 MIP images of renal artery grading between A and B groups

2.2 患者腹主动脉及分支强化血管CT 值、CNR 及SNR

A、B 组患者腹主动脉、腹腔干、肠系膜上动脉、肠系膜下动脉、左肾动脉及右肾动脉强化血管CT 值比较，均具有统计学意义（P＜0.05）；两组CNR 及SNR 差异无统计学意义（P＞0.05），如表4。

表4 患者动脉血管强化CT 值、CNR 及SNR（±s，HU）Tab.4 Arterial enhanced CT value, CNR and SNR between Group A and Group B（Mean±SD, HU）

表4 患者动脉血管强化CT 值、CNR 及SNR（±s，HU）Tab.4 Arterial enhanced CT value, CNR and SNR between Group A and Group B（Mean±SD, HU）

注：CNR：对比度噪声比SNR：信号噪声比

组别Group A 组Group A B 组Group B CNR SNR 7.89±1.03 7.70±0.99 1.95 0.052 tP腹主动脉CT 值CT value of abdominal aorta 387.00±49.56 478.75±60.59-17.19＜0.001腹腔干CT 值CT value of abdominal stem 381.34±49.48 465.34±62.74-15.41＜0.001肠系膜上动脉CT 值CT value of superior mesenteric artery 378.97±50.58 461.55±58.04-15.73＜0.001肠系膜下动脉CT 值CT value of inferior mesenteric artery 348.74±42.02 422.61±69.58-13.33＜0.001左肾动脉CT 值CT value of left renal artery 371.59±46.53 438.67±61.76-12.72＜0.001右肾动脉CT 值CT value of right renal artery 374.25±51.81 442.81±56.48-13.12＜0.001 6.69±1.00 6.68±1.00 0.08 0.938

2.3 有效辐射剂量分析结果

根据有效辐射剂量公式计算患者ED，经统计分析得出，B 组患者CTDIvol、DLP 及ED 明显低于A 组，差异有统计学意义（P＜0.05）。B 组注射碘总量比A组减少23%，差异有统计学意义（P＜0.05）,如表5。

表5 患者CTDIvol、DLP、ED 及碘总量（±s）Tab.5 CTDIvol, DLP, Ed and total iodine between group A and B group (Mean±SD)

注：CTDIvol：容积CT 剂量指数 DLP：放射剂量长度乘积 ED：有效辐射剂量 CNR：对比度噪声比SNR：信号噪声比

碘总量（g）Total iodine 25.86±2.18 19.98±2.20 27.84＜0.001组别Group A 组Group A B 组Group B tP CTDIvol（mGy）16.13±1.03 5.14±0.79 124.14＜0.001 DLP（mGy·cm）816.95±79.54 262.92±41.59 90.51＜0.001 ED（mSv）12.25±1.19 3.94±0.62 90.51＜0.001

2.4 对比剂外渗发生率

A 组对比剂外渗患者3.7%（8 例）；B 组无对比剂外渗发生，两种注射方案造成的对比剂外渗有统计学差异（P=0.007）率。

3 讨论

腹主动脉CTA 扫描距离较长，患者需接受较大剂量的X 射线辐射；CTA 检查过程中血管内保持一定的碘浓度是图像具有较高诊断准确性的关键。因此，在保证血管成像效果的前提下降低患者所受辐射剂量、对比剂用量以及对比剂外渗发生率的研究具有较高热度。目前国内外学者对低管电压、低浓度对比剂的血管成像研究较为热衷[8]，对于应用高浓度对比剂联合低管电压进行血管成像检查较少涉足。我院较早引入了高浓度碘对比剂碘美普尔（400 mgI/mL）用于各部位CT 血管成像检查，本研究即分析高浓度碘对比剂联合低流速、低管电压对患者所受辐射、对比剂外渗风险以及血管分支显示情况。

本研究结果显示B 组应用高浓度碘对比剂碘美普尔（400 mgI/mL）、300 mgI/kg 给药量以及4 mL/s 注射速率联合100 kV 管电压不仅使腹主动脉及其分支血管内CT 值较A 组提高，同时辐射剂量也较A 组降低67.8%，对比剂用量较A 组减低23%，对比剂外渗发生率较A 组降低3.7%。辐射剂量与管电压平方成正比，所以适当降低管电压是降低辐射剂量最有效的方法之一[9]。杜煜等[10]研究显示，患者所受辐射剂量可因管电压由120 kV 降至100 kV 而降低70%左右，本研究与之大致相符。余红胜等[11]及Maffei 等[12]指出，碘对比剂的K 边缘值接近33.2 keV，应用低管电压时X 射线的能量与碘的K 值更为接近，可有效降低康普顿效应，使具有高原子序数的碘对比剂光电效应增强，吸收更多的X 线提高血管内CT 值。利用此原理，使血管与周围的器官或软组织的对比更加鲜明，血管病变显示更为清晰；此外，血管内单位体积的碘含量不同，产生的光电效应强弱也会不同，比较两组患者的腹主动脉及其分支CT 值发现，B 组血管强化的CT 值明显高于A 组。

Bae[13]指出碘对比剂以较高浓度注射可能与较快注射所产生的强化效果相同，但高浓度的碘对比剂能够减少注射体积并使单位体积的碘浓度增加，同时减低注射速度，能够有效避免高注射速度导致对比剂外渗的风险。本研究在保证血管强化程度不影响诊断结果的情况下（碘流率需保持在1.6g I/s 及以上水平），B 组单位时间内注射对比剂4 mL，低于A 组（5 mL），但B 组单位体积血管内碘浓度明显增加，从而使腹部血管的强化效果更优，更清晰地显示血管的细小分支，通过对A、B 两组肾动脉细小分支的分级评分比较，B 组显示肾动脉的细小分支优于A 组。本研究通过对肾动脉分级的评估，可为肾病患者肾部分切除术以及准确判断肾动脉分支栓塞等提供影像解剖诊断依据[14]。

《碘对比剂使用指南》指出碘对比剂的渗透压与对比剂肾病的发生密切相关，若碘对比剂的渗透压高于血液渗透压则容易引起肾血管持续收缩，进而引起肾性贫血和对比剂肾病发生[15]。目前，碘美普尔（400 mgI/mL）在非离子型单体对比剂中浓度最高，在低渗对比剂中粘滞度最小、渗透压最低[16]。本研究采用提高对比剂浓度、降低单位质量给药量以减少对比剂注射总量，结果显示B 组以300 mgI/kg 的碘总量比A 组400 mgI/kg 的碘总量减少23%。这对于肾快速排泄对比剂减轻肾负担，降低对比剂肾病的发生具有重要意义[17]。同时本研究通过降低B 组对比剂注射速率，使对比剂外渗的发生率降低3.7%。

综上所述，腹主动脉血管成像应用高浓度碘对比剂（碘美普尔400 mgI/mL）低流速注射联合低管电压不仅可以有效降低患者所受辐射剂量、提高图像质量及分支血管的显示，同时降低碘对比剂用量，减少对比剂外渗，因此本研究可为高浓度碘对比剂血管成像在临床推广提供可靠依据。