局减法和全减法对头颈CT血管成像图像质量及辐射剂量的影响

2024-05-11张红伟张云翔

河南医学研究 2024年8期

张红伟,张云翔

(河南省人民医院医学影像科,河南郑州 450000)

随着时代的发展,人民的生活质量不断提高,人类的疾病组成也发生了改变,临床上脑血管疾病的发病率及病死率也在不断提高[1]。头颈部血管疾病对患者的生命安全有着严重的威胁,所以疾病的早期筛查很重要,早诊断、早治疗可以提高患者的治愈率[2]。头颈部血管疾病的检查方法有多种,包括磁共振血管成像、数字减影血管造影、CT血管成像(CT angiography,CTA)和超声等[3]。螺旋CTA技术以其无创、特异性强、可重复性强、灵敏度高和费用低等优点得到了临床充分肯定[4-7]。头颈CTA是目前观察血管解剖、诊断头颈部血管病变和血管病变以外疾病血供来源的重要影像检查方法,也是头颈部血管病变诊断及术后随访的首选无创检查方法[8]。头颈部的颅底及颈椎骨性结构复杂,血管经常难以显示清晰,为了使头颈部的血管显影不受骨骼组织的过分干扰,就需要去除掉骨骼组织留下清晰的血管影,即头颈部血管减影技术[9]。减影技术的应用使诊断更清楚直观,也能更好地应用于临床。河南省人民医院常用的方法是全减法,即平扫和增强的范围都是颅顶到气管分叉处,然后用增强数据减平扫数据,留下血管数据的方法。该方法图像质量高,但是辐射剂量较高,对患者的身体有一定的损害。如何选择合适的减影方法,在保证图像诊断质量的同时进一步降低辐射剂量[10]已成为广泛关注的问题。医院经过反复试验和总结,找到了一种新的减影方法局减法,即平扫范围为第7颈椎下缘至前床突上方1 cm,增强范围颅顶到气管分叉处,然后用增强数据减去平扫数据,再进一步融合数据,得到血管数据的方法。现将两种方法的操作及效果进行对比分析。

1 对象与方法

1.1 研究对象

选取2022年8月至2023年4月来医院接受头颈CTA检查的90例患者为研究对象,按扫描范围分为A、B两组,A组为局减组,B组为全减组,各45例。A组平扫范围为第7颈椎下缘至前床突上方1 cm,增强范围为气管分叉处至颅顶,扫描后减影。A组男26例,女19例,年龄23～76(57.53±12.06)岁。B组平扫与增强扫描范围均为气管分叉处至颅顶,扫描后减影。B组男27例,女18例,年龄34～77(58.67±12.15)岁。纳入标准:临床怀疑脑动脉粥样硬化、血管狭窄或阻塞性疾病;临床怀疑脑卒中、动脉血管痉挛及脑梗;临床怀疑颅内动脉瘤及假性动脉瘤;血管手术的评估及随访;头颈部外科手术术前评估,临床资料完整。排除标准:合并其他骨折;检查过程中不自主运动。本研究经河南省人民医院医学伦理委员会批准,批准文号:(2021)伦审第(148)号。

1.2 研究方法

1.2.1扫描前的准备

询问受检者是否有过敏史,签署知情同意书,去除受检者扫描范围内的金属及饰物。患者在做头颈CTA检查前,需禁食、水6 h以上,急诊患者除外。患者头部放在头托内,扫描过程中头保持静止不动,不做吞咽动作[11]。

1.2.2试验方法

本研究机器采用GE宝石能谱CT,对比剂使用碘普罗胺(370 mgI·mL-1)。AB两组注射对比剂剂量相同,扫描范围不同,均使用小剂量测试法扫描。具体检查方法如下:A组平扫范围为第7颈椎下缘至前床突上方1 cm,增强范围为气管分叉处至颅顶。先经肘前静脉以4.5 mL·s-1流率注射对比剂15 mL[12],跟踪层面选在第3颈椎水平。注射对比剂的同时曝光,观察第3颈椎水平同一层面不同时间的颈内动脉血管亮度,待颈内静脉亮起时停止扫描。然后用时间-密度曲线测出延迟时间。对比剂用量为55 mL,注射对比剂的同时曝光,平扫加中间时间间隔等于延迟时间,扫描得到平扫数据和增强数据。B组平扫与增强扫描范围均为气管分叉处至颅顶,先经肘前静脉以4.5 mL·s-1流率注射对比剂15 mL,跟踪层面选在第3颈椎水平。注射对比剂的同时曝光,观察第3颈椎水平同一层面不同时间的颈内动脉血管亮度,待颈内静脉亮起时停止扫描。然后用时间-密度曲线测出延迟时间。设定好延迟时间,对比剂用量为55 mL,注射对比剂的同时曝光,平扫加中间时间间隔等于延迟时间,扫描得到平扫数据和增强数据。

1.2.3扫描参数

小剂量测试扫描参数:80 kV,20 mA,扫描层厚5 mm。A组平扫为80 kV,6～600 mA,增强扫描为120 kV,6～600 mA。扫描层厚5 mm,重建层厚0.625 mm。B组平扫为80 kV,6～600 mA,增强扫描为120 kV,6～600 mA。扫描层厚5 mm,重建层厚0.625 mm。扫描结束后,记录辐射剂量。

1.2.4图像后处理

将平扫和增强的原始数据传入GE AW4.5工作站,A组图像采用Add/Sub软件中的Sub功能将增强期和平扫期数据相减,得到的减影数据再和增强未减影部分相融合。得出的容积数据使用计算机软件进行三维重建,重建出容积再现(volume rendering,VR)图像,然后用增强数据重建出血管分析图像,这些图像均为后处理图像。用后处理图像结合原始图像诊断头颈部血管疾病。B组图像采用Add/Sub软件中的Sub功能用增强期数据减去平扫期数据,得出的容积数据使用计算机软件进行三维重建,重建出VR图像,然后用增强数据重建出血管分析图像,最后用后处理图像结合原始图像诊断头颈部血管疾病。

1.3 观察指标

(1)辐射剂量的评估:记录计算机自动生成的容积CT剂量指数(CT dose index-volume,CTDIvol),单位为mGy;记录计算机自动生成的剂量长度乘积(dose length product,DLP),单位为mGy·cm;有效剂量(effective dose,ED)为DLP与换算因子的乘积,单位为mSv。归一化有效剂量权重指数(W)为ED与DLP的比值。头部W为0.002 3 mSv·mGy-1·cm-1,颈部W为0.005 4 mSv·mGy-1·cm-1,胸部W为0.017 mSv·mGy-1·cm-1,腹部W为0.015 mSv·mGy-1·cm-1,盆腔W为0.019 mSv·mGy-1·cm-1。头颈CTA扫描头颅、颈部和上胸部,所以仅按单一的头部计算整个扫描范围内的有效剂量是不妥当的[13]。本研究中,头颈联合部位扫描时的W为1/3×(0.002 3+0.005 4+0.017),计算得出头颈联合部位扫描时的W为0.008 23。(2)图像质量评价:所有头颈动脉血管图像评价由2名有经验的放射科医师采用图像质量评分标准进行评分,分为优(80～100分)、良(60～79分)、差(0～59分)3个等级评分。见表1。

表1 图像质量评分标准

1.4 统计学分析

2 结果

2.1 辐射剂量

两组DLP、CTDIvol和ED比较,差异有统计学意义(P<0.05),见表2。

表2 两组辐射剂量比较

2.2 图像质量

两组图像质量均满足临床诊断需要,A组图像质量优41例,良4例;B组图像质量优42例,良3例。A组患者的图像质量优秀率为91.1%,B组患者的图像质量优秀率为93.3%,两组图像质量比较差异无统计学意义(χ2=0.155,P>0.05)。AB两组各随机选出1例质量优图像,见图1。

病例1,女,48岁,局减法扫描,A为头颈动脉血管VR图,B为头颈动脉血管分析图;病例2,男,48岁,全减法扫描,C为头颈动脉血管VR图,D为头颈动脉血管分析图。图1 2个病例的VR和血管分析图

3 讨论

近年来,随着CT新技术的广泛开展,CT检查的应用范围也越来越广,检查准确率也大幅度提高[14]。但随之而来的问题是CT逐渐成为常规检查,导致患者所受辐射剂量越来越大。在全球范围内,CT扫描的有效辐射剂量占全球医疗照射总剂量的40%以上,而CT检查中头颈部扫描占很大比率[15]。电离辐射对人体有害,辐射剂量可以累积到人的器官和身体内[16]。随着CT检查次数的增加,检查部位频繁受照射,体内累计的射线量逐渐增多。长期接触X线会引起各种不同的放射性疾病,包括皮肤损伤、遗传变异和恶性肿瘤等[17-18]。因此,降低头颈CTA检查中的辐射剂量对减轻患者伤害有重要意义[19-20]。头颈CTA的辐射剂量比平扫辐射剂量高得多,所以头颈CTA中降低辐射剂量既是临床工作的需要,也是患者的需求。

数字减影血管造影(digital subtraction angiography,DSA)是诊断脑血管病变的金标准[21],但其是有创检查,且在检查中极易导致动脉瘤破裂或诱发脑血管痉挛症状[22]。DSA检查不仅需要医生有较高的操作技术、专业水平,而且检查时间较长,费用较高,重复性差。目前,头颈血管CTA已经逐渐成熟,越来越被临床医生及患者接受[23]。CTA可做全身检查,无特别禁忌证,并且CTA检查是无创的,费用较低且可重复性强,对小血管病变及周围组织显示良好[24]。头颈部CTA扫描方案与注射方案专家共识中报道[8],设备条件允许情况下,头颈CTA扫描尽量选择能量减影的扫描方式。减影技术去除了骨骼组织的影响,血管显示清晰[25],临床诊断方便可靠。本研究中局减法平扫扫描范围为第7颈椎下缘至前床突上方1 cm,包括了颅底动脉环,这是经常出现动脉瘤的位置,经过减影,可以清晰显示这些血管病变。前床突上方1 cm至颅顶这一部分,血管末梢居多,骨骼组织较少,出现动脉瘤的概率较小。即使出现动脉瘤,由于骨骼组织较少,结构简单,动脉瘤也能清晰显示。第7颈椎向下至气管分叉处均是主干血管,且无复杂结构,这部分不减影动脉瘤也能清晰显示。所以局减法既去除了颈部复杂的骨骼组织,又减少了扫描范围。结果显示两种减影图像质量均能满足诊断要求,但局减法辐射剂量远低于全减法的辐射剂量,可见局减法效果更佳。