模擬血管強(qiáng)化對(duì)不同濃度對(duì)比劑對(duì)周圍組織CT值影響的研究

李巍偉

（泰安市中心醫(yī)院分院，山東 泰安 271000）

CT值是定量診斷的主要手段之一，可以依據(jù)CT值來判定病變的性質(zhì)[1]。許多因素會(huì)影響 CT值的大小，如管電壓、管電流[2-3]。CT增強(qiáng)掃描廣泛應(yīng)用于疾病診斷，注射對(duì)比劑后的大血管本身對(duì)周圍組織CT值的影響研究少有報(bào)道，實(shí)際工作中對(duì)該問題少有注意。對(duì)比劑充盈前后大血管周圍組織CT值發(fā)生明顯變化，大血管周圍組織總體表現(xiàn)為CT值增加，而大血管周緣一定范圍內(nèi)像素CT值反而減小，以CT值變化為主要判斷依據(jù)時(shí)會(huì)出現(xiàn)一定偏差。研究大血管內(nèi)對(duì)比劑對(duì)周圍組織尤其是管周一定范圍內(nèi)組織的CT值影響有助于客觀評(píng)價(jià)組織的CT值變化。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)備和材料

GE optima 520 pro16層螺旋CT機(jī)，管電壓120kV，100mA，螺旋掃描，螺距 1.375，F(xiàn)OV 350 mm，標(biāo)準(zhǔn)算法，掃描層厚為1.25 mm，重建矩陣512×512，重建層厚5 mm，窗寬1 500，窗位-500。掃描室內(nèi)溫度26℃，濕度46%并保持恒定，掃描前設(shè)備做空氣矯正。掃描模體為一次性石蠟澆筑成型長(zhǎng)方體（長(zhǎng)320 mm，寬220 mm，厚50 mm），在中心縱向排布三個(gè)不同直徑圓孔（圖1），垂直置于檢查床并固定，模體位于孔徑中心區(qū)域，圓孔軸向與機(jī)架平面垂直。配置11種不同碘濃度的對(duì)比劑溶液，分別用3 mL碘伏醇（碘濃度320 mg/mL）與97 mL和197 mL 0.9%生理鹽水（10 mL相鄰差）配置11種溶液作為實(shí)驗(yàn)組溶液，碘濃度從9.6 mg/mL到4.8 mg/mL由高到低為依次編為s1號(hào)到s11號(hào)，對(duì)照組用0.9%生理鹽水編號(hào)為 d12（表 1）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

選用同型號(hào)60 mL注射器分別抽取12種溶液各60 mL，確保管內(nèi)液體無氣泡并搖勻，于注射器外管壁涂抹液態(tài)石蠟油，石蠟油用于排出注射器管壁與模體之間的空氣，依次插入孔洞并采用相同條件和相同位置掃描，確保掃描圖像管徑周緣無氣體影像，如注射器管壁周緣有低密度氣體影像，拔出注射器在管壁外緣再次涂抹石蠟油重復(fù)插入孔洞掃描。

表1 實(shí)驗(yàn)溶液配置表

1.3 測(cè)量

12組掃描圖像具有相同的空間位置，選擇同層面圖像做對(duì)比分析，通過注射器截面圓心劃?rùn)M線（對(duì)應(yīng)縱向矩陣序列為217），沿橫線對(duì)一定范圍（矩陣橫向像素序列自174到262，長(zhǎng)徑60.84 mm）內(nèi)像素CT值進(jìn)行逐個(gè)測(cè)量（圖2），形成12組像素CT值的連線圖（圖3），所選像素涵蓋注射器內(nèi)溶液，注射器管壁及周圍一定范圍內(nèi)的組織，為方便分析將研究區(qū)域分為管內(nèi)區(qū)、交界區(qū)、射束硬化區(qū)、容積效應(yīng)區(qū)四段，其中射束硬化區(qū)和容積效應(yīng)區(qū)統(tǒng)稱為管外區(qū)，管外組織區(qū)是本研究的重點(diǎn)，代表強(qiáng)化時(shí)大血管周圍的組織，對(duì)應(yīng)像素序列范圍見表2。

圖1 石蠟一次性澆筑的測(cè)試模體，長(zhǎng)320 mm，寬220 mm，厚50 mm，在直徑最大的孔內(nèi)插入含有測(cè)試液注射器（60 mL）用于模擬組織內(nèi)大血管。Figure 1. The test mold of paraffin,with length of 320 mm,width of 220 mm,and thickness of 50 mm.Test syringe(60 mL)is inserted into the hole with the largest diameter to simulate the large vessels.

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件處理數(shù)據(jù)，同區(qū)段數(shù)據(jù)11個(gè)測(cè)量組和對(duì)照組比較像素CT值平均值，采用配對(duì)樣本T檢驗(yàn)，11組實(shí)驗(yàn)組分別與對(duì)照組比較，所有檢驗(yàn)均為雙側(cè)檢驗(yàn)，P＜0.004（多重比較校正顯著性水平為0.05/11=0.004）表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

不同對(duì)比劑濃度像素CT值的曲線形態(tài)相似，和對(duì)照組比較各實(shí)驗(yàn)組在各區(qū)域?qū)ο袼仄骄鵆T值變化產(chǎn)生影響（表3），在管內(nèi)區(qū)和容積效應(yīng)區(qū)實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組對(duì)比數(shù)據(jù)存在顯著差異（表4），硬化區(qū)和交接區(qū)實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組對(duì)比數(shù)據(jù)不存在顯著差異。

管內(nèi)區(qū)隨著對(duì)比劑濃度升高，該范圍內(nèi)像素CT值變大，各實(shí)驗(yàn)組均值高于對(duì)照組，與對(duì)照組存在顯著差異；交界區(qū)隨著對(duì)比劑濃度升高，該范圍內(nèi)像素CT值變大，各實(shí)驗(yàn)組均高于對(duì)照組，與對(duì)照組不存在顯著差異。射束硬化區(qū)隨著對(duì)比劑濃度升高，該范圍內(nèi)像素CT值變小，各實(shí)驗(yàn)組均值低于對(duì)照組，與對(duì)照組不存在顯著差異。容積效應(yīng)區(qū)隨著對(duì)比劑濃度升高，該范圍內(nèi)像素CT值變大，實(shí)驗(yàn)組均值高于對(duì)照組，與對(duì)照組存在顯著差異。

表2 研究區(qū)域?qū)?yīng)像素序列

圖2 不同測(cè)試液模體同層面斷層圖像（選擇d12，s11，s1三組代表性圖像），橫線為研究區(qū)域，自左向右逐個(gè)像素測(cè)量其CT值。Figure 2.CT images of three different test phatoms(d12,s11,s1)on the same level.The short line indicates the research area,and CT values are measured pixel by pixel from the left to the right.

表3 不同濃度對(duì)比劑溶液不同區(qū)域平均CT值（HU）

表4 不同區(qū)間各實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組T檢驗(yàn)，Sig.（雙側(cè)）

圖3 相同范圍連續(xù)像素CT值曲線，橫坐標(biāo)代表像素序列，縱坐標(biāo)代表像素CT值。Figure 3. Curve of continuous pixel CT values in the same range.X-axis represents pixel sequence,and Y-axis represents pixel CT value.

3 討論

對(duì)比增強(qiáng)檢查是靜脈注入水溶性碘對(duì)比劑后再進(jìn)行掃描的檢查方法，通過比較組織強(qiáng)化的方式和程度輔助定性診斷[4]，組織強(qiáng)化程度依據(jù)CT值數(shù)值的變化，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)組織CT值變化具有現(xiàn)實(shí)意義。各實(shí)驗(yàn)組管內(nèi)區(qū)像素平均CT值隨對(duì)比劑濃度增加相應(yīng)增加，表現(xiàn)為濃度依賴性特點(diǎn)，各實(shí)驗(yàn)組像素平均CT值隨著對(duì)比劑濃度增加而增大，各實(shí)驗(yàn)組像素CT值與對(duì)照組比較均存在顯著差異（P＜0.004），從像素CT值變化證實(shí)對(duì)比劑的效果。

容積效應(yīng)可以導(dǎo)致組織真實(shí)CT值和測(cè)量值產(chǎn)生偏差[5-6]，含有對(duì)比劑的大血管CT值發(fā)生變化，對(duì)周圍組織構(gòu)成容積效應(yīng)，血管內(nèi)對(duì)比劑對(duì)X射線形成吸收，導(dǎo)致周圍體素的射線吸收系數(shù)u值變大，對(duì)應(yīng)像素CT值相應(yīng)增加，對(duì)比劑濃度越高對(duì)周圍組織形成容積效應(yīng)越明顯，相應(yīng)的CT值增加越明顯，各實(shí)驗(yàn)組像素CT值與對(duì)照組比較均存在顯著差異（P＜0.004），各實(shí)驗(yàn)組像素平均CT值隨著對(duì)比劑濃度增加而增大，增加的CT值作為背景只有在實(shí)施CT值測(cè)量時(shí)才易被發(fā)現(xiàn)。

在大血管管周一定范圍像素（7像素）CT值隨著對(duì)比劑濃度增加不升反降，各實(shí)驗(yàn)組曲線均位于對(duì)照組曲線的下方且高濃度對(duì)比劑曲線總體出現(xiàn)在低濃度曲線的下方，為對(duì)比劑產(chǎn)生射束硬化效應(yīng)所致。CT球管產(chǎn)生的X射線通常具有連續(xù)能譜，在射線穿過物體時(shí)，低能射線更容易被物體吸收，高能射線光子更容易穿過物體，射線在穿過物體的過程中，平均能量逐漸增加線質(zhì)逐漸變硬，即射束硬化現(xiàn)象[7]射束硬化偽影是由于X光子吸收不均衡，相應(yīng)產(chǎn)生部分高能（或低能）射線，如果這種非線性衰減不加補(bǔ)償，會(huì)產(chǎn)生條狀或環(huán)狀偽影[8]大血管內(nèi)對(duì)比劑對(duì)X線吸收形成射束硬化，導(dǎo)致管周組織一定范圍內(nèi)像素CT值減小，對(duì)比劑濃度越高管內(nèi)CT值越高，射束硬化效應(yīng)越明顯，周圍組織像素CT值越小。本實(shí)驗(yàn)中射束硬化區(qū)各實(shí)驗(yàn)組像素平均CT值均低于對(duì)照組且隨著對(duì)比劑濃度增加反而減小，另外實(shí)驗(yàn)組像素CT值與對(duì)照組總體不存在顯著差異（P＞0.004），說明像素CT值變化相對(duì)規(guī)律。在本石蠟?zāi)ｓw內(nèi)，按照FOV和成像矩陣計(jì)算得像素大小為0.683 5 mm，射束硬化導(dǎo)致CT值減小像素分布范圍約為7個(gè)，其對(duì)石蠟?zāi)ｓw像素CT值影響范圍約為5 mm。由于研究對(duì)象為單一像素，在實(shí)際工作中CT值測(cè)量采取一定范圍的感興趣區(qū)，會(huì)導(dǎo)致射束硬化對(duì)CT值減小影響的范圍增大。

交界區(qū)包括實(shí)驗(yàn)注射器管壁，同時(shí)有管內(nèi)對(duì)比劑和周圍射束硬化區(qū)影響，相鄰像素CT值變化顯著，各實(shí)驗(yàn)組均值高于對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)組像素CT值與對(duì)照組比較無顯著差異（P＞0.004），該區(qū)域3個(gè)像素分布范圍約1.5 mm，構(gòu)成以注射器管壁為主。

通過模擬大血管不同強(qiáng)化狀態(tài)，以像素為單位研究大血管內(nèi)對(duì)比劑對(duì)周圍一定范圍組織CT值產(chǎn)生的影響，射束硬化效應(yīng)使大血管周圍小范圍區(qū)域像素CT值隨管內(nèi)對(duì)比劑濃度增高而減小，容積效應(yīng)使大血管周圍射束硬化效應(yīng)以外區(qū)域CT值隨管內(nèi)對(duì)比劑濃度增高而增大。總之，對(duì)比劑容積效應(yīng)導(dǎo)致的周圍組織CT值增加，各實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組間均存在顯著差異（P＜0.004），射束硬化效應(yīng)導(dǎo)致的管周組織像素CT值減小，各實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組間總體不存在顯著差異（P＞0.004）。