多層螺旋CT低濃度對比劑聯合低劑量掃描診斷消化道出血的實驗研究

翟寧，于鵬，宮鳳玲，李孟靜，張惠英，馬春梅，王星穩

消化道活動性出血是常見的外科急癥，在定位診斷及定性診斷方面，多層螺旋CT（MSCT）具有重要作用［1-2］。但不明部位和病因消化道出血掃描范圍為膈肌至恥骨聯合水平，掃描范圍廣、掃描時間長，對比劑劑量需求大，是MSCT診斷消化道活動性出血的弊端［3-4］。由于碘的特性，碘對比劑的CT值隨著管電壓的降低而增加，這就為同時降低輻射劑量及對比劑劑量提供了思路。本研究將MSCT低濃度對比劑聯合低劑量掃描技術應用于消化道活動性出血模型的診斷中，以期在保證圖像質量的前提下獲得最優掃描方案，為臨床應用提供研究基礎。

1 材料與方法

1.1 對比劑配制 本研究時間為2017年1—4月。回顧收集2014年5月—2016年10月在華北理工大學附屬醫院經MSCT增強檢查診斷并經手術證實的消化道活動性出血患者30例，測量每例患者出血點CT值，均值為（212.1±64.5）HU。以測得的出血點CT值為參考值，將非離子型對比劑碘佛醇（320 mgI/ml）用0.9%氯化鈉溶液稀釋成4種不同濃度碘溶液，依次為6.40、5.76、5.12、4.48 mgI/ml，120 kV對應的CT值分別為（214.7±1.6）、（185.9±1.4）、（162.2±1.4）、（140.5±2.5）HU；100 kV對應的CT值分別為（251.8±0.3）、（225.0±0.8）、（190.5±0.5）、（161.9±3.4）HU；80 kV對應的CT值分別為（301.9±0.9）、（269.1±0.9）、（229.4±1.2）、（200.7±3.1） HU。

1.2 消化道出血模型的制作 將2塊新鮮豬肋板拼接，中間放入一段脊椎骨做支撐，2塊豬肋板之間填以新鮮動物脂肪、腎臟及小腸，并將小腸內充入適量氣體，將靜脈留置針（20 G）置入腸管內，通過連接管與微量注射泵連接。

1.3 實驗方法 應用Philips Brilliance 256 ICT掃描模型，以距離模型定位像上下界均為10 mm處作為掃描范圍。根據輻射劑量分為常規組和低劑量組。常規組120 kV，300 mAs，掃描層厚0.9 mm，間距0.45 mm，螺距0.16，矩陣512×512。低 劑 量 組：A亞 組 100 kV，300 mAs；B亞 組 100 kV，400 mAs；C亞組80 kV，400 mAs；D亞組80 kV，465 mAs，掃描層厚1.5 mm；對比劑濃度分別為6.40、5.76、5.12、4.48 mgI/ml，注射速率0.5 ml/min，每種對比劑濃度掃描7次，掃描參數同上。各組別掃描所得原始圖像傳至EBW工作站行圖像后處理，窗寬、窗位分別為300、40 HU。

1.4 輻射劑量的計算 記錄CT容積劑量指數（CTDIvol）、劑 量 長 度 乘 積（DLP）， 計 算 有 效 劑 量（ED），ED=DLP×k，單位為mSv，k為換算因子，根據國際放射防護委員會公布的標準，k為0.015。

1.5 圖像質量評估 在消化道出血模型肌肉內選取感興趣區域（ROI）測量CT值、SD值，ROI面積50 mm2。（1）圖像噪聲：所測模型肌肉SD值，經多次測量取平均值。（2）圖像噪聲信噪比（SNR）：SNR=CT/SD，經多次測量取平均值。（3）圖像質量主觀評分：采用雙盲法進行評分。評分標準：5分為解剖結構邊界非常銳利，圖像無或僅有少許顆粒，質量為優；4分為解剖結構邊界較為清楚，質量為良；3分為圖像能夠顯示解剖結構，邊界稍模糊，有輕度的顆粒感，圖像質量為及格；亞標準為2分；圖像不能接受為1分［5］。

1.6 消化道出血情況 （1）以導管末端可見溢出的線狀、噴射狀或橢圓形的對比劑影為出血，否則為未出血。（2）測量出血點CT值，在出血點最大層面中心選取ROI測量CT值，經多次測量取平均值。

1.7 統計學方法 使用SPSS 17.0軟件包對數據進行統計分析。計量資料以（± s）表示，多組間比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較行LSD-t檢驗；計數資料的比較采用Fisher's確切概率法。以P＜0.05為差異有統計學意義。

表1 各組輻射劑量、圖像質量及不同對比劑濃度下模型出血檢出數、出血點平均CT值比較（±s）Table 1 Comparison of radiation dose，image quality of each group，and the record and measurement of the average CT value of model blood output and bleeding point

表1 各組輻射劑量、圖像質量及不同對比劑濃度下模型出血檢出數、出血點平均CT值比較（±s）Table 1 Comparison of radiation dose，image quality of each group，and the record and measurement of the average CT value of model blood output and bleeding point

注：a與常規組比較，P＜0.05；-代表無此數據；CTDIvol=CT容積劑量指數，DLP=劑量長度乘積，ED=有效劑量

輻射劑量 圖像質量消化道出血情況組別出血點平均CT值常規組 19.6 691.6±14.0 10.4±0.2 14.4±0.7 3.2±0.2 4.7±0.6 7 119.3±8.8 6 102.2±8.3 2 72.5±7.8 0 -CTDIvol（mGy）DLP（mGy*cm）ED（mSv）圖像客觀噪聲圖像噪聲信噪比圖像質量主觀評分（分）對比劑濃度5.76 mgI/ml對比劑濃度6.40 mgI/ml對比劑濃度5.12 mgI/ml對比劑濃度4.48 mgI/ml出血檢出數出血點平均CT值出血檢出數出血點平均CT值出血檢出數出血點平均CT值出血檢出數低劑量組A 亞組 12.4 445.5±21.0a 6.7±0.3a 20.9±2.0a 1.7±0.3a 3.7±0.7a 7 155.9±16.2a 7 126.7±17.5a 6 105.0±9.6a 2 71.5±10.6低劑量組B亞組 16.5 588.9±25.0a 8.8±0.4a 14.7±0.9 3.2±0.1 4.6±0.5 7 150.7±16.5a 7 122.3±11.9a 5 99.4±10.1a 1 69.0低劑量組C亞組 8.2 287.6±17.8a 4.3±0.3a 35.5±4.6a 1.0±0.2a 2.9±0.7a 7 197.0±18.5a 7 170.9±21.7a 7 124.1±15.8a 2 88.0±8.5低劑量組D 亞組 9.5 333.0±19.3a 4.9±0.3a 22.6±2.3a 1.5±0.2a 3.4±0.9a 7 188.3±14.3a 7 141.9±22.5a 7 136.1±17.3a 4 94.0±6.1 F值 - 284.135 284.135 57.930 123.729 14.222 - 26.792 - 14.157 - 11.924 - 5.446 P值 - ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 - ＜0.001 - ＜0.001 - ＜0.001 - 0.049

圖1 各組CT掃描圖像Figure 1 CT scan images of each group

2 結果

2.1 輻射劑量比較 各組DLP、ED比較，差異有統計學意義（P＜0.05）。其中低劑量組各亞組的DLP、ED低于常規組，差異有統計學意義（P＜0.05，見表1）。

2.2 圖像質量評估 各組圖像客觀噪聲、圖像噪聲信噪比、圖像質量主觀評分比較，差異有統計學意義（P＜0.05）。其中低劑量組B亞組圖像客觀噪聲、圖像噪聲信噪比、圖像質量主觀評分與常規組比較，差異無統計學意義（P＞0.05）；低劑量組A、C、D亞組圖像客觀噪聲高于常規組，圖像噪聲信噪比、圖像質量主觀評分低于常規組，差異有統計學意義（P＜0.05，見表1、圖1）。

2.3 消化道出血情況 各組不同對比劑濃度下出血點平均CT值比較，差異有統計學意義（P＜0.05）。其中低劑量組各亞組不同對比劑濃度下出血點平均CT值高于常規組，差異有統計學意義（P＜0.05，見表1、圖2）。

圖2 各組模型出血檢出情況Figure 2 Detection of hemorrhage in each model group

2.4 最優參數 根據圖像質量評估結果，本研究以低劑量組B亞組的掃描參數為最優參數組，為尋找最優對比劑濃度，將常規組6.40 mgI/ml（7/7）與低劑量組B亞組6.40 mgI/ml（7/7）、5.76 mgI/ml（7/7）、5.12 mgI/ml（5/7）、4.48 mgI/ml（1/7）對模型出血檢出率進行比較，結果顯示以上各組模型出血檢出率比較，差異有統計學意義（χ2=16.80，P＜0.05）；其中常規組6.40 mgI/ml與低劑量組B亞組6.40、5.76 mgI/ml對模型出血檢出率相同，與低劑量組B亞組5.12 mgI/ml對模型出血檢出率比較，差異無統計學意義（P＞0.05）；與低劑量組B亞組、4.48 mgI/ml對模型出血檢出率比較，差異有統計學意義（P＜0.05）。

3 討論

MSCT掃描速度快，具有強大的后處理功能，對消化道出血定位、定性診斷具有重要價值［6］，診斷效能可達93.5%［7］，為診斷消化道出血提供了新的方法［8-10］。但在MSCT診斷消化道出血過程中，常用方法為多期掃描，包括平掃期、動脈期及門脈期［11］，使患者所遭受的輻射傷害及對比劑不良反應增加。因此，對于MSCT診斷活動性消化道出血，如何在保證影像學診斷的基礎上，同時降低輻射劑量及對比劑劑量是亟待解決的問題。

3.1 輻射劑量及圖像質量 降低管電壓是降低輻射劑量最顯著的方法。從連續X射線強度公式I=KiZU2可知，X射線的輻射強度與管電壓的平方成正比，降低管電壓比降低等幅度的管電流能更有效地降低輻射劑量。有研究表明，管電壓由120 kV下降至80 kV時輻射劑量降低約64%［12］。但降低管電壓的同時，到達靶極的X線量減少，增加了圖像噪聲，進而影響圖像質量，影響診斷結果的準確性，對肥胖患者尤為明顯。MSCT檢查能夠觀察黏膜下的病變，如小腸腫瘤、憩室、腸系膜的病變等，不僅可定位出血部位，同時能夠對出血原因給予提示，因此，對圖像質量有較高要求。研究表明，增加管電流是降低圖像噪聲的有效方法之一［13］。因此，本研究在降低管電壓的同時，適當增加管電流，以求尋找既能降低輻射劑量、又可保證圖像質量的最優掃描參數。研究結果表明，低劑量組各亞組的輻射劑量均低于常規組，但低劑量組A、C、D亞組圖像的噪聲、信噪比及圖像質量主觀評分均低于常規組，無法滿足圖像質量要求。而低劑量組B亞組（100 kV、400 mAs）圖像的噪聲、信噪比及圖像質量主觀評分與常規組比較差異無統計學意義，且輻射劑量較常規組降低了約14.9%，既滿足了診斷對圖像質量的要求，又能減少MSCT檢查對患者造成的輻射傷害。

3.2 消化道出血的檢出情況 對比劑濃度、劑量、持續注射時間、流速等是CT血管造影（CTA）檢查時影響靶血管強化程度的主要對比劑因素［14］。而高濃度、高劑量的對比劑應用會增加腎毒性。由于碘的特性，同樣濃度的碘對比劑在低管電壓條件下可獲得較高的CT值，使得同時降低輻射劑量及對比劑劑量成為可能。白樺等［15］報道，管電壓由120 kV降至100 kV時，碘信號幅度大約增加17%。李楊［16］研究表明，100 kV、300 mgI/ml組顯示頭頸各段血管的CT值高于120 kV、370 mgI/ml組CT值，且輻射劑量降低了40.25%，對比劑用量下降7.23%～33.88%。因此，本研究在得出最優掃描參數后進一步降低對比劑濃度，以實現低輻射劑量及低對比劑劑量的目標。本研究表明，低劑量組B亞組（100 kV、400 mAs）-5.12 mgI/ml對模型出血的檢出率與常規組-6.4 mgI/ml比較差異無統計學意義，說明在一定范圍內，同時降低管電壓及對比劑濃度，能夠滿足MSCT對消化道出血的診斷，對比劑濃度較常規組下降約20%，說明雙低劑量掃描方案在MSCT診斷消化道活動性出血中是可行的。

3.3 本研究局限性 本研究采用動物模擬人體實驗，模擬出血點時為配比的相應濃度的對比劑由導管直接注入腹腔，無法模擬人體血管內血液流動的狀態，與正常人體生理情況尚有差異；在沒有腸管內液體稀釋效應的情況下，模擬的出血點的CT值決定于配制的對比劑濃度，因此測量本院經Philips Brilliance 256 ICT常規增強檢查診斷并手術證實的30例消化道出血的患者出血點CT值，以此CT值均值為參考值配比對比劑，在實驗過程中，每次掃描完成后均對新鮮小腸進行沖洗，殘留液體對對比劑起到稀釋作用。本研究中6.40 mgI/ml、5.76 mgI/ml、5.12 mgI/ml、4.48 mgI/ml濃度對比劑均為碘佛醇（320 mgI/ml）與0.9%氯化鈉溶液按一定比例配制成2.0%、1.8%、1.6%、1.4%的濃度。

綜上所述，雙低劑量掃描方案在MSCT診斷消化道活動性出血中是可行的，為臨床應用提供了研究基礎，能為患者減輕MSCT增強檢查所造成的心理負擔及身體傷害。經研究證實，100 kV、400 mAs為最優掃描參數。在模擬出血速率為0.5 ml/min情況下，該參數條件下顯示模型出血點的最優對比劑濃度為5.12 mgI/ml，對應出血點CT值約（99.4±10.1）HU，輻射劑量較常規組降低約14.9%，對比劑濃度降低約20.0%。

作者貢獻：翟寧、宮鳳玲進行文章的構思與設計，文章的可行性分析，撰寫論文，并對文章整體負責；李孟靜、王星穩負責文獻/資料收集、整理；張惠英、馬春梅進行統計學分析；于鵬進行英文修訂，負責文章的質量控制及審校，監督管理。

本文無利益沖突。