高碘流率聯合高噪聲指數降低頭頸CT血管造影輻射劑量的初步研究

王鐵軍 高 紅

CT血管造影(computed tomography angiography，CTA)是一種方便有效的非創性血管成像技術，與其他影像技術相比，CTA具有無創、檢查禁忌證少、掃描速度快、可同時顯示管腔及管壁情況等優勢，能清楚地顯示頸總動脈、頸內外動脈、椎動脈、基底動脈及Willis環的血管圖像。

近年來，隨著CT技術發展，CTA已被廣泛應用于頭頸部血管病變的診斷，成為評價急性腦缺血與蛛網膜下腔出血的首選檢查方法[1-2]。但CTA與射線劑量及對比劑相關的危害也越來越受到關注，因此在CTA檢查中，在保證圖像質量基礎上，降低輻射劑量及對比劑劑量是醫學者不斷努力的方向[3-4]。因此，在CTA模式下，可在掃描時設置不同碘流率(iodine delivery rate，IDR)及噪聲指數(noise index，NI)，以降低CTA檢查中的輻射劑量。本研究旨在分析120例行頭頸部CTA檢查患者高IDR聯合高NI在降低其輻射劑量中的作用。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2015年6月至2017年6月沈陽市骨科醫院行頭頸CTA檢查的120例頭頸部病變患者，采用隨機數表法將其分為高IDR聯合高NI組(高IDR+NI組，50例)、中IDR聯合中NI組(中IDR+NI組，40例)和低IDR聯合低NI組(低IDR+NI組，30例)，高IDR+NI組中男性34例，女性16例；年齡30～61歲，平均年齡(45.40±4.63)歲。中IDR+NI組中男性27例，女性13例；年齡31～60歲，平均年齡(45.18±4.67)歲。低IDR+NI組中男性20例，女性10例；年齡32～59歲，平均年齡(45.45±4.60)歲。3組一般資料比較差異無統計學意義，具有可比性。所有患者均知情同意本研究，并簽署知情同意書。

1.2 納入與排除標準

(1)納入標準：①年齡在18歲以上，且其臨床癥狀(頭暈、頭痛等)懷疑為頭頸部血管病變，體質量指數(BMI)＜30 kg/m2；②既往無肝、腎功能不全或嚴重心腦血管疾病等；③無甲狀腺功能亢進。

(2)排除標準：①有碘對比劑過敏史或合并嚴重甲亢、肝腎功能不全、失代償性心功能不全者；②圖像有明顯移動偽影或任意一側頭頸血管完全閉塞影響相關資料收集者；③配合依從性差，不愿參與本次研究者。

1.3 儀器設備

采用炫速雙源CT(德國西門子)進行雙能量掃描。

1.4 檢查方法

炫速雙源CT進行雙能量掃描，掃描范圍：自升主動脈上段至顱頂部，掃描方向自足至頭側。雙能量管球分別為100 kVp和Sn140 kVp，融合系數0.6，參考管電流230 mAs和200 mAs，探測器寬度128 mm×0.625 mm，旋轉時間為0.5 s/周，螺距0.992，層厚0.9 mm，層間距0.45 mm，射野250 mm×250 mm，矩陣512×512，對比劑用量為0.8 ml×體重。

三組IDR及NI分別為：①高IDR+NI組，采用IDR=1.5 gI/s，NI=20；②中IDR+NI組，采用IDR=1.2 gI/s，NI=18；③低IDR+NI組，采用IDR=1.0 gI/s，NI=15。并預置20 G套管針，應用雙筒高壓注射器經右側肘靜脈注射對比劑，注射對比劑后以同樣速率注射生理鹽水，掃描時以對比劑跟蹤技術，在主動脈弓降部勾畫感興趣區(region of interest，ROI)，觸發閾值為150 HU，觸發后延遲4.3 s自動啟動掃描。

1.5 圖像處理及分析

(1)采用自適應迭代重建(adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR)算法2.0對掃描圖像進行重組，對3組圖像質量進行客觀分析，包括頭頸部CT值、信噪比(signal noise ratio，SNR)、對比噪聲比(contrast noise ratio，CNR)，并進行主觀評分。

(2)選擇測量升主動脈、頸總動脈上段、頸內動脈下段CT值，單位為HU，每個部位測量3次，取平均值進行分析。

(3)將增強血管內的標準差作為圖像噪聲(N)，其SNR和CNR的計算為公式1和公式2：

SNR=血管CT值÷N (1)

CNR=(血管CT值-相鄰肌肉或腦組織CT值)÷N (2)

(4)主觀評分標準。由2名有經驗的影像科醫師在未知患者臨床情況及掃描條件下，對其圖像質量進行評價，以所得一致意見為準。①4分，血管清晰，對比良好，血管壁光滑，背景無明顯噪聲；②3分，血管清晰，對比度好，同時血管壁輕度毛躁但不影響診斷，背景噪聲較輕，不影響診斷；③2分，血管較清晰或血管壁毛糙，背景噪聲不明顯；④1分，血管對比度不佳，或血管壁明顯毛躁、背景存在明顯噪聲。主觀評分得出結論后，對評分進行統計學分析，并記錄碘攝入量及輻射劑量，包括CT劑量指數(computed tomography dose index，CTDI)、劑量-長度乘積(dose-length product，DLP)和輻射有效劑量(effective dose，ED)，其計算為公式3：

ED=k×DLP (3)

式中單位為mSv，其中頭頸部權重因子k=0.0031 mSv/(mGy·cm)[5]。

1.6 統計學方法

采用SPSS 19.0軟件處理數據，符合正態分布的計量資料結果以均值±標準差(x-±s)表示，3組計量資料比較采用單因素方差分析，3組間計量資料兩兩比較獨立樣本t檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 三組不同部位CT值比較

在3組頭頸部病變患者中，升主動脈、頸總動脈上段及頸內動脈下段CT值比較差異無統計學意義(F=0.183，F=0.068，F=0.092；P＞0.05)，見表1。

2.2 三組圖像質量比較

高IDR+NI組圖像質量中的SNR及CNR高于中IDR+NI組和低IDR+NI組，其差異有統計學意義(F=47.908，F=52.525；P＜0.05)，中IDR+NI組與低IDR+NI組的SNR及CNR比較無差異；3組圖像質量主觀評分比較差異無統計學意義(F=0.428，P＞0.05)，見表2。

表1 三組頭頸部病變患者不同部位CT值比較[HU

表1 三組頭頸部病變患者不同部位CT值比較[HU

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表2 三組頭頸部病變患者圖像質量比較

表2 三組頭頸部病變患者圖像質量比較

注：表中SNR為信噪比，GNR為對比噪聲比。

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表3 三組頭頸部病變患者碘攝入量及輻射劑量比較

表3 三組頭頸部病變患者碘攝入量及輻射劑量比較

注：表中*為低IDR+NI組與高IDR+NI組比較，P＜0.01；△為低IDR+NI組與中IDR+NI組比較，P＜0.01。

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2.3 三組碘攝入量及輻射劑量比較

在3組頭頸部病變患者中，高IDR+NI組碘攝入量及輻射劑量CTDI、DLP及ED低于中IDR+NI組和低IDR+NI組，高IDR+NI組ED較中IDR+NI組和低IDR+NI組分別降低11.42%和46.78%，中IDR+NI組與低IDR+NI組CTDI、DLP及ED比較有差異；3組CTDI、DLP及ED的比較，其差異有統計學意義(F=224.861，F=199.610，F=412.443；P＜0.01)，見表3。

2.4 典型病例影像表現

(1)典型病例一。男性患者，CT號：1552716，采用低IDR、低NI，經減影后得到的頭頸部血管影像如圖1所示。

圖1 采用低IDR及NI獲得的CTA圖像

(2)典型病例二。女性患者，CT號：1553244，采用高IDR經減影后得到的頭頸CTA影像如圖2所示。

圖2 采用高IDR及NI獲得的CTA圖像

3 討論

頭頸CTA掃描具有微創、高靈敏度、血管圖像置管等優點而越來越受到臨床醫師青睞，而為適應多層螺旋CT發展及合理應用多層螺旋CT，更好地貫徹執行輻射劑量最小化的健康理念，需在對患者進行檢查時盡量選擇較低輻射劑量而高質量的檢查方法，減少對患者的傷害[6-7]。有關碘對比劑注射流率的選擇，國內外始終缺乏統一標準，頭頸部血流豐富、解剖結構復雜，頸部動脈及顱內動脈對比劑達峰時間快、持續時間短，而靜脈回流速度快，注射側根部靜脈內對比劑反流會形成明顯偽影，對頸根部動脈的顯示形成嚴重干擾，因此碘流率NI對動脈成像有較大影響[8-9]。此外NI也是CT掃描時可調節的參數，圖像噪聲主要影響軟組織間的對比度，NI越高則圖像質量要求越低，掃描所需要的劑量就越小，因此在行CTA掃描時宜選擇高NI[10]。

本研究結果顯示，三組患者的升主動脈、頸總動脈上段及頸內動脈下段CT值比較差異無統計學意義，理論上對比劑濃度、注射速率及用量越高，目標血管腔內的CT值相應就會越高，血管成像質量越好。研究發現，血管腔內CT值以350～550 HU為宜，過低不利于顯示血管，過高會影響圖像分析。而本研究中所有患者CT值基本在此范圍，可較好顯示并評價頭頸部血管病變情況，因此即使選擇高IDR、高NI也不會明顯影響圖像質量。本研究顯示，高IDR+NI組SNR及CNR高于中IDR+NI組和低IDR+NI組，中IDR+NI組和低IDR+NI組的SNR及CNR比較不存在明顯差異，且三組主觀評分比較差異無統計學意義，因此高IDR聯合高NI時，SNR及CNR增加，圖像對比度增加，圖像質量要求越低。而較低的注射速率及NI會使血管顯影較淡或密度不均勻，對圖像質量要求高[11]這與趙小英等[12]通過研究得出的使用自動管電流調節技術行下肢CTA檢查，在一定范圍內增加噪聲指數，可將患者受輻射劑量極大降低，且不影響其圖像質量的結論相符。

在碘攝入量及輻射劑量方面，本研究顯示，高IDR+NI組CTDI、DLP及ED低于中IDR+NI組和低IDR+NI組；高IDR+NI組ED較中IDR+NI組和低IDR+NI組分別降低11.42%和46.78%；且中IDR+NI組和低IDR+NI組的CTDI、DLP及ED比較差異也有統計學意義，與宮鳳玲等[13]的研究結果相近，表明在頭頸CTA檢查中，高IDR聯合高NI可有效減少碘攝入量，降低輻射劑量。頭頸部動脈血流速度快，經肘靜脈團注對比劑后，沿肺循環及體循環到達頸部動脈及顱內動脈，對比劑在血管內會逐漸被血液稀釋，為維持對比劑在血管內的“團塊”狀態，就要求有較高的注射速率，而采用高IDR聯合高NI時，可達到此要求，并使輻射劑量有效降低，增加圖像對比度，避免了為提高圖像質量，增加輻射劑量及對比劑濃度，使患者承擔更多風險的做法[14]-15。但對于血管較細或靜脈情況欠佳患者，高注射流率可能導致血管破裂及對比劑外滲，造成檢查失敗，給患者帶來痛苦，因此選擇高IDR聯合高NI前也需分析患者實際情況，嚴格掌握適應證。

頭頸CTA檢查患者采用高IDR聯合高NI，可在保證圖像質量情況下，增加圖像對比度，并有效降低碘攝入量及輻射劑量，值得在臨床中應用。