雙低劑量聯(lián)合iDose4迭代重建在頭頸部CTA中的應(yīng)用

林觀生，馬周鵬，付文兵，鄧君啟

上海市金山區(qū)中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院 a. 放射科；b. 神經(jīng)內(nèi)科，上海 201501

引言

頭頸部CT血管造影（CT Angiography，CTA）因快速、無創(chuàng)、價廉等優(yōu)點已廣泛應(yīng)用于臨床[1]，而由于頭頸部掃描范圍大，往往帶來較高的輻射劑量，且CTA使用碘對比劑也存在不良反應(yīng)發(fā)生，因此如何減少輻射劑量及對比劑引起的不良反應(yīng)已成為業(yè)界關(guān)注的重點[2-3]。濾波反投影算法（Filtered Back-Projection，F(xiàn)BP）作為傳統(tǒng)的圖像重建算法具有重建速度快、成本低的優(yōu)勢，但在低劑量掃描時存在噪聲高、圖像質(zhì)量低及對偽影較敏感的不足[4]。而與FBP相比，在低輻射劑量掃描條件下，iDose4迭代重建能有效提高圖像質(zhì)量[5-6]。既往國內(nèi)采用雙低劑量聯(lián)合iDose4迭代重建在頭頸部CTA中的研究較少，本文采用前瞻性研究，探討64層CT在低管電壓下以低劑量對比劑并聯(lián)合iDose4迭代重建技術(shù)行頭頸部CTA成像的應(yīng)用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2017年1月至2018年3月我院臨床疑診頭頸部血管病變而行CTA檢查的患者68例，男37例，女31例，年齡38～78歲，平均（60.56±10.02）歲。病例納入標(biāo)準(zhǔn)：無對比劑過敏史；無明顯心、肝、腎功能不全及甲狀腺功能異常等檢查禁忌癥；無血管內(nèi)支架植入或骨折內(nèi)固定物植入；年齡在30～80歲之間且體質(zhì)量指數(shù)在18.0～30.0之間。本項目所有患者均同意檢查并簽訂知情協(xié)議書。

1.2 方法

采用Siemens Definition AS 64層CT機掃描，Syngo CT work- place后處理圖像。68例按隨機數(shù)字表法分為雙低劑量組（A組）和常規(guī)劑量組（B組），每組各34例。掃描參數(shù)A組：管電壓80 kV，對比劑用量55 mL，行iDose4迭代重建，重建等級為5級；B組：管電壓120 kV，對比劑用量85 mL，行FBP重建。兩組均采用雙筒高壓注射器，用300 mgI/mL非離子型對比劑碘海醇以5.0 mL/s流率注射，并以相同流率追加30 mL生理鹽水，其余掃描條件均相同，即管電流采用自動調(diào)節(jié)技術(shù)（A組管電流在Z軸方向調(diào)節(jié)范圍為125～284 mA，B組電流調(diào)節(jié)范圍為119～298 mA），機架轉(zhuǎn)速0.5 s/r，準(zhǔn)直64×0.6 mm，螺距1.0，掃描層厚5.0 mm，矩陣512×512，重建層厚1.0 mm，重建間隔為30%。患者取仰臥位，雙手自然垂放于身體兩側(cè)，去除假牙及頭頸部金屬飾物。掃描過程中保持頭頸部固定不動并囑患者平靜呼吸及不做吞咽動作，掃描范圍自主動脈弓到顱頂。采用團注追蹤觸發(fā)技術(shù)，選取主動脈弓層面為監(jiān)測層面，當(dāng)CT閾值達(dá)120 HU時延遲4.5 s即啟動掃描，一次性連續(xù)螺旋掃描。

1.3 圖像處理

掃描結(jié)束后將兩組所有1.0 mm圖像于工作站行多平面重組（MPR）、最大密度投影（MIP）、容積再現(xiàn)（VR）等后處理，并對圖像質(zhì)量進行分析。

1.4 圖像質(zhì)量評價

1.4.1 主觀評價

由2名經(jīng)驗豐富的CT醫(yī)師采用雙盲法評價MPR、MIP及VR圖像，意見不一致時協(xié)商達(dá)成一致。評分標(biāo)準(zhǔn)如下：5分，頭頸部動脈充盈佳，輪廓清楚，管腔內(nèi)密度均勻，管壁銳利，無偽影；4分，頭頸部動脈充盈良好，輪廓清楚，管腔內(nèi)密度均勻，管壁稍模糊或存在輕微偽影；3分，頭頸部動脈充盈較好，管腔內(nèi)密度欠均勻，管壁稍模糊或有輕度偽影，但仍可評價；2分，頭頸部動脈充盈差，管腔內(nèi)密度不均，管壁模糊，嚴(yán)重偽影，評價受限；1分，頭頸部血管不能識別，偽影嚴(yán)重，不能診斷。評分≥3分為合格圖像，符合臨床診斷要求，其中≥4分為優(yōu)良圖像；≤2分為劣質(zhì)圖像，不符合診斷要求。分別統(tǒng)計兩組圖像的優(yōu)良率及合格率，優(yōu)良率=評分≥4分例數(shù)/相應(yīng)檢查組總例數(shù)，合格率=評分≥3分例數(shù)/相應(yīng)檢查組總例數(shù)。

1.4.2 客觀評價

動脈CT值的測量及圖像噪聲、信噪比（SNR）、對比噪聲比（CNR）的計算。① 動脈CT值：將橫斷面薄層1.0 mm圖像適當(dāng)放大，分別測量兩組圖像主動脈弓（Aortic Arch，AOAR）、雙側(cè)頸總動脈（Common Carotid Artery，CCA）C6椎體水平、雙側(cè)頸內(nèi)動脈（Internal Carotid Artery，ICA）C2椎體水平、雙側(cè)大腦中動脈M1段（Middle Cerebral Artery M1，MCA-M1）、基底動脈（Basilar Artery，BA）八個層面的CT值，ROI盡量放置在相同部位的血管中央，避開邊緣偽影及血管內(nèi)栓子，每例同一層面測3次，取平均值并記錄；② 噪聲、SNR及CNR的計算：測量右側(cè)CCA約C6椎體水平同層面同側(cè)胸鎖乳突肌的CT值，每例測3次，取平均值，ROI約為25 mm2，并在該層面喉腔中央空氣曝光區(qū)放置ROI，測3次并取CT值標(biāo)準(zhǔn)差的平均值作為背景噪聲。計算SNR及CNR，SNR=ROI1/SD，CNR=(ROI1－ROI2)/SD，其中ROI1為右側(cè)CCA的CT值，ROI2為同側(cè)胸鎖乳突肌的CT值，SD為背景噪聲。

1.5 輻射劑量

分別記錄兩組所有患者掃描產(chǎn)生的容積CT劑量指數(shù)[CTDIvol (mGy)]和劑量長度乘積[DLP (mGy·cm)]，根據(jù)公式ED = DLP×k，換算成有效輻射劑量[ED( mSv)]，其中k為轉(zhuǎn)換因子，取0.0031[7]。

1.6 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 19.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析。計量資料均符合正態(tài)分布，以x-±s表示，采用t檢驗；圖像質(zhì)量主觀評分及男女性別比均采用χ2檢驗。分別比較兩組的基本資料、圖像主觀評分、動脈CT值、噪聲、SNR、CNR、CTDIvol、DLP、ED。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組基本資料比較

兩組基本資料比較，見表1，結(jié)果顯示兩組患者的年齡、男女性別比、掃描范圍及體質(zhì)量指數(shù)（BMI）比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

2.2 圖像質(zhì)量評價

A組圖像優(yōu)良率為82.35%，合格率為91.18%；B組優(yōu)良率為79.41%，合格率為88.24%。經(jīng)比較兩組圖像主觀評分差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）（表2，圖1）。A組噪聲雖稍高于B組，但不同層面的動脈CT值、SNR及CNR均高于B組，經(jīng)比較P值均＜0.05，差異有統(tǒng)計學(xué)意義 (表 3～4)。

表1 兩組基本資料比較

表2 兩組圖像質(zhì)量主觀評分

圖1 兩組患者圖像比較

2.3 輻射劑量及碘攝入量

A組CTDIvol、DLP及ED均顯著低于B組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）（表2～4）。兩組有效輻射劑量比較，A組較B組降低約74.15%；A組每例碘攝入總量為16.5 g，B組為25.5 g，前者較后者減少35.29%左右。

表3 兩組不同層面動脈CT值（HU）比較

表4 兩組圖像噪聲、SNR、CNR及輻射劑量比較

3 討論

根據(jù)國際放射防護委員會提出的輻射防護與安全最優(yōu)化理論，即得到足夠診斷信息及合適圖像的同時，必須用盡可能低的輻射劑量原則[8]。頭頸部CTA聯(lián)合掃描使患者被迫接受較大輻射劑量，同時需注射大劑量含碘對比劑，這樣既會給眼晶狀體、甲狀腺等對射線敏感的器官帶來傷害，又容易引起對比劑腎病風(fēng)險，并且造成注射側(cè)頭臂靜脈及鎖骨下靜脈因較多對比劑殘留而產(chǎn)生偽影影響頸動脈顯示的弊端。因此在保證圖像質(zhì)量、滿足診斷要求的前提下，降低頭頸部CTA輻射劑量并減少對比劑用量成為當(dāng)前研究的熱點。

目前降低管電壓是最直接有效減少輻射劑量的方法[9-11]。由于X線強度與管電壓平方呈正比，降低管電壓可大幅降低受檢者的輻射劑量。有文獻(xiàn)[7,10,12]報道，在頭頸部CT動脈成像時，將管電壓從120 kV降低到100 kV患者所受輻射劑量下降約25%～40%，而本研究采用80 kV低管電壓較120 kV常規(guī)管電壓的輻射劑量降低約74.15%，輻射劑量明顯減少，與李飛飛等[13]研究結(jié)果相似，不同的是本研究采用管電流自動調(diào)節(jié)技術(shù)，可根據(jù)不同患者體型自動精準(zhǔn)調(diào)節(jié)相應(yīng)的管電流，有利于受檢者。

管電壓降至80 kV時，光子能量為43.7 keV，更接近對比劑碘原子K層電子結(jié)合能33.2 keV，使血管光電效應(yīng)增加，血管內(nèi)的CT值升高，而軟組織CT值變化不明顯，相應(yīng)血管對比度增強[10,14]。適當(dāng)降低管電壓雖然會增加圖像噪聲，但同時也增加了血管CT值增益效應(yīng)，從而補償?shù)碗妷簩?dǎo)致的高噪聲，保證圖像質(zhì)量[15]。本研究中80 kV組噪聲較120 kV組稍增高，但同層面動脈CT值均高于120 kV組，兩組圖像主觀評分差異無統(tǒng)計學(xué)意義，均滿足診斷要求。

近年來新開發(fā)的多種迭代重建技術(shù)可以在降低輻射劑量的同時一定程度上減少圖像噪聲，提高圖像質(zhì)量，彌補了既往采用FBP 重建導(dǎo)致的不足[2,16-17]。iDose4迭代重建算法是飛利浦公司為數(shù)據(jù)投影和圖像生成而研發(fā)的一種全新的迭代重建技術(shù)。本研究A組采用iDose4-5迭代重建，SNR、CNR均高于B組，圖像質(zhì)量并未下降，說明iDose4-5迭代重建可以改善低管電壓所帶來的高噪聲，確保圖像質(zhì)量不影響診斷，與已有的研究[15,18]報道相符。

對比劑所致的不良反應(yīng)發(fā)生率與碘對比劑總量和濃度呈正相關(guān)，總量的降低可通過減少對比劑用量或應(yīng)用低濃度對比劑來實現(xiàn)[3]。目前各醫(yī)院頭頸部CTA成像中的對比劑用量缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，注入較大劑量碘對比劑存在腎功能損害的風(fēng)險，同時容易產(chǎn)生靜脈干擾偽影，影響動脈的顯示。為避免這些不利因素，本研究A組采用55 mL小劑量對比劑注射，能達(dá)到與B組常規(guī)劑量同樣的效果，并且碘攝入量減少了35.29%，一定程度上降低了不良反應(yīng)發(fā)生率。綜上所述，低管電壓低劑量對比劑聯(lián)合iDose4迭代重建技術(shù)行頭頸部CTA成像，既能保證圖像質(zhì)量，滿足診斷要求，又能大幅度降低輻射劑量及減少對比劑用量，具有較高的臨床應(yīng)用價值。