基于時間-密度曲線的改進的個性化肺動脈CTA掃描方案研究

薛波，方玉，尹航，劉映江，任何，林美煙，段登捷，張德川

1. 重慶市急救醫療中心 重慶大學附屬中心醫院 放射科，重慶 400014；2. 重慶市中醫院 放射科，重慶 400021

引言

肺動脈栓塞是指由于內源性或外源性栓子阻塞肺動脈，引起肺循環功能障礙的臨床綜合征[1]。隨著多層螺旋CT 或容積CT 廣泛應用于臨床，肺動脈CT 血管造影（CT Angiography，CTA），被推薦為診斷肺動脈栓塞首選的影像學方法[2]。

不同患者因肺循環時間不同，且肺動脈CTA 檢查時對比劑充填快，如果掃描時間選擇不當或掃描時間過長，極易造成上腔靜脈偽影及肺靜脈污染。使用智能跟蹤造影法時，觸發掃描的閾值和到達閾值后的延遲時間不好掌握，容易造成對比劑充填不足或者肺靜脈干擾；既往使用的小劑量團注測試法，因為只是測定了增強序列的延遲時間，而沒有測定掃描時間，同樣也存在對比劑充盈不足或肺靜脈污染。本研究在小劑量團注測試法的基礎上進行改進，通過計算增強序列的延遲時間和掃描時間，降低或減少肺靜脈的污染。

1 材料與方法

1.1 一般資料

本研究通過對2017 年1 月至2019 年4 月懷疑肺栓塞的患者進行分組，個性化肺動脈CTA 檢查25 例，智能跟蹤掃描23 例。男性27 例，女性21 例，年齡23～91 歲，平均（42.3±14.6）歲。

1.2 掃描方法

采用GE 64排128層和聯影64排128層螺旋CT機。患者仰臥位，足先進，雙手上舉，固定患者保持體位不動，掃描范圍從肺尖至膈頂。掃描條件：掃描方式為螺旋掃描；120 kV；采用自動管電流調制，范圍為10～400 mA[3]（兼顧圖像噪聲和輻射劑量）；螺距：智能跟蹤掃描采用常規螺距0.984:1，個性化掃描的螺距根據增強掃描序列的時間調整（0.516:1～1.375:1） ；準直器寬度40 mm；掃描層厚5 mm，層間距5 mm；掃描視野Large Body；重建算法為濾波反投影法，重建模式為標準重建，同步重建為層厚0.625 mm，層間隔0.5 mm。對比劑注射速率4.0 mL/s，總量40 mL（碘海醇350 mgI/mL），生理鹽水注射流速4 mL/s，總量30 mL。曝光前5 s指令患者吸氣后屏氣。掃描完成后將原始數據傳至GE AW4.4后處理工作站。

1.2.1 智能跟蹤造影法

在氣管隆突下2 cm 設置監測層面，物理延遲時間3 s，管電壓120 kV，管電流40 mA，掃描時間間隔1 s，監測閾值100，診斷延遲7.6 s，對比劑注射流速4 mL/s，總量50 mL；生理鹽水注射流速4 mL/s，總量30 mL。

1.2.2 改進的小劑量團注個性化掃描

（1） 小劑量團注測試。在氣管隆突下2 cm 設置監測層面，延遲時間5 s，管電壓120 kV，管電流40 mA，掃描時間間隔1 s，預設掃描20 次。對比劑15 mL，生理鹽水20 mL，注射速率4.0 mL/s。觸發掃描與對比劑推注同時進行，待升主動脈對比劑濃度開始下降后停止監測。運用時間密度曲線軟件分別測得肺動脈干和肺靜脈（或左心室）兩處的時間-密度曲線。

（2）增強序列的延遲時間及掃描時間的確定。根據肺動脈干處的時間-密度曲線（TDC1），測量肺動脈的達峰時間T1=nPA×2+5，其中nPA為測得的肺動脈達峰點數。根據肺靜脈（或左心室）的時間-密度曲線（TDC2），測量肺靜脈的達峰時間T2=nPA×2+5，其中nPV為測得的肺靜脈達峰點數。將增強序列的延遲時間t 為t=T1，掃描時間T應滿足：T≤T2-T1（通過調節螺距、旋轉時間，使T 滿足此條件）。

1.3 圖像處理及質量評價

（1）圖像后處理。將掃描得到的DICOM 數據導入GE AW4.4 后處理工作站，對圖像進行容積再現、最大密度投影（Maximum Intensity Projection，MIP）、多平面重組等處理，并測量橫斷位的肺動脈、肺靜脈的CT 值。

（2）圖像質量評定。由2 名經驗豐富的診斷醫生根據肺動脈強化程度、圖像血管邊緣、主干和分支顯示情況等判斷圖像質量，評分標準為5 分制[4]：5 分，噪聲不明顯，肺動脈邊緣光滑銳利，遠端分支顯示好；4 分，噪聲稍增多，肺動脈邊緣光滑，遠端分支顯示較好；3 分，肺動脈主干及主要分支顯示尚可，邊緣稍毛糙，分支遠端顯示欠佳，尚可滿足診斷要求；2 分，肺動脈主干及主要分支顯示較差，邊緣毛糙，遠端分支顯示不清；1分，血管主干及分支顯示差，無法診斷。評分結果為4 分以上（包括4 分）的圖像設為優質圖像。

1.4 統計學分析

采用SPSS 25.0 統計軟件進行數據處理，對兩種掃描方法獲得的優質圖像經χ2檢驗，以P＜0.05 為有統計學意義。

2 結果

2.1 圖像質量評分結果

采用個性化掃描獲得的優質圖像有24 例，優良率為96%，采用智能跟蹤掃描獲得的優質圖像有17 例，優良率為73.9%（圖像質量≥ 4 分評定為優良），見表1。

表1 兩種掃描方法獲得圖像的評分結果（例）

2.2 卡方檢驗結果

實驗組掃描方案的優質圖像有24 例，差1 例；對照組掃描方案的優質圖像有17 例，差6 例（圖像質量≥4 分評定為優質圖像，≤3 分評定為差）。所得數據采用SPSS 25.0進行數據分析，采用卡方檢驗。結果顯示，P=0.030＜0.05，兩種掃描方案具有顯著的統計學差異。

2.3 圖像處理結果

分別測量肺動脈和肺靜脈的時間-密度曲線，計算掃描啟動時間和掃描總時間（圖1a），通過調整掃描序列參數，使掃描總時間控制在4 s 以內（圖1b）；掃描數據經多平面重組，發現肺動脈栓塞段血管（圖1c）；在兩種掃描方法獲得的橫斷位圖像上分別測量肺動脈、肺靜脈CT值，并計算它們的差值（圖1d～e）；個性化掃方案的數據通過后處理，獲得沒有肺靜脈、上腔靜脈、主動脈的干擾圖像，可以清晰顯示肺動脈的多級分支，圖像質量評定為5 分（圖1f～g）；智能跟蹤掃描方案的數據通過后處理，獲得有較多干擾的圖像，肺動脈遠端的多級分支不能顯示，圖像質量評定為3 分圖像（圖1h～i）。

2.4 橫斷面肺動脈、肺靜脈CT值測量結果

在橫斷位分別測量兩種掃描方案的肺動脈、肺靜脈的CT 值。個性化掃描得到的肺動脈CT 值大于自能跟蹤掃描，肺靜脈CT 值小于自能跟蹤，肺動脈與肺靜脈CT 值的差值個性化掃描方案大于智能跟蹤掃描方案，見表2。

表2 兩種掃描方法獲得的橫斷位的肺動脈、肺靜脈

圖1 圖像處理過程與結果

表2 兩種掃描方法獲得的橫斷位的肺動脈、肺靜脈CT值比較

表2 兩種掃描方法獲得的橫斷位的肺動脈、肺靜脈CT值比較

掃描方法 肺動脈 肺靜脈 差值個性化掃描 442.26±15.52 174.98±10.87 210.28±13.84自能跟蹤掃描 369.71±6.73 271.46±2.39 107.32±13.01

3 討論

3.1 影響肺動脈CTA的因素

64 層螺旋CT 的普及應用使肺動脈CT 血管成像的掃描時間逐漸縮短，64 層CT 完成肺動脈成像大約需要5 s[5]。因肺動脈循環時間短，易受個體差異和心功能的影響[6]，并且肺動脈強化峰值時間和上腔靜脈及肺靜脈的峰值時間差很短，僅2～6 s[5,7-11]，圖像易受靜脈干擾較大[12]，要避開靜脈的干擾就需要少量對比劑以快的流速和快的掃描速度相結合，那么循環時間的測定就顯得尤為重要。自能跟蹤造影只是設定了一個閾值界限，不能在精準達峰時間時掃描；小劑量團注法可以測量精準的達峰時間，如果不在肺動脈和肺靜脈的峰值之間掃描完成，同樣也會造成肺靜脈、主動脈的血管污染。64 排128 層CT，通過調整序列參數，如機架轉速、螺距可以在4 s 內把整個肺部掃描完成。所以本研究把正式掃描的總時間控制在肺動脈峰值與肺靜脈峰值的差值之間，對比劑總量控制在50 mL 內。

3.2 兩種掃描方法的優缺點

（1）自能跟蹤掃描方法。方法點簡單，易掌握，對比劑用量少，輻射劑量少。缺點：不能精準抓住肺動脈達峰時間，從而導致圖像偽影干擾較多，且明顯，給診斷帶來困難，可能會導致漏、誤診。

（2） 改進的個性化掃描方法。精準抓住肺動脈達峰時間，精準控制掃描時間（將增強序列的掃描時間控制在兩峰值的差值之間），肺動脈污染少，圖像質量好，減少漏誤診的發生。缺點：檢查總時間長，步驟多，易發生錯誤。對比劑總量多，輻射劑量增加，但總的輻射劑量和對比劑可控。

3.3 輻射劑量和對比劑劑量控制

隨著CT 在冠脈、肺動脈等血管成像的臨床應用越來越廣泛，而其帶來的電離輻射風險也日益受到各方關注[13-15]，有研究甚至認為CT 輻射將增加2%的惡性腫瘤發病率[16]。本研究遵從輻射防護三原則，在整個研究掃描中，單次掃描的總輻射劑量值為（545±94.34）mGy·cm，處于行業標準的25%～50%之間[17]。有國外文獻報道，小劑量測試技術比自動觸發技術肺動脈強化值明顯提高[18]，但多需要10～20 mL 對比劑進行循環時間的測定，雖然會增加輻射劑量，但總的輻射劑量是可控的。

4 結論

本研究在小劑量團注法的基礎上進行改進，通過測定肺動脈和肺靜脈的達峰時間，從而計算出增強序列的延遲時間和掃描時間。增強序列的延遲時間為肺動脈的峰值時間，掃描時間為肺靜脈與肺動脈峰值時間的差值，這種個性化的最佳掃描方案，提高了病灶檢出率，提高了圖像質量，值得推廣。