CT觸發閾值在支氣管動脈低管電壓和低劑量對比劑成像中的應用研究

姜一 余輝山 秦立新 田葵

(武漢市肺科醫院放射科，武漢 430000)

CT技術的發展使得支氣管動脈的CT血管造影(CT computed tomography angiography,CTA) 成為可能，為支氣管動脈提供了一種新的非侵入性檢查途徑[1],但CTA頻繁檢查必然給患者帶來較大的輻射劑量及增加對比劑腎病的發生率。因此，如何降低CTA的輻射劑量及對比劑用量是臨床及影像醫師所遇到的難題。本文擬探討低管電壓低劑量對比劑結合CT觸發閾值在支氣管動脈CTA檢查中能夠降低輻射劑量及減少對比劑用量的同時不影響圖像質量的方法，以期為臨床提供借鑒。

1 對象與方法

1.1 研究對象

回顧性分析2017年12月至2018年5月共69例咯血患者，其中男57例，女12例，年齡18歲～80歲，體質量指數(body mass index,BMI)＜24kg/m2。隨機將69例患者分為3組，每組23例。A組：男18例，女5例，年齡(48.35±17.36)歲，BMI(20.23±1.77)kg/m2，咯血患者疾病種類：支氣管擴張10例、肺結核8例、肺癌5例；B組：男20例，女3例，年齡(54.48±15.44)歲，BMI(19.64±1.98)kg/m2，咯血患者疾病種類：支氣管擴張8例、肺結核10例、肺癌4例；C組：男19例，女4例，年齡(53.09±17.15)歲，BMI(19.69±2.12)kg/m2，咯血患者疾病種類：支氣管擴張6例、肺結核11例、肺癌6例。3組患者性別、年齡、BMI、疾病種類比較，差異無統計學意義(P ＞0.05)。排除標準：①有對比劑禁忌證者；②不能配合屏氣者。本研究通過醫院倫理委員會審核批準，所有患者均簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 支氣管動脈CTA掃描

采用GE optima CT660 64排128層螺旋CT機進行支氣管動脈CTA檢查。檢查前對患者進行屏氣訓練并除去頸、胸、腹部的金屬異物，患者仰臥于檢查床，足先進，雙臂上舉抱頭，吸氣后屏住呼吸進行掃描。利用對比劑團注追蹤法技術，掃描范圍為第6頸椎至第3腰椎，在定位像上取支氣管隆突下1cm的降主動脈為監測位置，在監測位置處設置感興趣區(region of interest ROI)面積≥50mm2,盡量選擇中心區域，待CT值到達設定閾值時自動觸發延遲7s掃描。A組采用管電壓120kV，對比劑用量1.4mL/kg，CT觸發閾值90HU；B組采用管電壓100kV，對比劑用量1.2mL/kg，CT觸發閾值120HU；C組采用80 kV，對比劑用量1.0mL/kg，CT觸發閾值150HU。其余掃描參數設為自動管電流50～400mA，準直器寬度0.625mm×64mm，螺距1.375，轉速0.6s/周，掃描層厚層距10mm，重建層厚層距0.625mm，使用自適應統計迭代重建(adaptive statistical iterative recon,ASIR)圖像重建，權重選擇40%。選擇雙筒高壓注射器經左肘正中靜脈將對比劑碘海醇300mgI/mL（雙北）注入，注射速率4.5mL/s，待注射完畢后以相同的速率注射生理鹽水30mL。

1.2.2 圖像后處理

將 層 厚 層 距 為0.625mm的CTA圖 像傳至GEAW4.6工作站，通過多層面重建(multiplanar reconstruction,MPR)、最大密度投影(maximumintensity projection,MIP)、容積再現成像(volume rendering technique,VRT)等技術對CTA圖像進行處理分析。

1.3 圖像質量評價

1.3.1 圖像質量主觀評分

由2位從事多年CTA研究、副高以上職稱的放射科醫師采用雙盲法對3組支氣管動脈CTA圖像質量進行評分，如兩位意見不一致，協商后統一意見。采用5分法[2]：血管顯示很清晰且邊緣銳利為5分；血管清晰、邊緣基本光滑4分；血管尚清楚且能夠分辨血管邊緣者3分；血管邊緣不銳利但尚能分辨者2分；血管邊緣模糊不能分辨者為1分。5分為優，4分為良，3分為一般，2分為差，1分不能分辨。≥3分滿足臨床診斷要求。

1.3.2 圖像質量客觀評價

計算信噪比(signal to noise rations,SNR)、對比噪聲比(contrast noise ratio,CNR)，SNR=主動脈CT值/噪聲，CNR=（主動脈CT值-肌肉CT值）/噪聲，噪聲用主動脈感興趣區（ROI）的標準差來表示。選取約(90±5)mm2ROI在縱隔窗測量主動脈弓、氣管分叉層面降主動脈和同層胸椎旁兩側斜方肌、第12胸椎旁腹主動脈的CT值和標準差,盡量選擇中心區域，避開血管壁及鈣化，主動脈CT值為主動脈弓、降主動脈及腹主動脈三者CT值的平均值，肌肉CT值為兩側斜方肌CT值的平均值，噪聲為主動脈弓、降主動脈及腹主動脈三者標準差的平均值。

1.3.3 輻射劑量

記錄每例患者CTA結束后CT機顯示的容積CT劑量指數(CT dose index volume,CTDIvol)、劑量長度乘積(dose length product,DLP)。計算有效劑量(Effective Dose,ED)，ED=DLP×k，k取值0.014mSv/mGy·cm[3]。

1.4 統計學分析

采用SPSS 17.0統計學軟件進行數據分析，計量資料以均數±標準差()表示，采用x2檢驗對3組患者性別、疾病種類進行比較，對3組患者年齡、BMI、掃描范圍、圖像質量主觀評分、圖像質量客觀評價、輻射劑量及對比劑用量進行單因素方差分析比較，組內兩兩比較采用LSD檢驗，以P ＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 3組圖像質量主觀評分及客觀評價比較

3組圖像主觀評分差異無統計學意義(P ＞0.05)。3組主動脈CT值、圖像噪聲差異有統計學意義(P ＜0.05)，C組主動脈CT值、圖像噪聲高于A組和B組(P ＜0.05)，B組主動脈CT值、噪聲高于A組(P ＜0.05)；3組圖像SNR、CNR差異無統計學意義(P ＞0.05)，A組圖像SNR、CNR略高于B組和C組(P=0.082、P=0.492，P=0.075、P=0.840)，C組圖像SNR、CNR略高于B組(P=0.287、P=0.113)。見表1、圖1、圖2、圖3。

2.2 3組輻射劑量及對比劑用量比較

3組輻射劑量、對比劑用量差異有統計學意義(P ＜0.05)，3組掃描范圍差異無統計學意義(P ＞0.05)。C組輻射劑量ED低于A組和B組(P ＜0.05)，B組輻射劑量ED低于A組(P ＜0.05)；C組對比劑用量低于A組和B組(P ＜0.05)，B組對比劑用量低于A組(P ＜0.05)。見表2。

圖1 120kV組CTA圖像

圖2 100kV組CTA圖像

圖3 80kV組CTA圖像

3 討論

咯血為肺部疾病常見并發癥，其特點是發病急、病死率高，屬內科急危重癥。引起咯血的原因很多，支氣管動脈是咯血主要供血動脈，且解剖復雜，其起源、數目、形態及走行分布等均存在明顯差異，但它并非唯一供血動脈，非支氣管性體循環動脈異常都可能引起咯血[4-5]。因此，在支氣管動脈栓塞術前，對咯血患者需進行支氣管動脈CTA檢查以全面了解病灶供血動脈的特點，以避免介入醫生手術過程中出現失誤，增加手術難度。

3.1 選擇不同CT觸發閾值分析

CT觸發閾值對支氣管動脈CTA成像質量起到重要作用。本研究顯示，A組采用管電壓120kV，CT觸發閾值90HU；B組采用管電壓100kV，CT觸發閾值120HU；C組采用80 kV，CT觸發閾值150HU。其中C組觸發閾值最高，是由于當管電壓降到80kV時，X線光子能量更接近碘的K臨界值(33.2keV)，光電效應發生幾率明顯增大，X線光子大部分被碘對比劑吸收，碘CT值明顯增加，時間密度曲線峰值也隨之明顯升高；而當管電壓降到100kV時，X線光子能量只是接近碘的K臨界值(33.2keV)，碘CT值增加幅度不明顯，故時間密度曲線峰值低于80kV組。本研究3組均采用本機型最大螺距1.375，是由于咯血患者進行CTA掃描時，很容易因再次咯血導致呼吸偽影，降低CTA成像質量，而使用大螺距可以明顯縮短掃描時間，減少呼吸偽影發生率，同時還能解決CT觸發閾值較高導致觸發掃描時間延長，錯過對比劑峰值范圍的問題。

3.2 低管電壓和低劑量對比劑結合CT觸發閾值在支氣管動脈CTA中的臨床應用

因支氣管動脈CTA檢查掃描范圍廣泛，涉及到頸、胸、腹3個部位，這就給患者造成大劑量的輻射。臨床上降低CT輻射劑量普遍采用降低管電壓、減少管電流2種方法[6-7]。輻射劑量與管電壓平方成正比，降低管電壓是減少胸部CTA輻射劑量最直接有效的方法[8-9]。孫繼全等[10]的研究表明，管電壓100kV、80kV有效劑量與管電壓120kV相比分別降低約20.1%、51.0%。本研究顯示，C組ED為(3.92±0.22)mSv，低于A組和B組的(7.70±0.82、5.72±0.80)mSv，B組ED為(5.72±0.80)mSv，低于A組(7.70±0.82)mSv，差異有統計學意義，管電壓從120kV降到100kV、80kV，有效劑量分別下降約25.7%、49.1%。降低管電壓顯著降低輻射劑量的同時還可以增加血管內碘對比劑CT值，提高血管對比度，從而改善低劑量對比劑導致CTA成像效果不佳的情況，而且管電壓越低，碘CT值越高。胡仕北等[11]與龐燕等[12]研究分別顯示，與管電壓100kV相比，管電壓80kV時，肺動脈CT值增加約11.8%；管電壓80kV時，肺動脈CT值較120kV增加約31.1%。本研究顯示A組、B組、C組主動脈CT值分別為(317.02±29.71、378.69±48.79、472.73±73.30)HU，差異有統計學意義，其中C組主動脈CT值最高，較A組和B組分別增加約49.1%、24.8%，與以往研究相近。但管電壓降低可加重圖像的線束硬化偽影，導致圖像噪聲加大[13]。本研究顯示，C組圖像噪聲為27.98±7.07，高于A組和B組(12.87±1.85、19.05±2.96)，差異有統計學意義，但3組圖像SNR、CNR及圖像質量主觀評分差異無統計學意義，滿足臨床診斷要求。這可能是由于本研究采用了目前較廣泛的迭代重建算法(ASIR),它具有降低圖像噪聲，優化圖像質量的作用，同時采用低管電壓可使碘CT值增加，提高血管對比度，而且肺部具有良好的天然對比以及減少對X線吸收的特點，因此在一定程度上提高了B組和C組圖像SNR、CNR，消除因管電壓下降導致圖像噪聲增加的隱患，保證了圖像質量。

表1 3組圖像質量主觀評分及客觀評價比較()

表1 3組圖像質量主觀評分及客觀評價比較()

表2 3組輻射劑量、掃描范圍及對比劑用量比較()

表2 3組輻射劑量、掃描范圍及對比劑用量比較()

臨床上經常使用較高劑量對比劑來達到CTA成像最佳效果，但這也就增加了患者對比劑腎病發生率的風險。任心爽等[14]研究表明，大劑量的對比劑及高碘含量容易加重腎功能負擔，誘發腎功能不全和對比劑腎病。本研究顯示，C組對比劑用量（57.33±5.49）mL低于A組和B組（87.07±8.57、71.45±6.84）mL，差異有統計學意義(P ＜0.05)，C組對比劑用量較A組及B組分別降低約34.2%、19.8%。以上研究表明，在滿足介入術前檢查目的的前提下，采用低劑量對比劑可以明顯減輕腎臟負擔，降低患者對比劑腎病發生率。

綜上所述,在支氣管動脈CTA檢查中，以支氣管隆突下1cm為中心，CT觸發閾值150HU，采用80kV和低劑量對比劑能夠獲得良好的圖像質量，滿足介入術前檢查目的，同時顯著降低輻射劑量及減少對比劑用量，降低患者對比劑腎病發生率。該技術具有一定的臨床應用價值，值得推廣。本研究局限性：①收集樣本較少，下一步研究需增加樣本數量；②對于BMI ＞24 kg/m2患者采用上述研究是否影響圖像質量，有待進一步深入研究。