低碘濃度對比劑結合Z-dom及iDose4技術在頸部CT血管造影中的應用

葛懷志，吳愛琴，陳久尊，徐雷，嚴志漢

（溫州醫科大學附屬第二醫院 放射科，浙江 溫州 325027）

隨著計算機斷層掃描（computed tomography，CT）技術的不斷發展和改進，CT血管造影（CT angiography，CTA）在臨床上的應用越發廣泛。因頸部CTA在判斷血管狹窄方面的敏感度和特異度均在90%以上[1]，且具操作簡單、可顯示血流以外的斑塊等優勢，故其已成為臨床重要的檢查手段，但其所帶來的電離輻射和對比劑不良反應卻不容忽視。有流行病學研究表明，即使2～3次的CT掃描也會導致可檢測到的癌癥風險增加[2]。因此，在滿足臨床需要的前提下，盡可能地降低輻射劑量、使用少量等滲對比劑已成為研究熱點[3-5]。有研究表 明[6]，應用Z軸自動管電流調制（Z-dom）聯合第四代高級迭代重建（iDose4）技術在兒童上頸椎掃描中可減少77%輻射劑量。因此本研究探討Z-dom及iDose4技術結合低碘對比劑在頸部CTA中的應用價值，以期降低X線電離輻射劑量。

1 對象和方法

1.1 對象 收集2018年10月至2019年9月溫州醫科大學附屬第二醫院擬診頸動脈病變需行頸部CTA檢查的成年患者100例，年齡23～84歲，按照時間順序分為常規組50例和低劑量組50例。2組患者性別、年齡、體質量、身高、BMI差異均無統計學意義（P＞0.05），見表1。所有患者或家屬檢查前均接受有關電離輻射和碘對比劑不良反應的宣教并簽署 知情同意書。本研究已通過本院倫理委員會審核。

1.2 檢查方法 2組患者均使用PHILIPS Brilliance iCT 256螺旋CT掃描儀，患者仰臥于檢查床中心，水平定位線定于受檢部位中心，掃描雙定位像，采用智能追蹤技術，監測氣管分叉層面降主動脈，閾值150 Hu，延遲4.5 s掃描，掃描范圍為氣管分叉至眶上緣，管電壓120 kV，層厚0.9 mm，層間距 0.45 mm，準直128×0.625，轉速0.5 s/圈，螺距0.993。常規組管電流250 mAs，濾波反投影法（filtered back projection，FBP）重建圖像；低劑量組Z-dom自動管電流，iDose4重建圖像。2組均使用雙筒高壓注射器，經右肘靜脈注射對比劑，用量1 mL/kg，跟注0.5 mL/kg 0.9%氯化鈉溶液，總注射時間約為20 s。對比劑常規組使用碘海醇（350 mgI/mL），低劑量組使用碘克沙醇（270 mg I/mL）。記錄對比劑注射量，并計算碘注射量。將圖像傳至后處理工作站，行多平面重組（multi-planner reformation，MPR）、最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）、容積再現（volume rendering，VR）、曲面重建（curved plannar reformation，CPR）等重組。

1.3 圖像質量評價

1.3.1 客觀評價：在軸位圖像上分別在頸總動脈和頸內動脈起始層面血管、肌肉和氣道上取 （10±1）mm2興趣區（region of interest，ROI）進行測量，記錄血管CT平均值作為信號值、肌肉CT值作為背景信號、氣道氣體CT值標準差作為背景噪聲。計算圖像信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）和對比信噪比（contrast-to-noise rotio，CNR）。SNR=信號值/背景噪聲，CNR=（信號值-背景信號）/背景噪聲。

1.3.2 主觀評價：由兩名高年資診斷醫師對圖像進行盲法評價。根據4分法對圖像評分：①4分為動脈顯示清晰，無或僅有輕微偽影，動脈狹窄易評估；②3分為動脈易分辨，中度偽影，動脈狹窄可評估；③2分為動脈可分辨，重度偽影，動脈狹窄不易評估；④1分為動脈顯示不清，動脈狹窄程度不能評估。

1.4 輻射劑量和對比劑注射量 記錄管電流最小值、最大值，記錄CT掃描儀自動生成的劑量報告中管電流平均值、容積CT劑量指數（CT dose index volume，CTDIvol）和劑量長度乘積（dose length product，DLP），并計算有效劑量（effective dose，ED），ED=換算因子（k）×DLP，k值參考國際電工委員會標準取0.0059。記錄對比劑注射量，并計算碘注射量，碘注射量=對比劑碘濃度×注射量。

1.5 統計學處理方法 采用SPSS19.0統計學軟件進行統計分析。正態分布的計量資料用±s表示，2組間比較用t檢驗；計數資料2組間比較用χ2檢驗。一致性檢驗使用Kappa檢驗，Kappa值≥0.75認為一致性良好。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 2組對比劑及碘注射量比較 低劑量組和常規組患者對比劑注射量分別為（61.52±10.65）mL和（65.21±10.89）mL，差異無統計學意義（t=1.713，P= 0.090）；碘注射量低劑量組和常規組分別為（16.61± 2.87）g和（22.82±3.81）g，差異有統計學意義（t= 9.203，P＜0.001）。

2.2 2組輻射劑量比較 低劑量組管電流最小值與平均值、CTDIvol、DLP、ED均低于常規組，差異有統計學意義（均P＜0.001），見表2。

2.3 2組圖像客觀評價指標比較 低劑量組頸總動脈起始層面和頸內動脈起始層面血管CT值和背景噪聲均低于常規組，低劑量組頸總動脈起始層面SNR、CNR高于常規組，差異有統計學意義（均P＜0.001），見表3。

表1 2組患者一般資料比較（每組n=50）

表2 2組輻射劑量比較（每組n=50，±s）

表2 2組輻射劑量比較（每組n=50，±s）

組別管電流（mAs）CTDIvol（mGy）DLP（mGy·cm）ED（mSv）最小值 最大值 平均值常規組 250 250 250 16.89 622.99± 30.03 3.68±0.18低劑量組 53.88±22.39 246.72±118.19 149.22±70.49 10.05±4.78 365.78±145.33 2.16±0.86 t 61.926 0.196 10.109 10.114 12.256 12.256 P＜0.001 0.845 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

表3 2組圖像客觀評價比較（每組n=50，±s）

表3 2組圖像客觀評價比較（每組n=50，±s）

組別頸總動脈起始層面頸內動脈起始層面血管CT值（HU）背景信號值（HU） 背景噪聲 SNR CNR 血管CT值（HU）背景信號值（HU） 背景噪聲 SNR CNR常規組 364.50±56.09 61.60±9.01 12.25±4.58 33.47±12.93 27.82±11.27 422.48±61.78 65.28±14.40 5.93±2.18 79.19±27.06 67.08±23.94低劑量組 265.89±52.60 57.93±9.54 6.10±2.24 49.15±19.45 38.19±15.27 314.94±69.36 61.60±12.19 3.87±1.25 88.40±30.90 70.99±26.92 t 9.068 1.976 8.532 -4.746 -3.862 8.186 1.379 5.802 -1.586 -0.767 P＜0.001 0.051 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 0.171 ＜0.001 0.116 0.445

2.4 2名醫師對2組圖像盲法評分比較 2名醫師主觀評分Kappa值=0.765，一致性良好。常規組評分為（3.44±0.48）分，低劑量組為（3.60±0.47）分，差異無統計學意義（t=-1.676，P=0.097）。2組圖像均可滿足診斷需要，見圖1。

3 討論

頸部CTA掃描范圍為氣管分叉至眶上緣，其掃描范圍內胸廓入口處橫截面積大并包含大量骨性結構，對X線衰減能力強，頸部橫截面積小并包含咽喉氣管等含氣結構，對X線衰減弱，掃描長軸（Z軸）方向上各層面對X線的衰減差異巨大，因此所有層面均采用相同的X線劑量必然導致射線的相對過多或不足。鑒于頸部CTA掃描范圍大，包含甲狀腺、晶狀體以及大量淋巴、黏膜等對電離輻射高度敏感的器官和組織，故X線所產生的確定性效應及隨機性性效應是不可小覷的，因此在保證診斷的前提下，合理有效地降低輻射劑量至關重要[3-5]。

自動管電流調制（automatic tube current modulation，ATCM）技術，是基于人體X線衰減差異的解剖特征，根據不同的射線衰減需要自動調節管電流的低劑量技術，是目前最常用于減少輻射劑量的技術[7]。Z-dom技術根據定位像上受檢者不同區域的投影值信息（X線衰減、患者大小、形狀），沿掃描長軸方向按預定圖像質量水平對管電流值進行實時調制，得到在同一掃描序列內的各層面間近似一致的圖像質量，可提高X線的利用率，進而減少電離輻射，并確保不同體型患者使用各自適合的X線劑量而得到質量相似的圖像[8]，實現不同體型個體的個性化精準掃描。本研究中低劑量組使用Z-dom技術（采用默認的管電流調制范圍，DoseRight作為預設水平），與常規組相比管電流平均值、CTDIvol、DLP及ED分別降低40.31%、40.50%、41.29%及41.30% （均P＜0.001）。X射線的大幅減少必然導致圖像噪聲的增加，因此本研究聯合使用iDose4技術來降低噪聲提高圖像質量。

圖1 2組患者頸部VR、CPR圖像

iDose4技術是飛利浦公司研發的第四代多模型雙空間高級迭代重建技術，可通過在投影空間和圖像空間進行基于解剖模型系統和噪聲模型系統的迭代運算，選擇性識別和消除圖像中的統計誤差，降低圖像噪聲，提升分辨率，降低輻射劑量，此技術被廣泛應用于低劑量掃描[9-11]。iDose4分為1～7不同等級，代表不同的迭代比例，等級越高迭代運算越多，降低噪聲能力越強，但并非等級越高圖像質量越好，因為等級越高圖像顆粒感越弱，失真也就越嚴重。徐雷等[12]在新生兒心臟CTA低劑量掃描的研究中發現iDose4-4，5圖像質量較好，因此本研究采用iDose4-5重建圖像。本研究中頸總動脈起始段圖像背景噪聲低于常規組，SNR、CNR高于常規組，客觀評價高于常規組；而頸內動脈起始段，背景噪聲降低，SNR、CNR差異無統計學意義，客觀評價不低于常規組。在降低輻射劑量方面，低劑量組ED較常規組降低41.30%，小于陳久尊等[6]報道的可減少77%輻射劑量的數據，分析原因主要為其研究對象為兒童，但其常規組使用與本研究成人相同的輻射劑量，而低劑量組管電流為自動調制，兒童所需劑量較本研究的成人低，且其研究中圖像客觀評價低于常規組，而本研究圖像客觀評價要優于常規組。

碘對比劑是血管強化增加組織對比的關鍵因素，同時其碘濃度和注射量是其不良反應的主要影響因素[13]。研究[14]表明碘對比劑具有細胞毒性，可致腎損傷，損傷達到一定程度便會導致對比劑腎病（contrast-induced nephropathy，CIN），即使等滲性對比劑也會引起與劑量相關的腎細胞損傷。等滲低黏度對比劑具對內環境的影響小、患者不適感發生率低、細胞毒性小等優勢，可使本身伴有糖尿病、高血壓等潛在腎功能不全患者CIN發生風險降低[15]。碘克沙醇（270 mgI/mL）為等滲低黏度對比劑，其滲透壓為290 mOsm/kg、黏度為5.8 mPa·s H2O，均低于碘海醇（350 mgI/mL）。因此，本研究低劑量組使用低碘濃度等滲的碘克沙醇，碘注射量減少27.21%，有利于減少CIN的發生率，減少對比劑不良反應。同時，低對比劑技術一般與低管電壓技術聯合應用，因為X線能量降低接近碘原子k層電子的結合能可使光電效應增加，補償碘濃度降低造成的強化減少[16-17]。但劉丹丹等[18]研究發現自動管電流模式下頸部掃描的合適管電壓為120 kV，此條件下CNR、品質因子均較高。同時血管內血流過度強化可影響血管斑塊及鈣化灶的診斷[1]，因此為獲得良好的圖像質量，本研究中兩組均采用120 kV管電壓掃描。本研究中低劑量組碘注射量較常規組減少27.21%，導致血管信號值下降，說明血管內碘濃度有所下降，但CNR并未降低，血管對比度良好，而且兩組圖像主觀評分差異無統計學意義，平均值均大于3分，可滿足診斷需要。

綜上所述，低碘含量對比劑結合Z-dom及iDose4技術在頸動脈CTA檢查中，不僅可降低患者碘注射量及輻射劑量，且圖像質量優于常規組，能夠滿足診斷需要。