小劑量造影劑聯合不同電壓對CT肺動脈造影圖像質量的影響

尹曉霞，張振明，董險峰，李立強，曾凡學，杜小蕊，王海濱

灤州市人民醫院影像科，河北灤州063700

前 言

肺動脈栓塞（Pulmonary Embolism,PE）即肺動脈被諸多因素導致的內源性或外源性栓子栓塞而誘發的肺循環障礙綜合征，其誤、漏診率及病死率極高［1］。現階段，PE 的影像學診斷手段中，CT 肺動脈造影（CT Pulmonary Angiography, CTPA）已成為重要選擇。與常規血管造影術相比，CTPA 診斷PE 具有較高的準確度、靈敏度［2］。然而，近年來由CTPA 等檢查所致的對比劑腎病（Contrast-Induced Nephropathy,CIN）發病率居高不下，其已成為醫源性腎功能不全的最常見病因之一［3］。對于PE 患者尤其是急性患者常常需要多次復查，且間隔時間較短，導致所接受的輻射劑量、造影劑劑量較高，繼而易發生CIN，這一問題引起了臨床廣泛關注［4］。通常降低輻射劑量主要通過降低管電流或管電壓來實現。本研究嘗試在能夠滿足臨床診斷的基礎上降低管電壓，配合小劑量造影劑完成CTPA檢查，現將結果報道如下。

1 資料與方法

1.1 納入與排除標準

納入標準：（1）男女不限，年齡≥20歲；（2）具有PE高危因素（如高齡，創傷或手術，出現呼吸困難、咳嗽、胸痛、低血壓等癥狀，合并靜脈曲張、凝血功能異常，有腎病、肺炎性疾病、血栓栓塞史等），高度懷疑PE，擬行CTPA 檢查明確診斷；（3）體質量≤80 kg，體質量指數（BMI）＜28 kg/m2；（4）簽署知情同意書。排除標準：（1）已行常規血管造影術獲得明確診斷；（2）伴有心、腦、肝、腎等重要臟器功能障礙及甲狀腺功能異常；（3）有碘過敏史；（4）掃描野有金屬植入物；（5）因臨床癥狀危重無法屏住呼吸；（6）孕婦。

1.2 臨床資料

選取2016年1月至2018年5月在灤州市人民醫院就診并高度懷疑為PE 的患者90 例，其中男58 例、女32 例，年齡28～78 歲，平均（58.40±4.52）歲。以隨機數字表法分為A、B、C組，3組造影劑、電壓不同，且性別、年齡、BMI及掃描長度等比較未見統計學差異（P＞0.05，表1）。本研究通過醫院倫理委員會批準。

表1 3組一般資料和掃描參數Tab.1 General data and scanning parameters of the three groups

1.3 檢查方法

檢查所用設備均為GE 64 LightSpeed VCT，所有檢查均由同一資深影像醫師完成。A 組電壓為120 kV，造影劑劑量為50 mL；B組電壓為100 kV，造影劑劑量為50 mL；C 組電壓為80 kV，造影劑劑量為30 mL。3 組均基于自動管電流調制技術設置管電流，A、B 組追加生理鹽水20 mL，C 組生理鹽水40 mL。掃描前先以造影劑10 mL 和生理鹽水20 mL完成團注實驗，條件120 kV、30 mA、間隔1 s（20 次重復），感興趣區為肺動脈主干，獲得時間-密度曲線（根據峰值確定掃描時間），造影劑用量采用遞減法。其他掃描參數：探測器準直64 mm×0.625 mm，單圈轉速0.5 s，螺距1.171。常規自胸廓入口至肋膈角以下進行掃描，從足側至頭側方向。造影劑均為非離子型碘普羅胺Ultravist 370（370 mgI/mL），均經右上肢肘靜脈注射。掃描結束后將圖像（重建層厚、層距均為0.625 mm）傳至ADW 4.5 后處理工作站進行容積再現（VR）、多平面重組（MPR）、最大密度投影（MIP）二維、三維重建。

1.4 觀察指標

（1）圖像質量評價：包括主觀、客觀評價兩方面，前者由2 名資深影像醫師以雙盲法獨立對所有的圖像進行評價（有爭議時討論達成一致結果），以5分法目測評價圖像質量，即能夠清晰顯示第6級肺動脈分支、第5 級肺動脈分支、第4 級（亞段）肺動脈分別記5、4、3分，均認為符合診斷要求；能夠顯示第3級（段）肺動脈分支、葉動脈和肺動脈干的情況分別記2、1分，認為不能滿足診斷需求［5］。后者主要通過客觀指標評價，涵蓋主肺動脈、左右肺動脈干、左右上葉肺動脈、左右下葉肺動脈、右肺中葉動脈的CT 值（強化程度，取3次測量的平均值，感興趣區面積＞血管管腔面積的50%），信噪比（Signal Noise Ratio, SNR）及對比噪聲比（Contrast Noise Ratio, CNR），其中SNR 為肺動脈平均CT 值與背景噪聲之比，CNR 為肺動脈、脊柱旁肌平均CT 值之差與背景噪聲之比，而噪聲可通過感興趣區圖像標準差測量結果表示。（2）輻射劑量：記錄掃描后實際容積CT 劑量指數（Volume CT Dose Index, CTDIvol）、掃描長度與劑量長度之積（Dose Length Product, DLP），并以DLP 統計有效劑量（Effective Dose,ED），ED=k×DLP，k值為歐盟委員會推薦的數值，即0.017［6］。

1.5 統計學方法

數據分析以SPSS 19.0 統計學軟件進行處理，計數資料采取率（%）描述，組間性別分布比較采用χ2檢驗；本研究以計量資料為主，采取均數±標準差描述，多組間年齡、BMI、圖像質量主觀評分、客觀指標及輻射劑量指標等對比進行方差分析，兩兩比較進行LSD-t檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 3組圖像質量比較

B、C組肺動脈主干、左右肺動脈、肺段動脈CT值均明顯高于A組，SNR、CNR均明顯低于A 組（P＜0.05）。3 組患者的圖像質量主觀評分均能達到3～6 分，且評分未見統計學差異（P＞0.05）。見表2、表3和圖1。

表2 3組肺動脈CT值比較（± s,HU）Tab.2 Comparison of CT values of pulmonary arteries among the three groups(Mean±SD,HU)

表2 3組肺動脈CT值比較（± s,HU）Tab.2 Comparison of CT values of pulmonary arteries among the three groups(Mean±SD,HU)

*表示與A組比較，P＜0.05

組別n 肺動脈主干左肺動脈右肺動脈肺段動脈A組B組C組F值P值30 30 30--402.59±93.34 494.62±103.50*508.56±112.88*9.277＜0.05 386.62±98.30 475.06±99.54*490.44±113.69*8.695＜0.05 395.61±95.67 488.43±98.59*490.70±105.72*8.817＜0.05 408.83±99.41 494.46±108.24*512.73±117.38*7.828＜0.05

表3 3組圖像質量主觀評分及SNR、CNR比較（± s）Tab.3 Comparison of subjective scores of image quality,SNR and CNR among the three groups(Mean±SD)

表3 3組圖像質量主觀評分及SNR、CNR比較（± s）Tab.3 Comparison of subjective scores of image quality,SNR and CNR among the three groups(Mean±SD)

*表示與A組比較，P＜0.05

組別n 主觀評分SNR CNR A組B組C組F值P值30 30 30--4.65±0.81 4.43±0.67*4.14±0.62*2.554 0.084 51.99±10.56 42.60±9.81*39.54±8.79*13.291 0.000 40.44±8.35 24.60±6.81*21.54±5.79*61.904 0.000

2.2 3組輻射劑量比較

B、C組CTDIvol、DLP、ED明顯低于A組（P＜0.05），見表4。

3 討論

圖1 3組CTPA軸位圖像表現Fig.1 The axial image of CT pulmonary angiography

表4 3組輻射劑量比較（± s）Tab.4 Comparison of radiation doses among the three groups(Mean±SD)

表4 3組輻射劑量比較（± s）Tab.4 Comparison of radiation doses among the three groups(Mean±SD)

*表示與A組比較，P＜0.05

組別n CTDIvol/mGy DLP/mGy·cm ED/mSv A組B組C組F值P值30 30 30--12.36±1.91 8.05±1.86*7.13±1.77*68.515 0.000 427.39±116.27 235.31±75.57*212.43±71.11*51.650 0.000 7.26±1.94 4.04±1.27*3.60±0.75*60.509 0.000

CTPA 檢查時間相對較短，圖像受血管重疊或外圍栓子的影響小，空間分辨率高，基于快速成像與多種重建技術，對PE的診斷敏感度和特異性越來越高，并發癥少，已經成為診斷PE 的主要影像學檢查工具［7］。現階段臨床應用的造影劑首選非離子型低滲透性對比劑，雖然造影劑不良反應發生頻次較以往大大減少，但大劑量團注造影劑仍可增加患者心、腎負擔，從而存在過敏、發生CIN 的可能［8］。人文關懷的醫療服務環境下，放射防護最優化原則要求放射科醫師根據不同個體、病種及檢查位置確定合理、優化的個性化掃描方法，并通過最低的輻射劑量實現明確診斷的目的［9］。如何在保證PE 的臨床診斷基礎上，選擇合理、簡便可行的低輻射劑量、低造影劑掃描方式以減少輻射及造影劑毒副作用可能帶來的傷害，是目前放射醫師的責任之一。

單獨降低管電壓或管電流通常可有效降低輻射劑量，但單純降低管電壓極易導致出現造影劑硬化偽影，僅僅使管電流降低則可引起X 線光子數量減少，繼而產生較多的圖像噪聲，而噪聲是衡量圖像質量的核心因素，可直接干擾CT 圖像密度分辨率［10］。全冠民等［11］研究表明在降低管電壓的同時聯合使用低濃度造影劑可適當減少造影劑硬化偽影，同時應用迭代重建算法來減少由于管電流降低引起的量子噪聲，可以在獲得滿意圖像質量的同時降低輻射劑量與造影劑攝入量。田國英等［12］觀察結果顯示低管電壓組肺動脈干SNR 低于常規管電壓組（11.41±3.10vs14.16±3.22），肺動脈干CNR 組低于常規管電壓組（9.99±2.98vs11.75±3.54），有效劑量顯著低于常規管電壓組（2.28±0.46 mSvvs5.72±2.08 mSv），認為80 kV低管電壓CTPA 用于特定患者可有效減低輻射劑量、保持圖像質量。戴麗娟等［13］報道觀察組管電壓80 kV，濃度300 mg/mL非離子型造影劑碘海醇60 mL，對照組管電壓為120 kV，濃度370 mg/mL非離子型造影劑碘海醇60 mL；觀察組CTDIvol（6.86±0.89 mGyvs11.34±1.58 mGy）、DLP（219.05±1.88 mGyvs362.76±2.38 mGy）、ED（3.06±0.54 mGyvs5.07±1.12 mGy）顯著低于對照組。本研究中3組圖像質量均較為滿意（主觀評分均能達到3～6分），尤其值得關注的是，B、C 組肺動脈主干、左右肺動脈、肺段動脈CT 值均明顯高于A 組，SNR 與CNR 均明顯低于A 組，CTDIvol、DLP及ED 明顯低于A 組，表明小劑量造影劑（劑量30 mL）聯合低管電壓（80 kV）掃描條件下行CTPA 檢查可在明顯降低造影劑劑量的同時保證圖像質量，有效減少輻射劑量，與上述報道觀點大體一致，但在具體管電壓、造影劑劑量選擇上存在一定差異。

造影劑從臂至肺循環的所需時間一般為4～8 s，現有的MSCT技術掃描速度快，完成全胸部掃描通常僅6～10 s，增強峰值時間通常僅需3～5 s，精準控制造影劑在肺循環內的首過時間是確保CTPA 檢查中選擇小劑量造影劑掃描成功的重中之重［14］。當選擇合適的造影劑注射流率使血管內密度達到峰值后，充足的造影劑是保持峰值持續的關鍵，故造影劑總量是維持壓力、決定血管內密度峰值持續時間的重要因素［15］。因此，本研究將3組掃描時間以監測肺動脈閾值達到50 HU后即刻進行掃描，由于C組造影劑僅為30 mL，給予較慢的注射流速（3 mL/s）和適量生理鹽水以維持碘濃度，并能夠控制上腔靜脈的硬化偽影。同時，CTPA 檢查中對于特定濃度的含碘造影劑，其CT值往往依賴于X線的光子能量，X線能量趨近碘的K 緣33.2 keV 時碘的CT 值最高，此時的管電壓為63 kV。現階段普遍用于診斷的CTPA 管電壓為120～140 kV，其對應的X 線能量約66～72 keV，而管電壓80 kV 所對應的能量僅約43.7 keV，與碘的K 緣更為靠近，故而在CTPA 檢查時能夠增加含碘造影劑的CT 值［16］。當管電壓由常規的120 kV 降至80 kV，一定濃度的造影劑CT 值可升高62%～65%［17-18］。因此本研究3組造影劑劑量的選擇也采用順序遞減法。最終結果證實與傳統掃描條件比較，小劑量造影劑聯合低管電壓掃描條件下行CTPA 檢查可有效減少輻射劑量，有望減輕造影劑對患者造成的心、腎負擔，具有推薦價值，認為符合放射防護最優化原則，但其是否為最優選擇還需深入探討。