80 kV結(jié)合低劑量對(duì)比劑和迭代重建在胸部CT增強(qiáng)檢查中的運(yùn)用

武漢市肺科醫(yī)院 放射科，湖北 武漢 430000

引言

胸部CT增強(qiáng)是需要經(jīng)患者靜脈給予一定量的含碘對(duì)比劑后進(jìn)行CT掃描的檢查方法，其目的是增加病變組織與周圍正常組織之間的密度差，提高病變的顯示率，對(duì)病變的定性診斷提供有價(jià)值的信息。因此，胸部CT增強(qiáng)檢查已成為臨床鑒別診斷胸部良惡性病變的不可缺少的手段。臨床上為了保證CT增強(qiáng)成像質(zhì)量，經(jīng)常采用高管電壓、高濃度及高劑量對(duì)比劑的方法，但這樣往往會(huì)產(chǎn)生較大的輻射劑量以及較高的對(duì)比劑腎病（Contrast Media Induced，CIN）發(fā)生幾率等問題。有關(guān)研究報(bào)道，CT輻射劑量與癌癥患病率具有一定的相關(guān)性，CT所產(chǎn)生的高輻射劑量會(huì)使惡性腫瘤的發(fā)生幾率增加[1-2]；同時(shí)，對(duì)比劑均經(jīng)過腎臟代謝，大劑量對(duì)比劑容易加重腎功能負(fù)擔(dān)，誘發(fā)腎功能不全和CIN，特別是CIN患者預(yù)后較差，臨床治療時(shí)間較長，效果不佳，死亡率高[3-4]。因此，在保證圖像質(zhì)量的情況下減少CT輻射劑量和對(duì)比劑用量是臨床工作中所關(guān)注的重點(diǎn)[5]。近年來，以低輻射劑量及低劑量對(duì)比劑為特點(diǎn)的“雙低”掃描方案逐漸被應(yīng)用于CT增強(qiáng)檢查中。然而這些研究主要集中在血管CT成像上，少有關(guān)于研究“雙低”掃描方案應(yīng)用于各部位CT增強(qiáng)檢查中的報(bào)道。本文探討旨在對(duì)于體質(zhì)量指數(shù)（Body Mass Index，BMI）<24 kg/m2的患者行胸部CT增強(qiáng)檢查時(shí)，采用80 kV低管電壓結(jié)合低劑量對(duì)比劑和迭代重建（Adaptive Statistical Iterative Reconstruction，ASIR）能夠在不影響CT圖像質(zhì)量的前提下，減少輻射劑量與碘攝入量對(duì)患者機(jī)體造成的不良損害的方法，以期為臨床應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 一般資料

收集我院2019年4月至7月患者120例，其中男64例，女56例，年齡（48.85±16.15）歲，體質(zhì)量指數(shù)（Bady Mass Index，BMI）<24 kg/m2。將120例患者采用隨機(jī)數(shù)字表法分為A、B、C三個(gè)小組，每組各40例。A組：男23例，女17例，年齡（50.45±16.97）歲，BMI為（19.99±2.09）kg/m2，B組：男21例，女19例，年齡（48.30±16.03）歲，BMI為（20.12±1.94）kg/m2，C組：男20例，女20例，年齡（47.80±16.17）歲，BMI為（20.44±1.82）kg/m2，3組患者性別、年齡、BMI差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P＞0.05。所有患者均除外：① 嚴(yán)重肝腎功能及心功能不全者；② 明顯過敏史、哮喘病史及碘過敏試驗(yàn)陽性者；③ 甲狀腺功能亢進(jìn)、重癥肌無力及骨髓瘤者；④ 不能配合屏氣檢查者；⑤ 妊娠期、孕婦及哺乳期婦女。本文研究已通過武漢市肺科醫(yī)院倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)，120名受檢者均簽署知情同意書。

1.2 方法

采用GE optima CT660 64排螺旋CT機(jī)進(jìn)行胸部CT增強(qiáng)檢查。檢查前對(duì)患者進(jìn)行吸氣、屏氣訓(xùn)練并除去掃描范圍內(nèi)金屬異物，患者平躺于掃描床，雙手抱頭，基準(zhǔn)線定在胸鎖關(guān)節(jié)處，患者吸氣后屏住進(jìn)行掃描。A組：管電壓120 kV，對(duì)比劑劑量1.5 mL/kg，濾波反投影（Filtered Back Projection，F(xiàn)BP）重建；B組：管電壓100 kV，對(duì)比劑劑量1.2 mL/kg，50% ASIR重建；C組管電壓80 kV，對(duì)比劑劑量1.0 mL/kg，50% ASIR重建，其余掃描參數(shù)均設(shè)為噪聲指數(shù)15，自動(dòng)管電流10～300 mA，準(zhǔn)直器寬度0.625×64 mm，螺距1.375:1，旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.6 s/圈，掃描層厚層距10 mm，重建層厚層距1.25 mm。采用雙筒高壓注射器將對(duì)比劑注射到患者靜脈，對(duì)比劑濃度為300 mgI/mL，對(duì)比劑注射速率2.5 mL/s，等注射結(jié)束后以同樣的流率注射生理鹽水30 mL。采取對(duì)比劑智能追蹤法進(jìn)行掃描，掃描范圍為肺尖至肺底，在定位像上取支氣管隆突下1 cm的降主動(dòng)脈為監(jiān)測位置，在監(jiān)測位置處設(shè)置感興趣區(qū)（Region of Interest，ROI）面積≥50 mm2，目標(biāo)閾值為100 HU，閾值觸發(fā)后延遲7 s掃描主動(dòng)脈期。

1.3 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

1.3.1 圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)

由2名具有工作15年以上胸部診斷研究的放射科醫(yī)生采用雙盲法對(duì)這三組圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，如意見不一致，協(xié)商后統(tǒng)一意見，給出最終評(píng)分。選定肺窗：窗寬1200 HU、窗位-700 HU，縱隔窗：窗寬360 HU、窗位45 HU。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[6]：5分：圖像質(zhì)量優(yōu)良，邊界銳利，噪聲小，基本無偽影，達(dá)到臨床診斷要求；4分：圖像質(zhì)量好，邊界銳利，噪聲小，有少量偽影，達(dá)到臨床診斷要求；3分：圖像質(zhì)量中等，噪聲和偽影一般，基本達(dá)到臨床診斷要求；2分：圖像質(zhì)量較差，噪聲和偽影較多，不能達(dá)到臨床診斷要求；1分：圖像質(zhì)量極差，噪聲和偽影情況嚴(yán)重，無法用于臨床診斷。其中，≥3分認(rèn)為圖像達(dá)到臨床要求。

1.3.2 圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)

圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)方法選取約（80±5）mm2的ROI在縱隔窗測量胸鎖關(guān)節(jié)層面兩側(cè)胸大肌、氣管分叉層面升主動(dòng)脈、降主動(dòng)脈的CT值和標(biāo)準(zhǔn)差。噪聲用ROI的標(biāo)準(zhǔn)差來表示，計(jì)算信噪比（Signal to Noise Rations，SNR）、對(duì)比噪聲比（Contrast Noise Ratio，CNR），SNR=胸主動(dòng)脈CT值/噪聲，CNR=（胸主動(dòng)脈CT值-肌肉CT值）/噪聲，胸主動(dòng)脈CT值為升主動(dòng)脈和降主動(dòng)脈的平均CT值，肌肉CT值為胸鎖關(guān)節(jié)兩側(cè)胸大肌的平均CT值，噪聲為升主動(dòng)脈和降主動(dòng)脈的平均噪聲。

1.3.3 輻射劑量及碘攝入量

記錄每位患者檢查后CT機(jī)顯示的容積CT劑量指數(shù)（CT Dose Index Volume，CTDIvol）、劑量長度乘積（Dose Length Product，DLP）， 計(jì)算有效劑量（Effective Dose，ED），ED=DLP×k，k取值0.014 mSv/mGy·cm[7]，碘攝入量=對(duì)比劑濃度×對(duì)比劑劑量/1000。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，采用卡方檢驗(yàn)對(duì)三組患者性別進(jìn)行比較，采用方差分析對(duì)三組患者年齡、BMI、圖像主觀評(píng)分、圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)、輻射劑量、碘攝入量進(jìn)行比較，組內(nèi)兩兩比較采用LSD檢驗(yàn)，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。采用Kappa檢驗(yàn)評(píng)價(jià)2名放射科醫(yī)生對(duì)圖像質(zhì)量主觀評(píng)分一致性，其中Kappa≥0.75一致性很好，0.4≤Kappa<0.75一致性較好，Kappa<0.4一致性較差。

2 結(jié)果

2.1 三組圖像質(zhì)量主觀評(píng)分比較

2名放射科醫(yī)生對(duì)三組圖像質(zhì)量主觀評(píng)分一致性很好（Kappa=0.88±0.04），A組、B組、C組圖像主觀評(píng)分分別為（4.91±0.28、4.86±0.35、4.84±0.37），三組圖像質(zhì)量主觀評(píng)分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=1.033、P=0.357）（表1、圖1）。

表1 三組圖像質(zhì)量主觀評(píng)分比較

圖1 圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)

2.2 三組圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)比較

A組、B組、C組胸主動(dòng)脈CT值、圖像噪聲、SNR、CNR差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P＜0.05。組內(nèi)兩兩比較：C組胸主動(dòng)脈CT值、圖像噪聲高于A組和B組，P＜0.05，B組胸主動(dòng)脈CT值、圖像噪聲高于A組，P＜0.05；A組圖像SNR、CNR高于B組、C組，P＜0.05，B組、C組圖像SNR、CNR差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P=0.324、0.100（表2）。

表2 三組圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)比較

2.3 三組輻射劑量及碘攝入量比較

A組、B組、C組輻射劑量、碘攝入量差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P＜0.05。組內(nèi)兩兩比較：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組碘攝入量低于A組、B組，P＜0.05，B組碘攝入量低于A組，P＜0.05（表3）。

表3 三組輻射劑量及碘攝入總量比較

3 討論

胸部CT增強(qiáng)是臨床診斷胸部疾病的一項(xiàng)重要檢查，它給臨床診斷提供非常重要依據(jù)，但同時(shí)也給患者帶來較大的輻射劑量和增加CIN發(fā)生幾率的影響，因此采用80 kV結(jié)合低劑量對(duì)比劑和迭代重建在胸部CT增強(qiáng)檢查中具有重要意義。

以往普遍通過降低管電壓和減少管電流來降低CT輻射劑量[8-10]。輻射劑量與管電壓的平方成正比，降低管電壓可以有效降低患者輻射劑量[11]。趙艷紅等[12]的研究顯示與管電壓100 kV相比，管電壓80 kV的輻射劑量降低25.9%；孫瀟等[13]的研究認(rèn)為管電壓從120 kV降到80 kV，可減少輻射劑量30.8%。本研究顯示管電壓100 kV、80 kV的輻射劑量ED（3.17 mSv、2.06 mSv）低于管電壓120 kV（5.41 mSv），管電壓100 kV的輻射劑量降低41.4%，管電壓80 kV的輻射劑量降低61.9%，管電壓80 kV的輻射劑量ED（2.06 mSv）低于管電壓100 kV（3.17 mSv），管電壓80 kV的輻射劑量降低35.1%，與上述研究相似。

使用低劑量對(duì)比劑最大問題是降低血管內(nèi)碘對(duì)比劑CT值，降低血管對(duì)比度，影響CT增強(qiáng)成像質(zhì)量，從而給臨床診斷帶來困難。而降低管電壓會(huì)增加血管內(nèi)碘對(duì)比劑CT值，提高血管對(duì)比度，改善低劑量對(duì)比劑引起CT增強(qiáng)成像不佳的缺陷。本研究顯示管電壓120、100和80 kV的CT值分別為243.74、290.06 和390.50 HU，其中管電壓80 kV的CT值最大，比管電壓120 kV、100 kV分別增加（60.2%、34.6%），管電壓100 kV的CT值（290.06 HU）比管電壓120 kV（243.74 HU）增加19%。以上研究結(jié)果筆者認(rèn)為這是由于當(dāng)管電壓80 kV時(shí)，X線光子能量更接近于碘的K邊緣（33.2 keV），X線光子大部分被碘對(duì)比劑吸收，碘CT值明顯增加，當(dāng)管電壓100 kV時(shí)，X線光子能量只是接近于碘的K邊緣（33.2 keV），X線光子一部分被碘對(duì)比劑吸收，碘CT值增加不明顯，因此管電壓80 kV的CT值最大，與孫繼全等[14]的研究相符。

降低管電壓雖能有效降低CT輻射劑量，但使X線穿透性降低，CT探測器接受X線光子數(shù)相應(yīng)地變少，圖像噪聲增加，圖像質(zhì)量下降。本研究顯示管電壓120、100和80 kV的圖像噪聲分別為18.5、21.69、33.60，其中管電壓80 kV的圖像噪聲最大，表明管電壓越低，圖像噪聲越大。本研究顯示管電壓100 kV、80 kV的圖像SNR、CNR低于管電壓120 kV但差別不大，而且三組圖像質(zhì)量主觀評(píng)分一致性很好，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，均能滿足診斷需求。原因在于采用低管電壓使碘CT增加，管電壓越低，血管對(duì)比度越高，同時(shí)又采用ASIR重建，ASIR是一種混合算法，它利用濾波后的反投影得到的圖像信息作為迭代重建的基礎(chǔ)來優(yōu)化圖像質(zhì)量，在不影響圖像分辨率的前提下降低圖像噪聲[15-16]，圖像噪聲會(huì)隨著ASIR權(quán)重的升高持續(xù)改善，但最大極限值出現(xiàn)在60%～70%[17]，而且胸部里面含有大量氣體，具有與周圍組織形成良好的天然對(duì)比及對(duì)X線衰減減少的特點(diǎn)，因此在一定程度上提高圖像SNR、CNR，改善降低管電壓引起圖像噪聲增加的缺陷，從而保證圖像質(zhì)量。

CIN是臨床上使用碘對(duì)比劑后引起的一種嚴(yán)重的不良反應(yīng)，影響CIN的因素包括對(duì)比劑粘度、對(duì)比劑滲透壓、對(duì)比劑劑量、對(duì)比劑應(yīng)用間隔時(shí)間等。張保翠等[18]的研究顯示降低患者碘攝取的總量，可以降低CIN發(fā)生的幾率。本研究顯示管電壓100 kV、80 kV的碘攝入量（20.68 gI、17.23 gI）低于管電壓120 kV（25.50 gI），管電壓100 kV碘攝入量降低18.9%，管電壓80 kV碘攝入量降低32.4%，管電壓80 kV的碘攝入量（17.23 gI）低于管電壓100 kV（20.68 gI），管電壓80 kV的碘攝入量降低16.7%。以上研究表明在保證圖像質(zhì)量的同時(shí)，采用低劑量對(duì)比劑可以減少碘攝入量，減輕對(duì)腎臟的損害，降低CIN發(fā)生的幾率。

綜上所述，對(duì)于BMI<24 kg/m2的患者行胸部CT增強(qiáng)檢查時(shí)，采用80 kV低管電壓結(jié)合1.0 mL/kg低劑量對(duì)比劑和迭代重建技術(shù)可以獲得優(yōu)質(zhì)的圖像質(zhì)量，滿足診斷需求，同時(shí)還能有效降低輻射劑量及減少碘攝入量，值得臨床推廣。本研究不足：本研究納入的樣本數(shù)量較少，未對(duì)BMI≥24 kg/m2的患者采用雙低掃描方案是否能夠滿足圖像診斷要求，有待以后擴(kuò)大樣本數(shù)量來進(jìn)一步深入研究。