腦卒中患者CT 雙低技術血管成像研究

吳偉棟，呂興勝，朱艷麗

義烏市中心醫院放射科，浙江義烏 322000

頭頸部CT 血管成像（computed tomography angiography，CTA）是診斷腦卒中的重要方法，但是常規成像技術（高管電壓和高濃度對比劑）是增加醫源性射線暴露和對比劑腎病的重要不利因素[1]。盡管多層螺旋CT（multi-slice spiral CT，MDCT）的開發和應用縮短了掃描時間，提高了組織對比度，但是頭頸部有許多重要器官（如眼睛）和淺表組織（如甲狀腺）對高劑量射線暴露和高濃度對比劑較為敏感，也是醫源性致癌的重要風險[2]。以低電壓和低濃度對比劑為核心的雙低掃描技術在MDCT 血管成像中的研究仍然深受重視，尤其是在心血管和肺血管疾病領域研究較為深入，但是在頭頸部血管成像中的研究報道還較少[3]。本研究重點探討雙低技術在腦卒中患者血管成像中應用的可行性。

1 資料與方法

1.1 研究資料

選取2022 年1 月至2023 年1 月在義烏市中心醫院診斷為急性缺血性腦卒中的患者共144 例為研究對象。納入標準：符合《急性缺血性腦卒中急診急救中國專家共識(2018)》[4]診斷標準。排除標準：腦出血、對比劑過敏及圖像質量不佳的患者。所有患者及家屬均簽署知情同意書，本研究經義烏市中心醫院醫學倫理委員會批準（倫理審批號：K2021-IRB-020）。

1.2 方法

1.2.1 成像方法 采用GE Healthcare 公司Optima CT680 型64 排螺旋CT 掃描儀，對頭頸部血管迚行SmartPrep 3D 技術掃描和自適應統計迭代重建（ASiR）算法3D 重建技術[5]。取仰臥位，掃描從頭頂至肺尖。掃描參數設置為：螺距0.914，層厚0.9mm，層間距0.7mm，旋轉時間0.4s/周，視野（FOV）220mm，矩陣 512×512，探測器寬度128.000mm×0.625mm。管電壓和對比劑濃度根據各組要求迚行。對比劑混勻后經外周肘靜脈通過高壓注射器以彈丸式注射（速度為4ml/s，總劑量為30～50ml），隨后輸入30ml 0.9%氯化鈉溶液迚行稀釋。儀器自帶軟件迚行智能跟蹤觸發掃描，將感興趣區設置在頸動脈顱內外段，閾值為100HU，延遲時間為5s。將原始圖像傳至 Advaned workstation 47 工作站，利用AsiR 3D 迭代重建技術迚行重建，手動勾勒圓形感興趣區（ROI），計算重建圖像的對比信噪比（contrast-to-noise ratio，CNR）和信號噪聲比（signal-to-noise ratio，SNR）[6]。

圖1 顱腦CT 增強和血管三維重建的4 種掃描技術

1.2.2 分組方法 根據成像方式不同分為常規組41例（管電壓120kV、碘濃度370mgI/ml）、低電壓組35 例（管電壓80kV、碘濃度370mgI/ml）、低濃度組36 例（管電壓120kV、碘濃度320mgI/ml）和雙低組32 例（管電壓80kV、碘濃度320mgI/ml），后處理技術均采用ASiR 算法3D 重建。

1.2.3 觀察指標 比較各組重建圖像的CNR 和SNR、圖像質量評分，頸內動脈起始段（internal carotid artery，ICA）、大腦前動脈（anterior cerebral artery，AA）A1 段、大腦中動脈（middle cerebral artery，MA）M1 段、大腦后動脈（posterior cerebral artery，PA）P1 段、椎動脈起始段（vertebral artery，VA）和基底動脈（basilar artery，BA）的CT 值，計算平均碘攝入量和輻射劑量參數，包括容積CT劑量指數（volume CT dose index，CTDIvol）和劑量長度乘積（dose length product，DLP）。后處理過程由兩名對病情和分組不知情的放射科醫師分別獨立完成，幵采用盲法評價圖像重建質量，評分為1～5 分，評分越高表示圖像質量越佳。平均碘攝入量（mgI/kg）=對比劑用量×濃度/體質量。

1.3 典型病例

常規組、低電壓組、低濃度組與雙低組的顱腦CT 增強掃描和血管三維重建，見圖1。

1.4 統計學方法

應用SPSS 20.0 統計學軟件對數據迚行統計分析，計量資料以均數±標準差（±s）表示，多組間比較采用ANOVA分析和LSD-t法兩兩檢驗，計數資料以例數（百分數）[n(%)]比較用χ2檢驗，等級資料采用非參數秩和檢驗。以P<0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料比較

4 組患者的性別、年齡、體質量指數、基礎疾病、血管直徑狹窄率比較，差異均無統計學意義（P>0.05），具有可比性，見表1。

表1 4 組患者一般資料的比較

2.2 CNR 和SNR 的比較

如表2 所示，雙低組的CNR 和SNR 值顯著低于其他3 組（P<0.05），其他3 組比較，差異無統計學意義（P>0.05）。

表2 四組CNR 和SNR 的比較（±s）

表2 四組CNR 和SNR 的比較（±s）

組別 n 對比信噪比 信號噪聲比常規組 41 88.7±15.6 105.9±20.2低電壓組 35 86.7±16.5 103.4±18.6低濃度組 36 85.9±17.4 101.7±15.5雙低組 32 80.4±11.2 93.3±14.5 F 35.624 24.214 P <0.001 <0.001

2.3 圖像質量評分與圖像動脈CT 值比較

4 組圖像質量評分比較，差異無統計學意義（P>0.05），見表3。4 組重建圖像的各段動脈CT值比較，差異無統計學意義（P>0.05），見表4。

表3 四組圖像質量評分的比較[n (%)]

表4 4 組圖像動脈CT 值的比較（±s，HU）

表4 4 組圖像動脈CT 值的比較（±s，HU）

組別 n 頸內動脈起始段 大腦前動脈A1 段 大腦中動脈M1 段 大腦后動脈P1 段 椎動脈起始段 基底動脈常規組 41 423.3±63.7 431.6±72.2 416.3±55.7 421.9±65.8 386.5±72.4 364.9±65.8低電壓組 35 409.8±56.7 421.3±70.9 412.1±65.9 425.8±79.8 375.8±70.1 359.8±62.4低濃度組 36 412.6±65.9 425.1±75.6 418.9±72.3 416.9±72.3 374.6±65.9 362.3±65.9雙低組 32 415.8±59.8 426.9±74.8 419.8±74.5 418.9±72.4 382.4±75.2 365.9±66.8 F 1.032 1.235 1.326 0.896 0.569 0.742 P 0.101 0.098 0.091 0.135 0.612 0.328

2.4 CTDIvol、DLP 和碘攝入量的比較

雙低組CTDIvol、DLP 和碘攝入量顯著低于其他3 組（P<0.05），其他3 組比較，差異無統計學意義（P>0.05），見表5。

表5 4 組CTDIvol、DLP 和碘攝入量的比較（±s）

表5 4 組CTDIvol、DLP 和碘攝入量的比較（±s）

組別 n 容積CT 劑量指數（mGy） 劑量長度乘積（mGy·cm） 碘攝入量（mgI）常規組 41 9.2±1.3 396.5±65.7 15750±3265低電壓組 35 8.5±0.9 356.9±62.3 13563±2546低濃度組 36 8.3±0.7 348.7±55.8 12654±2452雙低組 32 3.3±0.4 124.5±32.5 9720±1023 F 10.235 32.659 25.269 P <0.001 <0.001 <0.001

3 討論

CTA 是臨床診斷腦卒中的釐標準，以MDCT 掃描為主，具有成像時間快、空間和組織分辨力高、操作簡單等優點，輔以多種重建后處理技術能夠多角度展示血管形態和管腔狹窄情況，提高診斷準確率[7]。非離子型碘對比劑在人體內代謝和分布快、與組織（血管、肌肉和骨骼）的對比度高，在診斷腦卒中中粥樣斑塊和血栓分布、大小和性質方面具有較好的優越性[8]。對比劑濃度和劑量對頭頸部血管的圖像質量影響較大，盡管常規掃描技術（高電壓和高濃度對比劑）可以實現較高的圖像質量，但是患者接受的射線暴露量大大增加，對于高齡、多種基礎疾病、慢性腎臟疾病、惡性腫瘤等患者對比劑的毒性作用也顯著增加[9]。目前臨床上試圖通過降低管電壓或管電流，以及降低對比劑濃度的方法，在不降低成像質量的前提下降低醫源性輻射和對比劑對機體的潛在風險。

本研究顯示，雙低組的CNR 和SNR 值顯著低于其他3 組（P<0.05），但是圖像質量評分和各段動脈CT 值比較，差異無統計學意義（P>0.05）。提示以管電壓80kV 和碘濃度320mgI/ml 的雙低掃描技術聯合ASiR 算法3D 重建仍然能夠清晰顯示頸內外主要血管的形態和管腔結構，同時降低了信噪比。管電壓80kV 是目前研究認為很低的設備參數，對比劑碘離子在較低的管電壓和管電流激發狀況下可能增加對X 線的吸收力度，一定程度上抵消了圖像質量減弱的不足[10]。管電壓80kV 和碘濃度320mgI/ml幵未明顯延長掃描成像時間。本研究同時比較了低電壓組與低濃度組的成像質量，與常規組相比幵未達到預期效果。

本研究還顯示，雙低組CTDIvol、DLP 和碘攝入量顯著低于其他3 組（P<0.05）。提示適宜的低管電壓和管電流以及對比劑濃度可保證足夠的圖像對比度。有研究指出，碘濃度與血管CT 值呈線性關系，這也可能是目前雙低技術在心血管和肺血管成像中應用較為成熟，而在頭頸部血管成像中應用報道較少的原因之一[11]。頭頸部血管直徑相對較小，對成像質量的參數要求較高，低管電壓或者低濃度對比劑可能降低成像質量，尤其對于管腔嚴重狹窄的顱內小血管更明顯[12]。雙低技術可顯著降低患者對射線的暴露吸收風險及對比劑的腎毒性。雙低技術結合ASiR 算法3D 重建顯著改善了圖像質量，ASiR 算法3D 重建能夠捕捉到圖像的細微差異改變，結合電腦智能算法重建出高質量的圖像，可以一定程度彌補雙低技術掃描圖像的不足[13-14]。

臨床上采用的最低質量CT 掃描是在顯著降低輻射劑量（即超低劑量CT）的條件下迚行的掃描，代價是增加圖像噪聲[15]。但本研究顯示，無論是單一降低管電壓，還是單一降低對比劑濃度，甚至雙低技術均未顯著升高圖像噪聲。根據前期心血管CTA 開發的減少輻射暴露的技術包括低管電壓、心電圖（electrocardiogram，ECG）相關管電流調制、前瞻性ECG 觸發、雙源CT 高螺距螺旋、降噪濾波器和掃描長度的優化等幾種[16-17]。其中前瞻性的ECG 觸發協議被推薦為CCTA 檢查的首選默認掃描技術，但是對于腦卒中患者受限于心率波動的干擾較小，因此，此項技術在頭頸部CTA 中獲益不大。頭頸部CTA 還需要從120kVp 的標準峰值電壓和碘對比劑濃度方面來迚行。碘釋放率（iodine release rate，IDR）范圍為0.99～2.22g/s，總碘劑量（total iodine dose，TID）為11.1～56.0g。通過將管電壓降低到80～100kVp 及減少碘劑量來減少CTA 中的輻射暴露。當施加相同的管電流時，低管電壓在CT 管中產生更少的X 射線光子，可以解釋低管電壓下的低管效率和低kV 光子的重過濾。同時，隨著低管電壓的光子能量接近33keV 的碘K 邊緣能量，產生了更好的圖像對比度，這意味著在較低劑量的碘下可以實現等效的血管對比度增強[18]。

但是，圖像噪聲一定程度增加是低管電壓成像的重要缺點。由于管輸出與管電壓的平方呈正比，從120kVp 降低到100kVp 將導致X 射線光子釋放減少31%，降低到80kVp 后光子減少到56%[19]。圖像噪聲與X 射線光子的釋放量平方根呈正比，因此相同管電流使用較低的管電壓會產生更多的噪聲背景，一定程度上降低了組織對比度和圖像質量。提高圖像質量的一個解決方案是增加管電流以平衡圖像噪聲，然而這可能會導致輻射劑量增加，尤其是對于體型較大的患者。為了解決這一問題，CT 掃描儀制造商引入了基于較低管電壓或管電流的迭代重建（IR）方法。掃描參數取決于硬件（CT 掃描儀）規栺。當應用不同的掃描技術和對比劑減少方法時，對于輻射劑量減少的程度及如何保持圖像質量目前仍沒有共識。

綜上所述，雙低技術掃描聯合ASiR 算法3D 重建對于腦卒中患者可獲得較滿意的頭頸部CT 血管成像，管電壓80kV 和碘濃度320mgI/ml 在不降低圖像質量的前提下仍能夠大大降低輻射風險和對比劑劑量，安全性更好，有重要的應用潛力。