雙源CT雙低掃描聯合新虛擬單能量成像技術對主動脈CT血管成像的影響

摘要：目的 探討使用低對比劑用量與低流速結合新虛擬單能量成像（Mono+）技術對主動脈CT影像中血管強化程度及圖像質量的影響。方法 前瞻性采集2023年12月～2024年4月疑似有主動脈夾層于我院行CTA檢查的120例患者數據，隨機將患者分為常規組和實驗組，60例/組。常規組運用常規掃描；實驗組使用雙能掃描。對主動脈及其各分支的CT值和噪聲值（SD）進行測定，并以T12層面后側肌群的SD值作為基準噪聲，計算主動脈及其分支的噪聲比和對比噪聲比，利用Mono+技術，分別得出40、45、50、55、60、65、70 keV單能量圖像，分析這些單一能量影像的客觀與主觀評判標準，并對對比劑的藥量、注射速率、輻射劑量以及圖像質量進行比較和評估。結果 7組單一能量中，主動脈及其分支的CT值、噪聲比和對比噪聲比隨著電壓的升高而逐漸下降（Plt;0.05）。其中，60 keV組的圖像主觀評分最高（Plt;0.05）；與常規組相比，實驗組對比劑用量減少18%；速率減低為2.54±0.09 mL/s （Plt;0.05）；此外，實驗組中的CT容積劑量指數、劑量長度乘積和有效劑量等比對照組減少約50%，差異有統計學意義（Plt;0.05）。結論 在主動脈CTA成像中，將低對比劑用量低流速和Mono+技術相結合是可行的，與傳統成像方法相比，這種方法不僅能滿足臨床圖像質量的需求，還能顯著減少對比劑的使用量、注射速率以及輻射劑量。

關鍵詞：雙源CT掃描；雙能量成像技術；新一代虛擬單能量成像技術；CT血管成像

Effect of dual source CT dual low scan combined with new virtual single energy imaging

technique can be used for aortic CT angiography

LI Tiantian 1， 2 ， HU Chunfeng 1

1 Department of Imaging， Affiliated Hospital of Xuzhou Medical University， Xuzhou 221002， China;" 2 Department of Radiology，The First

Affiliated Hospital of Bengbu Medical University， Bengbu 233000， China

Abstract： Objective To investigate the effect of low contrast agent dosage and low flow rate combined with the new virtualsingle energy imaging （Mono+） technology on the degree of vascular enhancement and image quality in aortic CT images.Methods A total of 120 patients with suspected aortic dissection who underwent CTA examination in our hospital fromDecember 2023 to April 2024 were prospectively collected， and were randomly divided into routine group and experimentalgroup， with 60 cases each group. The conventional group used conventional scanning; The experimental group used dual-energy scanning. The CT value and noise value （SD） of the aorta and its branches were measured， and the signal-to-noise ratioand contrast-to-noise ratio of the aorta and its branches were calculated using the SD value of the posterior muscle group of theT12 layer as the reference noise. Mono+ technique was used to obtain seven sets of single energy images of 40， 45， 50， 55， 60， 65and 70 keV， respectively. The objective and subjective evaluation criteria of these single energy images were analyzed， and thedose of contrast agent， injection rate， radiation dose and image quality were compared and evaluated. Results In the 7 groupsof single energy， CT values， signal-to-noise ratio and contrast-to-noise ratio of aorta and its branches gradually decreased withthe increase of voltage （Plt;0.05）. The subjective score of 60 keV group was the highest （Plt;0.05）. Compared with theconventional group， the dosage of contrast agent in the experimental group was reduced by 18%. The rate was reduced to 2.54±0.09 mL/s （Plt;0.05）. In addition， CT volume dose index， dose-length product and effective dose in the experimental group werereduced by about 50% compared with the control group， and the difference was statistically significant （Plt;0.05）. ConclusionIn aortic CTA imaging， the combination of low contrast agent dosage and low flow rate with Mono+ technology is feasible.Compared with traditional imaging methods， this method can not only meet the needs of clinical image quality， but alsosignificantly reduce the use of contrast agent， injection rate and radiation dose.

Keywords： dual-source CT scan; dual energy imaging technology; new generation of virtual single energy imagingtechnology; CT angiography

主動脈疾病發病急，致死率較高［1，2］ 。為提高患者的生存率，主動脈疾病的確診尤為重要［3］ 。非侵襲性的主動脈CT血管成像（CTA）檢查技術在確診 疾病的價值方面被國內外廣泛認可，可作為一種無創、無痛的首選檢查方法［4］ 。低對比劑用量和低流速的雙低對比劑掃描，不僅可以降低患者對比劑的使用量，還能夠降低夾層破裂的風險以及減輕過敏反應［5， 6］ ；而西門子雙源的新虛擬單能量成像（Mono+）技術在低keV能級圖像中，除了可以提高微血管顯影效果，還可以減少對比劑的攝入量，降低輻射劑量［7-9］。

傳統CTA的檢查，掃描時不僅管電壓較高，而且對比劑的量多流速快，這種檢查方法會使患者接受的輻射劑量高和腎臟負荷增大［10， 11］ ；既往研究只是單一運用雙低掃描，突出降低藥量和流速，但不能改善圖像質量［11-14］ ；或只運用Mono+技術，改善圖像質量，但降低不了藥量和流速，減少不了輻射劑量［15， 16］ ；目前尚未有研究將二者聯合應用，其效能有待進一步探索。本研究采用雙源CT低對比劑用量、低流速聯合Mono+技術的掃描方法，探討其方法在主動脈成像中的可行性，以其獲得主動脈的最佳單能量圖像，分析所得最佳影像是否符合臨床診斷要求，能否提高影像診斷的準確性，降低輻射劑量，成為輔助臨床診斷的方法之一。

1 資料與方法

1.1 一般資料

前瞻性收集2023年12月～2024年4月臨床疑似主動脈夾層行CTA檢查的患者160例，根據納入與排除標準篩選出120例。將患者按照隨機數字表法分為常規組和實驗組，60例/組。常規組女16例，男44例，年齡62.21±9.41歲；實驗組女 19例，男 41例，年齡 63.35±10.42歲。兩組性別、年齡、BMI的差異無統計學意義（Pgt;0.05）。

納入標準：臨床懷疑主動脈夾層。排除標準：有碘劑過敏者或其他嚴重過敏史；嚴重心、腎功能不全。本研究獲得醫院倫理委員會的批準（審批號：倫科批字［2023］441號）。

1.2 儀器與方法

采用德國西門子第3代DSCT（SOMATOMForce），常規掃描管電壓120 kV，雙能掃描A、B管電壓分別為80 kV、Sn150 kV，均用智能管電流調節，探測器寬度192×0.6 mm，螺距設置0.6，球管轉速0.33 r/s，使用Strength=3的ADMIR迭代算法進行圖像重建。掃描范圍為胸廓入口到恥骨聯合下方。使用非離子型濃度350 mgI/mL的碘佛醇作為對比劑，常規組給藥量1.2mL/kg，注射速度4.0 mL/s；實驗組給藥量1.0 mL/kg，注射速度為對比劑總量除以曝光時間與延遲時間之和。高壓注射器使用德國歐利奇CT motion。采用智能跟蹤開始掃描，將感興趣區（ROI）設置在主動脈主干層面，當觸發閾值超過100 HU時，延遲6 s后掃描。

1.3 圖像后處理

常規組自動輸出120 kV、ADMIR（Strength=3）迭代算法重建圖像；實驗組利用Mono+技術，得出40、45、50、55、60、65、70 keV七組單能量圖像，重建層厚、層間距均為1.25 mm。

1.4 圖像分析

客觀評價：在橫斷面薄層影像上，由2名放射科副主任醫師測量各組圖像的主A弓、第7胸椎處降主A、腹腔干、肝固有A、脾A、腸系膜上A、兩側腎A、第4腰椎處腹主A、兩側髂A的CT值和噪音值（SD值），以T12平面后方肌群的SD值作為基準噪聲，確定分支的信號與噪聲比［SNR=CT值 各分支 /SD值 各分支 ］以及對比度與噪聲比［CNR=（CT值 動脈管腔 -CT值 背部肌群 ）/SD值 背部肌群 ］。

主觀評價：采用獨立雙盲法的方式，由2位高級醫師負責對兩組影像進行分析，采用５分量表法，管腔非常清楚，邊緣銳利為5分；管腔清楚且邊緣光滑為4分；管腔相對清楚邊緣尚清為3分，管腔尚能分辨為2分；無法辨認為1分［12］。3分以上即滿足臨床診斷要求。

1.5 藥量和輻射劑量

觀察兩組的藥量使用情況、注入速率和CT容積劑量指數（CTDIvol）以及劑量長度乘積（DLP），并算出有效劑量（ED）值為DLP×0.015［12］。

1.6 統計學分析

采用SPSS26.0軟件進行統計分析。計量資料以均數±標準差表示。組間比較采用獨立樣本 t 檢驗或Wilcoxon秩和檢驗，性別比較采用卡方檢驗，多組圖像間客觀指標差異及主觀評分比較均采用Kruskal-wallisH檢驗比較。2名醫生主觀評價的一致性用Kappa分析（Kappa 值≥0.8為一致性非常好，0.6～0.8為較好，0.4～0.6為一般，lt;0.4為較差）［5］ 。以Plt;0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 實驗組圖像質量

2.1.1 客觀評價 隨著能級提高，40～70 keV圖像的總體和各節段CT值、SNR及CNR逐漸降低，40 keV圖像的客觀質量評價最好。不同組間的差異有統計學意義（Plt;0.05，表1～3）。

2.1.2 主觀評價 2位副主任醫師主觀評估結果一致性較高（Kappa=0.848）。主觀評價在不同單一能級影像上差異有統計學意義（Plt;0.001，表4、圖1，2）。

2.1.3 綜合評價 60 keV作為最佳單能量時，ACTA的整體圖像質量都優于其他組別。因此將實驗組中的60 keV主動脈圖像定為B組。

2.2 兩組患者的圖像質量、藥量、速率以及輻射劑量比較

B組掃描模式下，其影像的CT值、SNR及CNR均優于傳統方式（Plt;0.001，表5）；此外，兩者的主觀評分差異有統計學意義（Plt;0.001，表6）；B組藥量較常規組減少18%（Plt;0.001）；B組較常規組的平均CTDIvol、DLP及ED值均降低約50%（Plt;0.001，表7）。

3 討論

目前臨床診斷主動脈相關疾病的首要檢查方法是CTA［13］ 。隨著碘對比劑注入的增多，對比劑會引起許多不良反應，較為嚴重的如對比劑腎病［14］。對比劑腎病的產生可能是由多種原因引起的，包括對比劑的高滲透壓力、其對腎臟內皮細胞的損害和對比劑自身的粘稠程度［17， 18］ 。要防止這種疾病的關鍵在于減少對比劑濃度、降低用量和減慢速度［19］。

本研究采用低對比劑用量和低流速的雙低對比劑掃描，實驗組使用了個性化的注射方法。這不僅減少了約18%的對比劑使用量，還降低了注射流速，且圖像質量也達到了臨床診斷的標準，這不僅與既往研究結果［20］ 在優化主動脈和雙下肢CTA成像過程中，患者按照1 mL/kg對比劑劑量，所得圖像質量滿足臨床要求相符；還與另一研究于主動脈CTA檢查中注射60 mL對比劑+40 mL生理鹽水，圖像質量與應用80 mL對比劑無差異［21］的結果相符，所以本研究中的低對比劑用量不僅可以降低對比劑腎病的發生，還能節省患者CT檢測費用。此外在傳統的CTA檢查過程中，患者接受藥物注射流速較快，而對于一些接受長時間治療且周圍靜脈條件欠佳的人來說，這可能導致對比劑局部滲透及血管損傷的可能性增大，從而增加了他們的腎臟壓力并提升了對比劑腎病的危險［22， 23］ 。在本研究中常規組注射流速為4.0 mL/s，實驗組注射速率為2.54±0.09 mL/s，這種做法減輕了夾層血管壁破裂的威脅，提高了患者的生存率，這一結果與既往研究結果［24］相符。

根據傳統掃描方法，為獲得優質的CTA圖像，除了需要增加對比劑濃度、劑量，還要選擇特定的高管電壓掃描模式來達到目的，這些不僅增加了患者的藥物不良反應，還會加大輻射劑量，而且圖像的硬化束偽影也較重［11，25］ ；近年來，西門子三代雙源CT采用不同的X射線能量進行掃描和數據采集，該設備采用了特殊的計算方法及后處理技巧，使得其可以在40～190 keV的范圍里生成多達151種不同kV級的圖像。這不僅僅有助于減少硬化束偽影的影響，同時也能提供更清晰的 CT值［26-29］ 。本研究運用了西門子Mono+技術，該技術在保證碘衰減值的前提下，通過噪聲優化技術，降低低能級所帶來的噪聲增加，提高圖像的SNR與CNR，進而改善圖像質量［8，30，31］。本研究中，實驗組使用較低的劑量和較慢的流速來完成雙能掃描，并在相同的掃描條件下比較主動脈及其各分支在不同的單能級影像上的表現，尤其在55～65 keV的影像評估中，發現主觀評分明顯優于70 keV；此外，在60 keV的能級影像質量更為出色。基于此可以認為，60 keV是主動脈成像的最佳單能量圖像。本研究還發現，在60 keV主動脈各分支血管CT值與傳統方法得到的不僅數據相近，而且SNR與CNR都有所提高，圖像質量得到一定改善，這與既往研究得出的CTA檢測發現血管內的CT數值超過了250～350 HU就足以達到確診的標準［32］的結論相符，我們根據60 keV最佳單能量的圖像，測得主動脈及其各分支CT值均在300～430 HU范圍內，SNR與CNR符合診斷標準，這一結論與既往研究［33］ 結果一致。能譜CT在低keV條件下，可以通過顯著提升血管與周邊組織的對比度，從而使主動脈的對比劑用量得以有效削減［15］ 。本研究采用雙源CT的雙能量掃描模式，從側面可以降低對比劑的用量，減輕患者的過敏反應，這與既往研究［16］ 結果一致。本研究還發現，常規組采用傳統掃描模式，患者的輻射劑量為9.68±1.72 mSv；實驗組采用雙能掃描模式，患者的輻射劑量為4.58±1.11 mSv，可見輻射劑量降低了約50%，這與既往研究［34］結果也一致。

本研究的局限性：本研究病例數少，樣本量有待擴大；本研究只涉及單能量40～70 keV的低能量圖像，沒有考慮到較高keV的情況；本研究重點關注圖像的質量，而忽略了不同keV對病灶檢出率的影響；本研究的研究對象均BMI≤30 kg/m 2 ，并未探討CTA應用雙低技術在BMIgt;30 kg/m 2 患者中的可行性。

綜上所述，與傳統方法相比，低對比劑用量低流速和Mono+技術相結合在主動脈CTA檢查中是可行的，不僅能滿足臨床圖像質量的需求，還能減少藥量、降低速率和輻射劑量。

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