256层CT支气管动脉成像技术优化

朱景雨 李惠民 蔡 静 虞崚崴

随着MSCT血管造影在临床上的广泛应用，支气管动脉造影已经不仅仅局限于数字减影血管造影（DSA）方法，相对于DSA，CT血管造影有着无创性和低风险的优势，更有相关文献报道，支气管动脉CTA的疾病诊断价值已经可以和DSA“金标准”相媲美[1]。由于支气管动脉起始、分布、走行等解剖变异较大，正常支气管动脉管径细小，疾病状态下支气管动脉发生解剖学重塑，并可与肺循环、肺外体循环等发生交通吻合。本文旨在对新一代256层MSCT(Philips iCT)进行支气管动脉CTA技术参数优化，期望获得更好的支气管动脉评价图像质量。

方 法

1.一般资料

2012年5月～2013年5月本院进行胸部CT增强扫描的、符合本研究的连续病例纳入研究。排除标准：因心功能不全导致造影失败，对比剂过敏者，有严重肾功能疾病不适应行CTA检查者。由于D组图像噪声过大，图像无法符合诊断要求，在完成一例后终止，最终只有前三组获得研究数据。按检查顺序：依次1～30例纳入A组，第31～60例纳入B组，第61～90例纳入C组。患者年龄30～77岁，平均56±18岁。

2.检查方法

采用Philips 256层iCT先行胸部平扫，再行胸部增强CTA扫描，经肘正中静脉入路，注射欧乃派克350对比剂，350mgI/ml，速度3.0～3.5ml/s。范围自胸骨上凹3～4cm至肺底。动脉期使用BOLUS TRACKING，感兴区间为胸部隆突气管分叉层面的降主动脉处，阈值为150HU触发扫描。

3.扫描方案

A组采用120kV，Average 100mAs (standard resolution，FOV 500mm)；B组采用100kV，100mAs(standard resolution，FOV 500mm)；C组为100kV，100mAs (high resolution，FOV 250mm)；D组为100kV，100mAs (ultra-high resolution，FOV250mm，1024矩阵)。

其余扫描参数为128×0.625mm，螺距0.933，旋转时间0.5s，重建层厚0.67mm，间隔0.67mm，iDose4第4级重建；采用Z-DOM电流智能调制技术。所有重建图像导入PHILIPS Extended Workspace工作站进行最大密度投影（maximum intensity projection, MIP）和容积再现(volume rendering，VR)处理，为了对比方便，MIP采用固定视窗(窗宽600HU，窗位100HU)，VR采用固定模式。

4.图像质量评价

4.1 客观评价：在胸部平扫和增强的隆突层面分别测量降主动脉CT值以及增强主动脉SD值，并计算图像的对比噪声比（contrast to noise ratio，CNR）。CNR=(ROIa-ROIb)/SD。其中ROIa为主动脉增强CT值，ROIb为主动脉未强化CT值，SD为图像噪声。

4.2 主观评价：由2位资深放射科医师对三组图像进行盲法独立评价。对MIP和VR图像的支气管动脉细节显示采用3分评估法。3分为图像质量佳，1mm以下细小支气管动脉分支也有明显显示；2分为1mm以下支气管动脉分支显示中等；1分为1mm以下支气管动脉分支显示差。

5.统计学处理

采用SPSS 19.0统计软件对数据进行分析，对主动脉CT值、SD值和CNR进行单因素方差分析，组间比较采用LSD法。3组间主观评分差异采用非参数秩和检验比较。2名医师的评价一致性采用Kappa检验进行评价，P＜0.05为差异有统计学意义。

表1 三组图像横断面客观质量评价结果

结 果

1.横断面客观测量评价

三组横断面图像主动脉CT值，图像噪声SD值，主动脉对比度值和CNR值结果见表1。A、B、C三组主动脉CT值从高到低依次为A组、B组、C组。三组间比较差异有统计学意义（P＜0.001），两两比较显示B组与C组间无统计学差异（P=0.096）。三组的主动脉SD值从高到低依次为C组、B组、A组。三组间比较差异有统计学意义（P＜0.001），两两比较显示A组与B组无统计学差异（P=0.054），C组噪声最大。A、B、C三组的CNR平均值分别为31.76±8.51、33.02±7.35和9.31±3.23。

2.MIP和VR重建图像主观评价（图1）

表2 三组图像MIP和VR重建图像评价

图1 A～C分别为A、B、C三组支气管动脉的MIP重建图像，A、B两组MIP图像支气管动脉边缘清晰，对比度高，但图A分支显示差，图B则清晰显示右支气管动脉及其细小分支。图C支气管动脉细节显示更有优秀，但图像噪声较大。图D～F分别为A、B、C三组支气管动脉的VR重建图像，图像质量同MIP。

A、B、C三组主观图像质量评价结果见表2。支气管动脉重建图像包括MIP和VR，三组图像组间评价比较，差异有统计学意义。以C组图像最佳，优于B组(P＜0.05)，显著优于A组(P＜0.01)，但C组图像噪声略高于其他两组。B组显示支气管动脉稍优于A组(P＜0.05)，但两组图像均对比好，噪声小。两名医师判断一致性较好（Kappa=0.877，P＜0.05）。

讨 论

肺组织由肺动脉和支气管动脉双重供血，肺动脉为其功能性血管；支气管动脉为其营养血管，是肺支架组织支气管壁的供血动脉[2]。近年来，有关支气管动脉在各类肺部疾病中的变化备受关注。研究表明[3-4]，支气管动脉参与各类肺部疾病病变的发生与发展全过程，并发生相应的形态、功能变化。因此，认清肺部疾病中支气管动脉各种改变对于疾病的深入研究有重要的实际意义，而研究支气管动脉的前提是，能够找到一种清楚显示支气管动脉的影像手段。以往只有DSA可以清晰显示支气管动脉，但由于创伤性较大、操作者技术依赖较大、图像缺乏三维立体表现、辐射剂量较大等问题限制其广泛使用。随着MSCT的发展和CTA技术的迅速发展和完善，支气管动脉CT造影技术开始被越来越多人所关注，研究也越来越多[5-7]。

要获得良好的支气管动脉CTA图像的关键首先是对比分辨率，简单讲主要就是血管强化的幅度。传统上是在靶血管内对比剂浓度达到峰值、周围无干扰时进行扫描成像[8]，准确把握延迟扫描时间是成像的关键。扫描时间过早，靶血管内密度较淡[9]，扫描时间过晚，又有周围血管干扰，血管显影差。新一代CT有更多的电压选择，低电压增加衰减值(即CT值)，从另一个角度提高血管的强化幅度。两种方式同时应用可以达到更好的效果，低电压带来的副作用即噪声的明显增加则可以通过迭代算法来尽可能消除。其次是空间分辨率，像素是构成空间分辨率的最主要参数，采用靶扫描方式，缩小了视野，也即缩小了像素大小，而增加扫描矩阵同样可以进一步缩小像素，最大程度地提高空间分辨率。

本文在采用传统优化技术(BOLUS TRACKING对比剂示踪触发扫描、Z-DOM技术、迭代算法等)基础上进行了低kV、小视野、大矩阵多个参数的多种不同组合的扫描参数研究。均优于使用传统优化技术，各组图像的降主动脉CT值均超过300HU，获得优良的显影浓度，极其适合CTA三维重建需要[10-11]。本研究中强化以低kV的两组为佳，空间分辨率则以high模式的图像更好，因此对应的C组（100kV，100mAs，扫描分辨率为high）显示支气管动脉细节最好，研究结果与理论导出基本一致；C组的缺点是横断面图像噪声过大，明显影响图像质量，但三维重建本身有很好的降噪作用，本方案的数据在三维重建的降噪范围内，所以最终的MIP和VR图像仍显示优良。其他两组的图像看上去似乎更好，有良好的对比度和低噪声，对于一般的血管显示甚至优于C组，但支气管动脉分支显示不如C组，这不是本研究所期望的，B组（100kV，100mAs,扫描分辨率为standard）似乎更适合常规的CTA而不是微细血管的显示观察。

遗憾的一点是超高分辨率目前不能应用于支气管动脉的显示，大矩阵的超高分辨率是本机型的特色，但随之带来的噪声缺乏合理的重建算法匹配，无法应用于CTA。

综上所述，在256层iCT上进行支气管动脉成像，以100kV、100mAs，high扫描模式为佳，结合现代先进的迭代算法，可以在三维图像上对更加细小的支气管动脉分支进行观察，以利于通过供血血管的分析对肺内病变进行诊断和鉴别诊断。