能谱CT肺动脉造影团注测试法单能量图像在降低碘摄入中的应用

Optimization of Monochromatic Imaging in Reducing Iodinated Contrast Dose in CT Pulmonary Angiography

林婷婷　LIN Tingting董江宁　DONG Jiangning韦树华　WEI Shuhua张　萍　ZHANG Ping



能谱CT肺动脉造影团注测试法单能量图像在降低碘摄入中的应用

Optimization of Monochromatic Imaging in Reducing Iodinated Contrast Dose in CT Pulmonary Angiography

林婷婷LIN Tingting
董江宁DONG Jiangning
韦树华WEI Shuhua
张萍ZHANG Ping

【摘要】目的 比较能谱CT肺动脉造影（CTPA）团注测试法单能量图像与透视触发法常规的图像质量，以降低机体总碘摄入并优化图像质量。资料与方法68例接受CTPA检查的患者随机分为研究组和常规组，每组34例。研究组行GSI能谱扫描，使用造影剂欧乃派克（300 mgI/ml）30 ml，使用随机软件计算最佳keV的单能量图像。常规组行透视触发扫描，使用造影剂碘普罗胺（370 mgI/ml）80 ml，所得图像为混合能量图像。比较两组患者主肺动脉、左肺动脉干、右肺动脉干、左肺下动脉及右肺下动脉CT值，比较两组图像的对比噪声比与图像质量主观评分。结果研究组总碘摄入量（9000 mg）显著低于常规组（29 600 mg）。研究组主肺动脉、左肺动脉、右肺动脉、左下肺动脉、右下肺动脉的对比噪声比均高于常规组，差异均有统计学意义（t=2.07~2.71，P<0.05）。2名医师评价图片的结果一致性较好（Kappa=0.8，P<0.05）。研究组图像主观评分高于常规组，但差异无统计学意义（Z=－0.944，P>0.05）。结论团注测试法与能谱CT单能量图像结合可显著降低机体碘摄入并优化图像质量。

【关键词】肺栓塞；体层摄影术，螺旋计算机；血管造影术；团注测试法；造影剂；剂量；碘质量控制

论著Original Research

作者单位

安徽省肿瘤医院医学影像科安徽合肥230031

Department of Medical Imaging, Anhui

Provincial Cancer Hospital, Hefei230031, China

Address Correspondence to: DONG Jiangning

E-mail: dongjn@163.com

R445.3；R816.4

修回日期：2015-11-15

中国医学影像学杂志

2016年 第24卷1期：4-7

肺栓塞是临床常见的血管疾病，具有高发病率、高死亡率、高误诊率。多层螺旋CT肺动脉造影（CT pulmonary angiography，CTPA）因对肺栓塞具有较高的敏感度及特异度[1]，成为临床一线诊断手段。传统的CTPA多采用透视触发扫描技术，造影剂用量为70~90 ml，甚至更多[2]，诱发对比剂肾病及远期不良反应的风险较大。团注测试法是CTPA扫描的首选方法，其延迟时间灵活、准确，且采用20 ml造影剂即可保证肺动脉的充盈[3]。本研究采用小剂量团注测试法结合能谱CT的单能量图像，尝试同时降低造影剂剂量和浓度，减少机体总碘摄入量，试图准确地于肺动脉强化峰值采集数据，优化图像质量，提高肺栓塞检出率。

1　资料与方法

1.1研究对象回顾性纳入2011年10月—2012年7月在安徽省肿瘤医院行CTPA检查的68例患者，其中男39例，年龄35~83岁，平均（61.85±11.08）岁；女29例，年龄16~76岁，平均（53.62±14.90）岁。纳入标准：临床疑似肺栓塞，年龄16~85周岁，无严重肝肾功能及心肺功能不全，经CTPA检查无肺栓塞病例；排除标准：经CTPA检查证实有肺栓塞病例。将所有患者分为研究组（行GSI能谱CTPA检查）及常规组（行常规CTPA检查），每组34例。研究组男17例，年龄35~83岁，平均（64.18±12.62）岁；女17例，年龄36~76岁，平均（55.18±12.56）岁。常规组男22例，年龄38~73岁，平均（60.46±9.64）岁；女12例，年龄16~76岁，平均（51.42±18.08）岁。

1.2仪器与方法采用GE Discovery CT750 HD机，扫描范围包括整个肺野。研究组采用GSI、团注测试法扫描，管电压80 kV/140 kV，管电流630 mA；对比剂采用欧乃派克（300 mgI/ml）30 ml，感兴趣区（ROI）置于肺动脉主干，首先注射10 ml对比剂，然后注射20 ml生理盐水冲管，肺动脉强化峰值时间7~13 s，平均9 s，延迟3 s进行扫描，扫描过程中注射对比剂20 ml，然后注射40 ml生理盐水冲管。常规组行常规CTPA透视触发技术扫描，管电压120 kV，管电流160 mA；对比剂采用碘普罗胺（370 mgI/ml）80 ml，ROI置于肺动脉主干，设定阈值为100 HU，达到时间为2~5 s，平均3.6 s，延迟6 s开始扫描；机架旋转时间0.5 s/r，探测器宽度0.625 mm×64，螺距1.375∶1，扫描视野50.0 cm，层厚/层距5 mm，重建层厚/层距1.25/0.625 mm；以4.5 ml/s经右侧肘静脉注射对比剂，避开因左肘静脉汇入上腔静脉可能产生的横行高密度伪影影响双肺上叶动脉的观察。

1.3图像后处理两组原始数据均重建为1.25 mm层厚传入ADW 4.5工作站进行分析。研究组利用随机软件选取最佳keV单能量图像；使用OPTIMAL CNR曲线计算keV值，放置第1个ROI于血管，第2个ROI于同层面均匀密实的背阔肌，系统自动生成keV值。常规组数据以标准算法重建。

1.4图像分析

1.4.1客观评价分别于主肺动脉、左肺动脉干、 右肺动脉干、左下肺动脉及右下肺动脉选取ROI测量CT值，首先测量血管直径，ROI大小为管腔直径的2/3，每根血管于不同层面测量3次CT值，取平均值（CT1）；其次分别于双侧背阔肌放置3个ROI测其CT值，取平均值（CT2），选取均匀一致、无脂肪间隙及硬化伪影的肌肉，ROI大小约为肌肉宽度的2/3，并取同层面皮下脂肪SD值作为图像背景噪声，ROI大小约为2 mm。根据公式（1）计算两组图像对比噪声比（CNR）。

1.4.2主观评价由2名副主任以上职称医师采用双盲法对两组图像质量进行评分，意见不一致时协商统一。5分法[4]标准：①1分：主肺动脉、肺动脉干及叶动脉（1、2级分支）充盈强化良好，显示清晰，管壁光滑、锐利；②2分：肺段动脉（3级分支）充盈强化良好，显示清晰，管壁光滑、锐利；③3分：亚段肺动脉（4级分支）充盈强化良好，显示清晰，管壁光滑、锐利；④4分：5级分支充盈强化良好，显示清晰，管壁光滑、锐利；⑤5分：6级及以上分支充盈强化良好，显示清晰，管壁光滑、锐利。1分及2分图像不能满足诊断要求。

1.5统计学方法采用SPSS 18.0软件，组间CNR比较采用独立样本t检验，主观评分采用非参数秩和检验，2名医师分析图像的一致性采用Kappa检验，P<0.05表示差异有统计学意义。

2　结果

2.1两组碘摄入量比较研究组碘摄入量为9000 mg，常规组为29 600 mg，研究组碘摄入量约为常规组的1/3。

2.2两组CNR比较研究组主肺动脉、左肺动脉、右肺动脉、左下肺动脉、右下肺动脉的CNR均高于常规组，差异均有统计学意义（P<0.05）。见表1。

表1　研究组与常规组各肺动脉CNR比较

2.3两组主观评分比较2名医师评价图片的结果一致性较好（Kappa=0.8，P<0.05），研究组主观评分平均分高于常规组，但差异无统计学意义（Z=－0.944，P>0.05）。见表2及图1~4。

表2　研究组与常规组图像主观评分比较

图1　男，50岁。图像评分5分，7级分支显示良好（A）；上腔静脉伪影明显减少（B）

图2　女，48岁，行GSI能谱CTPA检查。图像评分4分，5级分支显示良好，管壁光滑锐利

图3　男，48岁，行常规CTPA检查。图像评分5分，末端分支显示尚好，上腔静脉伪影较明显

图4　女，39岁，行常规CTPA检查。图像评分4分，血管壁光滑

3　讨论

CTPA是一种无创的非侵入性血管成像技术，可不同方位重建，同时观察肺实质的变化，是诊断急性肺栓塞的重要方法[5]。临床常用扫描及对比剂应用方案多缺乏科研基础，更多依赖于操作经验[6]。本研究重点探讨对比剂应用及图像质量的优化。

3.1肺栓塞的现状与诊断要求肺栓塞的临床表现缺乏特异性[7]，确诊并明确肺栓塞的范围、分布，为临床治疗提供进一步的指导还需要依靠影像学方法。CTPA扫描时间短、对解剖细节显示良好、有利于检出并发症、对肺栓塞检出率高[8]。Ruiz等[9]报道CTPA检出肺栓塞段以上血管栓子的敏感度为98%，张燕等[10]的研究表明CTPA亚段显示率可达90%以上，且对5、6级肺动脉有较好的显示。

为了提高肺栓塞诊断的敏感度，优质的CTPA影像应尽量减少肺静脉及主动脉的干扰，使肺动脉明显强化而肺静脉不明显强化，主动脉无强化[11]。这就要求扫描时间必须限于肺动脉的增强峰值时间内。既往研究[6,12-13]报道CTPA扫描延迟时间个体差异很大，影像因素众多，且均认为CTPA扫描延迟时间应个体化。本研究中研究组采用团注测试法，取得个体血管内的时间-密度曲线，因监测点位于肺动脉干，为保证末端分支的良好充盈和强化，本组病例根据峰值强化时间增加3 s，由此计算出扫描时间，实现了延迟时间个体化，使亚段分支良好显示，减少了肺静脉的干扰；采用了GSI能谱扫描，利用最佳keV的单能量图像优化图像质量，如果扫描时间略晚，可以通过低能量水平的图像增强组织间的对比度使肺动脉成像的最佳扫描时间窗相对增宽，优化图像质量。

3.2本研究的可行性及临床意义对比剂主要通过碘成分维持肺动脉内的碘浓度达到强化效果，本身具有肾毒性，因此常规的高剂量对比剂CTPA对肾功能损害病例有局限性。对比剂用量越大，发生对比剂肾病及远期不良事件的几率越大[14]。对比剂肾病目前已成为医院获得性肾衰竭的第三大主因，如何降低对比剂的摄入并能得到优质的图像，是目前国内外学者极力研究的课题。Yuan等[14]在能谱CTPA扫描中将对比剂剂量减半，以生理盐水替代，采用最佳keV值为50的单能量图像可更好地提高血管强化，而图像噪声无明显增加，结果证明能谱最佳keV单能量图像可降低对比剂剂量，由于碘含量降低造成的血管内强化不足可在更低能量的单能量图像中补偿。其最佳keV值理论基础源于初始经验及供应商的推荐，50的数值更接近于碘的K缘（33.2 keV）。研究组患者最佳keV值为50~58，平均为53，与文献结果接近，且经过个体化计算，较为客观。研究组对比剂的总剂量及浓度显著降低，患者总碘摄入量为9000 mg，常规组患者总碘摄入为29 600 mg，总碘摄入约为常规组的1/3，降低了碘所致不良反应风险。

3.3本研究的局限性虽然CTPA诊断肺栓塞具有较高的敏感度及特异度，但也可能存在假阴性，对结果可能产生影响；对比剂用量固定，未根据患者体重指数进行个体化注射；由于设备的限制，研究组患者能谱扫描条件固定，mA量高，辐射剂量较高，以上不足需今后进行大样本研究及临床验证。

总之，小剂量团注测试法结合能谱CTPA的最佳keV单能量图像可显著降低机体总碘摄入，减少患者肝肾功能损害及远期不良反应的发生；降低扫描风险，相对扩大肺动脉造影的最佳扫描时间窗；同时优化图像质量。

参考文献

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（本文编辑冯婕）

Chinese Journal of Medical Imaging

2016Volume 24(1): 4-7

【Abstract】Purpose To explore the feasibility of optimizing monochromatic images in reducing iodinated contrast dose in CT pulmonary angiography (CTPA).Materials and Methods Sixty-eight patients undergoing CTPA were randomly divided into two groups, with half in research group and half in conventional group to evaluate image quality. Research group underwent spectral CT imaging with the injection of 30 ml Omnipaque (300 mgI/ml) and optimal monochromatic images were postprocessed using the software of GSI viewer. Conventional group underwent conventional CTPA with the injection of 80 ml Ultravist (370 mgI/ml). The CT values were measured respectively in the main pulmonary artery, left pulmonary trunk, right pulmonary trunk, left lobe artery and right lobe artery. The contrast noise ratio (CNR) in two groups were calculated, and image quality were subjectively assessed.Results The total iodine intake in research group (9000 mg) was significantly lower than that of conventional group (29 600 mg). CNR in the main pulmonary artery, left pulmonary trunk, right pulmonary trunk, left lobe artery and right lobe artery in research group was significantly higher than that of conventional group (t=2.07-2.71, P<0.05). Subjective image quality scores in research group were also higher than that of conventional group but had no statistical difference (Z=－0.944, P>0.05), while there was a good agreement between the two readers (Kappa=0.8, P<0.05). Conclusion It is possible to reduce iodinated contrast dose using spectral CT imaging and improve the image quality of CTPA.

【Key words】Pulmonary embolism; Tomography, spiral computed; Angiography; Bolus; Contrast media; Dose; Iodine quality control

收稿日期：2015-08-07

中图分类号

通讯作者董江宁

Doi：10.3969/j.issn.1005-5185.2016.01.002