高碘流率联合高噪声指数降低头颈CT血管造影辐射剂量的初步研究

王铁军 高 红

CT血管造影(computed tomography angiography，CTA)是一种方便有效的非创性血管成像技术，与其他影像技术相比，CTA具有无创、检查禁忌证少、扫描速度快、可同时显示管腔及管壁情况等优势，能清楚地显示颈总动脉、颈内外动脉、椎动脉、基底动脉及Willis环的血管图像。

近年来，随着CT技术发展，CTA已被广泛应用于头颈部血管病变的诊断，成为评价急性脑缺血与蛛网膜下腔出血的首选检查方法[1-2]。但CTA与射线剂量及对比剂相关的危害也越来越受到关注，因此在CTA检查中，在保证图像质量基础上，降低辐射剂量及对比剂剂量是医学者不断努力的方向[3-4]。因此，在CTA模式下，可在扫描时设置不同碘流率(iodine delivery rate，IDR)及噪声指数(noise index，NI)，以降低CTA检查中的辐射剂量。本研究旨在分析120例行头颈部CTA检查患者高IDR联合高NI在降低其辐射剂量中的作用。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2015年6月至2017年6月沈阳市骨科医院行头颈CTA检查的120例头颈部病变患者，采用随机数表法将其分为高IDR联合高NI组(高IDR+NI组，50例)、中IDR联合中NI组(中IDR+NI组，40例)和低IDR联合低NI组(低IDR+NI组，30例)，高IDR+NI组中男性34例，女性16例；年龄30～61岁，平均年龄(45.40±4.63)岁。中IDR+NI组中男性27例，女性13例；年龄31～60岁，平均年龄(45.18±4.67)岁。低IDR+NI组中男性20例，女性10例；年龄32～59岁，平均年龄(45.45±4.60)岁。3组一般资料比较差异无统计学意义，具有可比性。所有患者均知情同意本研究，并签署知情同意书。

1.2 纳入与排除标准

(1)纳入标准：①年龄在18岁以上，且其临床症状(头晕、头痛等)怀疑为头颈部血管病变，体质量指数(BMI)＜30 kg/m2；②既往无肝、肾功能不全或严重心脑血管疾病等；③无甲状腺功能亢进。

(2)排除标准：①有碘对比剂过敏史或合并严重甲亢、肝肾功能不全、失代偿性心功能不全者；②图像有明显移动伪影或任意一侧头颈血管完全闭塞影响相关资料收集者；③配合依从性差，不愿参与本次研究者。

1.3 仪器设备

采用炫速双源CT(德国西门子)进行双能量扫描。

1.4 检查方法

炫速双源CT进行双能量扫描，扫描范围：自升主动脉上段至颅顶部，扫描方向自足至头侧。双能量管球分别为100 kVp和Sn140 kVp，融合系数0.6，参考管电流230 mAs和200 mAs，探测器宽度128 mm×0.625 mm，旋转时间为0.5 s/周，螺距0.992，层厚0.9 mm，层间距0.45 mm，射野250 mm×250 mm，矩阵512×512，对比剂用量为0.8 ml×体重。

三组IDR及NI分别为：①高IDR+NI组，采用IDR=1.5 gI/s，NI=20；②中IDR+NI组，采用IDR=1.2 gI/s，NI=18；③低IDR+NI组，采用IDR=1.0 gI/s，NI=15。并预置20 G套管针，应用双筒高压注射器经右侧肘静脉注射对比剂，注射对比剂后以同样速率注射生理盐水，扫描时以对比剂跟踪技术，在主动脉弓降部勾画感兴趣区(region of interest，ROI)，触发阈值为150 HU，触发后延迟4.3 s自动启动扫描。

1.5 图像处理及分析

(1)采用自适应迭代重建(adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR)算法2.0对扫描图像进行重组，对3组图像质量进行客观分析，包括头颈部CT值、信噪比(signal noise ratio，SNR)、对比噪声比(contrast noise ratio，CNR)，并进行主观评分。

(2)选择测量升主动脉、颈总动脉上段、颈内动脉下段CT值，单位为HU，每个部位测量3次，取平均值进行分析。

(3)将增强血管内的标准差作为图像噪声(N)，其SNR和CNR的计算为公式1和公式2：

SNR=血管CT值÷N (1)

CNR=(血管CT值-相邻肌肉或脑组织CT值)÷N (2)

(4)主观评分标准。由2名有经验的影像科医师在未知患者临床情况及扫描条件下，对其图像质量进行评价，以所得一致意见为准。①4分，血管清晰，对比良好，血管壁光滑，背景无明显噪声；②3分，血管清晰，对比度好，同时血管壁轻度毛躁但不影响诊断，背景噪声较轻，不影响诊断；③2分，血管较清晰或血管壁毛糙，背景噪声不明显；④1分，血管对比度不佳，或血管壁明显毛躁、背景存在明显噪声。主观评分得出结论后，对评分进行统计学分析，并记录碘摄入量及辐射剂量，包括CT剂量指数(computed tomography dose index，CTDI)、剂量-长度乘积(dose-length product，DLP)和辐射有效剂量(effective dose，ED)，其计算为公式3：

ED=k×DLP (3)

式中单位为mSv，其中头颈部权重因子k=0.0031 mSv/(mGy·cm)[5]。

1.6 统计学方法

采用SPSS 19.0软件处理数据，符合正态分布的计量资料结果以均值±标准差(x-±s)表示，3组计量资料比较采用单因素方差分析，3组间计量资料两两比较独立样本t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 三组不同部位CT值比较

在3组头颈部病变患者中，升主动脉、颈总动脉上段及颈内动脉下段CT值比较差异无统计学意义(F=0.183，F=0.068，F=0.092；P＞0.05)，见表1。

2.2 三组图像质量比较

高IDR+NI组图像质量中的SNR及CNR高于中IDR+NI组和低IDR+NI组，其差异有统计学意义(F=47.908，F=52.525；P＜0.05)，中IDR+NI组与低IDR+NI组的SNR及CNR比较无差异；3组图像质量主观评分比较差异无统计学意义(F=0.428，P＞0.05)，见表2。

表1 三组头颈部病变患者不同部位CT值比较[HU

表1 三组头颈部病变患者不同部位CT值比较[HU

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表2 三组头颈部病变患者图像质量比较

表2 三组头颈部病变患者图像质量比较

注：表中SNR为信噪比，GNR为对比噪声比。

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表3 三组头颈部病变患者碘摄入量及辐射剂量比较

表3 三组头颈部病变患者碘摄入量及辐射剂量比较

注：表中*为低IDR+NI组与高IDR+NI组比较，P＜0.01；△为低IDR+NI组与中IDR+NI组比较，P＜0.01。

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2.3 三组碘摄入量及辐射剂量比较

在3组头颈部病变患者中，高IDR+NI组碘摄入量及辐射剂量CTDI、DLP及ED低于中IDR+NI组和低IDR+NI组，高IDR+NI组ED较中IDR+NI组和低IDR+NI组分别降低11.42%和46.78%，中IDR+NI组与低IDR+NI组CTDI、DLP及ED比较有差异；3组CTDI、DLP及ED的比较，其差异有统计学意义(F=224.861，F=199.610，F=412.443；P＜0.01)，见表3。

2.4 典型病例影像表现

(1)典型病例一。男性患者，CT号：1552716，采用低IDR、低NI，经减影后得到的头颈部血管影像如图1所示。

图1 采用低IDR及NI获得的CTA图像

(2)典型病例二。女性患者，CT号：1553244，采用高IDR经减影后得到的头颈CTA影像如图2所示。

图2 采用高IDR及NI获得的CTA图像

3 讨论

头颈CTA扫描具有微创、高灵敏度、血管图像置管等优点而越来越受到临床医师青睐，而为适应多层螺旋CT发展及合理应用多层螺旋CT，更好地贯彻执行辐射剂量最小化的健康理念，需在对患者进行检查时尽量选择较低辐射剂量而高质量的检查方法，减少对患者的伤害[6-7]。有关碘对比剂注射流率的选择，国内外始终缺乏统一标准，头颈部血流丰富、解剖结构复杂，颈部动脉及颅内动脉对比剂达峰时间快、持续时间短，而静脉回流速度快，注射侧根部静脉内对比剂反流会形成明显伪影，对颈根部动脉的显示形成严重干扰，因此碘流率NI对动脉成像有较大影响[8-9]。此外NI也是CT扫描时可调节的参数，图像噪声主要影响软组织间的对比度，NI越高则图像质量要求越低，扫描所需要的剂量就越小，因此在行CTA扫描时宜选择高NI[10]。

本研究结果显示，三组患者的升主动脉、颈总动脉上段及颈内动脉下段CT值比较差异无统计学意义，理论上对比剂浓度、注射速率及用量越高，目标血管腔内的CT值相应就会越高，血管成像质量越好。研究发现，血管腔内CT值以350～550 HU为宜，过低不利于显示血管，过高会影响图像分析。而本研究中所有患者CT值基本在此范围，可较好显示并评价头颈部血管病变情况，因此即使选择高IDR、高NI也不会明显影响图像质量。本研究显示，高IDR+NI组SNR及CNR高于中IDR+NI组和低IDR+NI组，中IDR+NI组和低IDR+NI组的SNR及CNR比较不存在明显差异，且三组主观评分比较差异无统计学意义，因此高IDR联合高NI时，SNR及CNR增加，图像对比度增加，图像质量要求越低。而较低的注射速率及NI会使血管显影较淡或密度不均匀，对图像质量要求高[11]这与赵小英等[12]通过研究得出的使用自动管电流调节技术行下肢CTA检查，在一定范围内增加噪声指数，可将患者受辐射剂量极大降低，且不影响其图像质量的结论相符。

在碘摄入量及辐射剂量方面，本研究显示，高IDR+NI组CTDI、DLP及ED低于中IDR+NI组和低IDR+NI组；高IDR+NI组ED较中IDR+NI组和低IDR+NI组分别降低11.42%和46.78%；且中IDR+NI组和低IDR+NI组的CTDI、DLP及ED比较差异也有统计学意义，与宫凤玲等[13]的研究结果相近，表明在头颈CTA检查中，高IDR联合高NI可有效减少碘摄入量，降低辐射剂量。头颈部动脉血流速度快，经肘静脉团注对比剂后，沿肺循环及体循环到达颈部动脉及颅内动脉，对比剂在血管内会逐渐被血液稀释，为维持对比剂在血管内的“团块”状态，就要求有较高的注射速率，而采用高IDR联合高NI时，可达到此要求，并使辐射剂量有效降低，增加图像对比度，避免了为提高图像质量，增加辐射剂量及对比剂浓度，使患者承担更多风险的做法[14]-15。但对于血管较细或静脉情况欠佳患者，高注射流率可能导致血管破裂及对比剂外渗，造成检查失败，给患者带来痛苦，因此选择高IDR联合高NI前也需分析患者实际情况，严格掌握适应证。

头颈CTA检查患者采用高IDR联合高NI，可在保证图像质量情况下，增加图像对比度，并有效降低碘摄入量及辐射剂量，值得在临床中应用。