低管电压联合个体化对比剂应用方案在糖尿病下肢CT血管成像检查中的可行性研究

沈虹 黄兴涛 秦远章 徐天宇 梁秀梅（通讯作者）

（重庆市第五人民医院放射科 重庆 400062）

糖尿病足部病变是糖尿病最严重的并发症之一，其病因涉及周围神经病变、感染及血管病变等因素，而下肢动脉狭窄、闭塞性病变是导致糖尿病足的主要因素[1]。准确判断下肢血管病变的程度，是早期干预糖尿病足改善预后的前提[2]。下肢动脉CT血管成像(CTA)是目前广泛应用于诊断下肢血管疾病的一种检查技术，具有准确、安全、无创等优势[3,4]。但在下肢CTA中为了保证图像质量，不仅需要应用较大剂量的碘对比剂，受检者接受的X线辐射剂量也大幅度增长，给受检者带来辐射损伤和对比剂肾病等副作用[5,6]。在保证临床诊断要求的前提下，减少辐射剂量和对比剂用量是当今研究的热点。本文拟探索低管电压联合个性化对比剂应用方案在糖尿病人下肢CTA检查中的可行性。

1.资料与方法

1.1 一般资料

本研究经我院伦理委员会审核批准，所有受检者检查前均签署知情同意书。选择2017年4月－2019年3月在我院行下肢动脉CTA的糖尿病患者76例为研究对象。按照登记的顺序随机分为研究组及对照组，每组38例患者。两组受检者的一般资料比较见表1，差异无统计学意义(P＞0.05)。

表1 两组间一般资料比较

纳入标准：①临床疑诊下肢血管闭塞症，需行下肢CTA的糖尿病患者；②身体质量指数(BMI)为18～30kg/m2；③年龄40～75岁。排除标准：①碘对比剂过敏或1周内应用碘对比剂者；②未控制的甲状腺功能亢进；③严重心功能不全(NYHA分级IV级)、严重肾功能不全(eGFR＜45mL/1.73m2)。

1.2 方法

两组均以370mgI/ml碘帕醇（上海博莱科信谊药业公司，H20053388）作对比剂，采用高压注射器经右肘静脉注射。研究组：管电压80kVp，使用个性化的对比剂注射方案[7]（参考受检者身高(cm)和体重(kg)，基于其去脂体重(lean body weight,LBW)，计算出所需对比剂的总量和注射流速，注药后以相同速度注射30ml生理盐水），具体计算公式如下：

表3 两组不同层面动脉CT(Hu)、图像噪声(Hu)、CNR及SNR比较（±s）

表3 两组不同层面动脉CT(Hu)、图像噪声(Hu)、CNR及SNR比较（±s）

组别n髂总动脉股动脉胫前动脉胫后动脉腓动脉背景噪声CNRSNR研究组38611.8±78.9595.2±72.3337.6±92.1321.8±100.0375.2±153.816.4±1.124.4±5.730.2±4.5对照组38402.0±165.3351.6±107.2189.4±30.6226.0±80.8228.2±46.111.3±0.923.7±6.929.6±5.5 P＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.050.4130.504

①LBW的计算公式：

LBW男=1.1×体重-128×（体重/身高）2

LBW女=1.07×体重-148×（体重/身高）2

②个性化的对比剂剂量计算公式：

对比剂剂量=100mL×LBW/59

③个性化的注射速率计算公式：

注射速率=4mL/s×LBW/59

对照组：管电压120kVp，对比剂剂量100ml，注药速度5.0ml/s，随后以同样速度注射30ml生理盐水。

采用飞利浦BrillianceTM64排128层螺旋CT扫描机进行下肢CTA。受检者仰卧位，扫描范围自双侧髂嵴上缘连线至足尖。扫描参数：螺距0.7，转速0.75r/s，扫描层厚5mm，层间隔5mm；图像重建均采用标准算法，重建层厚1.5mm，层间隔0.75mm。采用曲面重组(CRP)、最大密度投影(MIP)、容积再现(VR)及多平面重组(MPR)等技术进行图像后处理。

1.3 观察指标及评价标准

1.3.1 图像质量分析 由两位5年以上工作经验的影像诊断医师采用盲法对图像质量分别评分。

客观评价：分别测量髂总动脉、股动脉、胫前动脉、胫后动脉及腓动脉等5个动脉节段的CT。测量时选取双下肢同一层面血管CT的平均，ROI面积尽可能地接近血管管腔面积。邻近肌肉组织作为血管背景，取其CT标准差为图像噪声。计算各动脉对比噪声比(CNR)、信噪比(SNR)。其中CNR=(ROIa-ROIb)/SD；SNR=ROIa/SD（ROIa：血管CT；ROIb：背景肌肉CT；SD：图像噪声）。

主观评价：采用4级评分法对重组图像(MIP、VR、MPR)及整体图像质量进行评估。1分，图像质量很差，伪影很大，无法观察血管；2分，图像质量较差，伪影较大，影响血管分析；3分，图像质量良好，有伪影，但不影响分析；4分，图像质量非常好，无伪影，血管清晰。

1.3.2 辐射剂量 扫描后机器自动生成容积CT剂量指数(CTDIvol)和剂量长度乘积(DLP)；计算扫描范围内的有效吸收剂量(ED)，ED=k×DLP，常数k取0.012[mSv/(mGy·cm)]。

1.3.3 对比剂用量 记录两组受检者对比剂的用量。

1.3.4 血清肌酐(SCr)

两组受检者均于下肢CTA检查前及检查后2、3天清晨空腹抽血测SCr浓度。

1.4 统计学分析

采用SPSS20.0软件进行统计学分析。对两组主观评分结果的一致性采用Kappa检验，Kappa值＞0.6认为一致性较好。采用Mann-Whitney U检验比较两组图像主观评分；采用独立样本t检验比较两组的CT、CNR、SNR、图像噪声及辐射剂量、对比剂用量、SCr水平。P＜0.05表示差异有统计学意义。

2.结果

2.1 图像质量主观评价

两组下肢动脉显影良好，整体图像质量及重建图像(MPR、MIP及VR)质量的主观评分均在3分以上，两组比较差异无统计学意义(P＞0.05)，见表2。

表2 两组患者图像质量主观评分的比较（±s）

表2 两组患者图像质量主观评分的比较（±s）

组别nMPR图像评分MIP图像评分VR图像评分整体图像质量评分研究组383.71±0.313.87±0.253.79±0.293.61±0.35对照组383.73±0.363.88±0.193.82±0.213.65±0.39 P 0.355

2.2 图像质量客观评价

研究组髂总动脉、股动脉、胫前动脉的CT及图像噪声均高于对照组，差异有统计学意义(P＜0.05)。两组CNR和SNR的比较，差异无统计学意义(P＞0.05),见表3。

2.3 对比剂总量与辐射剂量比较

研究组对比剂总用量低于对照组，差异有统计学意义(P=0.001)。研究组CTDIvol、DLP及ED均低于对照组，差异有统计学意义(P＜0.001)，见表4。

表4 两组患者对比剂总量及辐射剂量的比较（±s）

表4 两组患者对比剂总量及辐射剂量的比较（±s）

组别n对比剂总量(ml)CTDIvol(mGy)DLP(mGy·cm)ED(mSv)研究组3881±274.12±0.51423.80±79.955.09±0.96对照组38100±206.78±1.09724.17±133.078.69±1.59 P 0.0010.0000.0000.000

2.4 生化检验结果比较

检查前两组SCr比较，差异无统计学意义(P＞0.05)。检查后第2天，两组SCr均高于检查前，但组间比较差异无统计学意义(P＞0.05)。研究组SCr与检查前比较差异无统计学意义(P＞0.05)；对照组SCr高于检查前，差异有统计学意义(P=0.001)。检查后第3天，两组SCr与检查前比较，差异无统计学意义(P＞0.05)，见表5。

表5 两组患者对比剂使用前后血清肌酐(SCr)(μmol/L)的比较（±s）

表5 两组患者对比剂使用前后血清肌酐(SCr)(μmol/L)的比较（±s）

*与检查前比较，P＜0.05；

组别n检查前检查后2天检查后3天研究组3883.7±17.190.6±14.884.5±18.4对照组3880.9±16.296.2±23.7*84.9±19.1 P＞0.05＞0.05＞0.05

3.讨论

下肢CTA作为一种无创的检查方法，其临床价值已得到广泛的认可。然而由于扫描范围大、为克服骨盆对X线高衰减所需应用高千伏高管电压、以及薄层扫描等因素，给受检者带来的辐射损伤也较常规扫描更大[8]。因此应该遵循合理使用低剂量原则，合理运用扫描参数来最大限度地减低辐射剂量。

辐射剂量与管电流成正比，与管电压的平方成反比，因此降低管电压可显著降低CT检查的辐射剂量[9,10]。结果发现，与常规120kVp管电压相比，使用80kVp管电压时，CTDIvol、DLP及ED分别下降了大约39%、41%和41%。Araki等[11]的研究同样证实，将管电压由120kVp降低到80kVp，患者接受的辐射剂量可减少大约45%。由此可见，降低管电压是行之有效的降低辐射剂量的方法，将管电压降低至80kVp能明显减少受检者遭受的辐射损害。

当然，随着管电压的减低，X线的穿透作用也会降低，到达探测器的X射线光子量减少会显著增加图像的噪声[12]。发现随着管电压从120kVp降至80kVp，图像噪声明显增加了45%，与文献报道相符[9,11]。此外，80kVp组下肢各动脉节段的CT均显著高于120kVp组，而血管周边软组织CT增加不明显，图像对比度加大。分析原因，可能是管电压的降低促使X线的能量水平更接近对比剂碘原子K层结合能，故血管光电效应增加，CT升高[13]。这说明在较低的管电压下尽管图像噪声会增加，但因为血管的CT增加了，在一定程度上弥补了图像噪声增加带来的图像质量下降。本文中两组间整体图像质量包括各种主观评分、CNR及SNR差异均无统计学意义。说明通过合理降低管电压，既能保障临床诊断的质量，也可避免受检者接受过多不必要的辐射剂量。

现在临床CTA检查时，大多数医院仍然采用固定的对比剂总量和注射速率[14,15]。这种非个性化的对比剂应用方案往往会造成体质量较小的受检者接受过多的对比剂和过高的注射速率，增加对比剂不良反应的发生率；而体质量过大的受检者却会因为过少的对比剂和低注射速率使血管内对比剂浓度过低，图像质量下降。

在本文中，我们根据临床经验并结合文献报道[7]提出了个性化的对比剂应用方案。研究组受检者接受的对比剂总量显著低于对照组，只有对照组总量的80%，且图像质量未受明显影响。检查后血清肌酐水平，研究组的增加也显著低于对照组。说明采用个性化的对比剂应用方案，在保证图像质量的同时体现了CT检查中的个体化原则，对减少对比剂的不良反应，减轻肾脏损害，降低医疗成本具有重要意义。

综上所述，在糖尿病人下肢CTA检查中合理应用低管电压联合个性化的对比剂应用方案，所得图像既能满足临床诊断的需要，又降低了受检者接受的辐射剂量和对比剂用量，有一定的临床可行性。然而由于病例不多，尚需大样本量、设计更完善的试验进行更加深入的研究。