低碘浓度对比剂结合Z-dom及iDose4技术在颈部CT血管造影中的应用

葛怀志，吴爱琴，陈久尊，徐雷，严志汉

（温州医科大学附属第二医院 放射科，浙江 温州 325027）

随着计算机断层扫描（computed tomography，CT）技术的不断发展和改进，CT血管造影（CT angiography，CTA）在临床上的应用越发广泛。因颈部CTA在判断血管狭窄方面的敏感度和特异度均在90%以上[1]，且具操作简单、可显示血流以外的斑块等优势，故其已成为临床重要的检查手段，但其所带来的电离辐射和对比剂不良反应却不容忽视。有流行病学研究表明，即使2～3次的CT扫描也会导致可检测到的癌症风险增加[2]。因此，在满足临床需要的前提下，尽可能地降低辐射剂量、使用少量等渗对比剂已成为研究热点[3-5]。有研究表 明[6]，应用Z轴自动管电流调制（Z-dom）联合第四代高级迭代重建（iDose4）技术在儿童上颈椎扫描中可减少77%辐射剂量。因此本研究探讨Z-dom及iDose4技术结合低碘对比剂在颈部CTA中的应用价值，以期降低X线电离辐射剂量。

1 对象和方法

1.1 对象 收集2018年10月至2019年9月温州医科大学附属第二医院拟诊颈动脉病变需行颈部CTA检查的成年患者100例，年龄23～84岁，按照时间顺序分为常规组50例和低剂量组50例。2组患者性别、年龄、体质量、身高、BMI差异均无统计学意义（P＞0.05），见表1。所有患者或家属检查前均接受有关电离辐射和碘对比剂不良反应的宣教并签署 知情同意书。本研究已通过本院伦理委员会审核。

1.2 检查方法 2组患者均使用PHILIPS Brilliance iCT 256螺旋CT扫描仪，患者仰卧于检查床中心，水平定位线定于受检部位中心，扫描双定位像，采用智能追踪技术，监测气管分叉层面降主动脉，阈值150 Hu，延迟4.5 s扫描，扫描范围为气管分叉至眶上缘，管电压120 kV，层厚0.9 mm，层间距 0.45 mm，准直128×0.625，转速0.5 s/圈，螺距0.993。常规组管电流250 mAs，滤波反投影法（filtered back projection，FBP）重建图像；低剂量组Z-dom自动管电流，iDose4重建图像。2组均使用双筒高压注射器，经右肘静脉注射对比剂，用量1 mL/kg，跟注0.5 mL/kg 0.9%氯化钠溶液，总注射时间约为20 s。对比剂常规组使用碘海醇（350 mgI/mL），低剂量组使用碘克沙醇（270 mg I/mL）。记录对比剂注射量，并计算碘注射量。将图像传至后处理工作站，行多平面重组（multi-planner reformation，MPR）、最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）、容积再现（volume rendering，VR）、曲面重建（curved plannar reformation，CPR）等重组。

1.3 图像质量评价

1.3.1 客观评价：在轴位图像上分别在颈总动脉和颈内动脉起始层面血管、肌肉和气道上取 （10±1）mm2兴趣区（region of interest，ROI）进行测量，记录血管CT平均值作为信号值、肌肉CT值作为背景信号、气道气体CT值标准差作为背景噪声。计算图像信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）和对比信噪比（contrast-to-noise rotio，CNR）。SNR=信号值/背景噪声，CNR=（信号值-背景信号）/背景噪声。

1.3.2 主观评价：由两名高年资诊断医师对图像进行盲法评价。根据4分法对图像评分：①4分为动脉显示清晰，无或仅有轻微伪影，动脉狭窄易评估；②3分为动脉易分辨，中度伪影，动脉狭窄可评估；③2分为动脉可分辨，重度伪影，动脉狭窄不易评估；④1分为动脉显示不清，动脉狭窄程度不能评估。

1.4 辐射剂量和对比剂注射量 记录管电流最小值、最大值，记录CT扫描仪自动生成的剂量报告中管电流平均值、容积CT剂量指数（CT dose index volume，CTDIvol）和剂量长度乘积（dose length product，DLP），并计算有效剂量（effective dose，ED），ED=换算因子（k）×DLP，k值参考国际电工委员会标准取0.0059。记录对比剂注射量，并计算碘注射量，碘注射量=对比剂碘浓度×注射量。

1.5 统计学处理方法 采用SPSS19.0统计学软件进行统计分析。正态分布的计量资料用±s表示，2组间比较用t检验；计数资料2组间比较用χ2检验。一致性检验使用Kappa检验，Kappa值≥0.75认为一致性良好。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2组对比剂及碘注射量比较 低剂量组和常规组患者对比剂注射量分别为（61.52±10.65）mL和（65.21±10.89）mL，差异无统计学意义（t=1.713，P= 0.090）；碘注射量低剂量组和常规组分别为（16.61± 2.87）g和（22.82±3.81）g，差异有统计学意义（t= 9.203，P＜0.001）。

2.2 2组辐射剂量比较 低剂量组管电流最小值与平均值、CTDIvol、DLP、ED均低于常规组，差异有统计学意义（均P＜0.001），见表2。

2.3 2组图像客观评价指标比较 低剂量组颈总动脉起始层面和颈内动脉起始层面血管CT值和背景噪声均低于常规组，低剂量组颈总动脉起始层面SNR、CNR高于常规组，差异有统计学意义（均P＜0.001），见表3。

表1 2组患者一般资料比较（每组n=50）

表2 2组辐射剂量比较（每组n=50，±s）

表2 2组辐射剂量比较（每组n=50，±s）

组别管电流（mAs）CTDIvol（mGy）DLP（mGy·cm）ED（mSv）最小值 最大值 平均值常规组 250 250 250 16.89 622.99± 30.03 3.68±0.18低剂量组 53.88±22.39 246.72±118.19 149.22±70.49 10.05±4.78 365.78±145.33 2.16±0.86 t 61.926 0.196 10.109 10.114 12.256 12.256 P＜0.001 0.845 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

表3 2组图像客观评价比较（每组n=50，±s）

表3 2组图像客观评价比较（每组n=50，±s）

组别颈总动脉起始层面颈内动脉起始层面血管CT值（HU）背景信号值（HU） 背景噪声 SNR CNR 血管CT值（HU）背景信号值（HU） 背景噪声 SNR CNR常规组 364.50±56.09 61.60±9.01 12.25±4.58 33.47±12.93 27.82±11.27 422.48±61.78 65.28±14.40 5.93±2.18 79.19±27.06 67.08±23.94低剂量组 265.89±52.60 57.93±9.54 6.10±2.24 49.15±19.45 38.19±15.27 314.94±69.36 61.60±12.19 3.87±1.25 88.40±30.90 70.99±26.92 t 9.068 1.976 8.532 -4.746 -3.862 8.186 1.379 5.802 -1.586 -0.767 P＜0.001 0.051 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 0.171 ＜0.001 0.116 0.445

2.4 2名医师对2组图像盲法评分比较 2名医师主观评分Kappa值=0.765，一致性良好。常规组评分为（3.44±0.48）分，低剂量组为（3.60±0.47）分，差异无统计学意义（t=-1.676，P=0.097）。2组图像均可满足诊断需要，见图1。

3 讨论

颈部CTA扫描范围为气管分叉至眶上缘，其扫描范围内胸廓入口处横截面积大并包含大量骨性结构，对X线衰减能力强，颈部横截面积小并包含咽喉气管等含气结构，对X线衰减弱，扫描长轴（Z轴）方向上各层面对X线的衰减差异巨大，因此所有层面均采用相同的X线剂量必然导致射线的相对过多或不足。鉴于颈部CTA扫描范围大，包含甲状腺、晶状体以及大量淋巴、黏膜等对电离辐射高度敏感的器官和组织，故X线所产生的确定性效应及随机性性效应是不可小觑的，因此在保证诊断的前提下，合理有效地降低辐射剂量至关重要[3-5]。

自动管电流调制（automatic tube current modulation，ATCM）技术，是基于人体X线衰减差异的解剖特征，根据不同的射线衰减需要自动调节管电流的低剂量技术，是目前最常用于减少辐射剂量的技术[7]。Z-dom技术根据定位像上受检者不同区域的投影值信息（X线衰减、患者大小、形状），沿扫描长轴方向按预定图像质量水平对管电流值进行实时调制，得到在同一扫描序列内的各层面间近似一致的图像质量，可提高X线的利用率，进而减少电离辐射，并确保不同体型患者使用各自适合的X线剂量而得到质量相似的图像[8]，实现不同体型个体的个性化精准扫描。本研究中低剂量组使用Z-dom技术（采用默认的管电流调制范围，DoseRight作为预设水平），与常规组相比管电流平均值、CTDIvol、DLP及ED分别降低40.31%、40.50%、41.29%及41.30% （均P＜0.001）。X射线的大幅减少必然导致图像噪声的增加，因此本研究联合使用iDose4技术来降低噪声提高图像质量。

图1 2组患者颈部VR、CPR图像

iDose4技术是飞利浦公司研发的第四代多模型双空间高级迭代重建技术，可通过在投影空间和图像空间进行基于解剖模型系统和噪声模型系统的迭代运算，选择性识别和消除图像中的统计误差，降低图像噪声，提升分辨率，降低辐射剂量，此技术被广泛应用于低剂量扫描[9-11]。iDose4分为1～7不同等级，代表不同的迭代比例，等级越高迭代运算越多，降低噪声能力越强，但并非等级越高图像质量越好，因为等级越高图像颗粒感越弱，失真也就越严重。徐雷等[12]在新生儿心脏CTA低剂量扫描的研究中发现iDose4-4，5图像质量较好，因此本研究采用iDose4-5重建图像。本研究中颈总动脉起始段图像背景噪声低于常规组，SNR、CNR高于常规组，客观评价高于常规组；而颈内动脉起始段，背景噪声降低，SNR、CNR差异无统计学意义，客观评价不低于常规组。在降低辐射剂量方面，低剂量组ED较常规组降低41.30%，小于陈久尊等[6]报道的可减少77%辐射剂量的数据，分析原因主要为其研究对象为儿童，但其常规组使用与本研究成人相同的辐射剂量，而低剂量组管电流为自动调制，儿童所需剂量较本研究的成人低，且其研究中图像客观评价低于常规组，而本研究图像客观评价要优于常规组。

碘对比剂是血管强化增加组织对比的关键因素，同时其碘浓度和注射量是其不良反应的主要影响因素[13]。研究[14]表明碘对比剂具有细胞毒性，可致肾损伤，损伤达到一定程度便会导致对比剂肾病（contrast-induced nephropathy，CIN），即使等渗性对比剂也会引起与剂量相关的肾细胞损伤。等渗低黏度对比剂具对内环境的影响小、患者不适感发生率低、细胞毒性小等优势，可使本身伴有糖尿病、高血压等潜在肾功能不全患者CIN发生风险降低[15]。碘克沙醇（270 mgI/mL）为等渗低黏度对比剂，其渗透压为290 mOsm/kg、黏度为5.8 mPa·s H2O，均低于碘海醇（350 mgI/mL）。因此，本研究低剂量组使用低碘浓度等渗的碘克沙醇，碘注射量减少27.21%，有利于减少CIN的发生率，减少对比剂不良反应。同时，低对比剂技术一般与低管电压技术联合应用，因为X线能量降低接近碘原子k层电子的结合能可使光电效应增加，补偿碘浓度降低造成的强化减少[16-17]。但刘丹丹等[18]研究发现自动管电流模式下颈部扫描的合适管电压为120 kV，此条件下CNR、品质因子均较高。同时血管内血流过度强化可影响血管斑块及钙化灶的诊断[1]，因此为获得良好的图像质量，本研究中两组均采用120 kV管电压扫描。本研究中低剂量组碘注射量较常规组减少27.21%，导致血管信号值下降，说明血管内碘浓度有所下降，但CNR并未降低，血管对比度良好，而且两组图像主观评分差异无统计学意义，平均值均大于3分，可满足诊断需要。

综上所述，低碘含量对比剂结合Z-dom及iDose4技术在颈动脉CTA检查中，不仅可降低患者碘注射量及辐射剂量，且图像质量优于常规组，能够满足诊断需要。