小剂量造影剂联合不同电压对CT肺动脉造影图像质量的影响

尹晓霞，张振明，董险峰，李立强，曾凡学，杜小蕊，王海滨

滦州市人民医院影像科，河北滦州063700

前 言

肺动脉栓塞（Pulmonary Embolism,PE）即肺动脉被诸多因素导致的内源性或外源性栓子栓塞而诱发的肺循环障碍综合征，其误、漏诊率及病死率极高［1］。现阶段，PE 的影像学诊断手段中，CT 肺动脉造影（CT Pulmonary Angiography, CTPA）已成为重要选择。与常规血管造影术相比，CTPA 诊断PE 具有较高的准确度、灵敏度［2］。然而，近年来由CTPA 等检查所致的对比剂肾病（Contrast-Induced Nephropathy,CIN）发病率居高不下，其已成为医源性肾功能不全的最常见病因之一［3］。对于PE 患者尤其是急性患者常常需要多次复查，且间隔时间较短，导致所接受的辐射剂量、造影剂剂量较高，继而易发生CIN，这一问题引起了临床广泛关注［4］。通常降低辐射剂量主要通过降低管电流或管电压来实现。本研究尝试在能够满足临床诊断的基础上降低管电压，配合小剂量造影剂完成CTPA检查，现将结果报道如下。

1 资料与方法

1.1 纳入与排除标准

纳入标准：（1）男女不限，年龄≥20岁；（2）具有PE高危因素（如高龄，创伤或手术，出现呼吸困难、咳嗽、胸痛、低血压等症状，合并静脉曲张、凝血功能异常，有肾病、肺炎性疾病、血栓栓塞史等），高度怀疑PE，拟行CTPA 检查明确诊断；（3）体质量≤80 kg，体质量指数（BMI）＜28 kg/m2；（4）签署知情同意书。排除标准：（1）已行常规血管造影术获得明确诊断；（2）伴有心、脑、肝、肾等重要脏器功能障碍及甲状腺功能异常；（3）有碘过敏史；（4）扫描野有金属植入物；（5）因临床症状危重无法屏住呼吸；（6）孕妇。

1.2 临床资料

选取2016年1月至2018年5月在滦州市人民医院就诊并高度怀疑为PE 的患者90 例，其中男58 例、女32 例，年龄28～78 岁，平均（58.40±4.52）岁。以随机数字表法分为A、B、C组，3组造影剂、电压不同，且性别、年龄、BMI及扫描长度等比较未见统计学差异（P＞0.05，表1）。本研究通过医院伦理委员会批准。

表1 3组一般资料和扫描参数Tab.1 General data and scanning parameters of the three groups

1.3 检查方法

检查所用设备均为GE 64 LightSpeed VCT，所有检查均由同一资深影像医师完成。A 组电压为120 kV，造影剂剂量为50 mL；B组电压为100 kV，造影剂剂量为50 mL；C 组电压为80 kV，造影剂剂量为30 mL。3 组均基于自动管电流调制技术设置管电流，A、B 组追加生理盐水20 mL，C 组生理盐水40 mL。扫描前先以造影剂10 mL 和生理盐水20 mL完成团注实验，条件120 kV、30 mA、间隔1 s（20 次重复），感兴趣区为肺动脉主干，获得时间-密度曲线（根据峰值确定扫描时间），造影剂用量采用递减法。其他扫描参数：探测器准直64 mm×0.625 mm，单圈转速0.5 s，螺距1.171。常规自胸廓入口至肋膈角以下进行扫描，从足侧至头侧方向。造影剂均为非离子型碘普罗胺Ultravist 370（370 mgI/mL），均经右上肢肘静脉注射。扫描结束后将图像（重建层厚、层距均为0.625 mm）传至ADW 4.5 后处理工作站进行容积再现（VR）、多平面重组（MPR）、最大密度投影（MIP）二维、三维重建。

1.4 观察指标

（1）图像质量评价：包括主观、客观评价两方面，前者由2 名资深影像医师以双盲法独立对所有的图像进行评价（有争议时讨论达成一致结果），以5分法目测评价图像质量，即能够清晰显示第6级肺动脉分支、第5 级肺动脉分支、第4 级（亚段）肺动脉分别记5、4、3分，均认为符合诊断要求；能够显示第3级（段）肺动脉分支、叶动脉和肺动脉干的情况分别记2、1分，认为不能满足诊断需求［5］。后者主要通过客观指标评价，涵盖主肺动脉、左右肺动脉干、左右上叶肺动脉、左右下叶肺动脉、右肺中叶动脉的CT 值（强化程度，取3次测量的平均值，感兴趣区面积＞血管管腔面积的50%），信噪比（Signal Noise Ratio, SNR）及对比噪声比（Contrast Noise Ratio, CNR），其中SNR 为肺动脉平均CT 值与背景噪声之比，CNR 为肺动脉、脊柱旁肌平均CT 值之差与背景噪声之比，而噪声可通过感兴趣区图像标准差测量结果表示。（2）辐射剂量：记录扫描后实际容积CT 剂量指数（Volume CT Dose Index, CTDIvol）、扫描长度与剂量长度之积（Dose Length Product, DLP），并以DLP 统计有效剂量（Effective Dose,ED），ED=k×DLP，k值为欧盟委员会推荐的数值，即0.017［6］。

1.5 统计学方法

数据分析以SPSS 19.0 统计学软件进行处理，计数资料采取率（%）描述，组间性别分布比较采用χ2检验；本研究以计量资料为主，采取均数±标准差描述，多组间年龄、BMI、图像质量主观评分、客观指标及辐射剂量指标等对比进行方差分析，两两比较进行LSD-t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 3组图像质量比较

B、C组肺动脉主干、左右肺动脉、肺段动脉CT值均明显高于A组，SNR、CNR均明显低于A 组（P＜0.05）。3 组患者的图像质量主观评分均能达到3～6 分，且评分未见统计学差异（P＞0.05）。见表2、表3和图1。

表2 3组肺动脉CT值比较（± s,HU）Tab.2 Comparison of CT values of pulmonary arteries among the three groups(Mean±SD,HU)

表2 3组肺动脉CT值比较（± s,HU）Tab.2 Comparison of CT values of pulmonary arteries among the three groups(Mean±SD,HU)

*表示与A组比较，P＜0.05

组别n 肺动脉主干左肺动脉右肺动脉肺段动脉A组B组C组F值P值30 30 30--402.59±93.34 494.62±103.50*508.56±112.88*9.277＜0.05 386.62±98.30 475.06±99.54*490.44±113.69*8.695＜0.05 395.61±95.67 488.43±98.59*490.70±105.72*8.817＜0.05 408.83±99.41 494.46±108.24*512.73±117.38*7.828＜0.05

表3 3组图像质量主观评分及SNR、CNR比较（± s）Tab.3 Comparison of subjective scores of image quality,SNR and CNR among the three groups(Mean±SD)

表3 3组图像质量主观评分及SNR、CNR比较（± s）Tab.3 Comparison of subjective scores of image quality,SNR and CNR among the three groups(Mean±SD)

*表示与A组比较，P＜0.05

组别n 主观评分SNR CNR A组B组C组F值P值30 30 30--4.65±0.81 4.43±0.67*4.14±0.62*2.554 0.084 51.99±10.56 42.60±9.81*39.54±8.79*13.291 0.000 40.44±8.35 24.60±6.81*21.54±5.79*61.904 0.000

2.2 3组辐射剂量比较

B、C组CTDIvol、DLP、ED明显低于A组（P＜0.05），见表4。

3 讨论

图1 3组CTPA轴位图像表现Fig.1 The axial image of CT pulmonary angiography

表4 3组辐射剂量比较（± s）Tab.4 Comparison of radiation doses among the three groups(Mean±SD)

表4 3组辐射剂量比较（± s）Tab.4 Comparison of radiation doses among the three groups(Mean±SD)

*表示与A组比较，P＜0.05

组别n CTDIvol/mGy DLP/mGy·cm ED/mSv A组B组C组F值P值30 30 30--12.36±1.91 8.05±1.86*7.13±1.77*68.515 0.000 427.39±116.27 235.31±75.57*212.43±71.11*51.650 0.000 7.26±1.94 4.04±1.27*3.60±0.75*60.509 0.000

CTPA 检查时间相对较短，图像受血管重叠或外围栓子的影响小，空间分辨率高，基于快速成像与多种重建技术，对PE的诊断敏感度和特异性越来越高，并发症少，已经成为诊断PE 的主要影像学检查工具［7］。现阶段临床应用的造影剂首选非离子型低渗透性对比剂，虽然造影剂不良反应发生频次较以往大大减少，但大剂量团注造影剂仍可增加患者心、肾负担，从而存在过敏、发生CIN 的可能［8］。人文关怀的医疗服务环境下，放射防护最优化原则要求放射科医师根据不同个体、病种及检查位置确定合理、优化的个性化扫描方法，并通过最低的辐射剂量实现明确诊断的目的［9］。如何在保证PE 的临床诊断基础上，选择合理、简便可行的低辐射剂量、低造影剂扫描方式以减少辐射及造影剂毒副作用可能带来的伤害，是目前放射医师的责任之一。

单独降低管电压或管电流通常可有效降低辐射剂量，但单纯降低管电压极易导致出现造影剂硬化伪影，仅仅使管电流降低则可引起X 线光子数量减少，继而产生较多的图像噪声，而噪声是衡量图像质量的核心因素，可直接干扰CT 图像密度分辨率［10］。全冠民等［11］研究表明在降低管电压的同时联合使用低浓度造影剂可适当减少造影剂硬化伪影，同时应用迭代重建算法来减少由于管电流降低引起的量子噪声，可以在获得满意图像质量的同时降低辐射剂量与造影剂摄入量。田国英等［12］观察结果显示低管电压组肺动脉干SNR 低于常规管电压组（11.41±3.10vs14.16±3.22），肺动脉干CNR 组低于常规管电压组（9.99±2.98vs11.75±3.54），有效剂量显著低于常规管电压组（2.28±0.46 mSvvs5.72±2.08 mSv），认为80 kV低管电压CTPA 用于特定患者可有效减低辐射剂量、保持图像质量。戴丽娟等［13］报道观察组管电压80 kV，浓度300 mg/mL非离子型造影剂碘海醇60 mL，对照组管电压为120 kV，浓度370 mg/mL非离子型造影剂碘海醇60 mL；观察组CTDIvol（6.86±0.89 mGyvs11.34±1.58 mGy）、DLP（219.05±1.88 mGyvs362.76±2.38 mGy）、ED（3.06±0.54 mGyvs5.07±1.12 mGy）显著低于对照组。本研究中3组图像质量均较为满意（主观评分均能达到3～6分），尤其值得关注的是，B、C 组肺动脉主干、左右肺动脉、肺段动脉CT 值均明显高于A 组，SNR 与CNR 均明显低于A 组，CTDIvol、DLP及ED 明显低于A 组，表明小剂量造影剂（剂量30 mL）联合低管电压（80 kV）扫描条件下行CTPA 检查可在明显降低造影剂剂量的同时保证图像质量，有效减少辐射剂量，与上述报道观点大体一致，但在具体管电压、造影剂剂量选择上存在一定差异。

造影剂从臂至肺循环的所需时间一般为4～8 s，现有的MSCT技术扫描速度快，完成全胸部扫描通常仅6～10 s，增强峰值时间通常仅需3～5 s，精准控制造影剂在肺循环内的首过时间是确保CTPA 检查中选择小剂量造影剂扫描成功的重中之重［14］。当选择合适的造影剂注射流率使血管内密度达到峰值后，充足的造影剂是保持峰值持续的关键，故造影剂总量是维持压力、决定血管内密度峰值持续时间的重要因素［15］。因此，本研究将3组扫描时间以监测肺动脉阈值达到50 HU后即刻进行扫描，由于C组造影剂仅为30 mL，给予较慢的注射流速（3 mL/s）和适量生理盐水以维持碘浓度，并能够控制上腔静脉的硬化伪影。同时，CTPA 检查中对于特定浓度的含碘造影剂，其CT值往往依赖于X线的光子能量，X线能量趋近碘的K 缘33.2 keV 时碘的CT 值最高，此时的管电压为63 kV。现阶段普遍用于诊断的CTPA 管电压为120～140 kV，其对应的X 线能量约66～72 keV，而管电压80 kV 所对应的能量仅约43.7 keV，与碘的K 缘更为靠近，故而在CTPA 检查时能够增加含碘造影剂的CT 值［16］。当管电压由常规的120 kV 降至80 kV，一定浓度的造影剂CT 值可升高62%～65%［17-18］。因此本研究3组造影剂剂量的选择也采用顺序递减法。最终结果证实与传统扫描条件比较，小剂量造影剂联合低管电压扫描条件下行CTPA 检查可有效减少辐射剂量，有望减轻造影剂对患者造成的心、肾负担，具有推荐价值，认为符合放射防护最优化原则，但其是否为最优选择还需深入探讨。