双源CT低剂量脑灌注成像的初步研究

顾加和，窦小锋

（泰州市人民医院 医学影像科，江苏 泰州 225300）

在我国，缺血性脑血管疾病发生的概率越来越高，作为功能影像学技术，脑CT 灌注成像（CT Perfusion Imaging，CTP）为临床提供直观的脑血流动力学参数，广泛应用于缺血性脑血管疾病，由于脑CTP 需要对感兴趣区进行反复扫描，导致辐射剂量增加，限制了CTP 的临床应用，如何降低脑CTP 辐射剂量成为了当前的研究热点。本研究旨在探讨缺血性脑血管疾病患者应用低剂量脑CTP的可行性。

1 资料与方法

1.1 资料收集收集2019 年3 月到2019 年10 月泰州市人民医院临床怀疑缺血性脑血管疾病并行脑灌注成像检查的患者进行随机分组（表1）。所有患者均告知对比剂副作用及辐射剂量的危害,并征得患者和（或）家属同意并签字。排除标准：妊娠妇女、颅内血管畸形、颅脑术后、碘剂过敏者、甲状腺功能亢进、严重肝肾功能不全患者及各种原因导致图像不能阅读者。

表1 A、B两组的患者例数、年龄、就诊时间

1.2 检查方法采用双源西门子CT扫描机（SOMATOM Force CT） 进行脑CTP检查。患者取仰卧位头先进，固定头颅，370mg（I）/ml 碘普罗胺（优维显）为对比剂，选择19G穿刺针经肘静脉团注法注入，速率5 mL/s，总量为60 mL，跟注40 mL生理盐水，注射后延迟8 s开始扫描，扫描范围从颅底向颅顶114 mm，连续动态扫描30期，总扫描时间45.45s，共产生30个容积数据，FOV 500 mm，矩阵512×512，重建层厚5 mm；A组管电压80 kV，管电流100 mA；B组管电压70 kV，管电流100 mA。

1.3 图像处理将图像传至西门子Syngo.via 后处理工作站，选择神经灌注（VPCT Neuro）软件进行运动伪影矫正及降噪处理，自动选取大脑前动脉为输入动脉，上矢状窦为输出静脉，生成脑血流量（Cerebral Blood Flow，CBF）、脑血容量（Cerebral Blood Volume，CBV）、平均通过时间（Mean Transit Time，MTT）及排血时间（Time to Drain，TTD）四组灌注伪彩图（图1，图2），感兴趣区（Region of Interest，ROI）选择左侧大脑半球，若病灶位于左侧大脑半球则选择右侧大脑半球，测量尾状核头部、额叶白质区及顶枕叶白质区脑灌注参数，测量3次，取平均值。

图1 A组扫描方案灌注伪彩图

图2 B组扫描方案灌注伪彩图

1.4 图像质量评价客观评价[1]：在5mm 层面，每例均选择基底节区尾状核核团灰质区、基底节上区额叶白质及顶枕叶白质各画1 个ROI（直径9～11mm2），测量CT 值的平均值（Mean）及标准差（SD），参数均测量3 次，取均值，分别计算2组的对比度噪声比（Contrast to Noise Ratio，CNR）、变异系数（Coefficient of Variation，CV）、信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR），计算公式为: CNR=（灰质平均值-白质平均值）/[（白质标准差）2+（灰质标准差）2]，CV=SD/Mean，SNR=Mean/SD。主观评价[2]：5 分，图像质量好，完全能满足诊断要求；4分，图像质量较好，能够很好满足诊断要求；3分，图像质量尚可，可以满足诊断要求；2 分，图像质量较差，基本能满足诊断；1分，图像质量差，不能满足诊断。2名高年资放射科医师独立评分，评分不一致时，商讨达成一致意见。

1.5 有效辐射剂量根据CT扫描机自动记录的容积剂量指数（CT Dose Index Volume，CTDIvol）以及剂量长度乘积（Dose Length Product，DLP）,计算有效剂量（Effective Dose，ED）,ED=DLP×k，参照欧洲质量标准指南，头部的转换因子（k）平均值0.0023，单位为mSv。

1.6 统计学分析所有数据均采用SPSS 26 统计学软件进行处理，数值以均数±标准差（±s）表示。A、B 两组的灌注参数、图像质量的客观评价、辐射剂量的差异采用独立样本t 检验，P＜0.050 认为差异有统计学意义；图像质量的主观评价的一致性采用卡方检验，P＜0.050 认为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 灌注参数比较A、B两组灌注图像的脑灌注参数的差异无统计学意义（P＞0.050）（表2）。

2.2 图像质量比较A、B两组脑灌注图像的客观评价的差异无统计学意义（P＞0.050）（表3）；A、B 2组脑灌注图像的主观评价的差异无统计学意义（x2=1.360，P=0.243）（表4）。

2.3 辐射剂量比较A、B两组灌注图像的辐射剂量的差异有统计学意义（P=0.000），B组的辐射剂量较A组减低1.43mSv（36%）（表5）。

表2 A、B两组脑灌注图像的灌注参数

表3 A、B两组脑灌注图像的客观评价

表4 A、B两组脑灌注图像的主观评价

表5 A、B两组灌注图像的辐射剂量

3 讨论

CTP 的基本原理是静脉团注对比剂后对感兴趣区进行连续快速动态扫描，以获得感兴趣区的时间-密度曲线（Time Density Curve,TDC），根据TDC曲线计算出CBF、CBV、MTT、TTD等灌注参数[3]。脑CTP可以早期发现脑梗死患者脑血流的灌注异常，还可以通过灌注参数对这些灌注异常加以定量分析[4]，因此被广泛地应用于临床。由于CTP需要对感兴趣区进行连续反复扫描[5]，辐射剂量较常规CT检查明显增加，限制了CTP的临床应用。

降低CTP 辐射剂量的方法主要有减少采集时间及采集频率，降低管电压和管电流以及新的迭代重建技术等[6,7]。王勇[8]应用减半时间低剂量扫描，发现脑CTP 减半时间扫描不仅可以获得理想的灌注参数，还可显著降低颅脑辐射剂量，与之相比，本研究B 组（70kV 组）采用连续动态扫描30 期（1s/期），结果本研究B 组有效辐射剂量（2.51mSv）较该研究（4.83mSv）低，究其原因可能为机器型号不同及本研究单次扫描时间短（1s）。研究表明[9]，CNR 主要反映图像的对比度，CV 反映CT 值变化程度，SNR 反映图像颗粒度；Murase 等[10]认为过低的管电流会使图像SD 增大，影响灌注参数的准确性。黄益龙等[11]将管电压固定在80kV，采用不同管电流的扫描方案，发现80 mA 脑CTP 检查，既保证灌注参数的准确性及图像质量，又能有效降低辐射剂量。本研究并未应用不同管电流的扫描方案，而是固定管电流（100 mA）不同管电压（80 kV、70 kV）的扫描方案，发现70 kV管电压所得到的脑灌注图像与80 kV管电压所得到的脑灌注图像客观评价的差异并无统计学差异（P＞0.050），而且主观评价的一致性较好（χ2=1.360，P=0.243），说明在100 mA 的管电流条件下，70kV管电压所得到的脑灌注图像能够满足诊断的需求。王晓灿等[12]研究发现将管电压从100 kV 降至80 kV 所获得的灌注图像能够满足临床诊断的要求，同时减少了辐射剂量。蔡培等[13]发现80 kV 管电压联合100 mA 管电流的方案行全脑CTP 扫描对灌注参数和图像质量没有显著影响，而且降低了辐射剂量。本研究管电压进一步从80 kV（A 组）降低至70 kV（B 组），选择的感兴趣区（尾状核头部、额叶白质、顶枕叶白质）无脑沟、脑回及血管等干扰，所获得A、B两组脑灌注图像的灌注参数差异无统计学意义（P＞0.050），表明在100mA 的管电流条件下，降低管电压至70kV对脑灌注参数的准确性没有影响。本研究中A、B 两组脑灌注图像的辐射剂量有差异，B 组的ED 较A 组降低36%（1.43mSv），说明采用70kV/100mA扫描方案能够明显降低脑灌注扫描的辐射剂量。

综上所述，脑CTP检查采用低管电压（70kV）的扫描方案，既保证了图像质量及灌注参数的准确性，又使辐射剂量明显降低。

本研究的局限性：（1）基于伦理学，无法在个体身上完成自身对照；（2）没有进行正常病例样本组与缺血性脑血管疾病样本组的对照研究；（3）样本量较少，应进一步增大样本量。