80 kV结合低剂量对比剂和迭代重建在胸部CT增强检查中的运用

武汉市肺科医院 放射科，湖北 武汉 430000

引言

胸部CT增强是需要经患者静脉给予一定量的含碘对比剂后进行CT扫描的检查方法，其目的是增加病变组织与周围正常组织之间的密度差，提高病变的显示率，对病变的定性诊断提供有价值的信息。因此，胸部CT增强检查已成为临床鉴别诊断胸部良恶性病变的不可缺少的手段。临床上为了保证CT增强成像质量，经常采用高管电压、高浓度及高剂量对比剂的方法，但这样往往会产生较大的辐射剂量以及较高的对比剂肾病（Contrast Media Induced，CIN）发生几率等问题。有关研究报道，CT辐射剂量与癌症患病率具有一定的相关性，CT所产生的高辐射剂量会使恶性肿瘤的发生几率增加[1-2]；同时，对比剂均经过肾脏代谢，大剂量对比剂容易加重肾功能负担，诱发肾功能不全和CIN，特别是CIN患者预后较差，临床治疗时间较长，效果不佳，死亡率高[3-4]。因此，在保证图像质量的情况下减少CT辐射剂量和对比剂用量是临床工作中所关注的重点[5]。近年来，以低辐射剂量及低剂量对比剂为特点的“双低”扫描方案逐渐被应用于CT增强检查中。然而这些研究主要集中在血管CT成像上，少有关于研究“双低”扫描方案应用于各部位CT增强检查中的报道。本文探讨旨在对于体质量指数（Body Mass Index，BMI）<24 kg/m2的患者行胸部CT增强检查时，采用80 kV低管电压结合低剂量对比剂和迭代重建（Adaptive Statistical Iterative Reconstruction，ASIR）能够在不影响CT图像质量的前提下，减少辐射剂量与碘摄入量对患者机体造成的不良损害的方法，以期为临床应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 一般资料

收集我院2019年4月至7月患者120例，其中男64例，女56例，年龄（48.85±16.15）岁，体质量指数（Bady Mass Index，BMI）<24 kg/m2。将120例患者采用随机数字表法分为A、B、C三个小组，每组各40例。A组：男23例，女17例，年龄（50.45±16.97）岁，BMI为（19.99±2.09）kg/m2，B组：男21例，女19例，年龄（48.30±16.03）岁，BMI为（20.12±1.94）kg/m2，C组：男20例，女20例，年龄（47.80±16.17）岁，BMI为（20.44±1.82）kg/m2，3组患者性别、年龄、BMI差异无统计学意义，P＞0.05。所有患者均除外：① 严重肝肾功能及心功能不全者；② 明显过敏史、哮喘病史及碘过敏试验阳性者；③ 甲状腺功能亢进、重症肌无力及骨髓瘤者；④ 不能配合屏气检查者；⑤ 妊娠期、孕妇及哺乳期妇女。本文研究已通过武汉市肺科医院伦理委员会审核批准，120名受检者均签署知情同意书。

1.2 方法

采用GE optima CT660 64排螺旋CT机进行胸部CT增强检查。检查前对患者进行吸气、屏气训练并除去扫描范围内金属异物，患者平躺于扫描床，双手抱头，基准线定在胸锁关节处，患者吸气后屏住进行扫描。A组：管电压120 kV，对比剂剂量1.5 mL/kg，滤波反投影（Filtered Back Projection，FBP）重建；B组：管电压100 kV，对比剂剂量1.2 mL/kg，50% ASIR重建；C组管电压80 kV，对比剂剂量1.0 mL/kg，50% ASIR重建，其余扫描参数均设为噪声指数15，自动管电流10～300 mA，准直器宽度0.625×64 mm，螺距1.375:1，旋转时间0.6 s/圈，扫描层厚层距10 mm，重建层厚层距1.25 mm。采用双筒高压注射器将对比剂注射到患者静脉，对比剂浓度为300 mgI/mL，对比剂注射速率2.5 mL/s，等注射结束后以同样的流率注射生理盐水30 mL。采取对比剂智能追踪法进行扫描，扫描范围为肺尖至肺底，在定位像上取支气管隆突下1 cm的降主动脉为监测位置，在监测位置处设置感兴趣区（Region of Interest，ROI）面积≥50 mm2，目标阈值为100 HU，阈值触发后延迟7 s扫描主动脉期。

1.3 图像质量评价

1.3.1 图像质量主观评价

由2名具有工作15年以上胸部诊断研究的放射科医生采用双盲法对这三组图像质量进行评价，如意见不一致，协商后统一意见，给出最终评分。选定肺窗：窗宽1200 HU、窗位-700 HU，纵隔窗：窗宽360 HU、窗位45 HU。评分标准[6]：5分：图像质量优良，边界锐利，噪声小，基本无伪影，达到临床诊断要求；4分：图像质量好，边界锐利，噪声小，有少量伪影，达到临床诊断要求；3分：图像质量中等，噪声和伪影一般，基本达到临床诊断要求；2分：图像质量较差，噪声和伪影较多，不能达到临床诊断要求；1分：图像质量极差，噪声和伪影情况严重，无法用于临床诊断。其中，≥3分认为图像达到临床要求。

1.3.2 图像质量客观评价

图像质量客观评价方法选取约（80±5）mm2的ROI在纵隔窗测量胸锁关节层面两侧胸大肌、气管分叉层面升主动脉、降主动脉的CT值和标准差。噪声用ROI的标准差来表示，计算信噪比（Signal to Noise Rations，SNR）、对比噪声比（Contrast Noise Ratio，CNR），SNR=胸主动脉CT值/噪声，CNR=（胸主动脉CT值-肌肉CT值）/噪声，胸主动脉CT值为升主动脉和降主动脉的平均CT值，肌肉CT值为胸锁关节两侧胸大肌的平均CT值，噪声为升主动脉和降主动脉的平均噪声。

1.3.3 辐射剂量及碘摄入量

记录每位患者检查后CT机显示的容积CT剂量指数（CT Dose Index Volume，CTDIvol）、剂量长度乘积（Dose Length Product，DLP）， 计算有效剂量（Effective Dose，ED），ED=DLP×k，k取值0.014 mSv/mGy·cm[7]，碘摄入量=对比剂浓度×对比剂剂量/1000。

1.4 统计学分析

采用SPSS17.0统计学软件进行数据分析，计量资料以均数±标准差（±s）表示，采用卡方检验对三组患者性别进行比较，采用方差分析对三组患者年龄、BMI、图像主观评分、图像质量客观评价、辐射剂量、碘摄入量进行比较，组内两两比较采用LSD检验，以P<0.05为差异有统计学意义。采用Kappa检验评价2名放射科医生对图像质量主观评分一致性，其中Kappa≥0.75一致性很好，0.4≤Kappa<0.75一致性较好，Kappa<0.4一致性较差。

2 结果

2.1 三组图像质量主观评分比较

2名放射科医生对三组图像质量主观评分一致性很好（Kappa=0.88±0.04），A组、B组、C组图像主观评分分别为（4.91±0.28、4.86±0.35、4.84±0.37），三组图像质量主观评分差异无统计学意义（F=1.033、P=0.357）（表1、图1）。

表1 三组图像质量主观评分比较

图1 图像质量主观评价

2.2 三组图像质量客观评价比较

A组、B组、C组胸主动脉CT值、图像噪声、SNR、CNR差异有统计学意义，P＜0.05。组内两两比较：C组胸主动脉CT值、图像噪声高于A组和B组，P＜0.05，B组胸主动脉CT值、图像噪声高于A组，P＜0.05；A组图像SNR、CNR高于B组、C组，P＜0.05，B组、C组图像SNR、CNR差异无统计学意义，P=0.324、0.100（表2）。

表2 三组图像质量客观评价比较

2.3 三组辐射剂量及碘摄入量比较

A组、B组、C组辐射剂量、碘摄入量差异有统计学意义，P＜0.05。组内两两比较：C组辐射剂量ED低于A组和B组，P＜0.05，B组辐射剂量ED低于A组，P＜0.05；C组碘摄入量低于A组、B组，P＜0.05，B组碘摄入量低于A组，P＜0.05（表3）。

表3 三组辐射剂量及碘摄入总量比较

3 讨论

胸部CT增强是临床诊断胸部疾病的一项重要检查，它给临床诊断提供非常重要依据，但同时也给患者带来较大的辐射剂量和增加CIN发生几率的影响，因此采用80 kV结合低剂量对比剂和迭代重建在胸部CT增强检查中具有重要意义。

以往普遍通过降低管电压和减少管电流来降低CT辐射剂量[8-10]。辐射剂量与管电压的平方成正比，降低管电压可以有效降低患者辐射剂量[11]。赵艳红等[12]的研究显示与管电压100 kV相比，管电压80 kV的辐射剂量降低25.9%；孙潇等[13]的研究认为管电压从120 kV降到80 kV，可减少辐射剂量30.8%。本研究显示管电压100 kV、80 kV的辐射剂量ED（3.17 mSv、2.06 mSv）低于管电压120 kV（5.41 mSv），管电压100 kV的辐射剂量降低41.4%，管电压80 kV的辐射剂量降低61.9%，管电压80 kV的辐射剂量ED（2.06 mSv）低于管电压100 kV（3.17 mSv），管电压80 kV的辐射剂量降低35.1%，与上述研究相似。

使用低剂量对比剂最大问题是降低血管内碘对比剂CT值，降低血管对比度，影响CT增强成像质量，从而给临床诊断带来困难。而降低管电压会增加血管内碘对比剂CT值，提高血管对比度，改善低剂量对比剂引起CT增强成像不佳的缺陷。本研究显示管电压120、100和80 kV的CT值分别为243.74、290.06 和390.50 HU，其中管电压80 kV的CT值最大，比管电压120 kV、100 kV分别增加（60.2%、34.6%），管电压100 kV的CT值（290.06 HU）比管电压120 kV（243.74 HU）增加19%。以上研究结果笔者认为这是由于当管电压80 kV时，X线光子能量更接近于碘的K边缘（33.2 keV），X线光子大部分被碘对比剂吸收，碘CT值明显增加，当管电压100 kV时，X线光子能量只是接近于碘的K边缘（33.2 keV），X线光子一部分被碘对比剂吸收，碘CT值增加不明显，因此管电压80 kV的CT值最大，与孙继全等[14]的研究相符。

降低管电压虽能有效降低CT辐射剂量，但使X线穿透性降低，CT探测器接受X线光子数相应地变少，图像噪声增加，图像质量下降。本研究显示管电压120、100和80 kV的图像噪声分别为18.5、21.69、33.60，其中管电压80 kV的图像噪声最大，表明管电压越低，图像噪声越大。本研究显示管电压100 kV、80 kV的图像SNR、CNR低于管电压120 kV但差别不大，而且三组图像质量主观评分一致性很好，差异无统计学意义，均能满足诊断需求。原因在于采用低管电压使碘CT增加，管电压越低，血管对比度越高，同时又采用ASIR重建，ASIR是一种混合算法，它利用滤波后的反投影得到的图像信息作为迭代重建的基础来优化图像质量，在不影响图像分辨率的前提下降低图像噪声[15-16]，图像噪声会随着ASIR权重的升高持续改善，但最大极限值出现在60%～70%[17]，而且胸部里面含有大量气体，具有与周围组织形成良好的天然对比及对X线衰减减少的特点，因此在一定程度上提高图像SNR、CNR，改善降低管电压引起图像噪声增加的缺陷，从而保证图像质量。

CIN是临床上使用碘对比剂后引起的一种严重的不良反应，影响CIN的因素包括对比剂粘度、对比剂渗透压、对比剂剂量、对比剂应用间隔时间等。张保翠等[18]的研究显示降低患者碘摄取的总量，可以降低CIN发生的几率。本研究显示管电压100 kV、80 kV的碘摄入量（20.68 gI、17.23 gI）低于管电压120 kV（25.50 gI），管电压100 kV碘摄入量降低18.9%，管电压80 kV碘摄入量降低32.4%，管电压80 kV的碘摄入量（17.23 gI）低于管电压100 kV（20.68 gI），管电压80 kV的碘摄入量降低16.7%。以上研究表明在保证图像质量的同时，采用低剂量对比剂可以减少碘摄入量，减轻对肾脏的损害，降低CIN发生的几率。

综上所述，对于BMI<24 kg/m2的患者行胸部CT增强检查时，采用80 kV低管电压结合1.0 mL/kg低剂量对比剂和迭代重建技术可以获得优质的图像质量，满足诊断需求，同时还能有效降低辐射剂量及减少碘摄入量，值得临床推广。本研究不足：本研究纳入的样本数量较少，未对BMI≥24 kg/m2的患者采用双低扫描方案是否能够满足图像诊断要求，有待以后扩大样本数量来进一步深入研究。