640层容积CT wide-volume扫描模式对肺动脉成像图像质量与辐射剂量的影响

郭亚哲，杨 飞，崔书君，庞智英，朱月香

(1.河北北方学院研究生院，河北 张家口 075000；2.河北北方学院附属第一医院影像科,河北 张家口 075000)

肺动脉栓塞(pulmonary embolism，PE)死亡率达20%～30%，据文献报道，早期诊断PE可使死亡率降低2%～10%[1-2]。目前，CT肺动脉成像(CT pulmonary angiography，CTPA)是临床诊断肺动脉栓塞的“金标准”[3]。由于心脏搏动影响，舌段肺动脉G5～6分支成像显示不清，导致小肺动脉肺栓塞诊断准确性偏低。对于周围型肺动脉栓塞而言，如何消除心脏搏动伪影是亟待解决的问题。

心电门控技术可以很好地“冻结”心脏，减少心脏大血管搏动伪影，但传统回顾性心电门控技术因辐射剂量较大限制了其广泛应用。Wide-volume扫描模式由2个容积拼接扫描成人整个胸部范围，避免了螺旋扫描带来的大量X线重叠，可明显降低辐射剂量。我们探讨了640层容积CT wide-volume扫描模式对CTPA图像质量与辐射剂量的影响，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2019-08—2020-02月于河北北方学院附属第一医院行CTPA检查的90例患者，其中男49例，女41例；年龄20～79岁，平均(64.9±11.3)岁。纳入标准：①体质指数(body mass index，BMI)范围18.5～28.5 kg/m2；②无碘剂过敏史；③无严重心肺肝肾功能不全；④呼吸配合良好，所获CT数据连续完整，图像质量佳。按随机数字表法分为常规非心电门控螺旋扫描组(A组/非门控组)、回顾性心电门控螺旋扫描组(B组/螺旋组)、回顾性心电门控wide-volume模式扫描组(C组/wide-volume组)3组，每组30例。A组中男12例，女18例；平均年龄(66.8±10.4)岁；平均身高(165.3±9.7)cm；平均体质量(66.0±11.8)kg；平均BMI(24.2±4.0)kg/m2。B组中男18例，女12例；平均年龄(65.4±8.5)岁；平均身高(162.9±11.4)cm；平均体质量(63.0±12.9)kg；平均BMI(23.5±5.0)kg/m2。C组中男19例，女11例；平均年龄(62.6±14.3)岁；平均身高(164.5±8.5)cm；平均体质量(62.5±10.3)kg；平均BMI(23.0±3.1)kg/m2。3组患者性别比例、年龄分布、平均身高等一般资料比较差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。

告知患者注射对比剂可能出现的不良反应，患者及家属对本研究内容均知情同意并签署知情同意书。本研究经医院伦理学委员会批准。

1.2 检查方法

采用日本东芝Aquilion ONE 640层容积CT。患者取仰卧位，足先进，双臂上举，扫描范围从肺尖到膈肌水平，扫描方向为头→足方向。应用双筒高压注射器经右侧肘正中静脉4 mL·s-1注射等渗对比剂碘克沙醇(320 mgI·mL-1)，随即立即以相同速率注入生理盐水30 mL。对比剂用量1.0 mL·kg-1。

扫描参数：管电压100 kV；管电流采用Sureexposure 3D自动管电流调制技术；设定肺动脉主干为监测感兴趣区(region of interest，ROI)，监测阈值200 HU，采用SureStart自动触发扫描，触发后延迟6 s启动扫描，其他扫描参数各组不同。①A组：探测器0.5 mm×80，X线管旋转速度0.5 s/rot，Pitch 1.375∶1；②B组：探测器0.5 mm×80，X线管旋转速度0.35 s/rot，Pitch 0.26∶1；③C组：探测器0.5 mm×320，X线管旋转速度0.35 s/rot，D-FOV：320 mm。重建技术为自适应迭代降噪算法(AIDR)。

回顾性心电门控：以75%实相为中心，心动周期内曝光时间窗200 ms，选择低剂量模式(心率<65次·min-1，仅在70%～80%时相全剂量曝光；心率>65次·min-1，在30%～80%时相全剂量曝光，其余时相为半剂量曝光)。wide-volume扫描模式根据患者身高范围一般采用2个容积。

1.3 图像重建

对肺动脉图像不佳、有伪影者进行个性化重建，重建层厚0.5 mm，层间隔0.25 mm。所有图像均上传至Vitrea Fx后处理工作站，对图像行多平面重组(MPR)、最大密度投影(MIP)和容积再现(VR)。

1.4 图像评价

主观评分[4]：根据肺动脉主干及其分支显影情况、管壁光滑程度、有无伪影进行评分。5分：肺动脉充盈佳，可显示7级以上血管；4分：肺动脉充盈良好，可显示5级以上血管，能够进行诊断；3分：肺动脉充盈尚可，可显示4级以上血管，有轻度伪影，但不影响诊断；2分：肺动脉充盈欠佳，血管不清晰，中度伪影，尚可以诊断；1分：肺动脉充盈不佳，严重伪影，无法诊断。评分出现分歧时，由两位医师协商达成一致意见。伪影判断：如果单侧伪影仅局限于心缘旁，则视为心脏搏动伪影，如果双侧伪影出现在双肺及胸膜则视为呼吸运动伪影。

客观评价：①在3个连续层面分别测量肺动脉主干、左右肺动脉、左右上叶肺动脉、左右下叶肺动脉、右中叶肺动脉的CT值及标准差(SD)，并取平均值(CT血管)，用于测量的ROI约10 mm2，每个ROI测量3次并取其平均值，位置、大小、面积尽量一致，尽量避开伪影、血管壁等；②测量肺动脉主干分叉层面两侧竖脊肌的CT值并取平均值(CT竖脊肌)；③测量肺动脉干SD值为背景噪声；④计算每支肺动脉的信噪比(signal to noise ratio，SNR)和对比噪声比(contrast to noise ratio，CNR)。其中SNR=CT血管/SD背景噪声，CNR=(CT血管-CT竖脊肌)/SD背景噪声。

1.5 辐射剂量评估

记录3组容积CT剂量指数(computed tomographic dose index，CTDIvol)、剂量长度乘积(dose length product，DLP)，并根据公式计算出有效剂量ED(effective dose，ED)，ED≈DLP×k，k为转换因子，k=0.014 mSv/(mGy·cm)(参考欧盟委员会关于CT的质量标准指南)[5]。

1.6 统计学方法

2 结 果

2.1 主观图像质量及辐射剂量比较

两名医师对各组图像质量评分一致性较好(K=0.76)。图像主观评分分析显示，B、C组评分高于A组，差异有统计学意义(P<0.05)，B、C组差异无统计学意义(P>0.05)。其中≥3分者87例，占96.6%，满足影像诊断及临床需求(表1)。

组间CTDIvol、DLP、ED差异有统计学意义(P<0.05)，C组CTDIvol、DLP、ED辐射剂量分别较B组降低31%、29%、30%(表1)。

表1 CTPA图像主观评分及辐射剂量比较

A组图像有心脏搏动伪影者14例、B组6例、C组2例，差异有统计学意义(P<0.001)(图1～3)。

肺动脉主干及分支显示一般；可见心脏旁搏动伪影(如箭头所指)，其中右肺中叶肺动脉、左肺上叶肺动脉远端分支稀少。

肺动脉主干及分支显示清晰，可显示5级以上血管，边缘光滑锐利，远端分支良好(如箭头所指)。

肺动脉主干及分支显示清晰，可显示7级以上血管，边缘光滑锐利，远端分支良好，以右肺中叶肺动脉、左肺上叶肺动脉为著(如箭头所指)。

2.3 图像客观评价比较

①图像客观评价：肺动脉主干、左右肺动脉CT值差异无统计学意义(P>0.05)；余各肺动脉分支血管CT值差异有统计学意义(P<0.05)，其中B组图像CT值最大，C组其次，B、C组客观评分差异无统计学意义(P>0.05)；②A、B组肺动脉主干、右肺动脉、右中下叶肺动脉、左下叶肺动脉与A、C组肺动脉主干、右肺上叶肺动脉、左肺上下叶肺动脉SNR和CNR差异均有统计学意义(P<0.05)；A、B组左肺动脉、左右上叶肺动脉与A、C组左右肺动脉、右肺中下叶肺动脉组内两两比较各分支SNR和CNR差异无统计学意义(P>0.05)(表3、表4)。

表3 CTPA图像客观评分比较

表4 CTPA图像组间两两比较(LSD-P值)

3 讨 论

640层容积CT配备了16 cm的宽体探测器，0.35 s旋转一周扫描就能够覆盖16 cm范围并完成640层图像，避免了螺旋扫描带来的X线重叠，辐射剂量大大减低。一般1个容积包扫描可完成心脏等大多数器官的覆盖[7]，对于大于16 cm的胸部而言，可用2～3个容积包覆盖整个肺部然后进行步进式扫描，先对靶区域进行容积扫描，然后步进式进床，再对下一区域进行容积扫描，最后将图像拼接从而获得更大范围的容积图像，即wide-volume扫描模式。本研究尽量控制在2个容积包覆盖成人胸部，研究结果显示均顺利完成CTPA检查且图像质量符合诊断要求，因此将wide-volume扫描模式应用于成人CTPA检查可行且有较高临床价值。

回顾性心电门控wide-volume模式扫描优势：①提高图像质量：3组CTPA图像均达到诊断需求，wide-volume组主观评分较螺旋组、非门控组分别增加2.2%、15.5%，从结果上来看，在门控和球管转速相同前提下，容积组和螺旋组两种扫描模式对CPTA影像质量没有影响，由于螺旋扫描模式在Z轴方向上的扫描长度大于成像长度，所以辐射剂量相对大。客观评价中各肺动脉分支血管CT值差异有统计学意义，wide-volume组动脉CT值、SNR、CNR均高于非门控组。Ardley等[8]证实采用回顾性心电门控螺旋扫描用于CTPA，使得左肺上下叶肺动脉清晰度显示更好。但本研究在心电门控基础上采取wide-volume扫描模式同样各分支血管动脉强化度高。因此320排宽容积扫描对于成人CTPA能够提高各级细小肺动脉分支图像质量。②减少心脏大血管搏动伪影：6%～36%的PE患者栓子位于肺动脉亚段及其以下分支内[9-10]，回顾性心电门控技术虽辐射剂量较大但最大程度地改善了与心脏边界相邻的右肺中叶肺动脉和左肺上叶肺动脉的清晰度。3组方案心脏搏动伪影差异有统计学意义，因此与非门控螺旋扫描CTPA相比，640层容积CT wide-volume模式结合心电门控扫描的图像质量优于传统非心电门控扫描方法。③减少辐射剂量：wide-volume组CTDIvol、DLP、ED辐射剂量指标均比螺旋组低，其中ED较螺旋组降低30%。Lu等[11]研究表明与常规螺旋扫描相比，容积扫描图像质量更佳，且辐射剂量较常规组下降53%。但值得注意的是640层容积CT wide-volume扫描模式行CTPA检查时，需要2个容积包扫描完成，这种扫描模式容易导致上下两段对比剂密度差。

本研究结果不足之处：①样本量较小且未纳入体质指数>30 kg/m2者；②仅从扫描技术角度探讨3种扫描方式的优劣，未涉及3种检查方法对PE诊断的准确率；③对比剂浓度及管电压仍然有下降空间[12-13]；④未研究前瞻性心电门控CTPA技术，仅做了回顾性分析，尚需进一步深入研究。

综上，640层容积CT wide-volume扫描模式结合回顾性心电门控技术应用于行肺动脉CTA检查的患者能在辐射剂量不大幅度增加的前提下减少心脏大血管运动伪影，明显改善肺动脉图像质量，值得临床推广应用。