优化对比剂注射时间在减少颈部CTA对比剂硬化伪影中的应用

曹 磊，朱小倩，邹 超，张 颖，杨尚文（通信作者），张 鑫

（南京大学医学院附属鼓楼医院医学影像科 江苏 南京 210008）

颈部CTA（CT angiography，CTA）在头颈部血管疾病的诊断方面有着较高的敏感性和特异性，已成为颈部及脑血管疾病的重要检查方法[1-2]。临床应用中，在锁骨下静脉、头臂静脉以及上腔静脉处，经常存在高浓度碘对比剂产生的射线束硬化伪影（beam-hardening artifacts，BHA），干扰邻近结构特别是颈部动脉血管的显示，影响图像质量，严重时可能造成误诊或漏诊[3-4]。本研究尝试采用不同的对比剂注射时间，以期减轻对锁骨下静脉处对比剂硬化伪影，提高颈部CTA图像质量。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019年9月—12月间来我院行颈部CTA检查的患者240例，其中男136例，女104 例，采用随机数字表法分为A～F共六组，每组40 例。记录每位患者的年龄、性别和体质量指数（body mass index，BMI）。六组患者的年龄、性别和BMI差异均无统计学意义（P均＞0.05）。见表1。

表1 六组患者一般资料比较（± s）

表1 六组患者一般资料比较（± s）

注：A～F组，对比剂注射时间分别为15 s、13 s、12 s、11 s、10 s和9 s。性别采用Kruskal-Wallis检验，统计量为χ2，其余连续变量采用方差分析，统计量为F值。

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患者纳入及排除标准：临床诊断为可疑头颈部血管疾病，需行颈部CTA检查的患者；右侧上肢静脉穿刺条件能达到对比剂注射要求，无碘对比剂使用禁忌证；体质量≥85 kg或BMI≥30.0 kg/m2的患者未纳入本研究。所有患者均签署知情同意书。

1.2 仪器设备与检查方法

使用联影64排CT UCT780，德国Ulrich高压注射器，对比剂为碘海醇（350 mgI/mL）。患者取仰卧位，头先进，双手自然放于身体两侧，放松身体，固定头部。扫描范围从气管分叉水平至大脑中动脉水平。管电压120 kV，自动管电流调制扫描，管电流平均值为200 mAs，螺距1.015∶1，机架旋转时间0.5 s/r。图像重建为迭代重建KLAR 3级，重建滤过B soft B，层厚1 mm，层间距1 mm，矩阵512×512。对比剂注射后10 s开始监测，监测ROI放于气管分叉层面降主动脉内，触发阈值150 HU，触发后延迟4 s开始扫描。A～F组对比剂注射时间分别为15 s、13 s、12 s、11 s、10 s和9 s，注射速率均为4.5 mL/s，对比剂注射结束后立即以4.0 mL/s跟注0.9%氯化钠溶液30 mL。

1.3 图像质量和伪影的主观评价

在联影CT后处理工作站UIHWS 780上，对6组患者图像用容积再现（volume rendering，VR）、曲面重组（curved planer reformation，CPR）和最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）进行颈部动脉的三维成像。由2名工作5年以上的放射医师共同对颈部血管图像按照5分法进行评价，包括动脉血管和周围结构的对比度、分支显示情况、管壁锐利度以及锁骨下静脉处对比剂硬化伪影程度等[5]。评分标准：5分，颈部动脉血管内对比剂充盈良好，血管连续，血管壁锐利，无明显伪影，图像噪声较小；4分，动脉血管对比剂充盈良好，血管连续，管壁轻微模糊，或有轻微伪影，但不影响诊断；3分，动脉血管对比剂充盈尚可，血管连续，管壁稍毛糙，或有轻度伪影，图像噪声稍大，基本满足诊断要求；2分，动脉血管对比剂充盈差或连续性中断，管壁毛糙，伪影较重，图像噪声较大，局部诊断受限或无法诊断；1 分，动脉血管不能识别，连续性中断，伪影重，无法诊断。评分≥3分为满足临床诊断要求，评分≤2分为无法满足诊断要求。

1.4 图像质量和伪影的客观评价

在右颈总动脉曲面重建图像上，选取伪影最重的显示层面，测量颈总动脉内伪影最重处低密度区的CT值和图像噪声，分别记为CT伪影和SD1。选取主动脉弓和颈总动脉末段，分别测量两处动脉内无伪影区域的CT值和噪声，取二者平均值，记为CT颈总动脉值和SD2，并计算△CT值和硬化伪影BHA值，其中△CT值=CT颈总动脉-CT伪影，。△CT值和BHA值的大小反映硬化伪影的严重程度，颈总动脉的平均CT值的大小反映图像质量。

1.5 统计学方法

采用SPSS 23.0统计软件进行数据分析。各组患者的年龄、身高和体重比较采用方差分析。各组间图像质量主观评分差异采用Kruskal-Wallis检验，采用Mann Whitney U秩和检验进行组间两两比较；各组间图像的客观计量数据均以平均数±标准差（± s）表示，采用方差分析（ANOVA）比较差异，采用LSD检验进行组间两两比较。评分一致性采用Kappa检验分析，Kappa值＜0.4为一致性差，0.4≤Kappa值＜0.75为一致性一般，Kappa值≥0.75为一致性良好。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2位评价者对图像质量主观评分的Kappa值为0.77，显示了较好的一致性。由F～A组，随着对比剂注射时间和总量的增加，颈总动脉血管CT值略有升高，但各组间无统计学差异。硬化伪影评价指标△CT值和BHA也逐渐升高，伪影逐渐加重，其中E组伪影最小，A组最重，差异均有统计学意义（P＜0.05）。图像质量的主观评分呈下降趋势，当注射时间为15 s时，即A组有3例患者图像局部伪影较重，影响诊断，主观评分2分（图1、2）。B～F组所有图像评分均≥3分，满足诊断要求（图3、4）。E、F两组图像质量评分优于A、B、C、D四组，差异有统计学意义（P＜0.05），但E、F两组间图像质量无显著差异。全部240例患者图像质量评分分布见图5。六组图像质量评分差异无统计学意义。见表2。

图1 A组一例患者CPR图像

图3 F组一例患者CPR图像

图5 240例患者图像质量评分分布柱状图

表2 六组患者图像质量和伪影评价结果比较（± s）

表2 六组患者图像质量和伪影评价结果比较（± s）

注：A～F组，对比剂注射时间分别为15 s、13 s、12 s、11 s、10 s和9 s。主观评分采用Kruskal-Wallis检验，统计量为χ2，其余连续变量采用方差分析，统计量为F值。

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图2 A组一例患者VR图像

图4 F组一例患者VR图像

3 讨论

CT球管产生的射线是光子能量不一的混合能量X射线束，射线穿过人体后，低能量射线被吸收，高能量射线较易透过，在射线穿透人体过程中，平均能量提高，射线束变硬，称为射线束硬化效应，通常在两种密度、厚度和结构差异较大的相邻物质交界区产生低密度暗区或条带状的硬化伪影，是常见的CT图像伪影之一[6-7]。

增强CT检查使用高浓度碘对比剂产生的硬化伪影会导致图像质量明显下降。在颈部CTA检查时，锁骨下静脉和头臂静脉处经常存在较重的对比剂硬化伪影，影响邻近颈部动脉血管的显示，严重时可能造成误诊或漏诊。有学者通过能谱CT成像、去硬化伪影算法等方法去除锁骨下静脉处的对比剂硬化伪影，取得较好的效果[8-10]，但这些方法需在特定CT设备或者软件进行，无法适用于所有CT设备，临床应用具有一定的局限性。

本研究通过使用不同的对比剂注射时间，同时跟注一定量的0.9%氯化钠溶液进行冲刷，以期减轻锁骨下静脉处对比剂硬化伪影，提高颈部CTA图像质量。图像无硬化伪影时，颈动脉内应密度均匀，图像噪声较小，CT值连续稳定，图像质量较好。当图像伪影较重时，伪影区颈动脉内密度不均，噪声较大，血管连续性可能中断，图像质量较差，影响诊断。△CT值和BHA分别反映了无伪影区和伪影区颈动脉CT值和图像噪声的差异。△CT值和BHA值越大，说明颈动脉内密度越不均匀，硬化伪影越大，反之亦然。本研究E组对比剂注射时间为9 s，所有患者图像均满足诊断要求，颈动脉内CT值并非最高，但与其他组间无明显差异。E组硬化伪影的客观评价指标△CT值和BHA最小，图像质量主观评分较A组明显提高。由F～A组，图像伪影逐渐加大，图像质量不但没有提高，反而出现下降，说明在一定范围内增加对比剂注射时间和总量，无助于图像质量的提高，反而导致硬化伪影加重，使图像质量下降。

当然，本研究也存一定的局限性：①对于体重≥85 kg或BMI≥30.0 kg/m2等较为肥胖的患者，可能需要高的对比剂注射速率和总量，未纳入本研究。②虽然对比剂注射时间为9 s时，对比剂硬化伪影最小，图像质量最好，但对于是否可以使用更短的对比剂注射时间，以进一步减少对比剂用量还有待进一步研究。

综上所述，使用64排CT进行颈部CTA检查，对比剂注射时间为9 s并跟注一定量的0.9%氯化钠溶液冲洗，锁骨下静脉处对比剂硬化伪影最小，对比剂用量最少，图像质量评分最高，可作为临床常规应用。