于小利，王婷，陳功,2

1.南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院 a.放射科，b.信息工程部，江蘇 南京 210029；2.東南大學(xué) 生物電子學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210096

小鼠碘油納米乳造影劑實(shí)驗(yàn)臨床CT掃描條件的研究

于小利1a，王婷1b，陳功1b,2

1.南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院 a.放射科，b.信息工程部，江蘇 南京 210029；2.東南大學(xué) 生物電子學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210096

目的 研究最適合小鼠碘油納米乳雙模造影劑實(shí)驗(yàn)的臨床CT掃描條件。方法 通過調(diào)節(jié)臨床CT的管電壓、管電流和層厚等掃描條件，對(duì)小鼠進(jìn)行多次掃描。觀察不同掃描條件下小鼠肝臟成像的情況，利用雙盲法評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量，得到最佳掃描條件。結(jié)果 最佳掃描條件為：管電壓80 kV，管電流100 m As，層厚1 mm。結(jié)論 以此掃描條件，對(duì)小鼠進(jìn)行碘油納米乳造影劑增強(qiáng)成像，能夠有效提升成像的效果，滿足小鼠碘油納米乳造影劑實(shí)驗(yàn)的要求。

CT掃描；碘油納米乳造影劑；管電壓；管電流；掃描層厚

0 前言

CT是目前臨床上常用的影像診斷方法，它是基于人體不同組織對(duì)X射線的吸收能力不同而發(fā)展起來的一種分辨率較高的成像技術(shù)。一些含碘的分子和化合物由于具有較高的X射線吸收系數(shù)，臨床上常將它們用作CT造影劑[1-3]。

納米材料的出現(xiàn)給臨床診斷和治療帶來了深遠(yuǎn)的影響，尤其是一些新型納米型造影劑的出現(xiàn)有助于臨床準(zhǔn)確定位病灶，并對(duì)其進(jìn)行分子水平的成像[4-6]。隨著分子影像學(xué)的發(fā)展及與其他學(xué)科的不斷交叉滲透，多模態(tài)造影劑探針應(yīng)運(yùn)而生。多模態(tài)造影劑是傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)和分子生物學(xué)技術(shù)的融合，與普通造影劑相比，具有無創(chuàng)、高靈敏度，能在蛋白質(zhì)、核酸分子水平上檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)多種模態(tài)聯(lián)合造影等特點(diǎn)[7-10]。多模態(tài)造影劑既可在一次用藥的情況下同時(shí)得到不同成像模式下的診斷結(jié)果，又可降低藥物的毒副作用，減少患者的痛苦，達(dá)到事半功倍的效果。

本研究使用的碘油納米乳CT-熒光雙模造影劑基于攪拌聯(lián)合超聲乳化技術(shù)制備[11-12]。本研究旨在在小鼠CT掃描實(shí)驗(yàn)中，通過調(diào)節(jié)CT掃描條件，觀察不同掃描條件下小鼠多器官CT掃描成像的情況，研究最適合小鼠碘油納米乳雙模造影劑實(shí)驗(yàn)的臨床CT掃描條件。

1 掃描條件的選擇

對(duì)于臨床CT掃描條件和參數(shù)的研究，一直是業(yè)內(nèi)的熱點(diǎn)，但研究者們更關(guān)注人體特定部位或特定疾病的平掃或增強(qiáng)掃描條件的研究[13-15]。然而，對(duì)于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物臨床CT的掃描條件，則鮮有相關(guān)報(bào)道。

CT值是CT定量診斷的主要手段之一，管電壓、管電流、準(zhǔn)直器寬度、螺距等掃描參數(shù)均會(huì)影響CT值的大小。管電壓不同時(shí)，不僅組織內(nèi)的光電吸收與反沖電子吸收比例不同會(huì)造成CT值測(cè)量的偏差，而且病變周圍的復(fù)雜結(jié)構(gòu)也會(huì)影響CT值的測(cè)定。CT圖像噪聲與管電壓及管電流的大小密切相關(guān)，管電壓降低時(shí)射線穿透能力降低，圖像背景噪聲增加。管電流降低時(shí)，射線量降低，背景噪聲也增加。CT的層厚是指掃描野中心處靈敏度剖面曲線的半值全寬。噪聲的平方與探測(cè)器發(fā)射的光子數(shù)和層厚成反比，所以噪聲與層厚直接相關(guān)。

根據(jù)小鼠碘油納米乳造影劑實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，本研究主要針對(duì)臨床CT的管電壓、管電流、層厚等掃描參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，研究最適于該小鼠實(shí)驗(yàn)的掃描條件。

2 實(shí)驗(yàn)材料和方法

2.1 實(shí)驗(yàn)材料

2.1.1 ICG-Der-01熒光染料-碘油納米乳

選擇碘化油注射液作為CT造影劑，油溶性ICGDer-01熒光染料作為近紅外熒光探針，在混合乳化劑PEG（25）單硬脂酸酯和卵磷脂的作用下，通過先攪拌后超聲的方法制備出ICG-Der-01熒光染料-碘油納米乳。

2.1.2 其他材料和儀器

普通雌性昆明小鼠若干；10％水合氯醛注射液；飛利浦Brilliance 64排128層CT。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 CT平掃成像

取昆明小鼠1只，稱重，使用10％水合氯醛腹腔注射麻醉，麻醉劑劑量為3 mL/kg體重。采用飛利浦Brilliance 64排128層CT，掃描模式采用螺旋掃描，螺距0.797，重建函數(shù)使用standard sharp（C），球管旋轉(zhuǎn)速度0.75 s，掃描范圍從小鼠胸廓入口到膀胱底，選擇不同的管電壓、管電流和層厚進(jìn)行掃描（表1）。

表1 掃描參數(shù)選擇

通過以上不同掃描參數(shù)的設(shè)定，對(duì)昆明小鼠分別進(jìn)行了11次平掃成像。由于小鼠碘油納米乳造影劑實(shí)驗(yàn)主要觀測(cè)小鼠肝臟造影情況，因此選擇小鼠肝臟層面為觀測(cè)重點(diǎn)，評(píng)估成像質(zhì)量。不同掃描參數(shù)平掃的肝臟圖像，見圖1，其中圖1（a）是第2次掃描的圖像，條件為：管電壓80 kV，管電流100 mAs，層厚1 mm；圖1（b）是第5次掃描的圖像，條件為：管電壓80 kV，管電流250 mAs，層厚1 mm；圖1（c）是第9次掃描的圖像，條件為：管電壓80 kV，管電流200 mAs，層厚2 mm；圖1（d）是第10次掃描的圖像，條件為：管電壓120 kV，管電流100 mAs，層厚1 mm。

圖1 不同掃描參數(shù)平掃的小鼠肝臟圖像

2.2.2 圖像質(zhì)量評(píng)分

設(shè)定圖像的窗寬200，窗位50，對(duì)不同掃描參數(shù)平掃的小鼠圖像進(jìn)行觀察。選取小鼠肝臟主葉為主要觀察對(duì)象，由3位有10年以上臨床診斷經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)生制定評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，采用雙盲法分別評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 圖像質(zhì)量評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與驗(yàn)證

按照?qǐng)D像質(zhì)量評(píng)分表的標(biāo)準(zhǔn)，3位放射科醫(yī)生分別對(duì)11次小鼠平掃圖像進(jìn)行評(píng)分，具體評(píng)分結(jié)果見表3。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，3位醫(yī)生的評(píng)分總體較為一致，第2次掃描成像質(zhì)量最高，得分為4.10分，其掃描條件為：管電壓80 kV，管電流100 mAs，層厚1 mm。

表1 圖像評(píng)分結(jié)果

為驗(yàn)證該結(jié)果的準(zhǔn)確性，按照上述掃描條件對(duì)小鼠進(jìn)行碘油納米乳造影劑增強(qiáng)成像。

取小鼠若干只，稱重，分別使用10％水合氯醛腹腔注射麻醉，麻醉劑劑量為3 mL/kg體重。先進(jìn)行CT平掃，隨后對(duì)小鼠尾靜脈注射碘油納米乳造影劑48 mgI/mL，共0.3 mL。注射后將小鼠立即放入CT中，分別于1 min、2 min、5 min、10 min時(shí)進(jìn)行增強(qiáng)掃描，得到小鼠全身CT圖像。其中一只小鼠的平掃圖像和注射碘油納米乳造影劑2 min后的增強(qiáng)圖像，見圖2。對(duì)比圖2（a）、圖2（b）可觀察出肝臟部分明顯增強(qiáng)。選取肝臟主葉層面，避開血管，測(cè)量肝實(shí)質(zhì)部分的CT值，取3處求平均值以減小誤差。結(jié)果顯示，圖2（a）肝臟CT平均值為63，圖2（b）肝臟增強(qiáng)后CT平均值為131，增強(qiáng)造影的CT值顯著大于平掃成像的CT值。由此可見，實(shí)驗(yàn)中選取的CT掃描條件能夠滿足小鼠碘油納米乳造影劑實(shí)驗(yàn)的要求，成像效果較為清晰，CT值測(cè)量較準(zhǔn)確。

圖2 小鼠碘油納米乳肝臟平掃與增強(qiáng)圖像對(duì)比

4 討論

本研究基于攪拌聯(lián)合超聲乳化技術(shù)制備碘油納米乳CT-熒光雙模造影劑，通過調(diào)節(jié)CT掃描條件，觀察不同掃描條件下小鼠多器官CT掃描成像的情況，通過雙盲法評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量，獲得最適合于小鼠碘油納米乳雙模造影劑實(shí)驗(yàn)的臨床CT掃描條件為：管電壓80 kV，管電流100 mAs，層厚1 mm。分析原因如下：由于小鼠體積較小，管電壓和管電流如果過高，射線穿透能力過強(qiáng)，會(huì)造成小鼠臟器細(xì)節(jié)對(duì)比不明顯，從而導(dǎo)致分辨率降低；而若管電壓和管電流過低，則圖像背景噪聲增加。此外，本研究結(jié)果還顯示，采用較小層厚，更適于觀察小鼠的臟器，圖像邊緣輪廓會(huì)更清晰，偽影更少，成像質(zhì)量更高。

[1]Kong WH,Lee W J,Cui ZY,et al．N anoparticulate carrier containing water-insoluble iodinated oil as a multifunctional contrast agent for computed tomography imaging[J]．Biomaterials, 2007,28：5555-5561．

[2]de Krafft KE,Xie Z,Cao G,et al．Iodinated nanoscale coordination polymers as potential contrast agents for computed tomography[J]．Angew Chem Int Ed,2009,48：9901-9904．

[3]Krause W．Delivery of diagnostic agents in computed tomography[J]．Adv Drug Delivery Rev,1999,37：159-173．

[4]Atanasijevic T,Shusteff M,Fam P,et al．Calcium sensitive MR I contrast agents based on superparamagnetic iron oxide nanoparticles and calmodulin[J]．PNAS,2006,103：14707-14712．

[5]Bryson JM,Fichter KM,Chu W J,et al．Polym er beacons for lum inescence and magnetic resonance imaging o f DNA delivery[J]．PNAS,2009,106：16913-16918．

[6]Simberg D,Duza T,Park JH,et al．Biom imetic amplification of nanoparticle homing to tumors[J]．PNAS,2007,104：932-936．

[7]Hedvig H．Advancing mo lecu lar imaging：A chairm an’s perspective on how radiology can meet the challenge[J]．Pediatr Radiol,2011,41：141-143．

[8]W eissleder R．M olecular imaging in cancer[J]．Science,2006, 312（5777）：1168-1171．

[9]Cheon J,Lee JH．Synergistically integrated nanoparticles as multimodal probes for nanobiotechnology[J]．Acc Chem Res, 2008,41（12）：1630-1640．

[10]Gomes CM,Abrunhosa AJ,Ramos P,et al．Molecular imaging w ith SPECT as a tool for drug development[J]．Adv Drug Deliv Rev,2011,63（7）：547-554．

[11]王月花,宋麗娜,丁佳麗,等．CT/MR I雙模態(tài)造影劑的制備和表征[J]．東南大學(xué)學(xué)報(bào),2011,30（5）：671-675．

[12]Gianella A,Jarzyna PA,Mani V,et al．Multifunctional nanoemulsion platform for imaging guided therapy evaluated in experimental cancer[J]．ACS Nano,2011,5（6）：4422-4433．

[13]康德強(qiáng),趙晶,華海琴,等．低管電壓掃描條件下個(gè)體化對(duì)比劑用量方案在冠狀動(dòng)脈CTA中的應(yīng)用[J],中國介入影像與治療學(xué),2014,11（9）：616-620．

[14]何偉,張暉,汪纓．CT低劑量技術(shù)的發(fā)展[J]．中國醫(yī)療設(shè)備, 2014,29（12）：69-71．

[15]陳大龍．膀胱癌的低KV-CT掃描參數(shù)的優(yōu)化策略[J],中外醫(yī)學(xué)研究,2013,11（5）：44-45．

Research on Clinical CT Scanning Conditions in the Experiment of Iodinated Oil Nanoemulsion Contrast Agents in M ice

YU Xiao-li1a, WANG Ting1b, CHEN Gong1b,2
1.a.Department of Radiology；b.Department of Information Engineering, A ffiliated Hospital of Nanjing University of Traditional Chinese Medicine, Nanjing Jiangsu 210029, China；2.State Key Laboratory of Bioelectronics, Southeast University, Nanjing Jiangsu 210096, China

Ob jective To study clinical CT scanning conditions that are most suitable for the experiment of iodinated oil nanoemulsion dual-modal contrast agents in m ice. Methods M ice were subjected to multiple scanning by adjusting tube voltage, tube current and slice thickness of CT. Images of liver in different scanning conditions were observed and evaluated by using double blind method. Results The best scan condition was gained：tube voltage 80 kV, tube current 100 mAs, slice thickness 1 mm. Conclusion On this condition, m ice were scanned after injection of iodine oil nanoemulsion dual-modal contrast agents, and enhanced images of m ice were improved effectively. The best scanning condition can meet the requirements of the experiment of Iodinated oil nanoemulsion contrast agents in m ice.

CT scanning；iodinated oil nanoemulsion；contrast agents；tube voltage；tube current；thickness of layer

TH774

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.11.009

1674-1633（2015）11-0029-03

2015-08-13

2015-09-10

陳功，高級(jí)工程師。

通訊作者郵箱：cracracra@126．com