張文艷 ZHANG Wenyan趙 靜 ZHAO Jing周瑞臣 ZHOU Ruichen李 健 LI Jian惠 穎 HUI Ying郭慶樂 GUO Qingle

論著

雙低劑量在頭頸部無迭代技術(shù)多層螺旋CT血管成像中的可行性

張文艷1ZHANG Wenyan
趙 靜2ZHAO Jing
周瑞臣2ZHOU Ruichen
李 健2LI Jian
惠 穎2HUI Ying
郭慶樂2GUO Qingle

作者單位 1. 華北理工大學(xué)研究生學(xué)院 河北唐山063000 2. 華北理工大學(xué)附屬開灤總醫(yī)院影像科河北唐山 063000

目的通過探討雙低劑量在頭頸部無迭代技術(shù)多層螺旋CT血管成像（CTA）應(yīng)用中的可行性，實現(xiàn)在降低輻射劑量的基礎(chǔ)上減少對比劑使用量，以降低受檢者輻射危害和對比劑腎病發(fā)病率。資料與方法選取51例行雙低劑量頭頸CTA檢查的患者作為雙低組[管電壓100 kV，管電流300 mA，對比劑0.7 ml/kg碘佛醇（320 mgI/ml）]，51例行常規(guī)劑量頭頸CTA檢查的患者作為常規(guī)組[管電壓120 kV，管電流350 mA，對比劑1.0 ml/kg碘佛醇（320 mgI/ml）]。測量兩組患者血管內(nèi)CT值和背景噪聲，比較兩組患者信噪比（SNR）、對比噪聲比（CNR）、圖像質(zhì)量主觀評分、輻射劑量及碘負荷量。結(jié)果雙低組與常規(guī)組容積CT劑量指數(shù)分別為18.00 mGy、33.86 mGy，有效劑量分別為3.85 mSv/(mGy·cm)、7.25 mSv/(mGy·cm)，碘負荷量分別為224 mgI/kg、320 mgI/kg。雙低組主動脈弓SNR及CNR高于常規(guī)組，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義（t=－1.572、－1.783，P＞0.05）；雙側(cè)頸總動脈、頸內(nèi)動脈、大腦中動脈SNR及CNR均低于常規(guī)組，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義（t=0.341～1.739，P＞0.05）。雙低組及常規(guī)組圖像質(zhì)量主觀評分分別為（3.69±0.47）分、（3.70±0.46）分，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（Z=－0.213，P＞0.05）。結(jié)論 采用雙低劑量掃描技術(shù)在無迭代技術(shù)螺旋CT行頭頸部CTA檢查可以獲得質(zhì)量滿意的圖像。

腦血管造影術(shù)；頸動脈；體層攝影術(shù)，螺旋計算機；圖像處理，計算機輔助；輻射劑量；造影劑

頭頸部CT血管成像（CTA）廣泛應(yīng)用于腦血管疾病的檢查[1]，然而由于其掃描層厚薄及掃描范圍大，受檢者不僅接受大量的放射輻射，還需要大量的含碘對比劑以維持血管內(nèi)碘濃度，導(dǎo)致惡性腫瘤及對比劑腎病的發(fā)病風(fēng)險增加[2-3]。因此，如何在圖像質(zhì)量滿足診斷要求的前提下最大限度地降低輻射劑量及碘負荷量成為目前頭頸CTA應(yīng)用中亟待解決的問題。既往研究[4-5]表明采用低電壓聯(lián)合低劑量對比劑技術(shù)（雙低劑量掃描技術(shù)）能夠解決這一問題，然而這些研究主要集中于帶有自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建算法（以下簡稱“迭代技術(shù)”）功能的高端CT機。本研究采用低電壓聯(lián)合低劑量對比劑技術(shù)在無迭代技術(shù)的多層螺旋CT機對患者行頭頸部CTA檢查，與常規(guī)劑量頭頸CTA進行對比，旨在探討雙低劑量掃描技術(shù)在頭頸部無迭代技術(shù)CTA應(yīng)用中的可行性。

1 資料與方法

1.1 研究對象 連續(xù)選取2014年6月1日—12月31日因自發(fā)性蛛網(wǎng)膜下腔出血、頭暈、頭痛等原因于華北理工大學(xué)附屬開灤總醫(yī)院行雙低劑量頭頸部CTA檢查的51例患者作為雙低組，其中男35例，女16例；平均年齡（51.84±11.49）歲。選取2011年1月1日—2014年5月31日因相同原因行常規(guī)劑量頭頸部CTA檢查的51例患者作為常規(guī)組，其中男35例，女16例；平均年齡（51.82±11.60）歲。納入標(biāo)準：①同意參加本研究并簽署知情同意書者；②性別、年齡、身高、體重不限；③既往無嚴重心腦血管疾病者，包括嚴重高血壓（血壓＞180/110 mmHg）、近期心肌梗死、心功能不全等；④既往無嚴重肝、腎功能不全及糖尿病者；⑤無明顯甲狀腺功能亢進者；⑥碘過敏試驗陰性者；⑦非過敏體質(zhì)者。排除標(biāo)準：①任一側(cè)頭頸血管完全閉塞影響相關(guān)資料收集者；②碘過敏者；③由于其他未知原因不能順利完成檢查者。兩組患者性別、年齡比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。本研究經(jīng)本院醫(yī)學(xué)倫理委員會審查批準。

1.2 儀器與方法 采用無迭代技術(shù)的GE LightSpeed VCT機進行掃描。掃描參數(shù)：雙低組管電壓100 kV，管電流300 mA；常規(guī)組管電壓120 kV，管電流350 mA；其余掃描參數(shù)均一致：準直器64×0.625 mm，機架轉(zhuǎn)速0.5 s/r，螺距0.984，層厚0.625 mm。掃描范圍均為主動脈弓至顱頂。患者取仰臥位，平靜呼吸，頭先進。采用專用掃描頭架，并用制動帶固定額部、下頜角及胸部，告知患者掃描過程中避免頭部運動、吞咽、咳嗽等。采用雙筒高壓注射器經(jīng)肘正中靜脈以5 ml/s注射碘佛醇（320 mgI/ml）對比劑及生理鹽水各20 m1，延遲5 s后在C4椎體水平間隔1 s進行多次重復(fù)掃描。使用多圖像感興趣區(qū)（ROI）工具在C4椎體水平左側(cè)頸內(nèi)動脈內(nèi)選擇ROI測量時間-密度曲線，確定達峰時間。根據(jù)公式（1）計算延遲時間，然后注入對比劑[6]。對比劑用量雙低組為0.7 ml/kg，常規(guī)組為1.0 ml/kg，注射速度均為5 ml/s。對比劑注射完畢后再次注射生理鹽水40 ml，注射速度5 ml/s。

1.3 圖像后處理 將掃描所得原始圖像傳至AW 4.5工作站，進行多平面重組（MPR）、最大密度投影（MIP）、曲面重組（CPR）及容積再現(xiàn)（VR）等處理。

1.3.1 客觀評價 由1名影像科主治醫(yī)師在軸面圖像上測量主動脈弓、雙側(cè)頸總動脈（平舌骨水平）、雙側(cè)頸內(nèi)動脈（平寰樞關(guān)節(jié)水平）及雙側(cè)大腦中動脈水平段CT值，同時測量左側(cè)胸大肌、雙側(cè)胸鎖乳突肌、雙側(cè)咬肌及雙側(cè)大腦白質(zhì)區(qū)的CT值及標(biāo)準差。用各處肌肉或腦組織CT值的標(biāo)準差表示背景噪聲，根據(jù)公式（2）、（3）計算各處信噪比（SNR）及對比噪聲比（CNR），每組數(shù)據(jù)均測量3次取平均值。

1.3.2 主觀評價 由1名影像科主治醫(yī)師及1名主任醫(yī)師采用雙盲法對所有CPR、VR圖像質(zhì)量進行主觀評價。評價標(biāo)準：①1分：圖像質(zhì)量很差，頸部及顱內(nèi)大血管及其分支顯示不清，無法進行血管分析；②2分：圖像質(zhì)量較差，頸部及顱內(nèi)大血管可以顯示，但主要分支顯示欠佳，影響血管分析；③3分：圖像質(zhì)量尚可，頸部及顱內(nèi)大血管及主要分支可以顯示，但細小分支顯示欠佳，不影響血管分析；④4分：圖像質(zhì)量良好，頸部及顱內(nèi)大血管及其分支顯示清晰，可以進行血管分析。所有CPR、VR圖像均按照I～V級順序觀察[7]。

1.4 輻射劑量 采用容積CT劑量指數(shù)（volume CT dose index，CTDIvol）、劑量長度乘積（dose length product，DLP）及有效劑量（effective dose，ED）評價患者的輻射劑量。掃描完成后記錄每例患者檢查時由機器自動生成的CTDIvol及DLP，根據(jù)公式（4）計算ED。EDLP根據(jù)歐洲CT質(zhì)量標(biāo)準指南[8]采用0.0054 mSv/(mGy·cm)。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS19.0軟件，兩個獨立樣本計量資料組間比較采用t檢驗；圖像主觀評分比較采用Mann-Whitney U檢驗；P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組輻射劑量及對比劑用量比較 兩組輻射劑量及碘對比劑用量見表1。雙低組較常規(guī)組CTDIvol、DLP及ED分別下降了46.84%、46.86%及46.90%，雙低組碘負荷量較常規(guī)組下降了30.0%。

表1 雙低組及常規(guī)組輻射劑量及碘對比劑用量

2.2 兩組SNR與CNR比較 雙低組主動脈弓SNR、CNR高于常規(guī)組，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義（t=－1.572、－1.783，P＞0.05）；雙側(cè)頸總動脈、頸內(nèi)動脈、大腦中動脈SNR、CNR均低于常規(guī)組，但差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（t=0.341～1.739，P＞0.05）。見表2、3。

表2 雙低組與常規(guī)組SNR比較

表3 雙低組與常規(guī)組CNR比較

2.3 兩組圖像質(zhì)量主觀評分比較 雙低組圖像質(zhì)量主觀評價得分為（3.69±0.47）分，常規(guī)組為（3.70±0.46）分，組間比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（Z=－0.213，P＞0.05）。見圖1、2。

圖1 男，19歲，頭暈3 d入院，行常規(guī)劑量頭頸CTA掃描。CTDIvol、DLP及ED分別為33.86 mGy、1342.03 mGy·cm及7.25 mSv，對比劑使用劑量為1.0 ml/kg，圖像主觀評價為4分。A、B示雙側(cè)椎動脈血管壁光滑，管腔未見狹窄；頭顱血管VR圖像（后面觀）示右側(cè)大腦后動脈發(fā)育不良（箭），供血區(qū)由右側(cè)后交通動脈優(yōu)勢供血（箭頭，C）；頭顱血管MIP圖像（橫斷位）示右側(cè)大腦后動脈發(fā)育不良（箭），供血區(qū)由右側(cè)后交通動脈優(yōu)勢供血（箭頭，D）

圖2 男，49歲，頭痛2周，加重2 d入院，行雙低劑量頭頸CTA掃描。CTDIvol、DLP及ED分別為18.00 mGy、713.19 mGy·cm 及3.85 mSv，對比劑使用劑量為0.7 ml/kg，圖像主觀評價為4分。A、B示雙側(cè)椎動脈血管壁光滑，管腔未見狹窄；頭顱血管VR圖像（后面觀）示雙側(cè)大腦前動脈、雙側(cè)大腦中動脈及大腦后動脈未見異常（C）；頭顱血管MIP圖像（橫斷位）示雙側(cè)大腦前動脈、雙側(cè)大腦中動脈及大腦后動脈未見異常（D）

3 討論

頭頸CTA實現(xiàn)了頭頸部血管的無創(chuàng)檢查，但是該檢查輻射劑量大、致癌性強[2]，其對比劑的廣泛使用導(dǎo)致對比劑腎病的發(fā)生率升高[3]，因此如何在獲得良好圖像質(zhì)量的基礎(chǔ)上有效地減少輻射劑量及對比劑用量成為影像學(xué)研究的熱點。既往多數(shù)關(guān)于雙低劑量掃描技術(shù)進行頭頸CTA的研究[4-5]使用了迭代技術(shù)，該方法能夠有效地減少背景噪聲，提高圖像質(zhì)量。但是僅有少數(shù)醫(yī)院有迭代技術(shù)的CT機，且檢查價格昂貴，無迭代技術(shù)的CT檢查普及率高。使用無迭代技術(shù)的多層螺旋CT成功開展雙低劑量頭頸CTA檢查將會使更多的患者受益。本研究從以下幾點探討雙低劑量掃描技術(shù)在無迭代技術(shù)的多層螺旋CT頭頸部CTA應(yīng)用中的可行性。

3.1 輻射劑量分析 本研究通過采用雙低劑量掃描技術(shù)在無迭代技術(shù)的多層螺旋CT機行頭頸部聯(lián)合CTA檢查，雙低組CTDIvol為18.00 mGy，比常規(guī)組降低了46.84%。夏巍等[9]采用雙低技術(shù)在單獨行頭顱部CTA可行性研究中使用無迭代技術(shù)的CT機，結(jié)果顯示采用80 kV管電壓、0.5 ml/kg碘海醇（370 mgI/ml）對比劑時，圖像SNR及CNR均增加，本研究結(jié)果與這一結(jié)果略有不同，原因可能是其使用的80 kV管電壓與本研究的100 kV相比，光子能量更接近碘對比劑K層結(jié)合能，血管內(nèi)的CT值進一步增高。同時，夏巍等[9]使用的高管電流技術(shù)（管電流600 mA）彌補了由于管電壓降低而造成的噪聲增加，雙低組SNR及CNR較常規(guī)組均增加，CTDIvol為27.5 mGy，而本研究雖然使用了100 kV管電壓，但是管電流僅為300 mA，CTDIvol 為18.0 mGy。因此，本研究患者接受的輻射劑量更低，且圖像SNR、CNR及圖像的主觀評分與常規(guī)組比較無顯著差異。

3.2 對比劑用量分析 由于含碘對比劑的廣泛使用，對比劑的腎毒性越來越受到人們的重視[3]。本研究雙低組采用0.7 ml/kg碘海醇（碘負荷量為224 mgI/kg）行頭頸CTA檢查，結(jié)果顯示當(dāng)?shù)鈱Ρ葎┦褂脛┝拷档蜑樵瓉淼?0%時，圖像質(zhì)量并未下降，提示降低管電壓的同時，在一定程度上降低對比劑用量可以獲得質(zhì)量滿意的頭頸部CTA圖像，能滿足臨床的診斷要求。國內(nèi)研究[4,9]采用0.3 ml/kg碘帕醇（碘負荷量為111 mgI/kg）和0.5 ml/kg碘海醇（碘負荷量為185 mgI/kg），這兩項研究中使用對比劑碘負荷量均低于本研究，原因是使用迭代技術(shù)或高管電流技術(shù)降低對比劑用量會造成圖像質(zhì)量下降。然而，本研究中既未使用迭代技術(shù)，也未通過高管電流技術(shù)提高圖像質(zhì)量，若使用過低劑量的對比劑將嚴重影響圖像質(zhì)量。

總之，本研究通過采用100 kV管電壓聯(lián)合0.7 ml/kg碘佛醇（320 mgI/ml）對比劑在無迭代技術(shù)的多層螺旋CT行頭頸部CTA檢查，能夠獲得良好的圖像，提示雙低劑量掃描技術(shù)在無迭代技術(shù)的多層螺旋CT行頭頸部CTA檢查時能在滿足診斷要求的基礎(chǔ)上有效地降低輻射劑量及對比劑用量。然而，本研究未討論不同體重指數(shù)人群采用雙低劑量掃描技術(shù)在無迭代技術(shù)多層螺旋CT行頭頸聯(lián)合CTA檢查的可行性，這有待今后進一步研究。

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（本文編輯 馮 婕）

Feasibility of Double Low Dose Technology in Multi-slice Head and Neck CT Angiography Without Adaptive Statistical Iterative Reconstruction

PurposeTo explore the feasibility of double low dose technology in multislice head and neck CT angiography,so to reduce contrast agent as well as reduce radiation dose. In that way,the hazards of radiation and the risk of contrast induced nephropathy would be reduced.Materials and MethodsFifty-one patients took double low proposal were recruited as double low group. Another 51 patients who took conventional proposal were recruited as conventional group. The scanning parameters of double low group were 100 kV,300 mA,0.7 ml/kg iodinated contrast agent and which of conventional group were 120 kV,350 mA,1.0 ml/kg iodinated contrast agent. The CT value of the vessels and image noise were measured. Signal-to-noise ratio (SNR),contrast-to-noise ratio (CNR),subjective image quality score,radiation dose and iodine load between the two groups were compared.ResultsThe volume CT dose index (CTDIvol) of the double low group and the conventional group were 18.00 mGy and 33.86 mGy,respectively. And the effective dose were 3.85 mSv/(mGy·cm) and 7.25 mSv/(mGy·cm),respectively. The iodine loads were 224 mgI/kg and 320 mgI/kg,respectively. SNR and CNR at the aortic arch were higher in double low group than in conventional group,but which was not statistic significant (t=－1.572 and －1.783,P＞0.05). The SNR and CNR of bilateral carotid arteries,internal carotid arteries,and middle cerebral arteries had no statistic significance between the two groups (t=0.341-1.739,P＞0.05). The subjective image quality scores of double low group and conventional group were (3.69±0.47) scores and (3.70±0.46) scores,which showed no statistic difference (Z=－ 0.213,P＞0.05).ConclusionApproving images of multislice head and neck CT angiography can be obtained by using double low dose technology without adaptive statistical iterative reconstruction.

Cerebral angiography; Carotid arteries; Tomography,spiral computed; Image processing,computer-assisted; Radiation dosage; Contrast media

10.3969/j.issn.1005-5185.2015.11.008

郭慶樂

Department of Radiology,Kailuan Ceneral Hospital Affiliated of North China University of Science and Technology,Tangshan 063000,China

Address Correspondence to: GUO Qingle E-mail: guoqinglect@163.com

唐山市科技支撐計劃項目（14130227a）。

R445.3；R816.1

2015-05-31

修回日期：2015-09-18

中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志2015年 第23卷11期：829-832

Chinese Journal of Medical Imaging 2015 Volume 23(11): 829-832