雙低劑量對比劑和最佳單能譜成像在頭頸部CTA中的應用價值

王帥，石磊，鄭敏文，李劍，姜文龍，劉從偉，王棟，石明國

第四軍醫大學西京醫院 a.放射科；b.骨科，陜西 西安 710032

雙低劑量對比劑和最佳單能譜成像在頭頸部CTA中的應用價值

王帥a，石磊b，鄭敏文a，李劍a，姜文龍a，劉從偉a，王棟a，石明國a

第四軍醫大學西京醫院 a.放射科；b.骨科，陜西 西安 710032

目的評估采用低對比劑用量和最佳單能譜成像進行頭頸部雙能量CTA的可行性。方法將60例行頭頸部雙能量CTA的患者隨機分為兩組，常規劑組30例行0.7 mL/kg對比劑，流率5.0 mL/s,低劑量組30例行0.5 mL/kg對比劑，流率3.0 mL/s。兩組其余掃描參數一致。掃描后重建圖像并將數據傳到工作站進行分析，進行最佳單能量重建圖像。分別測量兩組主動脈弓，兩側頸總動脈分叉處，雙側大腦中動脈3個層面動脈血管的強化CT值和圖像噪聲，并比較兩組間的統計差異性。結果在55 keV重建圖像中，低劑量組重建圖像在主動脈弓層面，雙側頸總動脈分叉層面，大腦中動脈層面，強化CT值，對比噪聲均無顯著性差異。結論雙源CT頭頸部雙能量血管成像，采用30 mL在對比劑并重建最佳單能量60±5 keV圖像，其強化CT值，圖像噪聲都已達到影像診斷標準，可以滿足臨床要求，比常規掃描對比劑用量減少近40%，降低了患者發生心腦血管系統相關副作用和對比劑腎病的風險。

體層攝影術；雙源CT；頭頸部CTA；單能譜成像；造影劑

多層螺旋CT血管成像（Multi-slice Spiral CT Angiography，MSCTA）在臨床上已廣泛應用[1]，但其高濃度，大劑量對比劑應用的同時會增加對比劑腎病的風險[2]，那么如何既能保證血管成像質量，同時又能最大化地降低對比劑用量造成的風險已成為國內外學者研究熱門[3-6]。近年來基于雙能量成像(使用80～140 kV)實現兩組數據同時采樣，在40～140 keV范圍內實現任意單能量圖像重組，利用最佳對比噪聲比（CNR）曲線獲得血管與周圍組織最佳對比的單能圖像，能夠有效顯示血管與周圍組織的強化差異，從而使得較少量對比劑獲得良好血管成像成為可能[7-10]。本研究探討最佳單能譜情況下基于最佳CNR通過降低造影劑劑量行頭頸部CTA可行性。

1 資料與方法

1.1 研究對象

搜集2015年4 月～6月間60 例臨床懷疑頭頸部血管性疾病患者行雙能量頭頸部CTA,其中男性30例，女性30例，年齡26～86歲，平均年齡(60.5±9.5)歲，體重40～85 kg，按對比劑注射劑量不同隨機分為2組，低劑量組和常規劑量組，其中低劑量組，男16例，女14例，年齡27～86歲，平均(51.70±3.01)歲。常規劑量組，男14例，女16例，年齡26～80歲，平均(53.83±2.86)歲（表1）。所有患者均簽署知情同意書。

表1 患者基本臨床資料

1.2 檢查方法

雙能量掃描組采用西門子雙源CT（Somatom Defnition，Siemens Medical Solutions，Forch-hemi，Germany）進行掃描。受檢者自然仰臥位，平靜呼吸，檢查前確認患者移除假牙、耳環等金屬物品，囑其掃描時勿行吞咽動作。先做頭頸部定位像,再行平掃及血管成像, 掃描范圍為顱頂至主動脈弓水平。打藥時在患者肘前靜脈埋置18G套管針。對比劑注射采用德國歐利奇高壓注射器,在肘前靜脈注入非離子對比劑典比樂370 mgI/mL，對比劑注射完立即以相同的流率注射50 mL生理鹽水。常規劑量組采用注射流率 5.0 mL/s注入0.7 mL/kg對比劑和30 mL生理鹽水。低劑量組注射流率3.0 mL/s注入0.5 mL/kg對比劑和30 mL生理鹽水。應用對比劑跟蹤（bolus-tracking）技術，在舌骨平面處選擇頸總動脈分叉處監測CT值。當ROI內CT值達到 時，延遲4 s自動觸發掃描，掃描方向頭至足側。兩組其他掃描參數均一致:準直器寬度準直2×64×0.6 mm，旋轉時間0.28 s,管電壓80/Sn 140 kV，管電流2 mAs，螺距0.7，CAREDose 4D管電流自動調制技術，層厚1 mm，層間隔 0.7 mm，視野23 cm×23 cm～26 cm×26 cm，重組函數30f。

1.3 圖像重建和后處理分析

所有原始掃描數據均傳至工作站(Syngo Multi-Modality Workplace, Siemens Healthcare, Forchheim, Germany)進行圖像后處理，重組方法采用MPR、MIP、CPR及VR等。

根據文獻報道[5-6]在(60±5) keV最佳單能量重建圖像是最佳的圖像，以此根據軟件dual-energy進行單能普圖像重建。分別在主動脈弓，兩側頸總動脈分叉處雙側大腦中動脈3個層面進行動脈血管CT值和噪聲的測量并計算對比噪聲。

1.4 圖像質量及評價

圖像質量評價參照文獻標準[11]，以大腦中動脈分支的顯示情況為代表，采用MIP方法重建，以4分法進行評價。4分：能清楚顯示MCA段2級以上分支；3分：能清楚顯示MCA的一級分支；2分：能清楚顯示M1段，M2段以上分支顯示不清；1分：M1段顯示不完全。所有圖像由2名經驗豐富的醫生采用雙盲法對圖像質量做出評分，如果意見不一致需協商取得一致結果。

評價造影劑注射同側頸部靜脈內殘留造影劑造成的偽影對鄰近動脈的影響：對頸部血管進行VR重建，以4分法進行評價。4分：鎖骨下靜脈內僅有少量造影劑殘留，不影響鎖骨下動脈觀察；3分：鎖骨下靜脈內有較多造影劑殘留，影響鎖骨下動脈觀察；2分：頸內靜脈內有造影劑殘留，但不超過頸總動脈分叉水平；1分：靜脈內殘留造影劑超過頸總動脈分叉水平。所有圖像由2名經驗豐富的醫生采用雙盲法對圖像質量做出評分，如果意見不一致需協商取得一致結果。

1.5 統計學分析

2組動脈強化CT值、對比噪比(CNR)用均數±標準差(±s)表示，兩組間比較用t檢驗，兩組間的圖像質量客觀評價采用非參數檢驗進行比較，以P＜0.05為差異有有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組圖像主觀評價

所有患者檢查完畢，無不良反應，所有患者均清晰顯示主動脈弓，雙側頸總動脈，雙側大腦中動脈層面，其中低劑量組大腦中動脈圖像質量評分4分25例(83%)，3分4例(13.3%)，2分1例(3.3%)，M1段完全不顯示情況沒有出現，另外從頸部靜脈造影劑殘留對臨近動脈影響評分結果由于使用更少對比劑，低劑量組評分普遍高于常規對照組。

2.2 兩組圖像客觀評價

55 keV重建圖像同常規組比較在主動脈弓，頸總動脈分叉，雙側大腦中動脈CT值，對比噪聲均無顯著性差異（P＞0.05）（圖1，表2～3）。而在60 keV重建圖像中，雙側大腦中動脈CT值無統計學意義，在主動脈弓，雙側頸總動脈分叉出CT值出現統計學意義（下降約25%）（表4），對比噪聲無顯著差異P＞0.05,均達到影像診斷標準。

圖1 55 keV單能量重建圖像

2.3 兩組圖像主觀評價

顱內動脈的圖像質量評分均為4分，兩組比較差異無統計學意義。而兩組頸動脈圖像質量評分低劑量組和常規劑量組分別3.45±0.79和3.23±0.99，低劑量組較常規劑量組圖像質量評分較高，但兩組比較差異無統計學意義(P=0.16)。

3 討論

表2 兩組患者強化值測量數據比較

表3 兩組患者信噪比(SNR)的測量結果比較

表4 兩組患者強化值測量數據比較

腎毒性是靜脈應用對比劑的主要副作用之一，其發生率與劑量呈正相關，同時還與一些危險因素有關，如糖尿病，腎衰竭和多發性骨髓瘤等等。一般來說，對于行頭頸部CTA患者往往年齡偏大同時伴有其他風險因素，因此CTA檢查時減少對比劑用量顯得尤為重要，與此同時，雙源CT單能譜的廣泛應用，為頭頸部CTA行低劑量對比劑提供了技術支持。

所謂雙能量成像即是在兩種不同的能量下成像，其依據是不同成分的組織在不同的X線能量照射下衰減不同，而表現出的CT值不同，再通過圖像融合重建技術即可得到能體現組織化學成分的CT圖像，即組織特性圖像。西門子雙源CT機架裝有A，B兩套球館和探測器系統，兩套相互獨立的數據采集系統，可以通過設置不同的管電壓進行雙能量掃描同時獲得高千伏和低千伏數據，實現在40～140 keV范圍內任意單能量圖像重組，即單能量成像，并且選擇合適的單能量水平，可以消除硬化偽影帶來的CT值的“漂移”。在頭頸部CTA中由于對比劑硬化偽影的消除，CT值更為一致和可靠，可以大大改善圖像質量，同時單能量成像結合金屬去偽影技術能可以降低血管壁鈣化，血管內支架，彈簧圈所致的硬化偽影和金屬偽影。目前單能量成像技術主要應用于血管CTA造影，研究熱點主要集中在最佳單能量提高血管成像包括動脈、靜脈、腫瘤等細小供血動脈，尋找血管相對與組織的最佳對比度，Johnson等[5]研究表明單能量60 keV左右時能提高血管和周圍組織的信噪比，因此本研究在此基礎上進行60±5 keV單能譜圖像的重建，并分析其圖像質量[6]。

本研究基于雙能量頭頸部CTA，應用30 mL造影劑，55 keV單能譜情況下探討圖像質量，研究結果顯示，圖像質量在最佳單能譜情況下，降低常規劑量約40%造影劑劑量同樣可以達到最佳對比度，從強化CT值，對比噪聲角度看，圖像在主動脈弓，雙側頸總動脈分叉，雙側大腦中動脈層面無顯著性差異，相比于常規組，低劑量組在大腦內部遠端血管動脈的清晰度，銳利度都有所增加的同時大大降低造影劑劑量，降低造影劑腎病的風險。其次，在頸動脈的圖像質量評價中，筆者發現常規組圖像質量評分稍有降低，分析其原因是對比劑用量過大，導致掃描結束時上腔靜脈或頭臂靜脈內的對比劑仍有少量殘留，而產生硬化偽影影響圖像質量。

本組研究也存在一定不足，本研究沒有按疾病種類進行分析，而是注重于圖像質量和偽影的研究，另外此次研究只是粗略估計造影劑降低到30 mL對圖像質量的影像，而對于在最佳單能譜情況下，是否可以在此基礎上繼續適當降低造影劑劑量并未做深入調查研究，筆者也將繼續設計實驗進行研究，爭取將造影劑腎病風險降到最低。

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Effectiveness of Application of Double Low-Dose Contrast Agent and Optimal Gemstone Spectral Imaging in Head and Neck CT Angiography

WANG Shuaia, SHI Leib, ZHENG Min-wena, LI Jiana, JIANG Wen-longa, LIU Cong-weia, WANG Donga, SHI Ming-guoa
a. Department of Radiology; b. Department of Orthopaedics, Xijing Hospital, the Fourth Military Medical University, Xi’an Shaanxi 710032, China

ObjectiveTo evaluate the feasibility of adopting low-dose contrast agent and optimal gemstone spectral imaging to perform head and neck CTA (Computerized Tomography Angiography).MethodsAltogether 60 patients who accepted head and neck CTA were divided into General-Dose Group and Low-Dose Group randomly and evenly with 30 cases in each group. General-Dose Group were given 0.7 mL/kg contrast agent with the fow rate of 5.0 mL/s; Low-Dose Group were given 0.5 mL/kg contrast agent with the fow rate of 3.0 mL/s. The remaining scanning parameters of the two groups were similar. The images were reconstructed and the data were sent to the working station for analysis. Then, optimal gemstone spectral images were reconstructed. The CT value and noise of artery on aortic arch, bifurcation of both sides of common carotid arteries and both sides of middle cerebral artery were measured. Then, the statistic differences between the two groups were compared according to the measured values.ResultsAs was shown in 55 keV reconstructed image, there was no significant difference between the CT value and noise of artery on aortic arch, bifurcation of both sides of common carotid arteries and both sides of middle cerebral artery in Low-Dose Group.ConclusionDual-energy CTA of dual-source CT on head and neck, which adopted 30mL contrast agent to reconstruct optimal gemstone spectral 60±5 keV image, could improve CT value and image noise. It met the standard of imaging diagnosis and clinical requirements. Meanwhile, it reduced about 40% of contrast agent comparing with General-Dose Group, which would reduce the risks of cardiac-cerebral vascular diseases, contrast-induced nephropathy and other side effects caused by contrast agent.

computerized tomography; dual-source computerized tomography; head and neck computerized tomography angiography; gemstone spectral imaging; contrast agent

R816.1

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.07.003

1674-1633(2016)07-0009-03

2015-12-28

石明國，教授。

通訊作者郵箱：smg2002@163.com